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     

生烃化学动力学在川东北普光气田的应用

普光气田是四川盆地近期发现的规模最大、埋藏最深、资源丰度最高的气田。通过认识普光气田各个烃源岩层的贡献量、生烃关键期与构造演化的关系、油气成藏具体模式等，建立生烃化学动力学模型、标定参数，结合地区烃源岩参数和地史、热史资料，定量描述该地区的生烃过程及油裂解成气过程。认为：普光地区的主力烃源岩为下志留统泥岩；主要干酪根生油期为早二叠世末到早三叠世末期（距今286Ma至240Ma）；主要干酪根生气期为中三叠世（距今240Ma至230Ma）；主要气源是原油后期热裂解气，原油裂解成气的时间比较晚，主要油裂解成气期为早白垩世（距今144Ma至97．5Ma），从而决定了普光气田的成藏模式为“多期成藏，油气转化，晚期定位”。图2表3参33     

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.     

中国南方古生界海相烃源岩的主变形期

中国南方海相碳酸盐岩层系中发育了多套烃源岩,它们在沉积之后经历了多期构造事件。在野外观测和地震剖面解释的基础上,对中国南方海相烃源岩的变形序列进行了剖析,甄别出4个变形期,分别为早古生代晚期(421～441 Ma)、晚三叠世(215～230 Ma)、晚侏罗世-早白垩世和早白垩世-第三纪,并指出中生代中晚期为主变形期,形成了不同尺度的叠加构造。     

有机质生成生物气的生化动力学模型及其应用

国内外评价生物气资源量普遍采用微生物厌氧发酵法,该方法不能反映生气期,为此,依据生化动力学,建立了有机质生成生物气的生化动力学模型,并结合实验条件下生物气产率,标定了生化动力学参数。在此基础上,考虑菌体浓度和温度对动力学参数的影响,将所标定的动力学参数在柴达木盆地进行应用的结果表明,柴达木盆地生物气生成速率随埋深先增大后减小,速率最大值对应的深度约为600m,与前人研究结论相近。这说明根据实验室产气率数据标定所建立的动力学模型在考虑菌体浓度和温度对动力学参数影响的条件下可以用来定量评价生物气生成期。     

利用粘球形藻干酪根的动力学特征模拟塔中A井O_(2 3)碳酸盐岩段的生烃量

粘球形藻是塔里木盆地奥陶系海相碳酸盐岩烃源岩和全球奥陶系烃源岩的重要生烃母质。根据粘球形藻干酪根的热解实验和化学反应动力学串联一级反应原理 ,可求出该干酪根任意生烃率时的表观活化能、指前因子等动力学参数。借此建立了化学动力学生烃强度和生烃量求取模型 ,并模拟计算了塔中 A井 O2 3碳酸盐岩段在地质历史上的生烃强度和累积生烃量     

利用粘球形藻干酪根的动力学特征模拟塔中A井O2+3碳酸盐岩段的生烃量

粘球形藻是塔里木盆地奥陶系海相碳酸盐岩烃源岩和全球奥陶系烃源岩的重要生烃母质,根据粘球形藻干酪根的热解实验和化学反应动力学串联一级反应原理,可求出该干酪根任意生烃率时的表观活化能,指前因子等动力学参数,借此建立了化学动力学生烃强度和生烃量求取模型,并模拟计算了塔中A井O2＋3碳酸盐岩段在地质历史上的生烃强度和累积生烃量。     

KINETICS OF HYDROCARBON GAS GENERATION FROM MARINE KEROGEN AND OIL: IMPLICATIONS FOR THE ORIGIN OF NATURAL GASES IN THE HETIANHE GASFIELD, TARIM BASIN, NW CHINA

In this paper we derive kinetic parameters for the generation of gaseous hydrocarbons (C_1‐5) and methane (C₁) from closed‐system laboratory pyrolysis of selected samples of marine kerogen and oil from the SW Tarim Basin. The activation energy distributions for the generation of both C_1‐5 (Ea = 59‐72kcal, A = 1.0×10¹⁴ s^?1) and C₁ (Ea = 61‐78kcal, A = 6.06×10¹⁴ s^?1) hydrocarbons from the marine oil are narrower than those for the generation of these hydrocarbons from marine kerogen (Ea = 50‐74kcal, A = 1.0×10¹⁴ s^?1 for C_1‐5; and Ea = 48‐72kcal, A=3.9×10¹³ s^?1 for C₁, respectively). Using these kinetic parameters, both the yields and timings of C_1‐5 and C₁ hydrocarbons generated from Cambrian source rocks and from in‐reservoir cracking of oil in Ordovician strata were predicted for selected wells along a north‐south profile in the SW of the basin. Thermodynamic conditions for the cracking of oil and kerogen were modelled within the context of the geological framework. It is suggested that marine kerogen began to crack at temperatures of around 120°C (or 0.8 %Ro) and entered the gas window at 138°C (or 1.05 %Ro); whereas the marine oil began to crack at about 140 °C (or 1.1 %Ro) and entered the gas window at 158 °C (or 1.6%Ro). The main geological controls identified for gas accumulations in the Bachu Arch (Southwest Depression, SW Tarim Basin) include the remaining gas potential following Caledonian uplift; oil trapping and preservation in basal Ordovician strata; the extent of breaching of Ordovician reservoirs; and whether reservoir burial depths are sufficiently deep for oil cracking to have occurred. In the Maigaiti Slope and Southwest Depression, the timing of gas generation was later than that in the Bachu Arch, with much higher yields and generation rates, and hence better prospects for gas exploration. It appears from the gas generation kinetics that the primary source for the gases in the Hetianhe gasfield was the Southwest Depression.     

塔里木盆地寒武系深层油气赋存相态研究

塔里木盆地寒武系深层烃类相态是地球化学家和石油勘探家密切关注的科学问题。应用封闭体系黄金管热模拟方法,对塔里木盆地塔河油田稠油、正常原油、高蜡原油进行热模拟实验。在频率因子为1.78×10¹⁴s^-1的前提下,塔河油田奥陶系井稠油具有最宽的C₁-C₅质量生成的活化能分布,分布范围为56~66 kcal/mol,主频活化能最低,为59 kcal/mol。根据原油转化率,使用Kinetic软件计算表明原油作为油相可以存在于178~205℃的储层中。依据塔里木盆地塔北、塔中、塔东、巴楚4个古隆起典型钻井寒武系古地温演化,建立了4个古隆起寒武系古油藏裂解动力学模型。模型表明塔北隆起塔深1井寒武系建隆Ⅰ顶部的古油藏至今可以保持独立油相状态,建隆Ⅰ底部的古油藏能保持凝析油状态。巴楚、塔中、塔东地区典型寒武系钻井模拟表明,寒武系中的烃类可能以天然气、凝析油为主要相态类型。     

塔里木盆地志留系沥青砂的二次生烃及地质意义

通过有机岩石学观察、地球化学分析及黄金管热模拟实验对塔里木盆地志留系沥青砂的二次生烃潜力进行了探讨。对代表井沥青砂岩样品的有机岩石学观察发现,沥青砂中的有机质类型除了固体沥青外,还存在一定量液态油。有机碳分析表明,志留系沥青砂岩中有机碳含量比较高,其分布范围为0.56%~3.46%,这些事实表明该地区志留系沥青砂很可能具有一定的生烃能力。进一步热模拟实验的结果证实,该地区志留系沥青砂在足够的热应力作用下能生成一定量的烃类且产物以气态烃为主,其中塔中117井与跃南1井原始沥青砂样品的最大生气量分别可达46.80 mL/g和41.11 mL/g;同时,通过对比热解实验,可以发现沥青砂中的液态油是产气的主要贡献者。最后,基于哈得11井原油裂解的动力学参数进行地质推演表明,在目前埋藏条件下,塔里木盆地志留系沥青砂在其分布的部分区域可发生二次裂解生气,且该裂解气可能成为该地区天然气的一个重要气源。     

塔里木盆地塔中地区海相烃源岩测井评价方法

测井评价烃源岩具有分析费用低、纵向连续性好、实用性强等特点。文中以烃源岩理论模型和有机质物理性质为基础,分析了塔中地区奥陶系烃源岩的常规测井响应特征。研究发现该区烃源岩的弹性参数、铀钍含量比、ΔGR等3个参数与有机质丰度之间具有很好的相关性,并建立了定量识别烃源岩的声波-电阻率和密度-电阻率2类交会图版。在有机质丰度评价方面,用ΔlogR法和BP网络法2种方法相互印证,较好地反映出烃源岩垂向非均质性,为有效烃源岩划分提供了较为可靠的依据。     

有机质“接力成气”模式的提出及其在勘探中的意义

有机质“接力成气”机理是指成气过程中生气母质的转换和生气时机与贡献的接替。有两层含义：一是干酪根热降解成气在先，液态烃和煤岩中可溶有机质热裂解成气在后，二在成气时机和先后贡献方面构成接力过程；二是干酪根热降解形成的液态烃只有一部分可排出烃源岩，形成油藏，相当多的部分则呈分散状仍滞留在烃源岩内，在高过成熟阶段会发生热裂解，使烃源岩仍具有良好的生气潜力。这一理论的提出，回答了我国热演化高一过成熟地区勘探潜力问题与天然气晚期成藏的机理问题，对拓报勘探领域有重要意义。图11表2参40     

四川盆地二叠系烃源岩类型与生烃潜力

通过野外和岩心样品系统采集,对四川盆地二叠系烃源岩元素组成、Rock-Eval、碳同位素组成等地球化学参数分析,确立了二叠系烃源岩干酪根类型以Ⅱ型为主,局部存在Ⅰ型或Ⅲ型;利用烃源岩TOC和热解生烃参数探讨了其生烃潜力,泥岩有机碳含量一般高于灰岩,生烃潜力大。同时,对于高演化海相泥岩和灰岩生烃潜力进行了恢复,提出了高演化泥岩和灰岩生烃潜力的恢复对客观评价我国南方高演化碳酸盐岩具有一定必要性。四川盆地二叠系烃源岩热演化程度普遍高,已达到高-过成熟阶段;在早白垩世二叠系烃源岩进入生气高峰有利于后期天然气聚集成藏,为我国南方海相上组合天然气勘探提供了雄厚的物质基础。     

塔里木盆地寒武系—奥陶系海相烃源岩识别与分布预测

基于露头实测、探地雷达浅层地震测量、岩心分析、测井评价和地震追踪等,建立了海相烃源岩识别方法和流程,对塔里木盆地寒武系—奥陶系海相烃源岩进行重新识别和空间展布预测。结果表明,寒武系—奥陶系垂向上共发育4套烃源岩,分别赋存于阿瓦提凹陷和满加尔凹陷的下—中寒武统、塔东地区的下-中奥陶统黑土凹组、阿瓦提凹陷—阿满过渡带—满加尔凹陷的中-上奥陶统萨尔干组—吐木休克组—却尔却克组、阿瓦提凹陷至塔中地区的上奥陶统印干组—良里塔格组中。寒武系—奥陶系海相烃源岩的发育受海平面上升控制明显,分布具有鲜明的"等时异相"特征,即在同一时期,不同沉积相带沉积不同类型的烃源岩;烃源岩的形成还具有随碳酸盐岩盆地迁移而迁移,随陆源碎屑大量注入而消亡的规律。