深部流体对有机质生烃演化过程的影响

随着油气形成的有机—无机相互作用观点的提出和发展,人们不断意识到无机物质在有机质生烃演化中的重要作用。深部流体作为地球内部物质运移的载体,承载着大量来自地下深部的无机物质。深部流体的加入将从外源氢、催化剂2个方面的物质供应促进沉积盆地内部有机质的生烃演化,并通过为无机生烃反应提供必要碳源的方式参与烃类物质的无机形成过程。通过对有关外源氢、催化剂作用下的有机质催化加氢反应和以费托合成为代表的无机生烃反应的模拟实验研究的归纳,系统分析了外源氢和催化剂对有机质成烃演化过程的影响,肯定了深部流体的"增烃"效应。     

泥岩成岩作用对砂岩储层胶结作用的影响

砂泥岩地层为主的含油气盆地中,泥岩成岩过程中析出的无机和有机组分伴随压实流体进入砂岩孔隙后,可使砂岩中的不稳定组分溶解产生次生孔隙,并形成新的化学沉淀和某些自生矿物,还可使早期的胶结物发生成岩变化而形成新的组分。因此,地层中泥岩的发育程度、粘土矿物、有机质的类型和丰度以及成岩变化特征都将对砂岩的胶结作用产生十分明显的影响。     

含铁矿物对褐煤生烃演化的催化作用

作为煤系烃源岩中重要的无机组分,含铁矿物对有机-无机相互作用和油气生成具有重要意义。对褐煤样品添加不同含铁矿物的加热模拟实验结果显示,菱铁矿对气态烃和液态烃（氯仿沥青“A”）均有催化作用,其中甲烷、气态C+4、液态饱和烃和非烃产率增加较显著。与菱铁矿一样,赤铁矿也能促进气态烃产率的增加,但却使褐煤液态烃的生成高峰推迟（350℃推迟至375℃）,且在450℃及其之后对液态烃的生成表现为抑制作用。应用穆斯堡尔谱对实验前后样品中铁元素化学种检测发现,从375℃开始,赤铁矿在褐煤生烃的过程中被还原为磁铁矿（Fe3O4）。菱铁矿在450℃的加热模拟实验后变成磁铁矿（Fe3O4）。其本质说明含铁矿物在中低温阶段对褐煤生烃具有吸附-催化作用,而在中高温阶段与有机质发生复杂的有机-无机反应。     

东营凹陷泥页岩孔隙结构特征及其演化规律

泥页岩物质组成多样且孔隙结构复杂,明确其孔隙结构特征及其演化规律对预测泥页岩油气富集层段具有重要意义。为此,以东营凹陷S井泥页岩为研究对象,采用氮气吸附-压汞联合测孔法,获取泥页岩完整的孔径分布特征及不同类型孔体积等定量参数。结果表明:泥质粉砂岩以大孔为主,粉砂质泥岩和泥岩以介孔和微孔为主。通过分析矿物组分、有机组分与孔隙结构的关系,探讨孔隙结构发育的影响因素,发现泥页岩中黏土矿物含量和类型对介孔和微孔发育影响较大,碳酸盐类矿物对孔隙结构发育的影响受其成因控制;有机质丰度、类型等对孔隙结构的发育影响更显著。分析孔隙结构、矿物组分和有机组分的剖面演化特征,发现在埋藏演化过程中,矿物转化、有机质生烃及埋藏压实作用共同导致孔隙演化的多阶段性。     

泥页岩中有机质-黏土复合体的微观结构、变形作用及源-储意义

泥页岩中的有机质和黏土矿物在沉积演化过程中能够相互结合形成有机质-黏土复合体,成为重要的生烃母质。基于大量的场发射扫描电镜和透射电镜观察分析,以中国鄂尔多斯盆地三叠系延长组、黔北奥陶系-志留系五峰组-龙马溪组、黔中寒武系牛蹄塘组及南华北盆地二叠系山西组4套泥页岩储层为研究对象,详细查明了泥页岩中有机质-黏土复合体的微观结构及变形作用,并深入探讨了其源-储意义。泥页岩中有机质-黏土复合体成分复杂,形态多样,且易发生变形;驱动复合体发生变形的主要机制有构造应力作用、矿物颗粒作用、有机质赋存及黏土矿物转化。其中,由外部构造应力和复合体内部矿物颗粒对黏土层、有机质层挤压引起的变形能够改变复合体局部应力环境,所形成的拉张环境可使复合体发育大量纳米孔隙,且这些孔隙因黏土层的保护而不易发生烃类散失,可有效提升泥页岩的储集能力。相关结论有助于完善泥页岩的成岩理论,增进对页岩油气生成、运移和储集过程的认识,进而指导页岩油气的勘探开发。     

关于油气成因的辩论——与王兰生先生商榷

对王兰生先生关于油气无机成因的观点进行了讨论.业已证明:金属元素及同位素可以与有机化合物形成配位离子或配位化合物,它们可用以油气示踪与同位素定年;费-托反应在不同的催化剂、温度、压力条件下可合成不同种类的烃(包括石油烃).大庆油田油气勘探表明:无机成因天然气不仅可以存在而且可以成藏并形成气田,如兴城气藏.在塔里木盆地,志留系砂岩中917.8×108t的沥青同样是通过无机反应生成而绝不是由有机质生成的.无机成因的油气还在陨石及大陆科学钻井中被发现.按照油气无机成因理论,预测了未来油气勘探的靶区,这些地区是有机生油论者不看好或认为没有希望的.参42     

石油地质学中几个有争议的问题

油气有机成因说认为。岩石中的分散有机质是生成油气的原始物质,但大量的实际资料证实,岩石中的分散有机质并未参与油气生成过程。在自然界中也并不存在实验室中从岩样粉末中抽提出有机质所要求的条件。在地球深处有取之不尽的游离氢和挥发性碳化物它们在幔源的高温高压条件下发生反应.形成烃类流体所有的烃类聚集。包括油田、气田沥青矿和可燃性页岩都是在晚第三纪由深部流体非生物生成的。提出了煤与石油一样.都是由深部热液而形成的观点。在 由地幔热液流生成油气和油气聚集的过程中。断至地幔的深大断裂(输导断裂)起着至关重要的作用。关键词.油气成因:煤:有机成因:无机成因:地幔:热液作用     

波罗的海盆地上奥陶统页岩孔隙演化的热压模拟实验

我国南方海相页岩大多处于高-过熟演化阶段,无法再现地质历史过程中孔隙的演化过程。选取欧洲地区波罗的海盆地上奥陶统页岩开展了近地质条件的室内热压模拟实验,以期揭示海相页岩孔隙的演化规律和赋存状态。结合实验样品的有机岩石学特征、模拟产物的定量化统计和扫描电镜微区分析,系统阐述了模拟实验页岩孔隙在有机质熟化过程中的演化特征和形成机理。实验条件下,页岩整体孔隙的发育程度随有机质热演化程度的增加而提高,孔隙之间趋于连通,由初始的孔隙不发育状态逐渐演变为复杂交错的孔隙网络。根据孔隙的形态和成因,将有机孔和无机矿物孔细分为8类:海绵状有机孔、有机质收缩孔和气泡状有机孔;铸膜孔、溶蚀孔、矿物粒间孔、黏土矿物层间孔和改造矿物孔。受有机显微组分的差异、有机质的转化和油气初次运移的影响,有机孔的分布表现出较强的非均质性,无机矿物孔的发育呈现出阶段性。孔隙的有效保存问题在高演化阶段页岩气勘探过程中需要重点关注。     

页岩有机孔研究现状和展望

有机孔是页岩气储层的主要储集空间,也是页岩气储层区别于常规油气储层的重要孔隙类型。目前对有机孔的类型和特征、发育载体及其影响因素等的认识还存在较大争议。系统回顾国内外页岩有机孔的研究现状,调研分析有机孔发育特征及其控制因素,展望有机孔的攻关研究方向,研究认为,页岩的有机质类型是控制有机孔发育的根本因素,矿物类型与组成、成岩作用以及由脆性矿物形成的刚性格架是有机孔形成并保持的重要保障,热演化程度和地层压力对有机孔的发育和保持具有重要的影响。建议加强有机质类型(成烃生物)、不同有机质类型的生烃和排烃模式、矿物类型及其成岩作用(刚性格架形成时间)、页岩生-排烃与矿物成岩作用之间的有机—无机协同演化机制研究,探讨有利的页岩有机孔类型及其发育模式,加强页岩不同尺度储集空间定量表征、有机孔连通性及其影响因素等研究。未来需进一步关注深层—超深层页岩有机孔的发育特征及其保存机制研究。     

试论油气形成过程中粘土矿物的催化作用

矿物基质中的粘土矿物在有机质沉积、成岩和油气生成的演化过程中有着极为显著的意义。本文围绕粘土-有机复合体和催化活性等基本问题,对粘土矿物在油气生成及其次生改造的作用进行研究。研究表明,在有机质热解过程中(<125℃),粘土矿物催化作用应作为与时间、温度等相并重的基本控制因素。      

油气历史成因假说

把元素、星系、地球、生物起源演化史与油气起源演化史联系起来讨论,认为宇宙间出现碳、氢元素后,油气就开始形成,并演化至现在。亦即油气的形成可以追溯到天文时期,延续到地质时期乃至人文时期。无论哪种成油说,油气的形成都离不开油气先驱物或称成烃原始物质。油气先驱物包括各种不同来源的有机质,通常指类脂化合物、蛋白质、糖类、木质素、烃类和碳氢元素合成所需物质。研究认为,油气先驱物在生命形成之前就已形成,它伴随从元素到无机物到星系的演化,也伴随从无机物到简单有机物的演化,同样也伴随从简单有机物至生命起源的演化。油气资源评价系统应该考虑以油气历史成因假说为基础。      

长石砂岩次生溶孔的形成机理

在酸性水介质条件下,长石类矿物都能发生程度不同的溶蚀反应并形成次生孔隙。根据原始矿物和次生矿物的组成和物理化学性质可以定量计算次生孔隙度。钾长石被溶蚀时形成的次生孔隙度最高,达11.91%,钙长石形成的次生孔隙度最低,为0.72%,钠长石和中长石形成的次生孔隙度介于两者之间。长石溶蚀过程中所需的CO₂,一部分来自大气降水或水与大气接触过程中所溶解的空气中的CO₂,另一部分则来源于有机质在生烃过程中的分解产物。     

四川盆地及周缘五峰组—龙马溪组页岩有机质宏微观赋存机制

页岩中有机质的宏微观赋存特征对于确定其成因、时空分布以及生烃机理等均具有重要的意义,而目前对于不同矿物/岩相与有机质间赋存的非均质性及模式方面的研究较为薄弱。为此,以四川盆地及周缘上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩为研究对象,利用X射线衍射、岩心观察、扫描电镜等手段,分析微米—纳米级尺度下无机矿物成因、形态及其与有机质的接触关系,并在岩相划分的基础上,研究厘米—毫米级尺度下岩相与有机质的赋存关系,探讨有机质成因、宏微观展布及其主控因素。研究结果表明:(1)研究区页岩矿物组分以石英和黏土矿物为主,有机质为可溶有机质和不溶有机质;(2)石英、黏土矿物、碳酸盐矿物存在着3种有机质赋存样式,黄铁矿存在着4种有机质赋存样式;(3)研究区页岩可划分为富有机质硅质页岩、高有机质硅质黏土质页岩、高有机质含灰硅质黏土质页岩和低有机质粉砂黏土质页岩等4种典型岩相;(4)有机质在不同尺度上表现出赋存方式的非均质性,其中富有机质硅质页岩中有机质赋存的非均质性表现在相同或相似沉积环境下纹层内部,低有机质粉砂黏土质页岩中的有机质赋存的非均质性表现在不同沉积环境下形成的纹层间;(5)有机质赋存的主控因素包括有机质类型与演化条件、无机组分成因与形态、沉积环境等。结论认为,不同尺度下有机质赋存的非均质性影响着页岩气"甜点"的分布与预测结果的吻合度。     

页岩微观孔隙特征及源-储关系——以川东南地区五峰组-龙马溪组为例

页岩既是页岩气的烃源岩,又是页岩气的储层。运用氩离子抛光扫描电镜技术对川东南地区五峰组-龙马溪组页岩的有机质、无机矿物、孔隙等微观特征进行描述,将有机质、孔隙作为一个“源-储”系统来分析其空间分布状态与时间演化关系。研究表明,有机质孔比无机质孔对赋存页岩气更重要;迁移有机质比原地有机质更发育有机质孔。无机矿物孔隙赋存大量的迁移有机质,在页岩气形成过程中发挥重要作用。五峰组-龙马溪组中含有较多的硅质等刚性颗粒矿物,可以形成坚固的粒间孔隙体系,在成油期孔隙度高、孔隙大且连通性好,可以保存大量的迁移有机质。刚性颗粒粒间孔隙中赋存迁移有机质,迁移有机质在其中演化成为固态有机质,其中的有机质孔中赋存天然气,构成最佳的源-储匹配关系,最有利于形成和富集页岩气。页岩中的粘土矿物晶间孔在早期的成岩阶段大多已丧失,少量的在胶结物晶粒支撑与内部流体压力双重保护之下仍赋存有机质和有机质孔。黄铁矿集合体形成粒间和内部晶间孔隙,部分孔隙可以赋存有机质和较小的有机质孔,但总量有限。     

纳米CT页岩孔隙结构表征方法——以JY-1井为例

分析富有机质页岩的纳米孔隙结构是评价页岩储集性能和页岩气资源勘探开发潜力的基础。利用纳米CT及三维重构技术评价四川盆地焦石坝地区下志留统龙马溪组页岩的孔隙特征及连通性,结果表明：①纳米CT可以展现页岩孔隙的三维空间结构,结合其他实验方法更有利于表征页岩的孔隙特征;②基于纳米CT可将焦石坝页岩样品的组分分为基质矿物、有机质、孔隙和高密度矿物（如黄铁矿）,其体积比分别为89.20%、6.22%、2.71%和1.87%;③焦石坝页岩的孔径分布范围为79~4 700 nm,以100~500 nm为主,包括有机孔隙和无机孔隙;④焦石坝页岩孔隙的非均质性较强,总体具有较好的连通性,以Ⅲ级连通域为主。     

关于石油成因理论的争鸣

21世纪初的几年间,关于石油成因理论的争鸣一直在进行着,国外(如美国、俄罗斯等)对于油气无机成因的研究也在进行着。面对诸如膏盐、白云石(岩)、粘土矿物等成因的石油地质学的一些基本问题也在深入展开,至于深部流体、地幔柱与油气关系的讨论也开始引起注意。重要的是,近年来,石油无机成因理论已开始应用于油气勘探实践,即预测未来油气勘探的靶区。油气无机成因的现代概念已逐渐形成。     

油气生成过程实验研究的思考与展望

油气生成过程的研究是以热解实验为基础、动力学研究为工具、紧密结合盆地地质条件的系统研究方法。在总结现有研究成果的基础上,作者认为:1)加水热解适于模拟石油生成,限定体系热解可以很好地模拟石油与天然气生成/裂解实验体系,可进行含水热解实验;2)半封闭的幕式排烃热解设备尚待开发;3)压力对有机质成熟和生烃/原油裂解均有一定影响,但压力下二者的演化进程可能并不同步;4)以单一升温速率为基础的动力学研究将不被国内外同行认可;5)有压力的生烃、同位素演化动力学模型值得进一步研究;6)由于水的存在,除了水溶性催化剂外,大多数地质催化剂对生烃的影响可能并不显著,但对油气在储层中的裂解可能有作用;7)天然气的成分、同位素变化与聚集史密切相关,应给予足够的重视;8)无机质以及加水热解动力学研究、非烃气体生成与同位素演化的动力学具有潜在的科学研究价值。      

Estimating Total Organic Carbon Content and Source Rock Evaluation,Applying ΔlogR and Neural Network Methods: Ahwaz and Marun Oilfields,SW of Iran

Abstract

Well logging is a useful method for sedimentary basin and source rock evaluation. Source rocks have special responses in porosity and resistivity logs that can make them distinguishable from surrounding rocks. Therefore, well logging data and diagrams can be used as indicators of determination of source rock potential. Characterizations of Kazhdomi, Pabdeh, and Gurpi source rocks have been determined by geochemical analysis in some Iranian oilfields, but no total organic carbon (TOC) zonation and interpretation have been carried out in these formations yet. Several studies have confirmed the petroleum potential of the Kazhdomi formation in Dezful Embayment, but Pabdeh formation (more significant) and Gurpi (less significant) have been always the topics of Iranian petroleum geologist discussions in order to deermine whether these formations have the potential of generating oil and what the organic matter properties of these formations are. The purpose of this article is to calculate TOC values of the Pabdeh formation in Ahwaz and Marun oilfields using a combination of sonic and resistivity logs (ΔlogR method) and a neural network method. Then these TOC values were compared with TOC from geochemical analysis. Finally, the zonations of source rock in terms of TOC richness were carried out and TOC changes in the oilfields were shown by plotting Iso-TOC maps. It was found that due to the high local temperature gradient Pabdeh reaches an oil window level in some parts of Ahwaz and Marun oilfields. Hence, Pabdeh acts as a source rock for these two oilfields in some sections.