深部流体及有机-无机相互作用下油气形成的基本内涵

含油气盆地作为地球系统中相对稳定的克拉通块体,从早期烃源岩发育环境、油气形成、储层溶蚀改造到油气聚集或者破坏都受到地球系统演化的影响.深部流体作为联系盆地内、外因素的纽带,以有机-无机相互作用的方式贯穿了油气形成和聚集的全过程.深部流体携带的营养物质促进了成烃生物的勃发和碳氢源的额外补充,有利于优质烃源岩的发育和提高烃源岩生烃潜力,其携带的能量促进了烃源岩早熟和高成熟烃源活化加氢生烃.深部富CO_2流体对碳酸盐岩、碎屑岩储层的溶蚀改造,改善了深层储集体空间,使得油气储集空间向更深延伸.深部超临界CO_2对深层滞留原油的萃取和泥页岩中CH_4的驱替,提高了深层和致密储层中烃类流动性.同时,深部流体携带的物质(C、H、催化物质)和能量不仅能够促使费托合成无机CH_4,促使有机质热演化生烃形成"热液石油",而且也能使得有机来源的原油发生热蚀变.因此,从地球层圈相互作用的视角看,深部流体不仅对沉积盆地输入了大量的外源C和H,改善了油气赋存空间,而且也提高了油气富集聚集效率.     

致密气藏烃源岩地化参数测井综合评价方法研究

针对塔里木盆地库车坳陷北部侏罗系烃源岩受泥浆污染、分析数据少、样品分布不连续及类型多样等问题突出,利用测井资料来对有机地球化学参数进行评价难度大,无法满足勘探需求.本文阐述了不同类型烃源岩的有机质级别、测井响应特征、有机地球化学参数定量计算及品质评价等多种方法,来研究富集区烃源岩对致密气储层的持续供气能力.文中介绍了煤层、碳质泥岩、暗色泥岩等3种类型烃源岩的有机质级别和测井响应特征.首先,提出分不同岩性烃源岩的ΔlogR法,其计算结果与铀曲线相关法、多元回归法对比,效果最好;再次建立了生烃潜率、氯仿沥青“A”及镜质体发射率等多个有机质地球化学参数的测井评价模型;最终,考虑能够反映烃源岩性质的参数来综合定义烃源岩品质指数,形成了完善的烃源岩测井综合评价方法研究技术.研究表明,利用这套地球物理技术提供了烃源岩定量评价和品质分类研究方法及实际应用案例.     

运用测井信息研究烃源岩进展及其资源评价意义

运用测井信息评价烃源岩自开始以来已取得了长足进步,从定性的分析、识别发展到现在可定量计算地化指标,为克服因取芯不足而在区域范围内进行资源评价的难题创造了有利条件,烃源岩中有机质、粘土矿物是影响其测井响应的两个重要变量,测井对岩石中有机质和粘土矿物的类型、丰度、压实程度及富集状态不同而产生的岩石物理、电化学性质的差异,是利用测井信息识别和评价烃源岩的基础,随着油气勘探形势的严峻,烃源岩的测井研究将向更深层次的方向发展,烃源岩的地球化学特征与测井响应特征对应关系的机理研究、发展利用电化学性质进行烃源岩评价的方法、进行烃源岩的岩石物理实验与测井数值模拟将是今后开展烃源岩测井评价研究的新方向.     

峨眉山超级地幔柱对四川盆地烃源岩热演化的影响

四川盆地的构造、热演化与峨眉山超级地幔柱有密切关系.峨眉山超级地幔柱对四川盆地中二叠统之下的烃源岩热演化有着十分重要的影响.在四川盆地热历史恢复的基础上,研究了峨眉山超级地幔柱对盆地内烃源岩,特别是中二叠统之下的古生界烃源岩热演化的影响.结果表明,中二叠统及下伏烃源岩的热演化受中晚二叠世发生在盆地西南方向的峨眉山超级地幔柱的影响巨大,且具地区差异性.即在靠近峨眉山地幔柱中心的地区,有机质迅速成熟并达到其成熟度的最高值(以H1井为代表),古生界烃源岩迅速进入过成熟,此后未有二次生烃;而远离峨眉山地幔柱的盆地大部分地区,古生界烃源岩在二叠纪以来具有多次生烃过程.中生界烃源岩热演化,主要和前陆盆地阶段的构造过程包括前陆沉积和断裂的逆冲推覆等相关. 在烃源岩有机质成熟度演化史的基础上,从盆地热史和烃源岩热演化的角度指出了下二叠统及之下烃源层在四川盆地不同地区油气勘探中的不同意义.     

准噶尔盆地南缘芦草沟组烃源岩产状、热演化历史与烃的初次运移过程

芦草沟组油页岩在准噶尔盆地南缘地表广泛出露.对该油页岩进行了取样并对其进行了显微结构、矿物学及地球化学的详细研究,主要包括薄片岩石学、U-V荧光岩石学、X射线衍射、镜质体反射率、沥青反射率、流体包裹体和激光拉曼光谱分析.研究认为岩石基质中的有机质呈分散状态,而岩石纹层界面(后来演化为缝合线)和微裂隙中的有机质呈现定向性的流动状态.结合对有机质成熟度的追踪研究发现,测得的镜质体反射率(Ro)在分散的干酪根中最低(0.64%),而在缝合线中较高,其中定向排列的镜质体为0.72%,运移沥青为2.38%;拉曼光谱分析证实,含烃流体包裹体的均一温度也有明显的阶段性,由岩石纹层界面的178.5℃增长到垂直微裂隙中的222℃.这些现象综合反映了从源岩热成熟的晚期到初次运移早期伴随着流体散失的热演化过程.显然,烃源岩中有机质产状是烃类初次运移的痕迹,岩石纹层界面和微裂隙是含烃流体运移的主要输导通道.从早期的烃汇聚到缝合线的阶段,到沿纹层界面水平运移阶段,再到后期的沿微裂隙垂向运移阶段,有机质的成熟度逐渐提高.     

鄂尔多斯盆地长91湖相优质烃源岩的发育机制探讨

新近的钻探和有机地球化学测试与研究,在鄂尔多斯盆地上三叠统长9油层组上段发现了一套湖相优质烃源岩,其平均TOC达5.03%,平均沥青"A"含量达0.8603%,有机母质类型——以低等水生生物为主要来源的腐泥型,并已达到了生油高峰的热演化阶段.湖相优质烃源岩发育于湖盆的局部凹陷.各项有机、无机地球化学参数反映出长91优质烃源岩形成于淡水—微咸水、弱氧化—弱还原的半深湖相沉积环境.因此,高生产力是该套优质烃源岩形成的主控因素.薄层凝灰岩、纹层状凝灰岩的沉积,以及Eu显著正异常的发现,佐证了同期可能存在与火山喷发有关的缺氧地质事件.地质事件对长91优质烃源岩的发育起着重要的作用.     

高演化海相碳酸盐烃源岩地球化学综合判识--以鄂尔多斯盆地为例

针对中国海相碳酸盐岩烃源岩的成熟度高、有机质丰度低等特殊性,以鄂尔多斯盆地下古生界为例, 通过微量元素富集系数计算、稀土元素的配分模式、元素和碳同位素等的数理统计分析及三维图解等多元综合分析, 结合必要的有机参数, 反演了盆地烃源岩发育环境, 评价碳酸盐岩烃源岩及其分布. 就鄂尔多斯盆地而言, TOC为0.2%是个重要的界限值, 研究表明: 在TOC>0.2%的层段中, Ba富集,δ13Ccarb正偏移, δ13Corg<-28‰, 反映出古生产力、有机质埋藏量较高, 具较好生烃潜力, 稀土元素分异强, 指示沉降速率低, 有机质保存条件好, 利于烃源岩发育.克里摩里组、乌拉力克组具一定规模, 可视为潜在有效烃源岩. 而TOC＜0.2%的层段, Ba含量低, δ13Ccarb多为负值,δ13Corg为-24‰～-28‰,指示有机质埋藏量低,生烃潜力差,稀土元素分异弱,沉降速率较快,多属浅水高能氧化环境,不利于烃源岩发育.利用无机与有机地球化学方法综合评价高演化海相有潜力的碳酸盐岩烃源岩及分布是可行的.     

碳酸盐岩生烃机制及“三段式”成烃模式研究

碳酸盐岩有别于碎屑岩的成岩机理和过程决定了其含有多种赋存状态的有机质.大量碳酸盐岩样品的有机岩石学观察和有机地球化学分析均证实了不同赋存状态有机质的存在.通过对热模拟实验样品中不同赋存状态可溶有机质的产率、地球化学特征研究及其对比,表明不同赋存状态有机质在不同演化阶段对成烃的贡献不同,由此提出了碳酸盐烃源岩的“三段式”生烃模式,即早期的生物大分子解聚生烃阶段、中期的干酪根热降解生烃阶段以及高演化阶段碳酸盐告包裹体有机质的大量生烃阶段.     

泥质烃源岩中〈2μm黏粒级组分的有机质与比表面关系

选取东营凹陷13块烃源岩岩芯,提取〈2μm黏粒级组分,对氯仿抽提前后样品分别进行热解分析和N2吸附法比表面积测试,探讨了黏粒级组分有机质与比表面积（SBET）的关系.结果显示：（1）黏粒级组分中不同赋存态有机质共存,不同演化阶段对生烃贡献有差异,并影响了黏粒级组分SBET的测定;（2）黏粒级组分有机质与比表面积关系受多种因素影响,TOC含量与SBET呈非线性负相关;（3）黏粒级组分的孔隙是可溶有机质的主要赋存空间,氯仿沥青＂A＂含量与SBET呈负相关;（4）游离态烃类（S1）主要赋存空间为黏粒级组分的孔隙或表面,热解烃（S2）则以与黏土矿物相结合形式存在.泥质烃源岩〈2μm黏粒级组分中不同赋存态有机质的研究及与比表面关系的探讨,对有机质生烃、烃类聚集和运移研究都有重要意义.     

塔里木盆地海相烃源岩与原油芳烃单体烃碳同位素分布特征及其意义

芳烃化合物是原油和烃源岩抽提物中的主要馏分,经过小型氧化铝两步层析法,可以得到分离度高的二环芳烃和三环芳烃化合物.塔里木油田不同地区的上奥陶统烃源岩和寒武系‐下奥陶统烃源岩抽提物芳烃馏分的GC-IRMS分析表明芳烃单体烃碳同位素组成除受热演化程度影响外,还受有机质来源、沉积环境和成烃过程的影响.无论是烷基萘、烷基联苯、烷基菲的亚系列,还是单体化合物,如1-甲基菲、9-甲基菲、2,6-二甲基菲等的δ13C值均表现为寒武系‐下奥陶统烃源岩偏重,两套烃源岩之间亚系列的δ13C差值最高可达16.1‰,单体烃之间差值可达14‰.综合塔里木盆地不同时代烃源岩和原油的生物标志物组合特征及单体烃的碳同位素组成,可为油源对比提供强有力的佐证.塔中地区大部分奥陶系原油9-甲基菲具有偏负的δ13C组成,贫伽玛蜡烷,富含升藿烷,主要来自于上奥陶统烃源岩;而塔东地区原油和部分塔中地区原油富伽玛蜡烷、贫升藿烷,9-甲基菲的δ13C组成明显较重,表明其主力油源岩为寒武系‐下奥陶统烃源岩.     

中国海相碳酸盐岩烃源岩成气机理

突破传统研究烃源岩成气机理只从源岩自身特点出发的思想, 针对中国叠合盆地中下部海相碳酸盐岩烃源岩发育与分布的特点以及成气、成藏过程中的各种作用, 综合两者建立碳酸盐岩的复杂成烃模式. 不仅包括碳酸盐岩自身的三段式成气特点, 亦包括成气、成藏过程中原油热裂解生气以及次生有机质受热再次生气过程. 海相碳酸盐岩烃源岩优质生烃母质决定生烃过程中油气比高, 易形成古油藏, 这是有机质一次富集的过程. 古油藏热裂解形成天然气是高效形成天然气藏的重要途径. 储集性碳酸盐岩中次生有机质经二次深埋后可再次生气而成为一种有效的气源岩.     

酒东盆地异常流体压力带及与油气分布的关系

酒东盆地营尔凹陷中存在3个异常流体高压带,它们基本呈等深平面分布,相互间隔约1000m,温度相差约30℃.对凹陷内地层沉积发育史、地层水性质、岩石薄片观察、地温梯度变化及压力带与地层岩性的对应关系研究表明,营尔凹陷具备形成异常高压流体压力带的条件,水热增压和上覆荷载增压是形成异常高压带的主要原因.在异常高压带上、下的正常压力带内紧邻高压带的层段和高压带内部压力相对较低处是油气聚集的有利场所.     

松辽盆地陆相大规模优质烃源岩沉积环境的地球化学标志

在松辽盆地晚白垩世青山口组和嫩江组一段选取40块烃源岩样品,利用气相色谱-高分辨飞行时间质谱对烃源岩氯仿抽提物的饱和烃和芳烃化合物开展了定性分析,同时利用气相色谱-质谱对重要生物标志化合物开展了定量检测,目的是寻找陆相大规模优质烃源岩沉积环境的地球化学标志.检测结果显示,烃源岩（Ro〈0.7%）中生物标志物含量或分布的差异,指示不同的沉积环境.青一段烃源岩除萜烷、规则甾烷、4-甲基甾烷含量高外,还具有甲藻甾烷、C31甾烷、芳基类异戊二烯烃含量高的特征,并检测到单质硫和羊毛甾烷等特殊化合物,反映湖泊盐度高、水体分层的泻湖型沉积环境;青二、三段烃源岩各类生物标志化合物的含量较低,反映淡水、浅水的湖泊三角洲沉积环境;嫩一段烃源岩的萜烷、规则甾烷、4-甲基甾烷含量高,但甲藻甾烷、C31甾烷、芳基类异戊二烯烃含量低,反映水体盐度低、分层性差,细菌发育并对有机质改造强烈的淡水-微咸水开放湖泊型沉积环境.综合分析表明,陆相大规模优质烃源岩形成环境的主要地球化学标志是烃源岩C30藿烷含量一般大于1500μg g^-1,伽马蜡烷含量大于190μg g^-1,C27甾烷含量大于200μg g^-1,4-甲基甾烷含量大于100μg g^-1,芳基类异物二烯烃含量大于3μg g^-1,脱羟基维生素E含量大于10μg g^-1.     

下扬子中生代构造-热事件及其对海相烃源岩生烃的影响

温度是控制烃源岩有机质生烃的主要因素,构造-热事件下的高温作用对烃源岩的增熟和生烃历程具有显著影响.通过地质分析和磷灰石、锆石裂变径迹、磷灰石U-Th/He低温热年代学数据、火山岩年龄数据分析认为,下扬子中生代存在印支期(T_3-J_2),燕山期(J_3-K_1)构造-热事件,沉积盆地达到最高古热流的时间大约为130~110Ma.古温标镜质体反射率热史反演结果揭示句容地区最高地表古热流达到~94mW·m~(-2),泰兴地区为~78mW·m~(-2),热事件的强度由西至东减弱.基于EASY%Ro模型的生烃史正演结果揭示:寒武系烃源岩在常州地区主生气期为早二叠世晚期至晚三叠世末,在句容、泰兴地区主生气期为晚三叠世-早白垩世.由于T_3-J_(1-2)前陆盆地沉积和早白垩世岩浆活动热事件的双重作用,海相烃源岩有机质在早白垩世末达到最高古地温.虽然K_2-E期间在句容、泰兴和常州部分地区具有一定的沉降幅度,甚至使得部分地区海相烃源岩的埋深超过早期的埋深,但由于K_2以来大地热流降低,海相烃源层地层温度却低于早期的地温,有机质未能普遍进一步增熟生烃,即这些地区不存在大面积的二次生烃.     

高演化海相碳酸盐烃源岩地球化学综合判识

针对中国海相碳酸盐岩烃源岩的成熟度高、有机质丰度低等特殊性, 以鄂尔多斯盆地下古生界为例, 通过微量元素富集系数计算、稀土元素的配分模式、元素和碳同位素等的数理统计分析及三维图解等多元综合分析, 结合必要的有机参数, 反演了盆地烃源岩发育环境, 评价碳酸盐岩烃源岩及其分布. 就鄂尔多斯盆地而言, TOC为0.2%是个重要的界限值, 研究表明: 在TOC>0.2%的层段中, Ba富集, δ¹³C_carb正偏移, δ¹³C_org<&#8722;28‰, 反映出古生产力、有机质埋藏量较高, 具较好生烃潜力, 稀土元素分异强, 指示沉降速率低, 有机质保存条件好, 利于烃源岩发育. 克里摩里组、乌拉力克组具一定规模, 可视为潜在有效烃源岩. 而TOC＜0.2%的层段, Ba含量低, δ¹³C_carb多为负值, δ¹³C_org为&#8722;24‰~&#8722;28‰, 指示有机质埋藏量低, 生烃潜力差, 稀土元素分异弱, 沉降速率较快, 多属浅水高能氧化环境, 不利于烃源岩发育. 利用无机与有机地球化学方法综合评价高演化海相有潜力的碳酸盐岩烃源岩及分布是可行的.     

四川盆地震旦系-下古生界烃源岩热演化模式及主控因素

烃源岩热演化是含油气盆地烃源岩评价的基本内容之一,也是油气动态成藏研究的基础.通过系统分析地层沉积样式,结合盆地热史恢复结果,应用Easy%Ro化学动力学模型,模拟了四川盆地86口代表性钻井和200余口人工井点震旦系-下古生界烃源岩热演化史.结果表明,在盆地不同构造单元,下寒武统和下志留统烃源岩热演化特征存在明显差异,并据此建立了四种热演化模式:①加里东期成熟,早晚二叠世期间快速演化定型,以川南地区下寒武统烃源岩为代表;②加里东期未熟,早晚二叠世期间一次快速演化定型,以川西南下寒武统和川南下志留统烃源岩为代表;③加里东期成熟,晚海西-燕山期再次增熟,以川东、川北地区下寒武统烃源岩为代表;④加里东期未熟,晚海西-燕山期持续增熟,以川中地区下寒武统和川东、川北下志留统烃源岩为代表.通过对比研究沉积速率、热流和增温速率之间的耦合关系,剖析了四川盆地震旦系-下古生界烃源岩热演化的控制因素,即川西南和川南局部地区主要受控于早晚二叠世期间峨眉山地幔柱和玄武岩的异常热效应,而盆地其它地区则受沉积地层埋深增热和盆地热流演化的共同作用,其中沉积地层埋深增热对烃源岩增温效应更加显著.     

东营凹陷波动古湖相烃源岩沉积特征

以东营凹陷牛38井为例,研究显示,该井沙河街组沙三段烃源岩的沉积特征具有明显的波动性．宏观上体现为, 构造因素控制湖盆的整体升降和沉积构造旋回,但季节性气候及其它因素的影响使湖盆呈现次级旋回的复合性沉积．微观上表现为纹层的不连续性及生物扰动构造等事件性沉积.古湖面不同幅度的波动和变化导致相对稳定的泥岩沉积的不稳定性,有机质的分布也呈现较显著的非均质性．湖泊的沉积过程影响了微量元素、有机质以及烃源物质的分布,水体较深、盐度较高的沙三段下部多数微量元素含量较高以及B／Ca、Sr／Ba呈现高值;水体较浅、盐度较低的沙三段中部各元素的分布较为稳定,B／Ca、Sr／Ba比值及Sr的含量均显著降低.波动性沉积导致烃源岩呈现明显的优劣性分布,沙三段下部中的有机质富集,为优质烃源岩;沙三段中部的有机质分布较为分散,生排烃的资源潜力有限．     

塔里木盆地环哈拉哈塘海相油气地球化学特征与成藏

环哈拉哈塘凹陷是一个油气十分富集的含油气系统,但是各地区油气的性质与分布差异很大.研究认为已发现的原油和天然气均主要来自于O2 3烃源岩.油气性质的差异主要受油气充注成藏的控制.综合研究认为环哈拉哈塘凹陷油气藏主要经历了三期重要成藏期:晚加里东-早海西期油气主要来自满加尔凹陷寒武系烃源岩,原生古油藏中的烃类遭受强烈降解,目前在塔北隆起高部位形成大量残余干沥青;晚海西期,满加尔凹陷内中上奥陶统烃源岩开始大量生烃并在塔北隆起高部位聚集成藏,在海西期末期因遭受生物降解变成稠油;燕山-喜山期,哈拉哈塘凹陷南部及其以南的满加尔凹陷边缘的中上奥陶统烃源岩开始进入大量生液态烃阶段,生成的油气聚集在印支-燕山期之前形成的圈闭中,其中部分地区稠油遭到不同程度的稀释,或者受到强烈的气侵,导致原油出现明显的差异.     

多属性预测在涠西南凹陷烃源岩研究中的应用

寻找隐蔽油气藏是目前涠西南凹陷勘探的新领域,优质烃源岩描述是其中一个重要研究课题.涠西南凹陷流沙港组沉积时期为一断陷湖盆,流沙港组二段沉积阶段是湖盆发育的鼎盛时期,中深湖相泥岩或页岩发育,形成了一套良好的区域性烃源岩.油页岩是涠西南凹陷最重要的烃源岩.除油页岩外,流二段还沉积了厚套的中深湖相暗色泥岩,具备非常好的生烃能力.识别和弄清这些暗色泥岩在凹陷中的分布对定量评价涠西南凹陷的生烃潜力具有重要意义.本文尝试将地震多属性预测技术应用于优势烃源岩的研究.首先通过声波时差和电阻率曲线进行多元线性回归,拟合能够体现优势烃源岩特征的有机化学参数总有机碳TOC曲线,利用层位约束消除油页岩对属性优化的干扰作用,最后通过逐步回归的步聪法算法对多地震属性进行优化,找到最佳属性组合,实现TOC数据体的预测,揭示了流二段优质烃源岩的空间展布特征.     

塔里木盆地天然气氢同位素地球化学与对热成熟度和沉积环境的指示意义

通过对塔里木盆地主要含气区74个天然气样品碳、氢同位素分析, 天然气可分为6类, 即: ①与陆相煤系有关的煤成气; ②与三叠-侏罗系湖相泥岩有关的煤成气; ③与海相沉积的寒武系-下奥陶统烃源岩有关的油型气; ④与海相-海陆过渡相烃源岩有关的油型气; ⑤石炭系海陆过渡相烃源岩与中生界腐殖型有机质形成的混合气; ⑥塔西南坳陷有机热解气与少量深部气形成的混合气. 不同类型天然气中甲烷氢同位素组成受源岩沉积环境(有机质类型)和热成熟度双重因素控制, 其中沉积环境(有机质类型)为主要控制因素, 其次为热成熟度; 在源岩热演化程度相近时, 甲烷氢同位素组成主要与其源岩沉积环境(有机质类型)有关. 随着气源岩热演化程度的增高和/或烷烃气碳数的增加, 烷烃气氢同位组成呈逐渐变重的趋势; 重烃气氢同位素组成(d D2, d D3)主要受源岩热成熟度控制, 其次为源岩沉积环境. 烷烃气氢同位素系列局部倒转与细菌氧化、不同类型天然气混合和/或同一类型不同热成熟天然气混合有关. 在油型气中, d D1>d D2可能与硫酸盐还原反应有关.