四川盆地二叠系不同类型烃源岩生烃热模拟实验

通过对四川盆地二叠系不同类型烃源岩（泥质灰岩、沥青灰岩、泥岩和煤）在加水封闭体系下的热模拟实验,结果表明不同类型干酪根之间产气率明显不同。Ⅰ型干酪根的泥质灰岩总产气率最高（4 226m³/t_TOC）,其次为沥青灰岩（2 445.5 mm³/t_TOC）,煤岩总产气率最低（459.3m³/t_TOC）,Ⅲ型干酪根的泥岩总产气率高于煤岩。泥质灰岩烃类气体产率仍然最高（765 m³/t_TOC）,其次为泥岩（606.1 m³/t_TOC）,[沥青灰岩最低。泥岩烃类气体产率高于沥青灰岩,可能与沥青灰岩中除去烃类遭受热裂解外,碳酸盐分解生成大量非烃气体（CO₂）有关,从而造成总产气率高,而烃类气体产率却偏低的现象。这样,沥青灰岩生成的烃类主要来源于分散有机质热裂解,而不是灰岩本身。不同类型气源生烃对比结果表明,Ⅰ型干酪根的泥质灰岩或Ⅲ型干酪根的泥岩有利于低温生烃,而煤岩和分散有机质生烃历程长,有利于后期天然气生成与聚集保存。     

深层多途径复合生气模式及潜在成藏贡献

深层—超深层是当前和未来油气勘探的重要方向,明确高演化阶段天然气的生气途径、机制和潜力,将有助于发展天然气成因理论和指导深层油气勘探。结合大量模拟实验和动力学计算,探讨了不同母质和途径生气的成熟度和温度界限（生气时限）及贡献,建立了深层多途径复合生气模式。提出I/II型有机质或干酪根直接热降解（初次裂解）生气下限可延至R_O=3.5%,最大生气量可达120~140 m³/t_TOC,R_O>2.0%阶段的生气量可达20~40 m³/t_TOC。系统认识了原油全组分裂解动力学过程,提出在2 ℃/Ma地质升温速率条件下,液态烃大规模裂解的地质温度为190~220 ℃,对应的成熟度为R_O=2.0%~2.3%;源内残留烃和源外液态烃裂解生气贡献分别为约80 m³/t_TOC和200 m³/t_TOC,乙烷裂解温度要高于230 ℃。硫酸盐热化学还原作用（TSR）导致液态烃裂解温度降低20~40 ℃,加速高含硫化氢（H₂S）天然气藏的高效聚集;无机流体和矿物参与的加氢生气作用可提高天然气生成潜力20%~30%,是深层高—过成熟天然气生成的途径之一。多途径生气过程构成了天然气形成的完整演化序列,揭示在传统油气“死亡线”之下,深层—超深层仍具有天然气勘探潜力。     

温压共控生烃模拟实验烃类产率演化特征及地质意义

为探究深层环境“煤系”烃源岩生排烃潜力及生烃机理,利用WYMN?3型高温高压（HTHP）模拟仪对柴达木盆地北缘DMG1井中侏罗统烃源岩（Ⅲ型有机质,炭质泥岩和煤的R_O值分别为0.67%和0.64%）进行了半开放体系温压共控条件下的生排烃模拟实验。结果显示：①炭质泥岩和煤的最大总油产率分别为79.38 mg/g_TOC和37.30 mg/g_TOC,且总油产率整体呈“双峰”型演化规律;②较低演化阶段（T≤300 ℃,P≤42.0 MPa）,2类源岩的排出油产率均小于残留油产率,排烃效率较低,但在400 ℃（51.0 MPa）排油/烃率大幅增加,分别达到了76.84%和83.72%;③排出油族组分主要为非烃和沥青质,其族组分产率演化特征也与液态烃产率演化规律总体相似,炭质泥岩排出油族组分产率整体较煤的族组分产率高;④模拟气主要由烃类气和非烃气（CO₂、N₂）组成,气态烃产率随着热演化程度的增加而升高,2类源岩最大烃类气产率分别为116.46 mL/g_TOC和36.85 mL/g_TOC;⑤镜质体反射率（R_O）均随温压条件的升高而增加,与温度呈良好的一致性变化规律。此次温压共控模拟实验结果表明,温度仍然是有机质热演化的主要因素,流体压力对Ⅲ型有机质烃产物的形成具有“双重”控制作用,“煤系”烃源岩在高过演化阶段仍具有较强生烃潜力。该研究为进一步认识柴达木盆地北缘侏罗系深层“煤系”烃源岩生排烃规律提供了一定的数据参考。     

深层烃源演化与原生轻质油/凝析油气资源潜力

烃源岩油气演化阶段的细分与资源潜力评价对深层常规和非常规油气勘探、深层基础石油地质学问题的研究具有重要意义。深层烃源岩的油气演化可划分为4个阶段,即轻质油（挥发性油）、凝析油气、湿气和干气,也对应着深层的4种油气类型。烃源岩和储层中的原油体系均可形成这些油气。通过模拟实验评价深层烃源岩的生烃潜力,提出了4个油气演化阶段的划分指标。鉴于深层烃源岩的油气资源潜力评价需要考虑正常原油是否排出和排出量多少等问题,采用先进行生烃高峰排烃、再进行限定体系加热的实验方案,建立了基于排烃作用的深层油气演化模式。该模式可粗略用于深层烃源岩油气资源潜力评价。借鉴基于开采气油比（GORr）划分油气藏类型的经验,利用烃源岩裂解模拟产物的气油比（GORs）和甲烷含量作为实验室热模拟油气演化阶段的划分指标。将GORs快速上升时的值142 m³/m³（800标准立方英尺/桶）、890 m³/m³（5 000标准立方英尺/桶）、3 562 m³/m³（20 000标准立方英尺/桶）以及甲烷含量95%分别作为轻质油、凝析油气、湿气、干气的上部界限值。考虑到无法通过岩心样品直接获取GORs,因此,这些界限值还不能用于实际剖面的油气演化阶段的划分。鉴于勘探家常用镜质体反射率（R_o）或等效镜质体反射率（R_oE）划分烃源岩的生烃阶段,因此,采用抑制的R_o模型将实验室的温度标尺转化为R_o,求出上述界限值的R_o范围。值得注意的是,通过限定体系热模拟实验求出的R_o值比实际地层测定的R_oE值要高。轻质油和凝析油气按成因可分为4类,其中,A类由Ⅰ—Ⅱ型有机质经排烃后形成,B类由未经排烃的Ⅱ—Ⅲ型有机质形成,C类由原油裂解形成,D类由次生改造形成。目前对原生轻质油、凝析油气（A类、B类和C类油气）的研究还很不够,需要加强。深层轻质油、凝析油气资源除受烃源岩的有机质含量、类型和成熟度影响外,还与下列深层地质因素有关：①正常油（黑油）的排烃效率;②是否存在大规模的油藏裂解;③是否有来自不同烃源层的油气混合。中国发育有多种成因类型的轻质油和凝析油气,具有广阔的轻质油、凝析油气资源勘探前景。     

东海盆地西湖凹陷古近系煤的生烃动力学

通过高温高压封闭体系条件下的热模拟实验和生烃动力学模拟分析,获得了西湖凹陷古近系平湖组和花港组煤生成气态烃的产率及其动力学参数。结合古地温演化史和热演化史恢复了西湖凹陷西部斜坡带、西次凹及中央构造带的古近系平湖组和花港组煤的生烃演化历史,并基于预测的镜质体反射率（R_o）建立了研究区煤的生气演化模式。研究结果表明,西湖凹陷煤所生成的天然气以甲烷（C₁）为主,重烃气（C₂—C₅）较少,C₁和总气态烃（C₁—C₅）的产率增长速率在煤的高成熟阶段（1.10%≤R_o<2.20%）最大,在成熟阶段（0.50%≤R_o<1.10%）次之,在过成熟阶段（R_o≥2.20%）最小,且含碳原子个数不同的重烃气（C₂、C₃、C₄和C₅）的主裂解期不同。在西湖凹陷煤的生烃演化过程中,西部斜坡带平湖组和花港组中的煤所生成的气态烃最少,生烃条件最差;而西次凹、中央构造带平湖组和花港组中煤所生成的气态烃较多,是比较有利的生烃区。花港组中煤生成气态烃的产率远小于平湖组,且至今尚未达到生烃高峰。     

东海盆地西湖凹陷古近系煤的生烃动力学

通过高温高压封闭体系条件下的热模拟实验和生烃动力学模拟分析,获得了西湖凹陷古近系平湖组和花港组煤生成气态烃的产率及其动力学参数。结合古地温演化史和热演化史恢复了西湖凹陷西部斜坡带、西次凹及中央构造带的古近系平湖组和花港组煤的生烃演化历史,并基于预测的镜质体反射率（R_o）建立了研究区煤的生气演化模式。研究结果表明,西湖凹陷煤所生成的天然气以甲烷（C₁）为主,重烃气（C₂—C₅）较少,C₁和总气态烃（C₁—C₅）的产率增长速率在煤的高成熟阶段（1.10%≤R_o<2.20%）最大,在成熟阶段（0.50%≤R_o<1.10%）次之,在过成熟阶段（R_o≥2.20%）最小,且含碳原子个数不同的重烃气（C₂、C₃、C₄和C₅）的主裂解期不同。在西湖凹陷煤的生烃演化过程中,西部斜坡带平湖组和花港组中的煤所生成的气态烃最少,生烃条件最差;而西次凹、中央构造带平湖组和花港组中煤所生成的气态烃较多,是比较有利的生烃区。花港组中煤生成气态烃的产率远小于平湖组,且至今尚未达到生烃高峰。     

裂解热模拟实验中碳同位素变化特征及其地球化学意义

采用高温模拟技术,对原油、氯仿沥青“A”、烃源岩、干酪根和原油族组分样品进行热模拟实验,分析不同样品在裂解过程中产物碳同位素组成的变化特征,研究其地球化学意义。原油、氯仿沥青“A”、干酪根、烃源岩和饱和原油族组分随热演化温度的增加,热模拟气态烃碳同位素演化规律是由重变轻再变重的演化趋势,700℃以前碳同位素分布呈正碳同位素系列分布,750℃以后出现丙烷碳同位素倒转,芳烃馏分和沥青质馏分的碳同位素值和正碳同位素系列分布出现差异;各样品随热模拟温度的增加,Δδ¹³C_2-1值都呈增大的趋势;Δδ¹³C_3-1、Δδ¹³C_3-2对原油、氯仿沥青“A”、饱和烃馏分与芳烃馏分和沥青质馏分随模拟温度的变化有差异;δ¹³C₂ -δ¹³C₃ 值和LN（C₂/C₃）值随模拟温度的增加呈正相关性。     

准噶尔盆地玛湖凹陷二叠系风城组烃源岩生烃动力学特征

准噶尔盆地玛湖凹陷及其周缘累计探明石油地质储量近30×10⁸ t,油源主要来自凹陷内的二叠系风城组碱湖相烃源岩。通过黄金管热模拟试验,并采用Kinetic软件进行计算,获得了玛湖凹陷二叠系风城组烃源岩的各类烃产率和动力学参数,建立了生烃模式,进而对该套烃源岩的生烃能力进行了综合评价。研究结果表明：①玛湖凹陷二叠系风城组碱湖相烃源岩总烃产率高达412.24 mg/（g·TOC）,其中液态烃类产率随温度升高先增加而后降低,高峰温度为420~460℃,气态烃产率持续增加,总产油率高于产气率,气态烃碳同位素具油型气特征。②风城组碱湖相烃源岩C₁,C₂—C₅,C₆—C₁₄,C₁₄₊的生成活化能主峰值分别为268 kJ/mol,255 kJ/mol,251 kJ/mol,247 kJ/mol。③玛湖凹陷风城组碱湖相烃源岩的生烃模式与国内外14个不同盆地具有相似性,均为早期出现生油高峰、晚期持续生气的特征,且单位TOC的生烃能力中等偏上。     

新疆三塘湖盆地低煤阶煤层气成因探讨

针对新疆三塘湖盆地煤层气生产试验井产量较低的问题,通过对煤层特征分析、含气量测试、甲烷同位素化验等实验数据进行分析,结合盆地煤及煤层气成因模板及数值模拟,根据煤层气地质理论、结合地质分析,对盆地汉水泉、条湖、淖毛湖三大凹陷煤层气成因类型进行了判别分析。结果表明：汉水泉、条湖凹陷深部煤R_o为0.80%,其中,1000m以浅9号煤层生烃强度为18.6m³/t,26～35号煤层R_o平均为0.52%,生烃强度平均为39.2m³/t,主要为热成因气;淖毛湖区块R_o为0.26%～0.50%,平均为0.34%,含气量为4～10m³/t,以生物成因气为主,背斜轴部附近为高含气区。该研究可为该区块进一步科学高效开发提供参考。     

海相不同类型烃源岩生排烃模式研究

在海相烃源岩研究的基础上,筛选出青藏高原中生界和冀北地区上元古界未成熟—成熟海相不同类型烃源岩 10 个样品为代表,进行热压模拟试验,创建了海相3种类型干酪根和4种主要岩类的17种原始和再次生排烃模式。提出了海相烃源岩从Ⅰ型干酪根到Ⅱ₁型到Ⅱ₂型再到固体沥青,生排油、烃气和总生烃量逐渐变低,油质逐渐变轻,气逐渐变干,生烃速率也逐渐减小;从富烃页岩到富烃泥灰岩到富烃灰岩再到固体沥青,排油效率逐渐增加,总生排烃量和生烃速率具有逐渐减少的趋势,生烃气占总烃比例则从固体沥青到富烃页岩到泥灰岩到灰岩逐渐增加;从海相富烃源岩到低有机质含量的碳酸盐岩或随着有机质丰度的降低(TOC 0.2%到1.0%),生排油、烃气量和总生烃量及生烃速率逐渐变小,生烃气占总烃比例逐渐增加。      

楚雄盆地烃源岩特征及资源潜力分析

楚雄前陆盆地是西南地区重要的含油气远景盆地。从油气生成的角度,系统评价了该盆地6套11组烃源岩层系、5类烃源岩的有机质丰度、类型、热演化,认为该区具备油气形成的良好条件,其中三叠系煤系烃源岩是主力源岩。通过热模拟试验建立了烃源岩的产烃率图版,计算了盆地内各层系烃源岩的生烃强度,三叠系煤系烃源层生烃强度最大。楚雄盆地天然气资源量达15000×108m3,具备形成大、中型气田或油田的地质条件,油气勘探前景好。     

煤系烃源岩热模拟演化过程的地球化学参数特征――以准噶尔盆地侏罗系煤系烃源岩为例

在准噶尔盆地侏罗系煤系烃源岩热模拟实验研究中 ,经过对原样和不同温度点热模拟残余物进行可溶有机质抽提和族组成分析、残渣干酪根处理、Ro 值测定和 TOC测定 ,并对部分样品系列进行色谱和质谱分析后发现 ,煤系烃源岩在不同热演化阶段表现出的地质地球化学特征具有相当大的差异。低演化阶段和热降解阶段天然气的形成是不同热力学条件和成气母质化学反应的结果。在低演化阶段 ,源岩镜质组反射率增长幅度并不太大 ,通常 Ro<0 .7%。原始可溶有机质和热模拟残余可溶有机质的分析结果表明 ,烃类气主要来源于原始可溶有机质的脱基团作用和大分子沥青质及干酪根边缘烃 (极性组分 )的热降解。在有机质热降解―热裂解阶段 ,烃源岩经地质埋深增温 ,热演化进程相对加快、镜质组反射率迅速递增、Ro 值从 0 .5 5 %～ 0 .70 %迅速增大到 1 .40 %～1 .70 % ,可见热动力作用足以破坏干酪根结构烃并将其降解形成油气。该阶段是干酪根经热降解大量排烃的阶段 ,其地球化学参数特征主要表现为干酪根结构烃热降解产物的特征。     

琼东南盆地古近系渐新统烃源岩地球化学特征及生烃潜力分析

琼东南盆地新生界主要发育3套烃源岩,即始新统湖相油源岩、渐新统气源岩及中新统海相气源岩。勘探研究表明,迄今为止在琼东南盆地发现的油气主要来自渐新统烃源岩。渐新统煤系烃源岩有机碳含量和生烃潜力都达到了好的烃源岩有机质丰度标准,渐新统崖城组和陵水组泥岩有机碳含量较高,具有一定的生烃潜力;崖城组和陵水组烃源岩干酪根显微组分主要为镜质组,富氢组分腐泥组和壳质组含量较低,干酪根类型主要为Ⅱ。型和Ⅲ型,以生气为主。崖城组煤系烃源岩正构烷烃以高碳数分布为主,Pr／Ph值较高,伽马蜡烷指数低,烃源岩主要发育于氧化环境;崖城组泥岩以氧化环境为特征,藿烷系列化合物中检测到高含量的奥利烷,表明高等植物生源输入明显,煤抽提物中规则甾烷C27、C28、C29呈反“L”型分布,主要以高等植物的陆源输入为主,崖城组和陵水组泥岩规则甾烷C27、C28、C29呈“V”型分布,表明生源除了高等植物,藻类也有一定的贡献,部分陵水组烃源岩样品藻类输入明显增多,生烃条件更加有利。     

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为了解柴达木盆地上第三系灰色钙质泥岩生成油气的能力，对其进行了生烃热压模拟实验。结果显示该岩石在实验条件下，生油率比较低，250 ℃时每吨有机碳总生油率最高为46.3 kg，每吨有机碳排出油最高为33.7 kg，显然不能作为生油岩；而总气体和CO₂气体产率随模拟温度的升高迅速增加，在500 ℃时的最高产率分别为18537 m3/t和17224 m3/t，氢气产率在500 ℃时最高为811 m3/t，烃气产率在400 ℃时最高为162.5 m3/t，说明在高热演化阶段或遇高温烘烤（岩浆侵入）时，可以生成大量CO₂气和一定量烃气，故可以作为气源岩。该结果对柴达木盆地以及富含该类岩石并经历高热演化作用或岩浆侵入活动强烈盆地的油气及CO₂气藏的勘探具有重要启示。     

热解轻烃的组成及地球化学意义

源岩样品在绝氧条件下加热,进行人工热演化,演化产物用低沸点溶剂萃取分离出C₅—C₁₀的轻质烃类化合物,这些轻质烃类化合物称为热解轻烃。经毛细色谱分析,热解轻烃中有100余种化合物。根据化学热力学原理,轻烃化合物的生成、消失或相互转化,与岩样中有机质的生源物质、受热条件及环境有密切关系。本研究通过5个不同有机质类型的源岩样品的热解轻烃的组成分析,归纳和整理了轻烃组成随源岩沉积环境、有机质类型及热演化水平而变化的规律,并提出了若干试用参数。      

准噶尔盆地四棵树凹陷侏罗系有机质生烃差异及油气藏分布规律

准噶尔盆地四棵树凹陷位于盆地南缘西端,是重要的油气富集区。随着近些年勘探的不断突破,对烃源岩的认识不断加深。但目前对侏罗系烃源岩的生烃母质、生烃潜力尚不明确。通过对准噶尔盆地四棵树凹陷中下侏罗统烃源岩的有机质丰度、成熟度等有机地球化学指标进行综合评价,并根据天然气组分碳同位素与岩性厚度分布图探讨了不同母质生烃差异及空间分布范围;同时进行烃源岩的热演化分析与数值模拟,建立动态演化过程,从而获得平面烃源岩展布规律及有利勘探方向。研究结果显示:四棵树凹陷侏罗系烃源岩中煤岩生烃效果要优于炭质泥岩,目前储层中天然气中煤成气贡献较大;此外,平面上生气中心更靠南部,是天然气运聚的主要方向。整体上看,四棵树凹陷烃源岩仍具有较大的生烃潜力,具有较高的勘探价值。     

渤海海域沙一段特殊岩性烃源岩特征及生烃模式

根据岩心、岩屑观察结果以及电性特征分析,将渤海海域沙一段特殊岩性烃源岩按岩性组合分为两类:钙质页岩组合和灰质泥岩组合。结合古地貌、沉积相分析,建立了两类特殊岩性组合的发育模式。生烃热模拟实验表明,两类岩性组合产烃率均较高,钙质页岩组合产烃率最高达500 mg/gTOC,灰质泥岩组合产烃率达300 mg/gTOC。两类岩性组合TOC平均含量均超过了1%,为优质烃源岩。通过地球化学研究,建立了两类特殊岩性组合的生烃模式:钙质页岩组合生油门限相对较浅,为低熟-成熟强双峰型生烃模式;灰质泥岩组合生油门限相对较深,为微弱双峰型生烃模式。     

The changes of hydrocarbon generation and potential in source rocks under semi-closed conditions with 50–840 bar water pressure

In order to investigate the effects of water pressure on hydrocarbon yields and potential in source rocks, carbonaceous mudstone from drilling in Liaohe Basin was pyrolyzed in simulation with constant water pressure and high-water-pressure experiments. Results demonstrate that the times of expelling hydrocarbon remarkably promote source rocks yielding liquid hydrocarbons. Increasing water pressure may increase the reaction of generating bitumen and oil, and enhance liquid hydrocarbons generation. Results of TOC, Rock-Eval, and elemental analysis in this study suggest that carbonaceous mudstone dominated by type-III kerogen remains a large number of hydrocarbon-generating potential, which may indicate that carbonaceous mudstone has a good potential to yield deep oil and natural gas. Besides, vitrinite reflectance may be the most suitable parameter to describe the maturity of source rocks.