评价生物气生成量、生成期的元素平衡法及其应用

生物气的生成期对其成藏有至关重要的制约作用,但目前国内外尚缺少可信、有效方法来对此进行评价。针对这一难题,考虑到无论生物气的生成机理如何,都是一个有机元素之间的物质平衡过程,文章探索并建立了评价生物气生成量的元素平衡法,并利用松辽盆地大量的实际分析数据,对这一评价方法(模型)进行了标定和应用。结果表明,松辽盆地生物气的生成可能主要发生在800m以浅的埋深条件下;区内源岩生物气的生成量约为285.0×1012m3;生物气的主要生成期在嫩江组沉积末期之前。     

应用生烃动力学法研究川东上二叠统烃源岩生烃史

现今川东上二叠统烃源岩生烃史研究具有局限性.首先,没有对上二叠统Ⅰ-Ⅱ1型灰岩生油、Ⅲ型泥岩的生气史分开评价;其次,海相镜质组反射率通过拟合公式换算成镜质体反射率评价烃源岩成熟度具有局限性.针对上述不足,笔者通过热模拟实验,利用化学动力学方法,标定出两类源岩生油、生气的动力学参数,并结合川东地区的埋藏史及热史,模拟出源岩有机质的成烃转化率曲线.研究表明:上二叠统灰岩、泥岩有机质在距今200 Ma和190 Ma分别进入了生油、生气门限,而在距今170 Ma和140 Ma生烃结束.     

松辽盆地白垩纪湖泊水体温度与古气候温度估算

湖泊沉积物沉积的第一场所是湖底,湖底温度的高低影响沉积有机质的保存,也影响湖底下部地层的温度。了解古水体温度尤其是古水底温度情况成为评估松辽盆地白垩系生物气勘探前景的必要研究内容之一。根据已有的古气候研究成果与现今气候对比,得出白垩纪松辽盆地年平均气温约为14~24℃。再根据水库温度的计算方法和利用已有的古纬度及古水深的研究成果计算得出,白垩纪松辽盆地古湖盆水体表面温度为17~25℃;水深大于20 m的深湖区,水底温度为6.2~12.5℃;湖底最深处温度为4.0~11.3℃;青山口组和嫩江组沉积时期,湖水分层明显,湖底温度季节性变化很小且温度较低,约为8℃。湖底的低温对松辽盆地白垩纪生物气勘探是有利的。     

地史过程中烃源岩有机质丰度和生烃潜力变化的模拟计算

在同时考察源岩中有机质因生、排烃而损失和无机质因成岩作用而失重的基础上，模拟计算了地史过程中，随有机质类型、初始有机质丰度、成熟度及排烃效率的改变，烃源岩有机质丰度和生烃潜力的变化，探讨了有机碳恢复系数及生烃潜力损失率的可能变化范围。结果表明，地史过程中，有机质生烃潜力和有机质丰度的变化主要取决于源岩的生、排烃效率，对性质偏差的有机质，有机质的实测丰度随演化程度的增高不降反升；而对位于高成熟阶段的优质有机质，有机碳的恢复系数可达2以上；随有机质类型变好和成熟度升高，生烃潜力损失率增高；一般情况下，有机质生烃潜力的恢复幅度比有机质丰度的恢复大得多。     

原油族组分成气的化学动力学模型及其标定

利用等温密封热解实验技术及恒速升温热解实验与PY—GC分析技术的结合,本文分别建立并标定了原油中各族组分,即饱和烃、芳烃、非烃和沥青质成气的化学动力学模型。结果表明,原油中不同族组分成气的过程均可用平行一级反应描述,但不同组分在平均活化能及活化能分布上有明显的差异。各族组分在地史过程中成气的过程可由各自的化学动力学模型来描述。这将使原油成气过程的定量、动态描述成为可能。     

烃源岩TOC值变化与其生排烃效率关系的探讨

采用实验模拟和数值模拟相结合的方法揭示了烃源岩有机碳(TOC%)的损失率DTOC=(TOC0-TOC)/TOC0的变化规律.当烃源岩生排烃效率很低时,DTOC都为负值,即在成熟演化过程 TOC是增加的.随着生排烃效率提高,有机碳变化率DTOC逐渐增加(TOC损失率增大),烃源岩逐步由"增碳"进程转变为"减碳"进程.但只有生烃潜力很高的Ⅰ型有机质岩石,在生烃降解率和排烃效率极高的"理想"条件下,DTOC的增加(减碳进程)幅度才十分显著.指出基于有机质原始丰度恢复的碳酸盐岩烃源岩评价标准,可能过分强调了"减碳"的进程,很多情形下会美化原本比较差的烃源岩.     

基于高压压汞技术和分形理论的致密砂岩储层分级评价标准

利用铸体薄片与场发射扫描电镜观察,分析南襄盆地泌阳凹陷核桃园组三段致密砂岩储层储集空间;基于高压压汞技术和分形理论,对致密砂岩储层进行分类与分级。结果表明:研究区致密砂岩储层孔隙系统可划分为小孔(孔隙直径<0.1μm)、过渡孔(孔隙直径为0.1～1.0μm)、中孔(孔隙直径为1.0～3.0μm)和大孔(孔隙直径>3.0μm)。根据储层中不同类型的孔隙所占比例,可将致密砂岩储层分为4类,Ⅰ类(以大孔为主)、Ⅱ类(以中孔为主)、Ⅲ类(以过渡孔为主)和Ⅳ类(以小孔为主)。根据不同微观孔喉参数与储层物性的相关关系,可将致密砂岩储层分为4级,Ⅰ级储层孔隙度>10.0%,渗透率>1.000×10-3μm2;Ⅱ级储层孔隙度为5.0%～10.0%,渗透率为(0.200～1.000)×10-3μm2;Ⅲ级储层孔隙度为2.5%～5.0%,渗透率为(0.030～0.200)×10-3μm2;Ⅳ级储层的孔隙度<2.5%,渗透率<0.030×10-3μm2。利用储层分级评价标准选取最优质储层,为致密砂岩储层的油气勘探与开发提供指导。     

页岩油在纳米级狭缝中吸附特征的分子动力学模拟

利用分子动力学模拟方法研究了页岩油在纳米级有机质狭缝内和二氧化硅矿物狭缝内的吸附特征。在COMPASS(condensed-phase optimized molecular potential for atomistic simulation study)力场下模拟了355K、18 MPa(松辽盆地青山口组Ro=0.9%时的地质条件)条件下,混合烃类分子在纳米级狭缝内的吸附行为,对比了有机质和矿物的吸附能力以论证前人的研究,证明了模拟的正确性;分析了混合烃、各烃组分在二氧化硅狭缝和有机质狭缝中的密度分布特征及温度对有机质狭缝内烃分子吸附的影响。结果表明:(1)混合烃类分子在纳米级狭缝壁面处出现了3个较明显的吸附层,每个吸附层的厚度在0.4~0.5nm之间,且石墨烯单位面积的吸附能力约为石英的1.31倍;(2)由于竞争吸附作用,并非所有的烃类都在靠近固体壁面处吸附最多,那些容易扩散的气态烃和拥有特殊化学键的芳香烃更容易吸附在狭缝壁面处;(3)温度升高,使狭缝内混合烃类分子吸附相密度降低,但由于多组分竞争吸附作用的存在,并不是所有烷烃的密度峰值随着温度的升高而降低,5种混合烃类分子中的正构烷烃和支链烷烃的第1吸附层的密度峰值有所升高。     

煤成油生成和运移的模拟实验研究 Ⅲ．甾、萜标记物特征及其意义

在对两个褐煤样品进行同时考虑生烃和排烃模拟实验的基础上，本文对其甾、萜标记物的组成、分布和演化进行了研究，探讨了其生源意义、成熟演化及与自然演化的异同和甾、萜参数作为运移指标的意义。     

碳酸盐岩有机质二次生烃的化学动力学研究及其意义

对低成熟度的灰岩样品进行人工熟化实验, 获得了不同成熟度的可用于对比研究二次生烃作用的系列样品. 之后, 将人工熟化后的样品在抽提前、后分别置于Rock-Eval热解仪上进行“二次”生烃实验, 在考察其热解产率特征的同时, 探讨各样的化学动力学特征. 结果表明, 二次生烃的是否“提前”或“滞后”及二次生烃潜力与一次生烃是否排出有关, 与初次成烃的中止成熟度有关. 人工熟化样品抽提后, 其平均活化能随成熟度的升高总体上呈增大趋势. 但未经抽提样品的动力学特征则相反. 所标定的经抽提处理和不经抽提处理化学动力学模型在渤海湾盆地和松辽盆地的初步应用表明, 两者的结合可以解释一些前人有关二次生烃研究中存在的相互矛盾的认识, 同时也可以方便地实现对二次生烃量的定量评价.