塔里木盆地库车坳陷烃源岩生成甲烷的动力学参数及其应用

根据压力下黄金管封闭体系热模拟实验结果 ,应用 Kinetics和 GOR- Isotope Kinetics专用软件 ,获得了塔里木盆地库车坳陷三叠系—侏罗系烃源岩的生烃动力学参数及碳同位素动力学参数。库车坳陷侏罗系煤、煤系泥岩及三叠系泥岩热解生成甲烷具有各自的活化能分布范围 ,分别是 197～ 2 6 8k J/ mol、180～ 2 6 0 k J/ mol、2 14～2 89k J/ m ol,频率因子各为 5 .2 6 5× 10 1 3s- 1、9.76 1× 10 1 1 s- 1、2 .2 70× 10 1 4s- 1 ,反映它们的生烃行为有所差异 ;其相应的碳同位素动力学参数也有差别 ,平均活化能分别是 2 2 8k J/ mol、2 0 5 k J/ mol、2 31k J/ mol。在此基础上 ,应用这些动力学参数 ,并结合地质背景 ,进一步探讨了依南 2气藏天然气的成因和运聚成藏模式。研究表明 ,依南 2气藏天然气主要来源于库车坳陷阳霞凹陷中心侏罗系煤系烃源岩 ,主要聚气时间为 5～ 0 Ma,对应 Ro 为 1.2 5 %～ 1.95 % ,天然气散失率为 2 5 %～ 30 %。该研究对塔里木盆地 ,乃至我国其他地区天然气藏的成因评价与成藏过程研究具有参考和借鉴意义。     

应用生烃动力学方法研究库车坳陷烃源岩生烃史

根据烃源岩生烃动力学参数,结合沉积埋藏史和古热史资料,本文应用生烃动力学方法研究了塔里木盆地库车坳陷三叠-侏罗纪烃源岩生烃史。研究表明,无论是煤,还是泥岩,库车坳陷三叠-侏罗纪烃源岩生气时间发生得晚,主生气期出现在10 Ma以来的喜山期晚期,生气高峰期出现在5 Ma之后。中上三叠世烃源岩生气时间和主生气期均早于中下侏罗世烃源岩。烃源岩这种晚期生气特征,为库车坳陷天然气的晚期聚集成藏提供了非常有利的烃源条件。      

天然气甲烷碳同位素动力学研究及其应用:以塔里木盆地库车坳陷克拉2气田为例

通过有压力的黄金管封闭体系生烃模拟实验和GC-IRMS测定,结合GOR-Isotope Kinetics专用软件,求取了塔里木盆地库车坳陷三叠系-侏罗系烃源岩生成甲烷的碳同位素动力学参数。结合地质背景,探讨了克拉2气田天然气的成因。克拉2气田天然气主要来源于早中侏罗世煤系烃源岩,属阶段捕获气,为-5Ma以来的天然气聚集,对应成熟度范围Ro为1．3％-2．5％。在此基础上,建立了克拉2气田天然气运聚成藏动力学模式,从而为天然气定量评价和动态研究提供了新思路。     

库车前陆坳陷形成大气区的烃源岩条件

随着勘探的深入,库车前陆坳陷逐渐成为我国重要的大气区.本文对其形成大气区的关键条件之一的烃源岩特征进行了深入研究.库车坳陷主要分布中-上三叠统浅湖-半深湖相泥质烃源岩和中-下侏罗统煤系烃源岩,具有厚度大、丰度高、类型差和成熟度高的特点.三叠-侏罗系烃源岩具有十分丰富的天然气生成量,天然气来源不是制约库车坳陷天然气勘探的因素;根据三叠-侏罗系烃源岩的类型特征和成熟度特征认为库车坳陷资源丰富、以气为主,在天然气的生成上侏罗系烃源岩的贡献要大于三叠系.     

塔里木盆地库车坳陷煤成气甲烷碳同位素动力学研究及其成藏意义

天然气碳同位素动力学研究是在生烃动力学基础上发展起来的一种动力学研究方法。以库车坳陷侏罗系煤在限定体系下热解实验为基础，分析了煤成气甲烷碳同位素演化的基本特征。整体上，煤成气甲烷碳同位素值比较重。随着热解温度的增加，甲烷碳同位素演化形式表现为，在低温段存在着一个明显变轻的趋势，然后逐渐变重。这主要是由煤的非均质性造成的，煤沉积时不但有高等植物来源，还有水生生物来源，他们具有不同的活化能和不同的同位素组成。用自行开发的同位素模拟软件，结合库车坳陷的热史，对库车坳陷煤成甲烷碳同位素进行了模拟计算。其核心是把甲烷看作重碳甲烷和正常甲烷两个部分，各自求取动力学参数。模拟结果表明，坳陷中心几个干气藏中甲烷的碳同位素值(-27‰～ 32‰，PDB)落在了由干酪根开始裂解生气到2．0Ma之间。这说明库车坳陷中心区域的天然气主要来源于侏罗系煤系地层的长时期裂解、累积。累积阶段为开始生烃到库车期。     

准噶尔盆地乌伦古坳陷石油地质特征及勘探方向

准噶尔盆地北部乌伦古坳陷地层主要由石炭系、三叠系、侏罗系及白垩系组成.研究区分别在三叠系、侏罗系、石炭系发育3套烃源岩.石炭系火山岩储层和侏罗系碎屑岩储层为本区主要勘探目的层,白垩系和三叠系发育的厚层泥岩为本区两套区域性盖层.三叠、侏罗系烃源岩于侏罗系末期开始排烃,石炭系烃源岩于三叠纪末进入生烃门限.断层和不整合面共同构成该区油气运移的主要通道,边缘深大断裂带附近及石炭系不整合面附近,是油气勘探的主要方向.     

再论塔里木盆地库车坳陷三叠纪-侏罗纪的海泛事件

多年来的油气源对比表明,塔里木盆地库车坳陷的油气来源于三叠系-侏罗系的湖相、湖沼相烃源岩,因而探讨三叠纪-侏罗纪湖盆曾否遭受过特提斯洋海水的海泛,不仅对古地理重建,而且对烃源岩及其生油气潜力评价都具有重要的意义.笔者在该坳陷三叠系-侏罗系湖相烃源岩的生烃母质中发现了大量的各类底栖宏观藻类化石,并获得了沉积地球化学证据.据此,并结合区域古构造-古地貌演变与全球、大区域海平面升降规律的综合判断,初步认为库车坳陷在三叠纪-侏罗纪曾多次受到过特提斯洋短暂海泛的影响,其中规模最大的是晚三叠世黄山街期晚期、早侏罗世阳霞期晚期和中侏罗世恰克马克期.海泛的原因,可能与特提斯洋海平面升高和库车坳陷湖盆区-陆源区地势缓坦的联合作用有关.由于海泛改善了生烃母质类型,从而使海泛层段的源岩氢指数等表征生烃能力的指标有一定提高.     

川西坳陷侏罗系沉积岩相与生烃关系研究

笔者从生烃角度分析和研究了川西坳陷侏罗系沉积岩相，川西坳陷早侏罗世—中侏罗世早期最好的生烃沉积环境是长年湖，其次为时令湖。在对烃源岩的系统采样分析与研究的基础上，对有机碳、有机质类型、有机质演化程度、生气率、生聚系数和体积参数进行了深入的研究，并取得了可靠的参数。采用天然气有机碳发生率法与有机显微组分发生率法，计算了川西坳陷侏罗系生烃量为(292483.3～333425.0)×10     

库车坳陷克拉苏冲断带轻质原油地球化学特征及成因

库车坳陷克拉苏冲断带以产气为主,并伴生一定量的轻质油。基于库车坳陷克拉苏冲断带18个轻质原油样品有机地球化学分析,总结了轻质原油生物标志化合物特征,对轻质原油进行了成因分类,并确定了其母质来源。研究结果表明,克拉苏冲断带克拉、大宛和大北地区轻质原油具有低Pr/Ph比值、高伽马蜡烷含量的特征,具有明显的湖相烃源岩特征。克拉地区原油母质以藻类输入为主,沉积于还原咸化环境。大宛和大北地区原油母质以高等植物输入为主,沉积于弱还原咸化环境。在克拉和大北地区部分原油母质还存在混合来源特征。按照生物标志化合物特征可以将库车坳陷克拉苏冲断带轻质原油划分为3种类型:第一类原油主要分布在大宛和大北地区,推测主要来源于中侏罗统恰克马克组下段湖相泥岩;第2类原油分布在克拉地区,推测主要来源于三叠系湖相烃源岩;第3类原油分布在克拉和大北地区,推测主要来源于三叠系湖相烃源岩,但侏罗系煤系烃源岩也具有一定贡献。     

库车南斜坡中—新生界油气运移地球化学示踪

库车南部斜坡中—新生界属于库车陆相油气系统，油气主要来源于库车坳陷的三叠系和侏罗系烃源岩。本文利用色谱、色谱- 质谱及碳同位素分析手段, 对库车南部斜坡带已发现的白垩系和古近系油气地球化学组成特征进行了详细研究，在明确油气来源基础上，根据典型油气藏解剖，分析油气运移输导路径，优选油气地球化学运移参数示踪油气运移充注路径。研究表明：库车南斜坡中—新生界原油呈现低密度、低黏度、低凝固点、低含硫及高含蜡的陆相原油特征。原油总体以藻类和水生浮游生物母源为主，反映生烃母质弱还原- 弱氧化的沉积环境，体现混合型干酪根母源特征，其中白垩系原油母源以湖相水生生物为主，主要来自三叠系湖相烃源岩；古近系原油除了三叠系湖相烃源岩的贡献外，伴随有以陆生高等植物输入为主的侏罗系煤系烃源岩。天然气具有中等甲烷含量、重烃含量高、氮气含量高和无硫化氢的特点，白垩系天然气主要是三叠系湖相原油伴生油型气；古近系天然气主体属于煤成气，主要来源于中下侏罗统煤系烃源岩，部分混有早期三叠系湖相烃源岩的原油伴生油型气。区内中—新生界发育由砂体、不整合、断裂构成的复杂油气输导体系，三叠系烃源岩生成的大量原油主要是沿白垩系底部不整合或下伏连接砂体运移到白垩系下部的圈闭中，侏罗系烃源岩生成天然气主要是沿古近系底部不整合面及下伏巨厚砂体运移到古近系底砂岩段圈闭中。综合油气藿烷参数Tm/(Ts+Tm)、重排藿烷参数C30DH/C30H、甲基二苯并噻吩(MDBT)参数4- /1- 甲基二苯并噻吩、C1/C2值、iC4/nC4值、天然气烷烃碳同位素组成，认为库车南部斜坡带存在却勒到玉东构造带由北向南和英买力、红旗构造带由北东向南西方向的2个主运移充注路径和却勒到羊塔克构造带由西向东的1个次级充注运移路径，下一步油气勘探应针对不同的油气运移路径方向，优先选择主运移通道上的岩性尖灭砂体实施部署。     

Kinetic Parameters of Methane Generated from Source Rocks in the Kuqa Depression of Tarim Basin and Their Application

In a thermal simulation experiment of gold tubes of closed-system, calculating with the KINETICS and GOR-ISOTOPE KINETICS software, kinetic parameters of gas generation and methane carbon isotopic fractionation from Triassic-Jurassic hydrocarbon source rocks in the Kuqa depression of Tarim Basin are obtained. The activation energies of methane generated from Jurassic coal, Jurassic mudstone and Triassic mudstone in the Kuqa Depression are 197-268 kJ/mol, 180-260 kJ/mol and 214-289 kJ/mol, respectively, and their frequency factors are 5.265×10^13 s^-1, 9.761×10^11 s^-1 and 2.270×10^14 s^-1. This reflects their differences of hydrocarbon generation behaviors. The kinetic parameters of methane carbon isotopic fractionation are also different in Jurassic coal, Jurassic mudstone and Triassic mudstone, whose average activation energies are 228 kJ/mol, 205 kJ/mol and 231 kJ/mol, respectively. Combined with the geological background, the origin of natural gas in the Yinan-2 gas pool is discussed, and an accumulation model of natural gas is thus established. The Yinan- 2 gas is primarily derived from Jurassic coal-bearing source rocks in the Yangxia Sag. Main gas accumulation time is 5-0 Ma and the corresponding Ro is in the range from 1.25 %-1.95 %. The loss rate of natural gas is 25 %-30 %.     

库车坳陷三叠-侏罗纪烃源岩生气特征与生气模式

根据热解实验和动力学模拟计算结果,研究了塔里木盆地库车坳陷侏罗纪煤、煤系泥岩及三叠纪泥岩的生气特征与生气模式。结果表明,库车坳陷三叠-侏罗纪烃源岩具有良好的生气性,尤其在进入中、高热演化阶段,甲烷产率更高,且侏罗纪煤和煤系泥岩的甲烷产率要高于三叠纪泥岩。侏罗纪和三叠纪烃源岩均以生气为主,是库车坳陷的有效气源岩,但前者的生气贡献明显高于后者。      

柴达木盆地侏罗系煤系烃源岩生烃潜力分类评价

柴达木盆地侏罗系发育泥岩、炭质泥岩、煤和油页岩等多种类型煤系烃源岩。受沉积环境控制,不同类型烃源岩之间有机质丰度、有机质类型及生排烃模式等差别很大。传统的评价方法低估了炭质泥岩和煤的生烃潜力。提出了基于单位岩石烃源岩产烃率的定量评价方法,对不同类型烃源岩的总生烃量和总资源量定量预测表明:炭质泥岩对侏罗系生烃总量和油气资源的贡献率分别达到44.8%和41.7%,整体提升了柴达木盆地侏罗系烃源岩的资源潜力,煤型气的资源潜力大幅度提高,对柴达木盆地天然气勘探具有重要指导意义。      

The generation kinetics of natural gases in the Kela-2 gas field from the Kuqa Depression, Tarim Basin, northwestern China

The Kela-2 gas field, found in the Kuqa Depression of the Tarim Basin, northwestern China, is a large-sized dry gas field (C1 /C1-5 =0.992 0.999) and characterized by ultra-high pressure (pressure factor up to 2.0 2.2). The pyrolysis experiment was carried out under isothermal gold-tube closed system, with samples collected from the Jurassic coal, Jurassic mudstone and Triassic mudstone in the Kuqa Depression. The result of gas yield showed that the Middle and Lower Jurassic source rocks have higher gas generation potential than the Triassic source rocks. The kinetic modeling of gas generation and methane carbon isotope fractionation suggested that the Kela-2 gases belong to the products of high-over mature stages and were mainly derived from the Middle and Lower Jurassic coal-bearing strata. The Triassic source rocks made a minor contribution to the Kela-2 gases. The Kela-2 gases chiefly generated from coal-bearing source rocks with R o values from 1.3% to 2.5%, and thus primarily accumulated after 5 Ma.     

等变质煤系烃源岩的生气特征

为了更加客观地了解煤系烃源岩的生气性能,采用半开放体系对塔里木盆地库车坳陷侏罗纪煤、碳质泥岩和煤系泥岩3种等变质煤系烃源岩样品进行了生气热模拟实验。实验结果表明:侏罗纪煤、碳质泥岩和煤系泥岩均具有良好的生气性,但其生气性存在一定的差异,煤和碳质泥岩的生气性要好于煤系泥岩;随着热演化程度的增加,这3种煤系烃源岩生气总产率(C_1-5)也相应增加,在高演化阶段时主要产甲烷;煤系烃源岩热解气组分的碳同位素值和热解温度有关,随着热解温度升高,甲烷碳同位素值先降低后增大,乙烷碳同位素值一直增大,且在同一温度点有δ13C₁<δ13C₂的特征。      

Gas systems in the Kuche Depression of the Tarim Basin: Source rock distributions, generation kinetics and gas accumulation history

Six petroleum source beds have been developed in the Kuche Depression (also known as “Kuqa Depression”) of the Tarim Basin, including three lacustrine source rocks (Middle and Upper Triassic Kelamayi and Huangshanjie formations, and Middle Jurassic Qiakemake Formation) and three coal measures (Upper Triassic Taliqike Formation, Lower Jurassic Yangxia Formation, and Middle Jurassic Kezilenuer Formation). While type I–II organic matter occurs in the Middle Jurassic Qiakemake Formation (J₂q), other source beds contain dominantly type III organic matter. Gas generation rates and stable carbon isotopic kinetics of methane generation from representative source rocks collected in the Kuche Depression were measured and calculated using an on-line dry and open pyrolysis system. Combined with hydrocarbon generation history modelling, the formation and evolution processes of the Jurassic–Triassic highly efficient gas kitchens were established. High sedimentation rate in the Neogene and the fast deposition of the Kuche Formation within the Pliocene (5 Ma) in particular have led to the rapid increase in Mesozoic source rock maturity, resulting in significant dry gas generation. The extremely high gas generation rates from source kitchens have apparently expedited the formation of highly efficient gas accumulations in the Kuche Depression. Because different Mesozoic source rocks occur in different structural belts, the presence of both lacustrine and coaly gas kitchens during the Cenozoic time can be identified in the Kuche Depression. As shown by the chemical and stable carbon isotope compositions of the discovered gases, the formation of the giant gas pools in the Kela 2, Dina 2, Yaha and Wucan 1 have involved very different geological processes due to the difference in their gas source kitchens.     

海相低勘探程度地区油气资源评价:以柴达木盆地德令哈坳陷石炭系为例

海相低勘探程度地区油气资源评价的难点是资料少、地质认识程度低、主要参数获取难度大,影响评价结果可信性。以柴达木盆地德令哈坳陷石炭系为例,系统评价德令哈坳陷石炭系生储盖条件,油气资源评价选用盆地模拟法与类比法相结合方法,关键参数的确定采用了地球物理、地球化学与石油地质学等多种方法,利用油气运移聚集模拟和不同运聚单元资源量计算结果划分有利勘探区带,充分发挥不同方法的特点。评价结果表明:柴达木盆地德令哈坳陷上石炭统发育有泥岩、碳质泥岩、煤和泥灰岩等4类烃源岩,下石炭统发育泥岩和泥灰岩等2类烃源岩;上石炭统烃源岩有机质丰度较高,克鲁克组多数泥岩、碳质泥岩、煤和泥灰岩TOC含量分别为大于1.0%、6.0%~10.0%、大于60%、大于0.3%,有机质类型主要为Ⅱ和Ⅲ型,少量的Ⅰ型,成熟度均已达到成熟,具有较好的生烃潜力;石炭系发育碎屑岩储层和碳酸盐岩储层,并发育有多套盖层,生储盖组合类型有自生自储自盖式、下生上储上盖式和上生下储上盖式,石油地质条件总体较好;石炭系主要生烃时期为石炭纪晚期—三叠纪中期,生烃高峰时期为二叠纪中期—三叠纪中期;德令哈坳陷石炭系的油气资源量达到3.83×10⁸ t(油当量),石油资源量为1.63×10⁸ t,天然气资源量为2 760.21×10⁸ m³,油气主要分布于欧南凹陷和欧龙布鲁克凸起两个构造单元。     

西北地区侏罗纪煤系烃源岩和油气地球化学特征

阿尔金断裂以北的新疆地区煤系泥岩和煤均很发育,而以南的甘青宁地区湖相和沼泽相泥岩发育。煤系烃源岩中主要的成烃显微组分是壳质体、藻类体、基质镜质体等,有机质类型以Ⅲ型为主;煤系泥岩一般为中到差油源岩,少数为好烃源岩,煤一般为差油源岩,下侏罗统源岩生烃潜力高于中侏罗统源岩;煤系原油一般为成熟的轻质、中蜡、低凝固点、低硫优质原油;油源对比表明煤系泥岩是主要烃源岩,煤和碳质泥岩是次要烃源岩;有利生油区域基本分布在侏罗纪的沉降沉积中心,而且后续埋藏又较深的山前坳陷区域。     

西湖凹陷平湖组不同煤系烃源岩热解生烃差异及其在油气勘探中的应用

本文以西湖凹陷平湖组不同煤系烃源岩（煤、炭质泥岩和暗色泥岩）为研究对象，通过封闭体系黄金管-高压釜生烃动力热模拟实验，查明了3种煤系烃源岩生烃产物、产率特征及生烃演化规律的差异。研究结果表明：在西湖凹陷平湖组煤系烃源岩中，煤、炭质泥岩和暗色泥岩均具有很高的产气态烃能力和较高的产液态烃能力，但不同岩性样品的生烃演化模式存在一定差异。炭质泥岩生烃最早，生烃强度最大；煤居次，生烃稍晚，生烃强度稍低；暗色泥岩生烃最晚，生烃强度最低。根据热解生烃特征，指出西湖凹陷具有煤成油的勘探潜力，西部斜坡带是找油的有利区域。