珠江口盆地白云凹陷原油半开放条件下裂解成气模拟实验

为深入研究珠江口盆地白云凹陷原油裂解机制及产物变化特征，选取了白云凹陷渐新统珠海组原油样品，利用高温高压模拟实验，模拟了地下压力、地下流体介质及半开放条件下、不同升温速率的原油裂解过程，分析了气产率和气体组分特征。研究表明，原油样品在365℃开始裂解，裂解产率随温度增加而增加，在20℃/h的升温速率下，最终（550℃）裂解气体产率、烃气产率和非烃气体产率分别为580.13，394.25，185.88 mg/g；而在60℃/h的升温速率下，最终（550℃）裂解气体产率、烃气产率和非烃气体产率分别为707.68，485.77，221.91 mg/g。不同升温速率下最终产率的差异和烃气的组分差异均与不同温度下原油裂解机制差异有关。从原油裂解成气模拟实验的组分特征来看，大部分原油裂解气具有较高的重烃气含量，而较高重烃含量可作为判识原油裂解气和干酪根裂解气的辅助指标。      

裂陷湖盆深层烃类赋存相态极限的动力学过程分析——以渤海湾盆地歧口凹陷为例

为适应东部盆地向深层—超深层勘探的需求,通过歧口凹陷沙河街组典型原油的裂解生气模拟实验,采用原油裂解生烃动力学特征研究深层烃类流体相态变化规律。结果表明:原油裂解气生烃动力学可以方便地研究地质条件下原油裂解程度,进而判断地下油气相态的理论深度极限。在固定频率因子A=10~(14)S~(-1)前提下,渤海湾盆地歧口凹陷沙河街组原油裂解成C_1—C_5的活化能分布在250~270kJ/mol之间,平均活化能E_0=255.47kJ/mol,高于海相原油的245kJ/mol(59kCal/mol)。在同等升温速率条件下,其裂解生气路径与西部海相原油存在明显差异。以歧口凹陷地层沉积埋藏史确定的热史路径进行动力计算结果显示,歧口凹陷深层单一液相原油存在的理论深度极限为5 700m,凝析油气存在的理论深度极限为6 700m。结合歧北次凹和滨海具体地质条件进行油气藏相态演变过程分析,结果表明:在实际地质条件下,干酪根的裂解生气和更深部气源的充注气侵,使得原有油藏提前达到极高的气油比,纯液相原油提前消失。油气运移到浅部过程中受温—压条件的变化,导致了油气的分异和相态转换。温度和时间决定的生烃效应是深层油气相态的内因,在具体分析单个油藏相态时,不仅要考虑油气来源、组成、油气成藏过程,尤其还要注意后期构造活动造成的油气调整改造,这些是后期油气相态分异转化的外因。     

有限空间温压共控热模拟油气产物地球化学特征

生烃反应是烃源岩在有限的地层孔隙空间内受温度、上覆地层静岩压力、地层孔隙流体压力等多种因素相互作用的过程,而热模拟实验是正演研究有机质生烃反应的常见手段。但较多的热模拟实验受仪器装置的限制,仅考虑了温度的作用,与实际地质演化存在较大差异。选取泌阳凹陷泌215井古近系核桃园组泥岩样品,分别进行了有限空间温压共控和温控热模拟实验,通过族组分、同位素、GC、GC-MS等方法分析了2种模拟实验条件下的油气产物。结果表明:①有限空间温压共控热模拟残留油饱和烃可以保存至较高的演化阶段;②相同模拟温度下,有限空间温压共控热模拟残留油的饱和烃参数Pr/Ph值、Pr/C17值大于温控热模拟实验,饱和烃生物标志物参数值C2920S/(20S+20R)、C29ββ/(αα+ββ)等小于温控热模拟实验;③有限空间温压共控热模拟的烃类气体δ^13C值大于温控模拟实验。上述现象主要是由于有限空间温压共控热模拟实验中高压孔隙流体的存在延缓了热成熟和原油裂解反应过程。因此,在开展热模拟实验研究时应考虑研究区是否发育超压、地层水等因素,其直接关系着热模拟实验结果的地质适用性。     

“大埋深、高压力”条件下塔里木盆地超深层油气勘探前景

随着塔里木盆地超深层油气勘探技术日益完善，烃源岩在高压力下的热演化已成为超深层油气资源评价及成烃理论研究的焦点。通过对国内外温压控制下烃源岩生烃模拟实验和成果的研究，结合塔里木盆地顺托果勒低隆"大埋深、高压力"的地质条件，探讨了塔里木盆地海相烃源岩高压生烃演化抑制模式。顺托果勒低隆寒武系烃源岩在燕山期以来仍具有形成高成熟液态烃的地质条件，其热演化受抑制的边界条件为:①构造长期稳定的封闭体系；②烃源岩埋深大于6 500 m，流体压力长时间持续大于60 MPa，晚期低地温场背景（地温梯度小于2.0℃/hm）；③烃源岩母质类型为Ⅰ、Ⅱ₁型。塔里木盆地超深层寒武系海相烃源岩以Ⅰ型、Ⅱ₁型干酪根为主，在高压条件下抑制程度更明显，其生油窗范围及潜力远高于传统的理论计算值，因此超深层油气勘探潜力巨大。      

塔里木盆地顺北油气田地温场对奥陶系超深层油气的影响——以顺北5号走滑断裂带为例

塔里木盆地顺北油气田走滑断裂带奥陶系超深层油气资源类型、油气性质呈现规律性变化，油气分布规律主控因素不清制约了资源类型与勘探序列评价。为研究温度场对深层油气的影响，开展了顺北5号断裂带现今实测温度资料统计分析、关键成藏期热史恢复、烃源岩热演化与奥陶系油气性质和油气成熟度对应关系研究。结果表明，顺北地区现今地温场纵向上呈现由浅层向深层地温梯度逐渐降低的特征，寒武系玉尔吐斯组烃源岩的现今地温和关键成藏期古地温均呈现由北往南逐渐升高的特征。在超深层低地温梯度背景下，顺北奥陶系超深层油藏温度未达到原油大量裂解温度窗，为液态石油的保存提供了有利条件；在关键成藏期——海西晚期，本地寒武系玉尔吐斯组烃源岩由北往南热演化程度逐渐增加，在高压抑制生烃演化作用下，顺北5号断裂带北段和中段以生油阶段为主，南段开始以生凝析油气阶段为主，演化产物与现今奥陶系超深层油气藏类型、原油密度、天然气干燥系数、生产气油比、油气热演化程度平面分布特征具有较好一致性，指示地温场控制下的烃源岩热演化差异是资源类型和油气性质差异分布的主要影响因素。      

东濮凹陷文留地区油气相态类型及分布规律

根据烃源岩热压模拟实验,结合温度—压力相图分析,研究了东濮凹陷文留地区油气资源在生排、运聚阶段相态的类型及演化特点.结果表明:沙三段烃源岩因埋深不同导致热演化程度不同,生、排油气相态的类型各异,主要包括重质油、常规油、挥发性油、凝析气和湿气—干气相态;运聚过程中油气相态的演化主要体现为油溶天然气出溶、原油稠化、原油裂解成气和原油逆蒸发反溶于气,其中中浅层主要为油溶天然气出溶,受温压和烃类组分双重因素控制,深层则主要为原油裂解成气,受温压条件的影响明显.在生排、运聚过程中油气相态演化特征研究的基础上,结合已发现油气藏相态类型的统计结果,确定了文留地区不同相态类型油气藏的垂向展布规律,深层以气藏为主,中浅层以油藏及临界态油气藏为主.     

塔里木盆地顺托果勒地区超深层油藏保存及影响因素：来自流体包裹体的证据

超深层领域油气相态和成藏模式是勘探研究关注的热点问题。以塔里木盆地顺托果勒地区中—下奥陶统储层包裹体为研究对象,开展了详细的包裹体岩相学、油气充注古温压恢复、流体成分、拉曼光谱等系统分析,结合油气藏地质条件,探讨顺托果勒地区超深层油藏的保存途径和影响因素。奥陶系储层发育含固体沥青烃包裹体、气液烃包裹体和干气包裹体3种类型,其中跃进—顺北地区发育含固体沥青烃包裹体和气液烃包裹体,顺南地区发育含固体沥青烃包裹体和干气包裹体。包裹体古温压恢复研究表明,顺托果勒地区至少经历两期油气充注,早期充注的原油在藏内热演化成轻质油和晚期轻质油的充注这两种途径共同决定了顺北地区超深层油藏的保存,该区经历的最高古地温(大于150℃)持续时间较短是控制油藏保存的主要因素,油藏介质环境对原油的热演化起到了一定的抑制作用,这也利于液态烃保存。     

塔里木盆地沥青生烃特征与生烃潜力

通过沥青砂岩与重质油热模拟实验方法,对塔里木盆地下古生界广泛赋存的沥青生烃特征与生烃潜力进行探讨.热模拟实验结果显示,沥青与重质油在热作用下均能生成烃类,表现出烃类裂解特征,生烃过程中既有气态烃也有液态烃生成;沥青砂岩样品、重质油样品与低成熟度一般品质的海相烃源岩生烃潜力大体相当.塔里木盆地下古生界存在沥青生烃证据,但实际成藏贡献尚需进一步油气地球化学证据支持.      

石脑油蒸汽热裂解过程中的结焦速率研究

在实验室蒸汽热裂解装置(BSPA)上,考察了石脑油进料质量流速、裂解温度、烃分压和运行时间等反应条件对石脑油热裂解过程中裂解炉管结焦速率的影响。结果表明,在石脑油进料速率为90 g/h,水油质量比为0.6,炉管进口压力为0.05 MPa的条件下运行6 h,随着裂解温度的升高,裂解炉管结焦速率逐渐增大;当裂解温度为850℃时,结焦速率与烃分压呈线性关系;随着裂解炉运行时间的延长,结焦速率下降。     

不同性质原油保存能力评价实验及应用

深层原油保存能力的评价制约着原油勘探的深度下限。为了评价不同性质原油保存能力，以不同性质原油与灰岩介质为对象，通过热模拟实验产物分析，参照基础理论，提出了原油保存指数概念，并以等效镜质体反射率为桥梁，对原油保存能力进行评价。原油保存能力主要受热演化程度控制，等效镜质体反射率VR_o<1.2%，VR_o=1.2%~2.0%和VR_o>2.0%的缓慢裂解、快速裂解和极限裂解阶段保存指数分别降低0.230，0.324和0.350。原油组成的差异决定不同性质原油具有不同的保存能力。轻质油早期保存能力较强，进入裂解门限后，保存能力迅速降低；重质油因较多的杂原子和侧链，致使保存能力呈现早期弱、晚期强的特点，但保存下来多是固体沥青等大分子缩聚物。根据热模拟实验结果预测了塔里木盆地满西地区深层液态烃的保存下限，满西地区奥陶系原油勘探下限深度为8 200 m。      

塔里木盆地顺北地区奥陶系超深层天然气地球化学特征及成因

塔里木盆地顺托果勒地区奥陶系超深层油气藏相态分布复杂, 轻质油藏、挥发油藏、凝析油气藏和干气藏并存。根据天然气组分、组分碳氢同位素以及天然气轻烃等分析数据,研究了顺北地区奥陶系超深层天然气的地球化学特征及成因, 并与顺托、顺南、古隆、古城地区奥陶系天然气成因进行了对比。顺北地区奥陶系超深层天然气干燥系数低, 绝大多数天然气干燥系数分布范围在0.52~0.88之间, 天然气为湿气。天然气普遍含有微量的H₂S, 天然气甲烷碳同位素值偏低,分布范围为-49.6‰~-44.7‰, 乙烷碳同位素值分布范围为-39.3‰~-32.5‰。天然气碳、氢同位素均具有正序系列。天然气轻烃甲基环己烷指数小于35%, C₅-C₇轻烃组成以正构烷烃和异构烷烃为主。顺托果勒地区奥陶系天然气均为油型气, 顺北地区奥陶系天然气以干酪根裂解气为主, 混有原油裂解早期阶段形成的湿气; 而顺托、顺南、古隆、古城地区奥陶系天然气为原油裂解气。2种不同成因的裂解气具有相同的气源岩——寒武系, 不同类型天然气的分布与不同地区奥陶系经历的最高古地温和（或）现今地温密不可分, 顺北地区奥陶系T₇⁴界面经历的最高古地温、现今地温分布范围分别在170~180 ℃、150~160 ℃之间, 低于顺托和顺南地区奥陶系T₇⁴界面经历的最高古地温和现今地温, 未达到原油大量裂解温度, 因而顺北地区奥陶系保存有轻质油藏和挥发油藏, 天然气以干酪根裂解气为主,而由顺托、顺南、古隆、古城地区,现今地温和（或）古地温高, 导致原油大规模裂解, 使得奥陶系油气藏由凝析油气藏至干气藏变化,天然气为原油裂解气。     

塔里木盆地顺托果勒北部地区超深层现今地温场特征

塔里木盆地顺托果勒低隆起北部(顺北地区)发育超深层轻质油藏,这与传统生烃理论认识相矛盾.为了更合理地解释顺北地区超深层油气相态的分布规律,对研究区现今温度场及油气地球化学特征开展了系统研究.顺北地区现今大地热流为32.2～42.1 mW/m2,不同埋深的同一地层温度表现出与大地热流相似的平面分布模式,由北向南逐渐增大....     

塔里木盆地顺北地区奥陶系超深层原油金刚烷化合物分布及意义

塔里木盆地顺北地区奥陶系超深层一间房组—鹰山组获得了工业油气产能,不同断裂带油气相态存在差异。使用色谱-质谱、色谱×色谱-飞行时间质谱方法研究了顺北地区原油中金刚烷的分布及含量。顺北地区奥陶系原油金刚烷组成中,1号断裂带(分支断裂、次级断裂)和3号断裂带原油单金刚烷相对含量高于5号断裂带和7号断裂带原油。顺北地区原油金刚烷总量与4-甲基二苯并噻吩/1-甲基二苯并噻吩值之间呈现正相关关系,表明成熟度决定了原油中金刚烷总量。不同断裂带原油中单金刚烷系列、双金刚烷系列相对比例的不同与油气藏多期成藏及油气藏保存条件不同有关。1号断裂带油气藏喜马拉雅晚期较高成熟度天然气的充注,从深部携带了较高比例的单金刚烷系列,造成原油单金刚烷系列含量相对较高。5号断裂带油气藏保存条件逊色于1号断裂带油气藏,轻质组分不同程度损失,导致原油中单金刚烷比例较低。由于金刚烷内组成含量的差异,分别使用22μg/g、33μg/g作为1号断裂带、5号断裂带原油中甲基双金刚烷基线,1号断裂带(含分支、次级断裂带)、5号断裂带中段及5号断裂带南段原油裂解比例分别为0~42%、20%~33%和54%。     

塔里木盆地海相油气成藏研究进展

近年来塔里木盆地超深层海相油气勘探取得了丰硕成果,顺北奥陶系、塔中寒武系、塔河深层等油气新发现,为塔里木盆地海相油气成藏研究提供了丰富的基础资料。塔里木盆地海相油气主要分布于台盆区,油气藏类型多样,原油物性变化大,显示出成藏的复杂性。通过对大量的实际样品分析和模拟实验及大量的地质、地球化学综合分析,结合构造演化、层序地层学、沉积相与沉积环境等研究成果,在烃源岩分布及其演化、油气地球化学特征、海相油气藏分布特征等方面取得了显著进展。一是明确了塔里木台盆区海相油气主要来源于强还原环境下形成的下寒武统-中下奥陶统烃源岩,特别是台盆区下寒武统玉尔吐斯组,并明确了超深层海相油藏后生改造主要有TSR、热裂解2种类型,提出了相应的判识指标;二是在建立玉尔吐斯组缓坡型优质烃源岩沉积发育模式的基础上,通过井震标定、正演模拟和区域测线地震相解释、三维区属性分析与地震反演,预测了玉尔吐斯组烃源岩的展布,并明确其演化特征:燕山期以来长期低地温背景下的"高压生烃演化抑制模式"延缓了顺托果勒低隆寒武系烃源岩热演化,顺托果勒地区仍具晚期高成熟液态烃形成条件;三是通过台盆区油气成藏特征对比,明确了奥陶系油气分布特征,进一步明确在台盆区寻找以下寒武统玉尔吐斯组原地烃源岩与燕山期以来晚期活动走滑断裂相匹配的、以晚期供烃为主的轻质油藏-天然气藏,是塔里木台盆区超深层碳酸盐岩领域油气勘探的重要方向。      

塔里木盆地轮探1井下寒武统超深层油气相态演化定量模拟

轮探1井位于塔里木盆地塔北隆起轮南低凸起,钻遇并揭示下寒武统玉尔吐斯组优质烃源岩,并在8 260 m深的吾松格尔组白云岩储层发现超深层轻质油,展现了塔里木盆地超深层油气良好的勘探前景。已有研究表明轮探1井轻质油主要来源于寒武系烃源岩,但对于该井烃源岩生烃过程及其深层油气相态物性预测还没有进行系统研究。鉴于此,采用盆地模拟和相态模拟相结合的方法,选择适用的相态动力学模型,定量模拟了轮探1井玉尔吐斯组烃源岩生烃与油气相态物性演化特征,通过与轻质油实际相态物性特征对比,对吾松格尔组轻质油来源与生成阶段进行了预测。研究结果表明：轮探1井玉尔吐斯组烃源岩在晚加里东期—早海西期以生成正常油为主,具有较低的气油比和较高的黏度、密度;燕山期—喜马拉雅期以生成轻质油—凝析油气为主,具有更高的气油比和更低的黏度、密度。轮探1井吾松格尔组轻质油藏的相态物性特征与玉尔吐斯组烃源岩在晚喜马拉雅期生成的烃类流体吻合,表明该轻质油的形成阶段为晚喜马拉雅期。综合研究认为,轮探1井轻质油是玉尔吐斯组烃源岩处在相对封闭且热演化程度较高（1.00%<R_O<1.50%）的地质条件下的生烃产物,进一步说明特定的地质条件和热演化阶段是烃源岩生成轻质油的关键。轮探1井在落实玉尔吐斯组烃源岩存在和良好资源潜力的同时,也进一步证实塔里木盆地深层—超深层良好的轻质油勘探前景。     

深层、超深层温度及热演化历史对油气相态与生烃历史的控制作用

我国含油气盆地深层、超深层温度差异大,热演化历史复杂,目前关于温度及热演化历史对深层、超深层油气相态差异性及生烃历史的控制作用的研究较少且不系统。为此,在收集大量深层温度、压力资料的基础上,结合我国含油气盆地深层热演化历史复杂的实际情况,分析了温度、加热时间、压力对油气形成温度及相态的影响,划分了温度与压力关系类型;并在对深层、超深层热演化史类型划分的基础上,探讨了不同热历史类型盆地热演化史对油气生成及油气相态的控制作用。研究结果表明:(1)不同盆地、不同地区深层油气相态差异大,主要受深层经历的温度、加热时间、加热速率、压力、烃源岩类型等因素的影响,其中温度是油气生成及油气相态分布最重要的控制及影响因素;(2)在快速增温、加热时间较短的情况下,深层、超深层在高温下仍然可能存在油藏及凝析气藏;(3)超压对生烃及烃类的高温裂解具有抑制作用;(4)深层温度与地层压力有着密切的关系,可划分为中低温高压型、高温高压型、中温中低压型3种主要类型;(5)深层、超深层热演化史可划分为后期快速沉降增温低地温梯度型、后期快速沉降增温高地温梯度型、中后期快速增温晚期抬升降温型、前期大幅度沉降快速增温中后期大幅度抬升剥蚀降温型4种类型,不同热演化史类型盆地的深层、超深层油气相态及成藏期早晚与油气前景不同。     

一种新型圈闭：断控缝洞型圈闭

近年来,中国石化西北油田分公司在塔里木盆地顺托果勒低隆起超深层碳酸盐岩中发现了10×10⁸ t级油气田——顺北油气田。顺北油气田的圈闭为新发现的断控缝洞型圈闭。在走滑断裂作用下,顺北地区中-下奥陶统碳酸盐岩地层因构造破裂产生了大量裂缝、孔洞与洞穴,形成了沿走滑断裂带展布的碳酸盐岩缝洞型储集体。这些储集体在上覆泥质岩区域盖层和致密碳酸盐岩局部盖层封挡条件下,形成了断控缝洞型圈闭。根据走滑断裂构造样式、破碎程度和内部储层分布特征等控制因素分析,将断控缝洞型圈闭划分为压扭型、平移型、张扭型及复合型等4个亚类。断控缝洞型圈闭的发现进一步丰富了海相碳酸盐岩油气成藏理论,为深层-超深层碳酸盐岩领域油气勘探开发提供了科学依据。     

塔里木盆地超深层油气藏试油与储层改造技术进展及发展方向

近年来，中国石油塔里木油田公司（以下简称塔里木油田）在塔里木盆地超深层油气勘探陆续取得重大突破。这与其超深层试油与储层改造技术的进步是密不可分的，随着超深井的逐渐增多，试油与储层改造技术仍需要持续升级、完善。为此，通过总结塔里木油田试油与储层改造技术的发展历程，系统梳理了其在超深层油气藏试油与储层改造方面取得的主要技术进展，并结合新的勘探开发形势与要求，指出了塔里木盆地超深层油气藏试油与储层改造技术今后一个时期的发展方向。研究结果表明：①塔里木油田已形成了一系列专项技术——超深高温高压气井安全快速测试技术，超深层、高含硫、缝洞型碳酸盐岩气藏完井试油一体化技术，超深层缝洞型碳酸盐岩储层深度改造技术，以及超深层、高温高压裂缝性致密砂岩气藏储层缝网改造技术，支撑了该盆地超深层油气藏的陆续勘探突破和持续高效开发；②随着油气勘探开发深度领域迈向9 000 m，储层地质条件更加复杂，完井试油与储层改造技术面临着新的技术难题；③今后将围绕“可靠、安全、高效”的目标进行试油完井工具和工艺的持续升级和改进，需要不断完善储层改造地质工程一体化设计、改造工作液和材料以及耐高温高压工具和装备，以支撑精细化缝网体积改造；④新形势下，为了满足井完整性的要求，需要完善相关配套技术，同时建立套管磨损评价与地面管汇剩余寿命检测方法，以保障试油和储层改造工艺的顺利实施。结论认为，该研究成果可以为国内外超深层油气藏的安全高效建井与提产提供借鉴。     

塔里木盆地震旦系—寒武系万米超深层天然气成藏条件与有利区带优选

塔里木盆地超深层碳酸盐岩具有良好的油气勘探潜力,明确震旦系-寒武系万米超深层碳酸盐岩油气成藏条件及有利勘探区带分布规律对于开展塔里木盆地超深层油气勘探具有重要指导意义。塔里木盆地南华系-寒武系烃源岩发育,分布面积广;储层以礁滩相白云岩为主,中寒武统大面积发育的膏盐湖-膏/泥（云）坪沉积有利于油气保存及聚集,空间上构成多种有利的油气成藏生-储-盖组合。综合烃源岩、储层、有利盖层的分布规律,优选塔中隆起北斜坡与温宿凸起周缘的寒武系盐下台内滩、轮南低凸起-满加尔凹陷西部盐下礁后滩、轮南低凸起-古城低凸起台缘带及塔北隆起-满加尔凹陷西部-塔中隆起中寒武统盐间滩相储层分布区是塔里木盆地寒武系超深层有利勘探区带,其中埋深小于10 km的有利勘探面积达9.7×10⁴km²;塔北隆起南斜坡与塔中隆起北斜坡的台内滩储层分布区为震旦系超深层有利勘探区带,其中埋深小于10 km的有利勘探面积达3.1×10⁴km²。研究认识对于开展塔里木盆地震旦系-寒武系超深层天然气勘探具有重要理论和现实意义。