吐哈盆地烃源岩分子碳同位素地球化学判识

烃源岩中残余烃单体分子系列碳同位素分析技术在油气勘探研究中发挥了巨大的作用，通过对吐哈盆地四套主力烃源岩中残余烃单体分子系列碳同位素分馏模式的探讨，特别是对煤系地层中煤岩与煤系泥岩残余烃单体分子系列碳同位素分馏模式差异原因的分析，认为煤系泥岩和煤岩由于沉积环境、母源输入的差异，煤系泥岩更富含腐泥组分导致其单体分子系列碳同位素相对富^12C，为煤成烃油源对比提供了技术保证。     

陆相烃源岩有机质中碳同位素组成的分布特征

研究了各种湖相和沼泽相沉积岩有机质中碳同位素组成的分布特征。提出了不同类型干酪根的碳同位素组成的δ^13C特征值。指出了盐湖相与一般湖相和沼泽相干酪根在碳同位素组成上的明显差别，并论述了造成这种差别的原因。还讨论了有机质在成烃演化过程中的碳同位素分馏作用，提出了有关的碳同位素分馏模式。同时还研究了成烃演化过程中岩石抽提物的碳同位素分馏作用的特点，及其所包含的初次运移信息。     

不同热模拟方式下烃源岩干酪根演化特征红外光谱分析

烃源岩的生烃过程是在地层孔隙空间内有机质受温度、上覆岩层静岩压力和高地层流体压力（PVT-L共控）等多种作用下的一种复杂的物理化学反应过程。然而目前常用的生烃模拟实验（高压釜加水生烃模拟）大多是在一个低流体压力、无静岩压力、相对较大的生烃空间下进行的,与实际地质情况差异较大。选用南襄盆地泌阳凹陷核三段未熟泥岩分别开展了PVT-L共控和常规高压釜方式加水模拟实验,不同演化阶段干酪根的傅里叶变换红外光谱对比分析表明：（1）伴随着脂族结构裂解、含氧基团脱落及芳香结构缩合,干酪根演化明显呈现出缓慢生油、快速生油和结束生油3个阶段;（2）脂肪度参数I_AL、饱芳比参数I_L/R和含氧度参数I_O表明,同等温度条件下常规高压釜加水模拟脂肪链和含氧基团的热裂解反应更为剧烈,PVT-L共控模拟则相对平缓,380℃时仍伴随有较强的生烃能力;（3）PVT-L共控模拟条件下饱和烃的芳构化程度更低,可能与其限定空间内较高的流体压力有关;（4）含氧度在成熟中期间歇的轻微增大,暗示水对干酪根生烃过程也许有重要的作用。2种不同模拟方式下干酪根红外光谱特征上的差别,暗示其在生烃反应机理上存在较大差异,在热模拟实验研究中要根据研究目的合理选择模拟方式,设置实验条件。     

不同沉积环境烃源岩芳烃馏分单体烃碳同位素分布特征及其意义

通过对来自塔里木盆地海相(9个)、吐哈盆地沼泽相及湖相(6个)和柴达木盆地湖相(9个)共24个烃源岩样品芳烃分离、纯化后,应用色谱-同位素比值质谱(GC-IR-MS)分析技术,系统剖析了不同沉积环境中芳烃馏分单体烃碳同位素组成特征。研究结果表明,对于不同沉积环境的烃源岩芳烃馏分单体烃碳同位素组成呈现出δ13 C湖相>δ13 C沼泽相>δ13 C海相的规律,由此证明母质来源和沉积环境是影响其分布的主控因素之一。不同沉积环境1,6-DMN、1,2,5-TMN、1-MP、9-MP和1,9-DMP化合物的碳同位素组成具明显差异。芳烃同分异构体之间的同位素组成差异主要由沉岩过程中的动力学分馏效应所致,而热演化过程对芳烃单体烃碳同位素组成影响不大。     

烃源岩有限空间油气生排模拟及其意义

利用DK-Ⅱ型地层孔隙热压生排烃模拟实验仪,对东濮凹陷沙三2亚段烃源岩开展烃源岩有限空间油气生排模拟研究,结果揭示烃源岩的生排烃演化呈现出4个阶段,即烃源岩在Ro值小于等于0.72%的阶段为相对缓慢生油阶段,生成的油无法排出;Ro值介于0.72%～0.80%之间的阶段为烃源岩快速生油阶段,但生成的油仍主要残留于烃源岩中;在Ro值为0.80%～1.00%时干酪根生油已结束或受到抑制,主要表现为大分子"油"向小分子"油"转化,该阶段油可以排运在烃源岩上、下邻接的砂岩层以及烃源岩表面及裂缝内,这为东濮凹陷及其他盆地或凹陷在以烃源岩为主体的发育带寻找非常规油气藏提供了依据;在Ro值大于1.00%时主要进入油裂解成气阶段,但即使在Ro为2.0%甚至2.4%时,生成的油也没有全部裂解成甲烷气,主要还是以油的形式存在,启示可以打破传统认识在更深的层位寻找石油。     

柯克亚油气田烃源岩特征与油源对比

塔西南地区柯克亚油气田的油源问题长期以来是一个难点。原油 (油环油 )和凝析油物性分析以轻质油为主 ,为陆相泥岩生油的特征。正构烷烃单体同位素特征相近 ,且不同油组的油环油单体烃同位素一致 ,上、下油组的凝析油同位素特征也相似 ,证实皆同源于非煤系地层。有机地球化学分析 ,柯克亚上油组和下油组的油环油中陆相高等植物有机质对油气生成起主要贡献 ,甾、藿烷比值较高 ,反映出海相油的特征。三维荧光测试分析进一步推断柯克亚凝析油气田的次生油气藏上第三系中新统及下第三系油气是多源的 ,具体表现为以侏罗系湖相泥岩为主源 ,一定量石炭系—下二叠统海相油气成分的混入     

利用全岩热模拟方法研究海相烃源岩生排烃过程及影响因素

为了更好地反映实际地质条件下烃源岩的生排烃情况,采用块状样品进行热模拟实验,并运用生烃动力学的方法研究其生烃的过程.实验结果表明,开始排烃的时间略晚于开始大量生烃的时间,排烃持续时间长于生烃期.而不同的升温速率对大量生烃期、生烃率及排烃效率均有影响.川东北地区下二叠统海相烃源岩在晚三叠纪(220Ma)进入主生烃期,晚侏罗纪中期(160Ma)主生烃期结束;在晚三叠纪(218Ma)进入主排烃期,晚侏罗纪中期(155Ma)排烃期结束.     

崖南凹陷烃源岩生烃及碳同位素动力学应用

针对目前琼东南盆地崖南凹陷天然气系统勘探存在的地球化学问题，采用近几年发展起来的生烃动力学及碳同位素动力学研究方法，以崖城组烃源岩干酪根热解生烃实验获得的气体产率和碳同位素数据为基础，建立了生烃动力学和碳同位素动力学模型，初步圈定崖13-1气田天然气主要来自崖南凹陷斜坡带崖城组含煤地层，烃源岩埋深在4300～6000 m之间，目前正处在主生气阶段；崖城组热解气碳同位素动力学研究表明，崖13-1气田天然气成藏时间较晚，属于“累积”集气成藏，成熟度在1.5%~2.3%之间，显然为烃源岩气窗阶段充注，因此有利于气藏形成与保存。     

湖相与海相碳酸盐岩烃源岩生烃条件对比

根据分布特征、沉积环境、岩石类型、有机地球化学特征和生烃模式等方面的对比,讨论了湖相碳酸盐岩和海相碳酸盐岩两种相同岩性、不同沉积环境烃源岩生烃条件的异同。海相与湖相碳酸盐岩烃源岩,基本上都含有不同量的泥质成分;它们的干酪根类型一般以Ⅰ型或Ⅱ型为主;有机质赋存形式无太大差别,湖相碳酸盐岩烃源岩中可能存在更多的无形态有机质;海相碳酸盐岩有机碳含量普遍较低,而湖相中有机质含量则变化很大;湖相碳酸盐岩烃源岩的生烃模式相比海相研究薄弱,但其二次成烃作用不容忽视。湖相碳酸盐岩烃源岩的形成条件受到较多因素的控制,针对高有机质丰度湖相碳酸盐岩烃源岩形成的生物地球化学及沉积学等方面的研究尤其关键。另外,其晚期生烃可否为湖相深层油气勘探提供充足的烃源仍是未来工作的重要方向之一。     

下古生界高过成熟烃源岩特征和评价

下古生界高过成熟地层是我国重要的烃源岩。本文对下古生界烃源岩有机质成熟度评价，有机质丰度和生烃潜力恢复、有机质丰度下限、烃源岩有机质特征和成烃作用等进行了论述。我国下古生界烃源岩含油气系统的形成一般跨越了多个构造期，呈现了多期油气生成，多期油气成藏，同时又遭受多期破坏的特点，在下古生界烃源岩的地质评价中主要应关注中新生代以来有效的生烃史。     

海相碳酸盐岩烃源岩生排烃能力研究

在5000余块海相不同类型烃源岩样品的精细筛选和比较的基础上,选取了青藏高原侏罗系、冀北上元古界、云南禄劝泥盆系等34个样品进行了人工加水热压模拟实验。综合研究认为,海相烃源岩中碳酸盐岩相对泥页岩对干酪根生排烃具有较强的催化作用,可使生排总油高峰温度前移,更容易形成未熟-低熟稠油,排油效率增大,总产气、CO₂和H₂产率增高,总油、气携油、残留油、烃气及总烃产率也相对有所增加。这与α-碳原子形成自由基的催化反应、碳酸盐岩干酪根中浮游藻类含量相对较高以及碳酸盐对有机质及烃类的吸附作用弱有关。但是,含钙泥页岩(碳酸盐含量为5%～25%)总油等烃类产率相对最高。它主要多为封闭强还原环境下形成的富烃含钙页岩,干酪根类型好,有机质丰度高。     

碳酸盐岩烃源岩生烃增压规律及其含义

碳酸盐岩由于成岩-固结早,烃源岩排烃的动力主要是水热增压和生烃增压。通过碳酸盐岩烃源岩不同有机碳含量样品温、压关系的模拟实验,建立了增压值与温度的数值关系模型。实验结果表明,碳酸盐岩烃源岩生烃过程中生烃增压值远高于水热增压值。碳酸盐岩烃源岩排烃动力的大小主要受烃源岩有机质丰度和温度的影响。对于同一烃源岩来说,随着热演化程度增高,生烃增压值迅速增大;当热演化程度相当时,生烃增压值与样品的有机碳含量成正相关关系。若烃源岩有机碳含量过低,烃源岩产生的生烃增压值不足以有效地把烃类排出烃源岩。由于碳酸盐岩烃源岩中含水量通常很低,则生烃增压特别是生气增压对排烃而言更为重要。因此,碳酸盐岩烃源岩遵循生烃-增压-超压-压力释放-排烃的动力学模式。     

烃源岩生排烃模拟实验技术现状、应用与发展方向

烃源岩生排烃模拟实验已成为研究烃源岩生、排、滞油气机理的重要技术手段。对生排烃模拟实验技术的研究现状及发展趋势进行了归纳与总结。目前根据反应体系的开放程度,生排烃模拟实验方法可分为开放体系、封闭体系和限制体系3类;模拟实验的方式主要有单温阶累计生排油气模拟和多温阶连续生排油气模拟2种;实验边界条件主要有模拟的温度、压力体系、时间、样品形态及无机反应介质等5类。生排烃模拟实验在明确油气生、排、滞过程及其主控因素,建立不同类型沉积有机质的油气演化模式,评价沉积盆地的油气资源潜力和进行油气源对比与示踪等方面起到了重要的作用。目前的生排烃模拟实验具有局限性,需要在实验边界条件、源-储-藏协同成烃成藏物理模拟和多因素共控作用下油气形成动力学模拟方面进行更深入的研究。     

不同类型优质烃源岩生排油气模式

利用地层孔隙异常压力热模拟实验分别对硅质型、钙质型与粘土型优质烃源岩进行分析,生排油气模拟结果表明:(1)成熟早中期硅质型优质烃源岩排油量与排油效率最高,早期主要以重质油排出为主,排油效率高达50%左右;钙质型优质烃源岩次之,排烃效率一般在30%左右;粘土型优质烃源岩排油效率一般只有4%~11%。(2)在成熟中晚期,硅质型优质烃源岩排油效率最高,但是钙质型烃源岩增加迅速达65%,粘土型烃源岩增加不明显。(3)成熟晚期—高成熟阶段,硅质型和钙质型优质烃源岩排油效率变化不明显,而粘土型烃源岩排油效率则从20%迅速增加到90%。硅质型、钙质型和粘土型优质烃源岩生排油气模式之间最大的差异是它们在成熟早中期排油效率和排油量不同。     

东营凹陷沙三段烃源岩生烃模式研究

为了进一步明确分散有机质(一般烃源岩)与有机质富集层(优质烃源岩)生烃过程的差异,采用东营凹陷沙三段中、下亚段烃源岩岩心进行生排烃模拟实验。结合地质剖面分析,认为沙三段中、下亚段烃源岩的生烃特征有明显的不同。沙三段中亚段主要生烃阶段为Ro大于0.5%;沙三段下亚段在Ro为0.4%-0.5%时可生成少量低熟油,当Ro大于0.5%时进入成熟阶段,具有较高的油气产率。沙三段下亚段烃源岩比中亚段明显具有更高的生烃潜力,且生烃区间较大。这取决于其特定的沉积环境所形成的烃源岩在有机质类型、富集程度等方面的差异。     

富油凹陷不同洼陷烃源岩的热演化及生烃特征差异性

渤海湾盆地富油凹陷通常发育多个生烃洼陷,每个洼陷往往为相对独立的生烃中心;由于沉积埋藏史的差异,不同洼陷及其不同构造部位烃源岩的热演化和生烃特征存在明显差异。以渤海湾盆地东濮凹陷和东营凹陷古近系沙河街组主要烃源岩系为例,对比分析了两凹陷中主要生烃洼陷烃源岩的热演化及生烃史特征,并探讨了其对油气藏形成及分布的控制作用。研究认为,在发育多个生烃洼陷的富油凹陷,以毗邻陡坡带大断裂的洼陷埋藏最深,烃源岩最发育、热演化程度最高、生烃能力最强、资源量最丰富;由于母质条件和埋藏热史的差异,同一层系不同亚段烃源岩、同一洼陷不同构造部位烃源岩的生烃特征具有较大差异;不同富油凹陷烃源岩埋藏演化生烃也存在明显差异性。      

西湖凹陷平北地区烃源岩特征及生排烃史

为了综合确定平北地区的主力烃源岩,深化其油气成藏动力学过程研究,在烃源岩分布特征及有机质丰度、类型和成熟度分析的基础上,应用含油气盆地数值模拟技术,定量恢复了研究区主要烃源岩层系的生排烃历史。研究表明,平北地区主要发育始新统平湖组、渐新统花港组两套烃源岩系,其中平湖组暗色泥岩为主力烃源岩,具较高的有机质丰度、成熟度、生排烃强度与排烃效率;以平湖组为源岩的油气系统应是本区油气勘探的主要目标。     

准噶尔盆地烷烃气碳同位素组成及来源

通过对全盆地烷烃气碳同位素组成进行分析,明确了准噶尔盆地烷烃气成因类型、来源及分布。准噶尔盆地天然气主要包括成熟—过成熟油型气、成熟—过成熟煤型气、过渡气和生物气等。准噶尔盆地烷烃气碳同位素倒转普遍,碳同位素倒转原因包括细菌氧化作用、油型气和煤型气混合、不同源煤型气混合以及同源不同阶煤型气混合。准噶尔盆地煤型气包括3类：①煤型气重烃气碳同位素组成较重(δ¹³C₂＞-26.0‰),主要为成熟—高成熟,来源于侏罗系烃源岩;②煤型气重烃气碳同位素组成相对较轻(δ¹³C₂＜-26.0‰),成熟度范围广,来源于侏罗系、二叠系乌尔禾组和佳木河组烃源岩中的一套或多套;③煤型气重烃气碳同位素组成分布范围广,主要为高—过成熟,来源于石炭系烃源岩。