超压和富氢背景下镜质组反射率计算模型——以渤海湾盆地渤中西次凹东三段烃源岩为例

在考虑富氢和超压对镜质组反射率的抑制作用下,对传统仅考虑了温度和时间的镜质组反射率计算模型——Easy%R_o模型进行了重新校正。通过引进富氢校正系数和超压抑制系数,建立起适合双重抑制背景下镜质组反射率计算模型,并利用渤海湾盆地渤中西次凹受双重抑制作用和未受双重抑制作用影响的镜质组反射率R_o实测资料,确定了相关参数。模拟结果表明,在双重抑制作用影响的地层中,镜质组反射率R_o的模拟值与实测值吻合较好,但与Easy%R_o模型的计算结果相差悬殊,双重抑制作用对R_o的影响可达0.2%~0.4%。超压抑制了有机质热演化,导致生烃门限下移和生烃时间延迟,这非常有利于油气晚期成藏。      

氢抑制条件下的有机质热演化动力学模型——以三塘湖盆地芦草沟组为例

三塘湖盆地马朗凹陷芦草沟组烃源岩含有较多的富氢组分,有机质的热演化受到氢抑制。为了模拟氢抑制背景下的有机质热演化史,在经典的Sweeny和Burham Easy%R_o时-温双控化学动力学模型基础上,本文考虑氢抑制对有机质热演化的影响,根据氢指数调节反应活化能,建立了描述有机质热演化的时-温-氢抑制多控化学动力学模型。研究结果表明,芦草沟组氢抑制对R_o的贡献值为0.2%左右;由于氢抑制的影响,芦草沟组烃源岩进入生烃门限和开始大量生烃的时间均被延迟。文中新建立的化学动力学模型可以应用于各种类型干酪根的有机质热演化史模拟,其精度更高、应用范围更广。     

歧北深层高温高压条件下烃源岩特殊的成烃演化规律

黄骅坳陷歧北地区深层高温高压条件下古近系烃源岩成烃演化规律与传统的干酪根降解演化规律存在差异，其差异突出体现在成熟度参数的演化特征上。在分析歧北深层烃源岩特殊的成熟演化特征及不同温压条件下热压模拟演化特征的基础上，探讨超压在深层烃源岩成烃演化过程中的作用，总结高温高压条件下深层烃源岩特殊的成烃演化规律。指出：虽然超压影响油气生成演化的全过程，但在不同演化阶段超压的影响是不同的。超压的滞烃效应主要作用于烃类进入生烃高峰的后期，超压不仅可抑制液态烃向气态烃的转化，而且还抑制干酪根的降解，使油气生成的时限延迟，以致在正常条件下预测生气的深度仍将继续生油。歧北地区深层高温高压条件下古近系烃源岩特殊的成烃演化规律主要体现在成熟油相窗口向高成熟早期的推移。     

超压环境有机质热演化和生烃作用机理

通过对多个盆地大量样品的多参数对比分析,建立了超压抑制有机质热演化的多参数识别标志,揭示了不同成熟度指标对超压的差异响应.识别出超压抑制有机质热演化和生烃作用的4个层次:①超压抑制了有机质热演化的各个方面,包括不同干酪根组分的热降解(生烃作用)和烃类的热演化;②超压仅抑制了烃类的热演化和富氢干酪根组分的热降解,而对贫氢干酪根组分的热演化不产生重要影响,因此镜质体反射率未受到抑制;③超压抑制了烃类的热裂解,而对干酪根的热降解未产生明显影响;④超压对有机质热演化的各个方面均未产生可识别的影响.超压对有机质热演化的抑制作用层次取决于超压发育后有机质热演化反应的体积膨胀效应、产物浓度变化速率及超压的发育特征.早期强超压和长期保持封闭流体系统是产生第一层次超压抑制作用的必要条件.超压发育过晚、超压强度低、超压流体频繁释放等都可能导致超压对有机质热演化的各个方面均不产生可识别的影响.     

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。     

中扬子地区海相碳酸盐岩干酪根热演化特征

对中扬子地区海相碳酸盐岩干酪根热演化特征的全面分析研究表明：干酪根反射率R0值是研究高演化区海相碳酸盐岩热演化的重要指标，结合牙形石颜色CAI值、干酪根元素氢碳原子比、顺磁共振自由基浓度和有机差热后峰温等指标，可划分其热演化阶段．中扬子地区海相地层三叠系下统至震旦系上统陡山沱组（T1～Z2）生油岩大部分卧龟入过成熟阶段，以找气为主．而沉湖地区T1的R0为0．89～1．68％，P的Rn为0．99～2．50％。高块隆起区是有望找油的地区．     

辽东湾海域天然气分布特点及其控制因素

辽东湾海域天然气可分为油型气,煤成气和生物成因气3种类型。除JZ31-6气田为生物成因干气外,其余主要气田中天然气均为湿气。研究区天然气的分布具有北多南少,深部沙河街组多,浅部东营组和新近系少的特点。这一特点主要受到烃源岩有机质类型与热演化程度、盖层厚度、超压等因素的影响。辽东湾北部气藏主力烃源岩有机质类型偏Ⅱ2型,而南部偏Ⅱ1型,且热演化程度北高南低。同时,东三段区域盖层北厚南薄,且在北部广泛发育欠压实成因的超压。超压和泥岩盖层的双重封堵为北部天然气藏提供了良好的保存条件。此外,辽中凹陷北洼沙三段烃源岩通过生烃产生的超压,为天然气由洼陷向辽西凸起带运移成藏提供了充足的动力。     

EASY%R_0模型在我国西部中生代盆地热史研究中的应用

镜质组反射率（Ｒ０）的大小取决于有机质受热温度和受热时间,因此,根据Ｒ０可以重构有机质热历史。在勘探程度较低时,恢复热史的常规模型和方法存在较大的缺陷,相比之下,ＥＡＳＹ％Ｒ０化学动力学模型更能真实地再现有机质所经历的热史,尤其是在Ｒ０值大于０．９％的中、高成熟演化阶段应用效果更佳。鉴于此,利用ＥＡＳＹ％Ｒ０模型,同时结合镜质组反射率资料,对塔里木盆地库车坳陷依南２井、雅布赖盆地雅参１井和酒西盆地医１０１井进行了热史模拟。研究结果表明,自中生代以来,库车坳陷古地热梯度总体上呈降低趋势,相对较明显的降温过程与晚第三纪快速埋藏过程相对应。雅参１井和窿１０１井的古地热梯度偏低,并且变化不大,不利于有机质生烃。镜质组反射率测定值的差异性可能是导致依南２井热史模拟计算的古地热梯度高于前人研究结果的主要原因。图４表４参５（魏志彬摘）     

东营凹陷孔二段烃源岩发育特征及生烃潜力

从东营凹陷孔店组早期盆地构造沉积研究出发，分析研究孔二段及暗色泥岩空间分布及其生油指标，进而对其生烃潜力及油气资源量进行评价和预测。济阳坳陷孔二段主要发育于东营凹陷的中北带地区和博兴洼陷，暗色泥岩发育面积为1000～1300km^2；干酪根类型主要为Ⅱ-Ⅲ型，有机质含量为0．91％～0．99％，镜质体反射率为0．85％-1．58％，为中等烃源岩，按有机碳质量平衡法计算东营凹陷孔二段烃源岩的生烃总量为7．1×10^8t，具有巨大的勘探潜力。     

莺琼盆地高温超压成烃作用及成藏贡献

沉积盆地实际上是一个低温热化学反应器,因此地层中所发生的各种化学过程遵循化学动力学。温度是沉积盆地中所发生的大部分演化过程的主要动力,而压力亦是控制盆地充填物质的化学动力学行为的重要因素。成烃机理研究认为,在一定地质条件下,干酪根热降解生烃主要受温度、时间、压力和介质环境等因素共同控制。其中,温度是油气生成的主导因素并与时间可相互补偿,高温能促使有机质的热演化;压力的影响比较复杂,在一定的条件下,超压能抑制有机质的演化。莺琼盆地处于高温高压的地质背景,温压条件对其油气藏的形成有着独特的贡献。     

中国南方海相烃源岩生烃过程动力学研究

利用Rock-Eval 6热解仪和Optkin动力学软件对中国南方不同类型海相烃源岩和浮游藻进行了生烃动力学分析。研究表明,海相烃源岩的生烃平均活化能表现为EAⅠEAⅡ1EAⅡ2EAⅢ,在干酪根转化率10%~90%的有效生烃期间,生烃活化能跨度ΔE呈ΔEⅢΔEⅡ2ΔEⅡ1ΔEⅠ,最大生烃速率呈VmⅠVmⅡ1VmⅡ2VmⅢ;浮游藻生烃活化能很低,可在未熟—低熟期大量生成重质油。结合热模拟实验和模拟残样动力学分析认为,海相烃源岩的生烃动力学过程可以分为4个阶段:重质油形成阶段,Ro值在0.3%~0.6%,生烃平均活化能在220 kJ/mol左右,小于250 kJ/mol;正常原油形成阶段,Ro值在0.6%~1.2%,生烃平均活化能在250~270 kJ/mol左右;凝析油和天然气生成阶段,Ro值大于1.2%,生烃平均活化能大于270kJ/mol;干酪根生气死亡线,Ro值大于4.21%,生烃平均活化能大于320 kJ/mol。图4表4参19     

番禺低隆起PY30-1构造热流体活动证据及油气成藏

PY30-1构造是珠江口盆地番禺低隆起一个发育底辟体的重要含油气构造,为揭示其油气成藏规律,在确定该构造存在热流体活动的基础上,研究其油气来源和超压演化,并进一步分析油气成藏过程。镜质体反射率（Ro）、蒙脱石—伊利石矿物不正常转换和流体包裹体均一温度均指示PY30-1构造存在多期热流体活动,热流体活动的同时伴随烃类的运移。油源分析结果表明PY30-1构造中的油气主要来自白云凹陷恩平组煤系烃源岩,文昌组泥岩为次要烃源岩。地层压力演化史模拟结果表明：由于受珠琼运动二幕、南海运动和东沙运动的影响,白云凹陷存在3期压力释放过程,分别是在距今37～40 Ma、31～33 Ma和0～16 Ma,最后一期压力释放与油气充注期具有很好的一致性。研究认为PY30-1构造中的油气是东沙运动引起白云凹陷压力释放,使得烃类从烃源岩中排出沿底辟构造中的断裂垂向运移的结果。图7参23     

超压盆地热演化及其对油气勘探潜力的影响——以南海北部陆缘盆地为例

在南海北部陆缘盆地中,油气田分布与现今地温异常区有密切关系,该现象通常与油气藏形成过程中地下热流体活动及油气层的隔热作用有关。沉积盆地的热演化对生烃窗口的深度范围有较大影响;超压作用对镜质体的演化有抑制作用,在用EasyRo法计算镜质体反射率及热史恢复时应考虑超压作用对计算结果的影响。模拟计算表明超压抑制作用增加了生烃窗口的存在深度,扩大了油气勘探的范围。      

THE CAUSE AND MECHANISM OF VITRINITE REFLECTANCE ANOMALIES

The unexpected phenomena that measured vitrinite reflectance (Ro) values are lower (suppression) or higher (enhancement) than expected values at a given regional rank are defined as vitrinite reflectance anomalies. Such phenomena have been found in many basins in China, both in coal seams and in oil source rocks, and representative examples are presented in this paper. The cause and mechanism of vitrinite reflectance anomalies have been investigated by comparing the hydrogen contents and chemical structure of vitrinite macerals from immature Type I, Type II and Type III kerogens, and by studying the effects of early diagenetic oxidation on the thermostability of humic organic matter (OM). The results demonstrate: (1) depending on the anoxic or oxic nature of the depositional conditions, that lignocellulosic tissues can form a series of vitrinite macerals with different initial hydrogen contents and slightly different initial reflectivities; (2) that vitrinite macerals with different initial hydrogen contents have different reaction kinetics, with hydrogen-poor, oxygen-rich vitrinite maturing at an enhanced rate compared to vitrinite with a higher hydrogen content and a lower oxygen content; (3) that variations in the hydrogen content and the thermostability of vitrinite macerals are the main causes of Ro suppression and enhancement.     

RELATIONS BETWEEN DEPTH OF BURIAL, VITRINITE REFLECTANCE AND GEOTHERMAL GRADIENT

In wells where the drilled sequence is now at its maximum temperature, relations between depth and vitrinite reflectance show three segments: an upper segment with a linear gradient from 0.2–0.25% Ro at the surface to 0.6–0.7% Ro; a middle segment in which reflectance increases rapidly to c. 1.0% R; and a lower segment in which the gradient is again linear but reflectance increases more rapidly than in the upper segment. With a linear scale for depth, the inflection represented by the short middle segment tends to be obscured by the adoption by some authors of a log scale for reflectance.
The depth to the inflection systematically increases with decrease in geothermal gradient, allowing the development of a general diagram relating depth, reflectance and geothermal gradient. In wells where erosion is probable either at the present-day surface or at an unconformity, the general diagram can be used to estimate former maximum depths of burial and paleogeothermal gradients. These estimates, together with the presence of the inflection in the depth/reflectance relation, should be part of the input into modelling of the thermal history of sedimentary basins when reflectance is used in the model. The inflection is the result of the changing chemistry of vitrinite during oil generation, and the contrast between the depth/reflectance gradients above and below the inflection comparably reflects the contrast in vitrinite chemistry.     

Effect of igneous activity on hydrocarbon source rocks in Jiyang sub-basin, eastern China

A 50 m thick diabase sill was found in the Paleogene black mudstone hydrocarbon source rocks in Xia38 well. Within heating aureola of the sill, optical changes of kerogen and signatures of extractable bitumens in the mudstones were investigated. Under effects of high heating rate associated with sill intrusion, the vitrinite reflectance (Ro) has an increasing tendency with decreasing distance to the sill both below and above the sill. However, only within a zone of about 15 m to the diabase sill, the vitrinite reflectance shows significant increase. Above the sill, the Ro values increase gradually from 0.6% to 1.0%, whereas below the sill, the Ro values increase dramatically from 0.8% to 3.8%. The contrasting Ro increasing patterns are attributed to the different heat transferring conditions, the relatively open system above the sill and the relatively close system below. The more mature signatures below the sill are also demonstrated by the n-alkane distribution, carbon predominance index and odd-to-even carbon number predominance of the extracted bitumens. Below the sill, the proportion of the saturated hydrocarbons in the extracted bitumens increases from 34% to 79% towards the sill contact. The bitumens in the two highest rank samples which are closest to the sill are dominated by saturated or saturated + aromatic hydrocarbons.The %20S, %αββ and %Ts biomarker parameters of the extracted bitumens are 46%, 58% and 54%, respectively, at Ro = 1.5%. At Ro = 2.6% or 3.0%, they reach to 52%, 71%, and 71%, respectively, still under or close to their corresponding equilibrium end-points. These samples of high rank, established on the basis of optical assessment (vitrinite reflectance), have less mature biomarker signatures. The remarkable disparities between optical and biomarker parameters can be ascribed to that the aromatization of kerogen to increase Ro was more favored than the isomerization of biomarker in the rapid heating scenario.     

煤和不同主岩干酪根镜质组反射率差异性的研究

主岩岩相对其中的有机碎屑的镜质组反射率的影响,是应用上的一个重要问题。我们在淮北矿区对石炭二叠纪含煤地层中的煤和几种主要岩石中的干酪根作了反射率测定,同时对分散有机质镜质组反射率数据处理和取值的方法作了具体的研究。结果表明,与同层位煤的镜质组反射率相比,泥岩、砂岩和灰岩的镜质组反射率的变化幅度分别为+6—-10%、-1—-16%和+4—-14%。另外,从某种意义上说,对分散有机质而言,反射率数据处理与取值的方法比反射率测量本身更为重要。      

镜质体反射率作为成熟度指标的探讨

本通过对源岩样品镜质体反射率的测定分析表明，未抽提源岩的Ｒ０值与已抽提源岩的Ｒ０值存在差异，并随成熟度增加这种差异逐渐增大；不同类型但经历了相同的演化程度之后的源岩Ｒ０值不同；相同样品不同气体反应压力下，其Ｒ０值不同。     

琼东南盆地崖城区泄压带流体活动特征及成岩响应

基于琼东南盆地西部崖城地区10余口钻井的实测钻井资料,以及流体包裹体、激光拉曼探针、古压力热动力学模拟、有机地球化学、阴极发光、铸体薄片和碳酸盐胶结物碳氧同位素组成等多项测试分析,剖析了超压顶界面分布以及附近的泄压带流体活动特征,同时揭示了流体活动造成泄压带岩场响应。研究区泄压带可能位于超压顶面附近地层;地层测试、泥浆密度、测井曲线和速度谱资料确定了崖城区现今超压顶面深度主要分布在3 000~4 000 m,而且由构造高部位向低部位加深;各井超压顶面附近的泄压影响范围不同,具体范围可由镜质体反射率R_o得到。现今超压顶面与古超压顶面（泄压流体排放期）深度变化较小。泄压带流体具有相对高温高压、含有酸性和烃类等特征,流体活动使得泄压带成岩场的温压条件和孔隙流体介质发生变化从而影响了水-岩作用;主要表现为：①泄压带地层的R_o和黏土矿物出现提前转变趋势;②有机质T_max异常小和S₁/（S₁+S₂）异常大;③泄压带储层发生的热流体酸性溶蚀导致次生孔隙带发育;④长石颗粒钠长石化,自生石英和碳酸盐胶结物异常发育,其为深部超压有机流体排放的产物。总之,研究区超压顶面附近的泄压带可能为天然气与优质储层及盖层耦合有利聚集带,是今后琼东南盆地天然气勘探的现实区域。