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.     

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.     

四川盆地上三叠统须家河组气源岩分子地球化学特征——海侵事件的证据

系统剖析了不同层位、不同岩性煤系气源岩饱和烃与芳烃的地球化学特征,揭示了四川盆地上三叠统须家河组气源岩沉积时曾受到明显海侵事件的作用,对其源岩的生源输入与沉积环境均有较大的影响.分子地球化学特征表明:气源岩中正构烷烃存在明显的双峰态分布特征,菌、藻类生源化合物丰富,在全烃色谱图中即可辨别这些化合物的存在,反映出低等生源输入量较大;Pr/Ph比值较低,主要分布范围为0.33～0.86,平均仅0.60,与沼泽相煤系烃源岩中Pr/Ph值常大于2.0的特征完全不同,具有海相或盐湖相烃源岩的分布特点;气源岩中β-,γ-胡萝卜烷及其降解系列十分发育,在全烃色谱图中即可辨认出其存在,反映出水体的还原性较强;气源岩中甲基甾烷与甲藻甾烷十分发育、含量丰富,芳烃馏分中含硫芳烃相对丰度较高,"三芴"系列组成既不同于典型的盐湖相源岩,也与常规的沼泽相源岩存在明显差异,表明气源岩曾受到海侵作用的影响.     

中尺度流域次降雨洪水过程模拟——以太湖上游西苕溪流域为例

古近系沙河街组是阳信洼陷最重要的生烃层段.其湖盆充填具阶段性和沉积演化的旋回性,形成了由沙四段、沙三段与沙一段组成的复合生烃系统和不同的地球化学特征.利用Rock-Eval生油岩评价仪、色谱-质谱仪等实验分析技术对不同层系样品进行了地球化学特征分析研究,其中生烃潜力指标包括有机碳含量(TOC)、残余生烃潜量(S1 S2)、氢指数IH、氯仿沥青"A";成熟度指标包括热解峰温Tmax、奇偶优势参数OEP、饱和烃轻重比(C21 C22)/(C28 C29)及∑C21-/∑C22 、镜质体反射率Ro、莫烷/藿烷及甾烷生物标志物参数C29ββ(ββ αα)、C29ααα20S(20S 20R);古环境指标包括异构烷烃参数Pr/Ph、Pr/n-C17、Ph/n-C18及伽马蜡烷等.结果表明,沙四段为弱还原-还原性的半深湖沉积,沉积了一套中等厚度、分布局限的烃源岩(TOC平均为1.5%),其较深位置的烃源岩基本进入成熟阶段,多形成成熟油;沙三段属弱还原-还原性的半深湖-深湖环境,其烃源岩中有机质丰度较高(TOC平均为3.5%),大部分烃源岩处于未成熟-低成熟状态,主要形成未熟油;沙一段为湖水咸化、还原性的半深湖相环境,其烃源岩中有机质丰度高(TOC平均为5%左右),但处于未成熟阶段,主要生成生物气.     

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.     

松辽盆地烃源岩中高分子量(C+40)烷烃系列组成及分布特征

利用高温气相色谱(HTGC)、高温气相色谱-质谱(HTGC-MS)技术, 结合气相色谱-同位素质谱(GC-IRMS)和有机岩石学分析, 对松辽盆地烃源岩的氯仿抽提物及原油中烷烃, 尤其是高分子量(C⁺₄₀)烷烃组成及分布特征进行了研究. 结果表明, 嫩江组烃源岩氯仿抽提物正烷烃分布在nC₁₄~nC₆₃之间, 低分子量(C^-₂₁)、中分子量(C_21-40)正烷烃以双峰群分布为主, 且在nC₃₀~nC₃₇之间有高丰度的C₂₉~C₃₅藿烷系列化合物; 高分子量烷烃化合物以nC₄₅~nC₄₇为中心呈小峰群突起, 并有丰富的异构烷烃、烷基环己烷和烷基环戊烷系列化合物; 单体烃(nC₂₂~nC₄₄)碳同位素相对偏重, 源岩中的有机质显微组分类型丰富. 显示嫩江组烃源岩生源输入具有多样性, 低等水生植物、蓝细菌以及陆生高等植物都是可能的生油母质. 青山口组烃源岩氯仿抽提物烷烃组分主要由正烷烃构成, 最高碳数可达nC₆₁, 正烷烃分布以单峰型为主, 中、高分子量化合物呈连续递减趋势; C₂₉~C₃₅藿烷系列化合物以及高分子量异构烷烃、烷基环己烷和烷基环戊烷系列化合物丰度相对较低; 单体烃(nC₂₂~nC₄₄)碳同位素相对偏轻, 烃源岩有机质显微组分以腐泥组为主. 反映青山口组烃源岩生源输入单一, 藻类体可能是主要的生油母质. 烃源岩中C⁺₄₀相对含量及分布在低熟-成熟阶段变化不大, 进入高成熟阶段C⁺₄₀相对含量减少、正烷烃奇偶优势降低. 原油中C⁺₄₀相对含量主要与源岩性质有关, 并对原油黏度有显著影响.     

海湾盆地八面河地区油气运聚与成藏特征分析

采用地质与地球化学原理与方法对渤海湾盆地八面河油气区进行系统测试和分析, 定量估算该油田的油源分配, 提出了相应的运移通道和成藏机理. 研究结果表明, 虽然八面河油田附近埋藏较浅的沙四段烃源岩提供的“未熟-低熟油”在八面河地区原油中占一定的比例, 但这些原油的主体应来自相邻的生油洼陷——牛庄和广利洼陷内埋深超过2700 m的沙四段成熟烃源岩. 定量计算表明, 八面河地区未熟-低熟油的含量不超过20％, 其余为正常原油. 来自生烃洼陷的油气的运移受断层、砂体运载层等优势通道共同控制, 八面河油田只是运移优势通道的指向之一. 新提出的原油来源与运聚模式已为近期油气勘探实践所证实.     

氯仿沥青“A”、原油及其族组分裂解气轻烃地球化学特征

对原油、氯仿沥青"A"、饱和烃馏分、芳烃馏分和沥青质馏分在裂解过程中轻烃化合物的组成特征系统研究显示,随着模拟温度的增高,样品中轻烃化合物正构烷烃、支链烷烃和环烷烃逐渐减少,最终消耗殆尽;而甲烷、苯及其同系物的丰度明显增加,成为主要产物.不仅提出了苯/正己烷与甲苯/正庚烷比值可作为原油裂解程度的指标;而且发现不同类型样品在裂解过程中,轻烃常用的成熟度参数iC4/nC4,iC5/nC5,异庚烷值、2,2-二甲基丁烷/正己烷与(2-甲基己烷+3-甲基己烷)/正庚烷比值,随着模拟温度的增加其变化规律与油气藏中发现的现象一致,揭示这些参数可能是油气演化过程中有效的成熟度指标.     

生物降解作用对辽河原油芳烃组成与芳烃成熟度参数的影响

借助于定量GCMS分析技术,系统分析了一组取自辽河油田生物降解程度不同的原油样品的芳烃馏分,结果表明随生物降解作用程度的加深,原油中各类芳烃系列的浓度和分子组成特征均在发生相应的变化.就各类芳烃化合物的浓度而言,常规的烷基萘系列、烷基菲系列和烷基二苯并噻吩系列的浓度均呈现出随生物降解作用的加深而下降,而三芳甾烷系列的浓度则随生物降解作用的加深而升高,表明在生物降解过程中芳烃化合物也很容易遭受降解破坏,但不同的芳烃化合物具有不同的抗生物降解能力.芳烃分子地球化学参数二苯并噻吩与菲(DBTH/P)和甲基二苯并噻吩与甲基菲(MDBTH/MP)的比值可以很好地反映烃源岩沉积环境的氧化还原性和水体盐度的相对大小,但值得注意的是这两个比值在生物降解过程中随降解程度的加深而显著升高,这一现象说明对生物降解原油而言,它们已不具有其原有的地球化学意义,不能用以判断烃源岩沉积环境的性质.甲基菲指数、甲基菲比值和甲基二苯并噻吩比值是常用的确定原油成熟度和缺乏镜质体的烃源岩中有机质成熟度的重要芳烃参数,但在生物降解原油中这些芳烃分子成熟度指标均呈现出随生物降解程度的加深而下降的趋势,从而表明对遭受了生物降解作用改造的原油而言这些参数...     

松辽盆地南部嫩江组烃源岩干酪根的选择性化学降解

采用一系列温和的化学降解法(碱性水解、断醚、断硫和四氧化钌氧化)对松辽盆地南部嫩江组烃源岩的干酪根进行连续的选择性化学降解, 并对不同降解产物进行色谱质谱分析. 结果显示化学降解可以从不可溶的干酪根中释放出大量色质可检测的生物标志化合物, 其中碱性水解产物主要以正构烷烃、脂肪酸和脂肪醇为主; 噻吩类化合物主要是通过醚键结合在该干酪根结构中的; 断C-S和S-S键得到的产物包括脂肪酸、脂肪醇和一些具高碳数的正构烷烃; 四氧化钌氧化产物则以一元脂肪酸和α, ω -二元脂肪酸为主. 主要降解产物的分布特征表明形成该干酪根的有机质主要以菌藻类来源为主, 后期可能通过硫键和其它方式结合进了少量高等植物来源的有机质. 本研究为深入探讨烃源岩中有机质的来源及古沉积环境提供了一个重要的途径.     

准噶尔盆地南缘凝析油、蜡质油与稠油的形成机理

对于发育多套不同成熟度烃源岩、存在多种类型原油及天然气的复杂含油气区,如何准确判断油气来源与成因一直是非常困难的事情.准噶尔盆地南缘中部地区存在正常原油、轻质油、凝析油、蜡质油和稠油,同时也发现了大量天然气,长期以来对该地区凝析油的来源与成因一直存在很大争议,而对于蜡质油与稠油的形成则几乎没有研究.本文以该地区为研究实例,探讨复杂油气区凝析油、蜡质油与稠油成因判识地质地球化学方法,揭示该地区多种类型原油并存的原因与地球化学过程.南缘中部地区40多个原油、轻质油、凝析油和稠油化学组成及其变化特征精细分析对比表明,该区凝析油以低碳数正构烷烃为主,含有丰富的环己烷、甲基环己烷等环烷烃和苯、甲苯、二甲苯等低碳数芳烃,庚烷值在19~21%,异庚烷值在1.9~2.1,甲苯/正庚烷比值在1.5~2.0之间,其烷烃的分布与高密度蜡质原油和稠油呈镜像关系.结合该区原油、凝析油油源及天然气气源对比结果认为,该区凝析油是白垩系湖相烃源岩生成的成熟原油油藏,在后期遭受了侏罗系生成的高成熟天然气气侵改造的产物,为蒸发分馏/相控运移分馏作用形成的凝析油.蜡质油是蒸发分馏/相控运移分馏作用过程的中间产物或阶段产物,稠油是蒸发/相控运移分馏作用的残留物.蒸发/相控运移分馏作用是南缘凝析油、蜡质油、稠油形成的主要成因机理,其导致油藏原油及凝析油的正庚烷、甲基环己烷、甲苯等轻烃化合物含量发生很大变化,使凝析油的甲苯/正庚烷等比值具有很大的不确定性.因此,不能依据凝析油中甲苯/正庚烷与正庚烷/甲基环己烷比值简单地套用Thompson图版判识其成因,而必须从研究区地质条件、烃源岩成烃演化与生烃历史、各种类型油气分子组成与分布特征、不同物理化学性质油气在纵向及区域上分布等方面综合分析判识凝析油的成因.     

异常热作用对油藏中原油的影响——以塔里木盆地塔中18井为例

塔里木盆地塔中18井揭示了一个94m厚的侵入岩体侵入到志留系砂岩中,在侵入岩体异常热作用下,砂岩中原来存在的原油变成了黑色的碳质沥青,沥青反射率高达3.54%,已到了非常高的热演化阶段.塔中18井碳质沥青的C27,C28和C29甾烷分布特征与邻近的塔中11,塔中12,塔中45和塔中47井同层位的样品较为一致,仍保留着"V"字型分布的特征,仍能作为有效的油源对比标志,并表明其油源为中-上奥陶统烃源岩;但萜烷类的一些油源对比参数与邻近井相比已经发生了较大的变异,不能再用作油源对比标志.邻近的塔中11,塔中12,塔中45和塔中47井样品氯仿沥青"A"碳同位素δ13C值位于?32.53‰~?33.37‰之间,属于塔里木盆地正常古生界海相原油范畴,但塔中18井异常热作用下形成的碳质沥青碳同位素δ13C值位于?27.18‰~?29.26‰之间,具有明显偏重的特征.饱和烃组分上,塔中18井碳质沥青的饱和烃中含有相对较多轻烃组分(nC14~nC20),轻烃和重烃之比(ΣnC21?/ΣnC22 )位于4.56~39.17之间,而邻近的塔中11等井轻烃和重烃之比(ΣnC21?/ΣnC22 )位于0.85~1.92之间;塔中18井饱和烃还具有强烈的偶碳优势,OEP(奇偶优势指数)值位于0.22~0.49之间,而邻近的塔中11等井不具有明显的偶碳优势或奇碳优势,其OEP值位于0.88~1.05之间.另外,由于异常热作用下含烷基的芳烃化合物的脱烷基化作用和芳环的稠合作用,塔中18井与邻近的塔中11等井相比,含有相对较高的不含烷基取代基的芳烃化合物(如菲等)和相对较高的多环芳烃化合物(如甾蒽、芘、苯并[a]蒽、苯并荧蒽等).     

异常热作用对油藏中原油的影响——以塔里木盆地塔中18井为例

塔里木盆地塔中18井揭示了一个94m厚的侵入岩体侵入到志留系砂岩中,在侵入岩体异常热作用下,砂岩中原来存在的原油变成了黑色的碳质沥青,沥青反射率高达3.54%,已到了非常高的热演化阶段.塔中18井碳质沥青的C27,C28和C29甾烷分布特征与邻近的塔中11,塔中12,塔中45和塔中47井同层位的样品较为一致,仍保留着“V”字型分布的特征,仍能作为有效的油源对比标志,并表明其油源为中-上奥陶统烃源岩;但萜烷类的一些油源对比参数与邻近井相比已经发生了较大的变异,不能再用作油源对比标志.邻近的塔中11,塔中12,塔中45和塔中47井样品氯仿沥青“A”碳同位素δ^13C值位于-32.53‰- -33.37‰之间,属于塔里木盆地正常古生界海相原油范畴,但塔中18井异常热作用下形成的碳质沥青碳同位素δ^13C值位于-27.18‰- -29.26‰之间,具有明显偏重的特征.饱和烃组分上,塔中18井碳质沥青的饱和烃中含有相对较多轻烃组分（nC14-nC20）,轻烃和重烃之比（ΣnC21^-/ΣnC22^＋）位于4.56-39.17之间,而邻近的塔中11等井轻烃和重烃之比（ΣnC21^-/ΣnC22^＋）位于0.85-1.92之间;塔中18井饱和烃还具有强烈的偶碳优势,OEP（奇偶优势指数）值位于0.22-0.49之间,而邻近的塔中11等井不具有明显的偶碳优势或奇碳优势,其OEP值位于0.88-1.05之间.另外,由于异常热作用下含烷基的芳烃化合物的脱烷基化作用和芳环的稠合作用,塔中18井与邻近的塔中11等井相比,含有相对较高的不含烷基取代基的芳烃化合物（如菲等）和相对较高的多环芳烃化合物（如甾蒽、芘、苯并[a]蒽、苯并荧蒽等）.