再论有机质“接力成气”的内涵与意义

有机质"接力成气"重点关注烃源岩中滞留液态烃在高一过成熟阶段的生气与成藏潜力,是指随热成熟度升高,干酪根降解生气转化为原油裂解生气,在主生气时机上构成接力过程.在增补生气动力学实验和气藏解剖研究基础上,研究发现:烃源岩在液态窗阶段排烃以后的滞留烃数量相当高,在高一过成熟阶段可作为有效气源灶;滞留烃裂解生气主要发生于Ro值大干1.6%的高一过成熟阶段;滞留烃热裂解天然气可用甲基环己烷含量进行鉴别;高成岩环境下存在天然气有效排驱的通道,动力和过程,可规模形成源外常规气藏.有机质接力成气的意义体现在3方面:①对烃源岩中滞留液态烃生气与成藏贡献的关注;⑦对滞留液态烃主成气时机的确定;③对高一过成熟阶段滞留液态烃热裂解气"源外"天然气常规成藏潜力的评价.图6表1参23     

川东北地区飞仙关组气藏两种气源生气史及相对贡献

中国西部发现的大量天然气多具有干酪根降解和原油裂解两种裂解气特征,选择有机质丰度高、成熟度低的新疆三塘湖盆地二叠系灰岩样品和川东北地区飞仙关组灰岩抽提油样,设计并完成了有机质成油、成气和油成气模拟实验,以考察这两种裂解气气源生气史和其对气藏的贡献。根据热模拟实验结果建立并标定了干酪根生油、生气及油成气的化学动力学模型,并运用该模型评价了川东北地区二叠系烃源岩生油史、生气史及三叠系飞仙关组古油藏裂解成气史。研究结果表明,川东北地区二叠系烃源岩主要生油时期为距今210~190 Ma,主要生气期为距今205~185 Ma(印支晚期),三叠系飞仙关组油裂解生气主要时期为距今165~150 Ma。根据两种裂解气的生气史,初步估算了两种裂解气的相对贡献,其中干酪根生气和油裂解生气相对比例分别为17%和83%。图3表1参40     

煤系烃源岩热模拟演化过程的地球化学参数特征――以准噶尔盆地侏罗系煤系烃源岩为例

在准噶尔盆地侏罗系煤系烃源岩热模拟实验研究中 ,经过对原样和不同温度点热模拟残余物进行可溶有机质抽提和族组成分析、残渣干酪根处理、Ro 值测定和 TOC测定 ,并对部分样品系列进行色谱和质谱分析后发现 ,煤系烃源岩在不同热演化阶段表现出的地质地球化学特征具有相当大的差异。低演化阶段和热降解阶段天然气的形成是不同热力学条件和成气母质化学反应的结果。在低演化阶段 ,源岩镜质组反射率增长幅度并不太大 ,通常 Ro<0 .7%。原始可溶有机质和热模拟残余可溶有机质的分析结果表明 ,烃类气主要来源于原始可溶有机质的脱基团作用和大分子沥青质及干酪根边缘烃 (极性组分 )的热降解。在有机质热降解―热裂解阶段 ,烃源岩经地质埋深增温 ,热演化进程相对加快、镜质组反射率迅速递增、Ro 值从 0 .5 5 %～ 0 .70 %迅速增大到 1 .40 %～1 .70 % ,可见热动力作用足以破坏干酪根结构烃并将其降解形成油气。该阶段是干酪根经热降解大量排烃的阶段 ,其地球化学参数特征主要表现为干酪根结构烃热降解产物的特征。     

煤系烃源岩热模拟演化过程的地球化学参数特征——以准噶尔盆地抹罗系煤系烃源岩为例

在准噶尔盆地体罗系煤系烃源岩热模拟实验研究中，经过对原祥和不同温度点热模拟残余物进行可溶有机质抽提和族组成分析、残渣干酪很处理、Ro值测定和TOC测定，并对部分样品系列进行色谱和质谱分析后发现，煤系烃源岩在不同热演化阶段表现出的地质地球化学特征具有相当大的差异。低演化阶段和热降解阶段天然气的形成是不同热力学条件和成气音质化学反应的结果。在低演化阶段，源岩镜质组反射率增长幅度并不太大，通常Ro＜0．7％。原始可溶有机质和热模拟残余可溶有机质的分析结果表明，烃类气主要来源于原始可溶有机质的脱基团作用和大分子沥青质及干酪很边缘烃(极性组分)的热降解。在有机质热降解一热裂解阶段，烃源岩经地质埋深增温，热演化进程相对加快、镜质组反射率迅速递增、Ro值从0．55％-0．70％迅速增大到1．40％-1．70％，可见热动力作用足以破坏干酪根结构烃并将其降解形成油气。该阶段是干酪很经热降解大量排烃的阶段，其地球化学参数特征主要表现为干酪根结构烃热降解产物的特征。     

准噶尔盆地四棵树凹陷侏罗系有机质生烃差异及油气藏分布规律

准噶尔盆地四棵树凹陷位于盆地南缘西端,是重要的油气富集区。随着近些年勘探的不断突破,对烃源岩的认识不断加深。但目前对侏罗系烃源岩的生烃母质、生烃潜力尚不明确。通过对准噶尔盆地四棵树凹陷中下侏罗统烃源岩的有机质丰度、成熟度等有机地球化学指标进行综合评价,并根据天然气组分碳同位素与岩性厚度分布图探讨了不同母质生烃差异及空间分布范围;同时进行烃源岩的热演化分析与数值模拟,建立动态演化过程,从而获得平面烃源岩展布规律及有利勘探方向。研究结果显示:四棵树凹陷侏罗系烃源岩中煤岩生烃效果要优于炭质泥岩,目前储层中天然气中煤成气贡献较大;此外,平面上生气中心更靠南部,是天然气运聚的主要方向。整体上看,四棵树凹陷烃源岩仍具有较大的生烃潜力,具有较高的勘探价值。     

分散液态烃的成藏地位与意义

通过不同类型烃源岩生排烃模拟实验与不同源储组合实际剖面研究,确定不同类型烃源岩在不同地质背景下的排油率,基于源内、源外分散液态烃和古油藏裂解成气时机及其影响因素研究,明确油裂解型气源灶的主生气期,在此基础上,建立以成因法为基础的分散液态烃裂解气定量评价"五步法"。不同类型烃源岩生排烃模拟实验、不同源储配置排油率研究与岩石热解参数分析等均反映烃源岩内存在数量相当可观的滞留液态烃,总体特征为有机质含量越低,排油率越小。有机碳含量小于2%的烃源岩,液态窗阶段排油率多小于50%;有机碳含量为2%~4%的砂泥互层和厚层泥岩排油率分别为60%和30%。从烃源岩排出的液态烃受古地形控制,以不同丰度差异聚集在地层中,呈分散或半聚半散形式赋存,统称为源外分散液态烃。源内和源外分散液态烃进一步深埋后,均可裂解形成常规和非常规天然气。四川和塔里木盆地勘探实践证明,分散型、半聚半散型和聚集型液态烃裂解气是中国深层天然气的重要来源,勘探地位十分重要。     

烃源岩生烃潜力的恢复探讨──以鄂尔多斯盆地下奥陶统碳酸盐岩为例

烃源岩生烃潜力的不同恢复方法(热模拟实验法、元素法、降解率法、动力学法)都限于干酪根降解生烃理论的范畴。原始有机质类型较好、烃产物平均H/C较低以及高成熟烃源岩中间生成的液态烃排出较完全时,计算出的有机碳恢复系数要比相反的情况大很多。生烃量的计算是否准确依赖于上述条件确定得是否合理。生烃潜力恢复结果表明鄂尔多斯盆地下奥陶统碳酸盐岩是较差的烃源岩。     

烃源岩生烃潜力的恢复探讨──以鄂尔多斯盆地下奥陶统碳酸盐岩为例

烃源岩生烃潜力的不同恢复方法(热模拟实验法、元素法、降解率法、动力学法)都限于干酪根降解生烃理论的范畴。原始有机质类型较好、烃产物平均H/C较低以及高成熟烃源岩中间生成的液态烃排出较完全时,计算出的有机碳恢复系数要比相反的情况大很多。生烃量的计算是否准确依赖于上述条件确定得是否合理。生烃潜力恢复结果表明鄂尔多斯盆地下奥陶统碳酸盐岩是较差的烃源岩。     

深层多途径复合生气模式及潜在成藏贡献

深层—超深层是当前和未来油气勘探的重要方向,明确高演化阶段天然气的生气途径、机制和潜力,将有助于发展天然气成因理论和指导深层油气勘探。结合大量模拟实验和动力学计算,探讨了不同母质和途径生气的成熟度和温度界限（生气时限）及贡献,建立了深层多途径复合生气模式。提出I/II型有机质或干酪根直接热降解（初次裂解）生气下限可延至R_O=3.5%,最大生气量可达120~140 m³/t_TOC,R_O>2.0%阶段的生气量可达20~40 m³/t_TOC。系统认识了原油全组分裂解动力学过程,提出在2 ℃/Ma地质升温速率条件下,液态烃大规模裂解的地质温度为190~220 ℃,对应的成熟度为R_O=2.0%~2.3%;源内残留烃和源外液态烃裂解生气贡献分别为约80 m³/t_TOC和200 m³/t_TOC,乙烷裂解温度要高于230 ℃。硫酸盐热化学还原作用（TSR）导致液态烃裂解温度降低20~40 ℃,加速高含硫化氢（H₂S）天然气藏的高效聚集;无机流体和矿物参与的加氢生气作用可提高天然气生成潜力20%~30%,是深层高—过成熟天然气生成的途径之一。多途径生气过程构成了天然气形成的完整演化序列,揭示在传统油气“死亡线”之下,深层—超深层仍具有天然气勘探潜力。     

优质烃源岩成烃生物与生烃能力动态评价

在海相优质烃源岩常规有机地球化学分析的基础上,综合利用仿真地层热压模拟实验与超显微有机岩石学等新技术对优质烃源岩不同成烃生物生烃潜力进行分析。结果表明:我国下古生界高过成熟海相优质烃源岩目前能够识别的成烃生物主要由底栖生物(或底栖藻类)及菌类(真菌类和细菌)组成,干酪根类型主要为Ⅱ型,这些海相优质烃源岩的原始生烃能力相当于Ⅱ型干酪根,其中底栖藻类相当于Ⅱ1型,真菌细菌类一般相当于Ⅱ2型;其次为浮游生物,生烃潜力与Ⅰ型干酪根相当。优质烃源岩中浮游藻类和底栖藻类在不同成熟阶段的生油能力不同,在高成熟—过成熟阶段生气潜力及其与原油裂解生烃的相对贡献也有差异。因此,下古生界高成熟度烃源岩需要根据不同类型的成烃生物或干酪根类型在各成熟阶段的生油、生气能力进行动态地评价。不同成烃生物生烃潜力研究不仅对常规油气勘探而且对非常规油气勘探也具有重要的借鉴意义。     

国外天然气地球科学研究成果介绍与分析————-以索科洛夫的著作为主线

考虑到前人对生物成因天然气来源和泥质岩、碳酸盐岩、煤等作为气源岩问题已有相当深入的研究，文中不再涉及。文中将从更深的气源(例如中、下地壳火成岩、变质岩甚至地幔岩)角度对国外有关科研成果和资料加以搜集和整理(以前苏联学者В А 索科洛夫的著作为主线)①，做出了以下分类并进行了力所能及的分析：①火山气；②热泉气、气泉气和冷泉气；③火成岩气;④金属矿床气;⑤盐层气;⑥石油伴生气;⑦煤层气;⑧泥火山气;⑨地下水中气;10断层气和地震气;11韧性剪切带气;12地幔气。有关资料年代尽管有些久远，但仍希望对现代研究有所启示。     

生物气的生成演化模式

生物化学作用具有分带性,可分为好氧带、硫酸盐还原带和碳酸盐还原带(产甲烷带),带与带之间有时并不是可以截然分开的,各带中具有优势的细菌种群,地质条件及营养类型决定细菌的种类及其活性.生物气的产率随温度升高由小到大,达到一个峰值后又变小,这是有机质演化过程中出现的第一个生烃高峰;生物气产率范围值应为40～100m³/t有机质;生物气的成气带在温度小于80～85℃范围内,主生气带在25～65℃之间.     

塔里木盆地和田河气田水溶气成藏过程

塔里木盆地和田河气田的天然气具备水溶气成藏地球化学特征和理想的水溶气成藏条件。喜马拉雅运动晚期和田河气田圈闭形成，巴楚断隆以南的西南坳陷寒武系高一过成熟烃源岩生成的天然气在深部高温、高压条件下大量溶解于水中。随着断裂的开启，在异常压力驱使下，水溶气沿断裂从深部寒武系运移至气田东部的奥陶系和石炭系圈闭中，由于压力和温度降低，水溶气释放形成游离气气顶，气水界面下部的水体继续自气田东部高压区向西部低压区沿不整合面长距离运移，运移过程中压力不断降低。导致水溶气不断释放，变成游离相天然气，在运移路径上成藏，形成条带状、串珠状分布的和田河气田。由此造成气田西部井区天然气偏干、甲烷碳同位素组成偏重、CO2含量明显偏高，一系列的水溶气运移参数自东部井区向西部明显增大。图6参27     

2010年全球天然气供需动向

2010年是世界天然气工业具有历史意义的一年。分析了2010年世界天然气储量、产量、国际贸易、天然气消费和天然气价格的动向和趋势。分析表明:天然气商品产量的净增量和增幅创历史纪录;国际天然气贸易量突破万亿大关,LNG贸易量增幅超过20%;工业和电力行业引领工业化国家天然气需求回升;发展中国家的天然气工业蓬勃发展,市场需求旺盛;美国非常规气的大规模开发极大地提高了天然气的价格竞争力。唯一不尽完美的是,一直稳步向上的全球天然气探明储量出现滞涨。     

准噶尔盆地凝析气藏成因与分布规律

准噶尔盆地凝析气资源丰富,但探明程度不高,为了拓展勘探领域,对盆地凝析油气的地质地球化学特征和成因进行了系统分析,在此基础上阐述了油气藏的分布规律,提出了勘探方向。研究结果表明,准噶尔盆地凝析油气主要来源于石炭系、二叠系、侏罗系气源岩,具有多层组含油气的特点。气藏类型主要为构造-岩性气藏,储层物性以低孔、低渗储层为主。凝析气藏类型按成因划分为油气同源热成因型和油气不同源气侵型。高—过成熟烃源灶对凝析油气分布起着决定性作用,断裂对油气运移和聚集起到良好的纵向调节作用,优势沉积相带对油气成藏的规模与分布具有局部控制作用。盆1井西凹陷及其周缘、沙湾凹陷西斜坡、南缘冲断带中段、滴水泉—五彩湾烃源槽及周缘、东道海子—吉木萨尔烃源槽及周缘是准噶尔盆地凝析气藏勘探的有利区。     

人工燃气组份的色谱分析法

介绍用改进的色谱分析法，分析人工燃气全组份。用一台色谱仪，一个ＴＣＤ检测器，一个ＦＩＤ检测器，两根填充柱及一根毛细管柱，以氩气为载气，采用标准样品对照法进行定性分析，峰面积外标法进行定量分析。利用本法可在一次进样时很好地分离检测并计算出１９种组份的体积分数，缩短分析时间。该法操作简便、稳定、可靠、精确度高、重复性好。     

柴达木盆地YS1井岩屑气组成特征及天然气来源

钻进中岩屑气中无机和有机气体组成的快速测定及评价,对油气勘探有重要意义,目前仅有岩屑气中烃类检测方法。利用气相色谱技术,采用2根填充柱（5A型分子筛和Porapak Q）、2种载气（He、N2）、3次进样（分析O2、N2、CH4组分;分析H2、He组分;分析烃气、CO2组分）、外标法和面积归一化法测定岩屑气组成。实验分析和现场应用研究结果表明,岩屑气中无机和烃类气体组分都得到了很好的分离,岩屑气组成测定方法的准确度高、重复性好;柴达木盆地北缘YS1井岩屑气及天然气主要组成为氮气和甲烷,属于富氮或高氮天然气,为过成熟煤型气,来源于深部侏罗系烃源岩。     

碳同位素组成异常的天然气成因探讨——以辽河坳陷东部凹陷为例

天然气碳、氢同位素组成特征是判识天然气成因类型、进行气源对比、确定天然气成熟度等的有效地球化学手段.研究认为,甲烷的碳同位素组成主要受源岩母质类型和热演化的影响,乙烷、丙烷等重烃的碳同位素组成主要取决于源岩有机质的碳同位素组成,同时也明显受热演化程度的影响.在辽河坳陷发现一类碳同位素组成异常的天然气,分布于辽河坳陷东部凹陷南部地区,其甲烷的碳同位素δ13C₁值为-44‰～-40‰,乙烷δ13C₂值为-13‰～-6.6‰,丙烷δ13C₃值为-6.1‰～+3.3‰.该类天然气的乙、丙烷异常富集重碳同位素,到目前为止,在天然气藏中还是首次发现.根据地球化学资料和地质背景分析认为,该天然气应该属于无机气和有机气的混合气体.      

不同压力气藏的天然气扩散特征

方法在研究不同压力气藏含气浓度及盖层生烃能力封闭特征的基础上,分析了不同压力气藏的天然气扩散作用的特征。目的评价气藏中天然气扩散损失量及其保存条件。结果高压气藏中的天然气扩散散失作用强,只有上覆盖层具更高的含气浓度时,方可阻止其天然气的向上扩散散失;常压气藏在通常情况下,其天然气向上扩散散失,但在上覆盖层具较高含气浓度时,也可阻止其天然气的向上扩散散失;低压气藏中天然气的向上扩散散失已被抑制,保存条件好。结论不同压力气藏具有不同的天然气扩散特征,其扩散损失量和保存条件也就不同。     

东濮凹陷天然气成藏及富集规律

东濮凹陷是中国少有的几个既富含油又富含气的盆地(凹陷)之一。由于发育古生界和新生界两套烃源岩,今埋深大、热演化程度高;经历了复杂的埋藏史、热史和生烃史;发育以盐岩为代表的好的盖层;有多种类型砂体,具备良好的储集条件;圈闭类型多、圈闭形成与生烃时间配置好;部分地区发育异常高压;以及“两洼一隆一斜坡”的构造格局有利于天然气的运移聚集。发育煤成气、凝析气和混合气3种气藏类型。区内天然气资源丰富。煤成气藏主要聚集于中央隆起带顶部,凝析气藏主要富集在环洼地区,混合气藏分布于煤成气藏和凝析气藏之间。