川东北地区海相烃源岩中单质硫的定性与定量分析

利用定性与定量分析手段,研究了川东北地区各类海相烃源岩中的单质硫及其地球化学特征。定性分析表明,该区海相烃源岩中的单质硫具有八硫环状结构和六硫状环结构两种晶体构型,由S8和S6两种同素异形体组成,其中S8具有相对较高的丰度。定量分析表明,该区海相烃源岩中的单质硫含量为0.91×10-6～375.88×10-6,具有很宽的分布范围,并且随着烃源岩分布区域、地层时代以及岩性的不同而发生明显变化,表现出强烈的非均质性分布特征。该区海相烃源岩中单质硫含量与有机碳含量之间存在正相关关系,说明单质硫主要发育在富有机质沉积的层段中。通过单质硫含量与总硫含量对比分析,间接证明了川东北地区各类海相烃源岩中赋存有丰富的有机含硫化合物。     

有机酸盐热模拟产物中芳烃馏分特征及其地质意义

为了研究有机酸盐生烃演化特征,对有机酸盐进行了270℃、320℃、360℃、400℃和430℃一系列温度点的热模拟,实验结果表明,有机酸盐会大量转化为酮系列化合物,酮化合物最大产率阶段为320℃到360℃,其中360℃时产率最高,其转化率可达有机酸盐加入量的39%,400℃后产率急剧下降。这表明脂肪酸镁向酮系列化合物的最大转化温度段稍早或一致于有机质大量生烃阶段,但该类化合物对热较敏感,高温下不易保存,因此酮作为评价有机酸盐生烃贡献强度的指标只能适合于中—低温演化阶段的烃源岩。     

泥页岩主要黏土矿物组分甲烷吸附实验

为了从深层次揭示控制黏土矿物天然气吸附能力的主要因素, 选择不同来源和成因的泥页岩中的常见黏土矿物进行了甲烷等温吸附实验.分析显示不同类型的黏土矿物气体吸附能力差异明显, 各种黏土矿物甲烷吸附容量次序为蒙脱石＞＞伊蒙混层＞高岭石＞绿泥石＞伊利石＞粉砂岩＞石英岩.黏土矿物结晶结构决定了矿物片层之间的层间孔隙和聚合体颗粒之间粒间孔隙的形态和大小, 从而决定着其表面积和气体吸附性能.黏土矿物甲烷吸附能力与电镜扫描所反映的微孔隙发育程度密切相关.研究表明, 黏土矿物的气体吸附能力不仅与黏土类型有关, 而且明显受成岩演化程度和岩石成因的影响.此外, 随粒度减小孔隙连通性和内表面积的不断增加, 黏土矿物气体吸附能力有所升高.      

黏土岩孔隙内表面积对甲烷吸附能力的影响

黏土矿物是气页岩储层中天然气吸附的重要孔隙介质。孔隙测量显示,蒙脱石以3~6 nm的小孔占优势,高岭石以20~80 nm中-大孔为主,伊蒙混层矿物中两类孔隙都很发育。绿泥石和伊利石孔隙率较低,均以中-大孔为主。虽然6 nm以下的微-小孔不一定是黏土矿物孔隙的主要构成,但它们是孔隙内表面积的主要贡献者,20 nm以下的孔隙是吸附气的主要储存场所。各种黏土岩、粉砂岩及石英岩的内表面积与其甲烷吸附性能具有相同的大小次序:蒙脱石伊蒙混层高岭石绿泥石伊利石粉砂岩石英岩,而它们的内表面积与最大甲烷吸附量显示良好的正相关关系,指示黏土矿物的气体吸附能力受其孔隙内表面积的控制。研究表明,页岩储层天然气吸附能力主要决定于小于20 nm,特别是小于6 nm微孔隙的发育程度,岩石类型及成因间接地影响其孔隙特征和吸附能力。     

杜氏藻热解产物中咔唑类化合物的检出及其地质意义

通过对盐生杜氏藻的热模拟成烃研究,发现其热解产物中含有丰富的咔唑系列化合物,它包括咔唑（CZ）、甲基咔唑（M CZ）、二甲基咔唑（DM CZ）、三甲基咔唑（TM CZ）、四甲基咔唑（TeM CZ）、五甲基咔唑（PM CZ）和六甲基咔唑（HM CZ）。并且在300℃热模拟产物中咔唑系列化合物含量较高,在芳烃馏分中相对含量为30.97％,350℃时产出较低,为15.44％,而250℃时未检出此类化合物。这一方面表明嗜盐杜氏藻很可能是原油和烃源岩中咔唑类化合物的主要母源之一,另一方面表明高盐环境下这种以杜氏藻为主要生烃母质的原油可能富集咔唑类化合物,这为该环境下油源对比提供了有力依据。     

柴达木盆地东部石炭系烃源岩热模拟实验及生烃潜力

通过热模拟实验及热模拟产物组分和稳定碳同位素分析,对柴达木盆地东部石炭系烃源岩的生烃能力及产物特征进行了研究。结果表明:石炭系烃源岩的气态烃产率为67.27～161.01m3/t(TOC),总气体产率为220.51～453.39m3/t(TOC),显示柴达木盆地东部石炭系烃源岩具有较高的生气能力;液态有机质产率仅为1.73～4.30kg/t(TOC),残余生油能力相对较低,但考虑到石炭系烃源岩的成熟度已经接近生油窗的下限值(1.3%),因此模拟实验的液态有机质产率不能真实反映石炭系烃源岩的生油潜力。根据模拟实验的气态烃产率可知,柴达木盆地东部石炭系泥质烃源岩的生气强度为14.2×108～42.5×108 m3/km2,显示其具备形成规模气藏的生烃条件。      

二次生烃过程中升温速率对生烃途径的影响 --以鄂尔多斯烃源岩生烃动力学研究为例

采用生烃动力学方法对鄂尔多斯已熟烃源岩进行模拟实验,与以往结果有所不同,实验证明在源岩二次生烃过程中,慢速升温并不利于液态烃的生成,而快速升温才更有利于生成液态烃。这可能是因为在慢速升温条件下,有机质可以有足够长时间缩聚成超大基团,而快速升温则易造成中等分子链的断裂,从而导致快速升温时抽提物产率高于慢速升温。因此,升温速率的差异对有机质的演化影响不只是影响反应速率,更重要的是会改变反应路径,从而对于像鄂尔多斯这样存在二次生烃的盆地,应适当重视那些高地温梯度区块石油资源的寻找。     

西准噶尔晚石炭世哈拉阿拉特山组烃源岩发育沉积环境与有机质富集因素分析

准噶尔盆地西北缘哈拉阿拉特山地区发育一套晚石炭世哈拉阿拉特山组灰黑色泥岩层系,是该地区石炭系油气藏的主要烃源岩之一,但到目前为止,对该套烃源岩发育的沉积环境和有机质富集因素的认识尚不清楚。本文基于西准噶尔哈拉阿拉特山地区晚石炭世哈拉阿拉特山组乌和公路剖面,进行了详细的沉积学和岩石学研究,系统采集了17件新鲜泥岩样品,并开展了有机碳含量、主量元素和微量元素实验分析。通过综合分析野外调查结果和室内实验数据,得到如下几点认识：1）哈拉阿拉特山组泥岩发育在深海-半深海的沉积环境中,受浊流沉积频发的影响,底层水体一直处于富氧-缺氧的动荡变化过程之中;2）低V/Cr和U/Th比值,以及低V和U元素含量,指示了泥岩总体上形成于偏氧化的沉积环境;3）高的P和Ni元素含量,反映了当时水体具有较高的古生产力;4）在较高古生产力背景下,哈拉阿拉特山组泥岩有机质丰度（TOC平均为0.49%）偏低,原因是偏氧化的保存条件。因此,可以认为哈拉阿拉特山组泥岩有机质质富集主要受控于沉积水体的保存（氧化还原）条件。     

氢气和气态烃在煤成气形成演化研究中的意义

用热模拟实验方法,对有可溶有机质和无可溶有机质的Y、Z两个系列气态产物中氢气和气态烃丰度变化进行了研究。结果表明,褐煤在降解过程中产生大量氢气和气态烃,在它们之间存在着相互矛盾的关系,气态烃在消耗氢气的同时也促进氢气的生成,这种矛盾关系恰恰反映了热降解过程中缩聚和裂解两极分化的反应关系;两系列不同温度区间氢气、气态烃、可溶有机质产量差值的变化,也显现出干酪根在不同温度段降解过程中缩聚和裂解反应的差异性和反应的阶段性优势。这是研究煤在地质地球化学演化过程中的化学反应及其与煤成气形成演化关系的一个方面,为干酪根热降解机理和煤成气演化规律的研究提供了新的理论依据。      

柴达木盆地北缘东段石炭系生烃潜力及其地质意义

依据烃源岩有机质丰度、有机质类型、有机质成熟度和可溶有机质特征分析,发现柴达木盆地北缘东段上石炭统泥质烃源岩有机碳含量平均为1.26%,有机质类型主要以Ⅲ型和Ⅱ型为主;碳酸盐岩有机质丰度较低,平均为0.24%,有机质类型较好,为Ⅱ和Ⅰ型;有机质正处于成熟阶段后期-高成熟早期,有的还处在大量生烃阶段,表明上石炭统烃源岩达到中等—好生油岩级别。石炭系烃源岩有机质形成于较强还原条件下的咸水环境,具有丰富的低等水生生物和藻类母质输入。运用地球化学指标和柴达木盆地北缘各构造带原油系统对比研究,表明石炭系烃源岩对冷湖、南八仙构造带原油没有实质性的贡献。马北构造带个别原油样品中表现出存在来源于石炭系烃源岩的油源,揭示柴达木盆地北缘东段石炭系烃源岩是不可忽视的又一套烃源岩。