固体13C核磁共振技术在石油地球化学研究中的应用

生烃母质的结构及其演化特征是石油地球化学研究的重要课题之一,随着新的分析测试方法的出现,生烃母质结构组成的研究已从基本的元素分析向官能团分析方向发展。固体核磁共振¹³C（NMR）分析已成为研究物质结构及其演化的一种有效手段,它可以测定不同类型含碳官能团的定量分布,从而计算各种结构参数,提供有关碳骨架最直接的重要信息。将这些结构信息从烃源岩的生烃潜力评价、烃源岩的生烃演化过程及机理、烃源岩的热演化判定等角度考虑实际存在的地质问题,发现脂族碳是油气的主要贡献者,油气潜力碳含量的高低决定了烃源岩生烃潜力的大小,芳核平均结构尺寸是有效的热演化衡量标尺。固体¹³C核磁共振分析为石油地球化学的研究打开了新局面。     

利用双金刚烷指标研究下古生界海相碳酸盐岩的热成熟度

金刚烷类化合物是一类具有重要地球化学意义的结构特殊的化合物。其中的金刚烷系列化合物尤为重要。本文建立的双金刚烷成熟度指标ＸＭＤ与镜质组反射率具有良好的相关关系,利用该成熟度指标可以解决高演化阶段判定烃源岩和原油成熟度等难题。对于缺乏镜质体的下古生界海相碳酸盐烃源岩,利用该判定成熟度就是尤为重要。     

黄骅坳陷下古生界海相碳酸盐岩原生油气藏剖析

本文利用碳同位素、常规有机地球化学、生物标志物、激光诱导荧光、包裹体特征等诸多方面论证了黄骅坳陷孔古３井奥陶系灰岩中所产原油为奥陶系自生自储的而与Ｃ－Ｐ系关系疏远。这一认识对评价华北地区下古生界海相碳酸盐岩的含油气远景具有重要的意义     

黄骅坳陷奥陶系碳酸盐岩油气运聚时空分布

只有那些在油气运移之前或同时发育且位于油气运移区的圈闭才能形成油气藏,成为油气勘探的目标。为了确定渤海湾盆地黄骅坳陷下古生界奥陶系碳酸盐岩油气运移和聚集的时空领域,本文测试了流体包裹体均一温度、自生伊利石K/Ar 同位素年龄,应用盆地模拟技术分析了构造发育史、有机质热演化史、生烃史和排烃史,并对所有流体包襄体样品各期次的均一温度所对应的成藏期进行了数理统计分析,得出该坳陷油气运聚的主要时期为印支期(T_3)、燕山期(K_1～K_2)和喜玛拉雅期(E_2～N_1)。不同运移时期有机包襄体的分布代表了当时油气运移的区域。印支期油气运移和聚集的区域主要分布在黄骅坳陷的西南部地区,燕山期(K_1～K_2)东扩至坳陷的东边界,喜玛拉雅期(E_2～N_1)油气运聚区域达到坳陷的中部地区。黄骅坳陷奥陶系碳酸盐岩原生油气藏的勘探,应注重那些位于坳陷西南部印支期形成且表被后期构造运动破坏的古构造。     

中国海相碳酸盐岩的生烃研究

碳酸盐岩成烃有机质丰度下限值的确定,涉及到盆地实际资料的统计,以及源岩有机质类型、热成熟度、矿物组成、古地温、生储配置关系等诸多因素。提出了一种具有实验依据的高、过成熟碳酸盐岩原始有机质丰度及生烃潜力恢复法,经在我国一些盆地下古生界海相源岩中使用,效果良好。海相镜质体形成机制的研究揭示,同一生源前生物(菌、藻),因其沉积环境和演化途径不同,可形成地化性质完全不同的地质聚合物。首次提出了利用固体~(13)C 核磁共振波谱获得的干酪根中的芳核平均结构尺寸 X_b 作为前泥盆纪碳酸盐岩有机质热成熟度的新衡量标尺。自然演化与热压模拟两个系列的对比研究表明:脂族碳是干酪根热降解成烃的主要贡献者,油潜力碳在热演化过程中呈“三段式”的阶段变化特征。利用固体~(13)C 核磁共振波谱所提供的不同母质类型和不同演化阶段干酪根中各类结构组成的碳分数变化特征,不仅可揭示油气生成机制及过程,还可对各类源岩生成油气的定量研究提供新的途径。     

黄骅坳陷孔古4井原油的成因探讨

通过对黄骅孔古４井上古生界原油的地球化学特征及其与石炭系煤第烃源岩的亲缘关系研究,特别是与奥陶系原油、灰岩、下第三系原油饱和烃的甾、萜烷精细“指纹”对比研究后,我们认为为孔古４井原油应属于上古生界煤系地层自生自储的生油气藏,而井非下第三系抑或下古生界碳酸盐岩所生。孔古４井上古生界原生油气藏的发现对于华北地区特别是华北北部黄骅坳陷上古生界煤系地层的油气勘探具有重要意义。     

利用干酪根固体^13C核磁共振法研究下古生界碳酸盐岩的热演化程度

应用固体＾１３Ｃ－ＮＭＲ技术对下古生界,海相碳酸盐岩干酪根的化学组成和结构特征进行研究,提出应用该技术所测算的干酪结构参数“芳核平均结构尺寸”能较准确地反映碳酸盐岩的热成熟度。首次提出芳核平均结构尺寸与镜质体反射率之间的关系在干酪根的热演化过程中具有“三段式”特征。利用这一成果对华北地区下古生界成熟度进行了测定,与地质背影甚为吻合。     

应用海相镜质组反射率研究华北地区下古生界成熟度

如何评价下古生界高－过成熟海相碳酸盐岩成熟度是当前急需解决的问题,笔者通过对华北地区下古生界海相烃源岩的有机岩石学分析,确认下古生界高－过成熟碳酸盐岩中第相镜质全,建立了海相镜质体反射率与镜质组反射率之间的关系。     

碳酸盐岩中不同赋存状态有机质地球化学特征对比及对成烃的贡献

碳酸盐沉积物特殊的成岩机理和过程决定了有机质的复杂赋存状态,在碳酸盐岩中,除分散有机质外,还存在包裹体有机质。在包裹体有机质的提取过程中,当用6%(质量分数)的盐酸酸解碳酸盐矿物时,又将包裹体中的一部分有机质分离出(部分呈悬浮状态),本文定义为酸溶有机质I。对这三部分可溶有机质的含量、红外光谱、GC、GC-MS等分析表明它们的特征是不同的,并且分散有机质和包裹有机质在不同演化阶段对成烃的贡献不同。这为评价碳酸盐岩生烃潜力以及研究碳酸盐岩生烃机制和过程奠定了基础。