南方海相烃源岩脱气分析方法及适用范围

对南方海相烃源岩进行吸附气和酸解气脱气方法研究,并对其组分进行色谱和同位素分析,该方法组分含量的最大相对偏差小于10%,碳同位素值的最大绝对偏差小于1‰。对南方海相烃源岩的酸解气和吸附气的适用范围进行研究,结果表明:煤系样品不适合进行酸解气分析,吸附气的甲烷碳同位素一般不受有机质含量和碳酸盐含量的影响,酸解气的甲烷碳同位素则受有机质含量和碳酸盐含量的影响。进行气源对比应优先选用酸解气分析。运用该方法对南方海相二叠系烃源岩进行吸附气和酸解气组分碳同位素的演化模式研究,结果表明:随着演化程度的增加,吸附气和酸解气组分碳同位素逐渐变重,在过成熟阶段趋于平缓。     

中国南方海相烃源岩生烃动力学研究

利用Rock-Eval 6热解仪和Optkin动力学软件对中国南方海相烃源岩4种有机质类型样品进行了动力学分析,研究得出在相近演化阶段样品平均活化能是Ⅲ型>Ⅱ₂型>Ⅱ₁型>Ⅰ型,生烃能力是Ⅰ型>Ⅱ₁型>Ⅱ₂型>Ⅲ型,有效生烃期间(干酪根生烃转化率10%~90%)活化能跨度ΔE_Ⅰ<15kJ/mol,15kJ/mol<ΔE_Ⅱ1<20kJ/mol,20kJ/mol<ΔE_Ⅱ2<30kJ/mol,ΔE_Ⅲ>30kJ/mol,有效生烃温度跨度ΔT_Ⅰ≤65℃,65℃≤ΔT_Ⅱ1≤75℃,75℃≤ΔT_Ⅱ2≤85℃,ΔT_Ⅲ≥110℃.达到干酪根10%转化率的时间顺序是Ⅲ型最早,Ⅱ₂型早于Ⅱ₁型,Ⅰ型最晚.而完成90%干酪根转化率时间则是Ⅰ型早于Ⅱ₁型,Ⅱ₂型次之,Ⅲ型最晚.干酪根有机大分子结构特征和元素组成决定了其生烃活化能的频率分布特征,海相优质烃源岩具有快速生烃的特质.     

青藏高原海相烃源岩的产烃率图版

在青藏高原实地踏勘并采集了大量样品，通过实验筛选出了一批具有代表性并适合模拟的样品，然后在大量实验所选择的模拟实验条件下，分别对这些样品进行高温高压加水生排烃模拟实验，在对实验产物和残渣进行计量、检测后，共总结归纳出3类青藏高原海相烃源岩的产烃率图版。首次成功实现了利用人工模拟的方法对青藏高原海相烃源岩产烃率的求取，也为该区资源量的计算提供了依据。与此同时，就这些产烃率图版间及其与常规生排烃模式间进行了对比，并找出异同点，对进一步研究该地区有重要意义。     

扬子陆块差异构造变形对海相地层成烃演化的控制

扬子陆块中、新生代宏观构造演化和变形的差异制约着中、古生界海相地层差异成烃演化和成藏流体源类型。为揭示这一关系,通过对该区自印支期以来构造演化的分析和差异构造变形的解析,以晚燕山-早喜马拉雅期为关键构造变革期,将其分为4类构造形变区,并相应建立了中、新生代海相烃源岩成烃演化过程。据研究结果认为：①上扬子四川盆地持续埋藏-晚期隆升的构造变形使得成烃演化具有完整的有机质“接力成气”模式,成藏流体源为干酪根裂解气、原油裂解气和沥青裂解气;②上扬子北缘和西缘差异隆升-推覆埋藏构造形变区海相烃源岩成烃演化在推覆体上、下盘发生分异,下盘成藏流体源为干酪根裂解气和原油裂解气,上盘为残留烃源;③中扬子强烈隆升-海相暴露形变区海相烃源岩自印支期末进入热裂解阶段,早燕山期末以来,烃源岩生烃停止,成藏流体源为残留气态烃源;④下扬子和中扬子强烈暴露-断陷埋藏形变区关键的成烃演化为晚燕山期以来的二次生烃,成藏流体源为二次生烃和残留烃源。     

海相优质烃源岩的超显微有机岩石学特征与岩石学组分分类

为研究海相优质烃源岩的超显微结构特征,对我国南方海相优质烃源岩层系开展了岩石学和有机岩石学综合分析。通过扫描电镜与能谱进行矿物组成和有机质类型与赋存特征分析,发现有机质主要以硅质生屑颗粒、钙质生屑颗粒、黏土颗粒和有机颗粒4种方式赋存,进而对海相优质烃源岩提出了按生物类型、生物分子结构组成及其生烃特征和沉积成岩变化的成因分类方案,包括生物骨壳碎屑(包括生物矿物)、成烃生物碎屑、沥青组、自生矿物(或原生矿物)、次生矿物(包括表生矿物)和他生黏土矿物等6大类。这对海相优质烃源岩的有机岩石学和岩相学研究具有指导作用。     

南海北部第三系海相烃源岩

孢粉组合及有机质组成等分析表明,南海北部第三系海相烃源岩的有机质主要来源于陆生高等植物,其形成与河流-三角洲和海岸平原等利于陆生高等植物发育的环境密切相关。平面上,盆地或凹陷边缘发育的海相烃源岩有机质丰度较高,而盆地或凹陷沉积中心的海相烃源岩有机质丰度较低。层序地层格架中的海侵体系域能够形成还原的沉积环境,有利于陆生高等植物来源的有机质保存及海相烃源岩的发育。珠江口盆地白云凹陷深水区已发现的原油明显存在珠海组海相烃源岩的贡献,海相烃源岩可能是南海北部深水区外围盆地的主要烃源岩。     

塔中地区海相烃源岩测井评价

针对海相烃源岩具有有机质丰度低和非均质性强的特点,分析了塔中地区海相烃源岩的测井响应特征,建立了塔中奥陶系烃源岩定量识别的图版及适合研究区海相烃源岩的分类识别模型.在有机质丰度评价方面,利用塔中地区烃源岩弹性参数、铀钍含量比、自然伽马的差值及电阻率作为输入层,建立了基于遗传算法的BP神经网络模型.实践表明,采用该方法预...     

浅议中扬子区海相有效烃源岩的产烃能力

通过对中扬子区六套海相烃源岩研究，探索地提出了海相有效烃源岩的划分标准，同时结合江汉实际情况，针对不同层系建立了有效烃源岩体的识别方法，描述了其时空分布规律，并对各烃源层产烃能力进行了预测。对中扬子区海相油气勘探部署有积极意义。     

海相“有效烃源岩”定义及丰度下限问题讨论

根据南方海相地层构造复杂、寒武系页岩等生烃过程早的特点，提出“海相有效烃源岩必须对现有圈闭或晚期成藏有过实质性贡献”的补充定义。建议在烃源岩评价中加入“时效”概念和相关参数。碳酸盐沉积相控制了烃源岩的发育，隐藻碳酸盐是碳酸盐中最主要的烃源岩，不同成熟度的海相烃源岩应有不同的有机碳含量下限标准。图2参12     

中国南方海相优质烃源岩超显微有机岩石学与生排烃潜力

通过选取中国南方不同层系优质烃源岩样品,综合运用全岩X-衍射、扫描电镜+能谱及生排烃模拟实验方法,对南方海相优质烃源岩矿物组成特征、有机质与矿物组成关系、有机质赋存形式、成烃生物及生排烃特征进行了研究。结果表明,海相优质烃源岩中石英、方解石、白云石等矿物主要是生物成因或与生物成因有关,烃源岩残余有机碳含量与石英含量具有正相关性,而与粘土矿物含量呈负相关。分析认为,南方海相优质烃源岩有机质主要有3种赋存状态:①有机质多与硅质相伴生,是南方海相优质烃源岩中最重要的赋存形式;②有机质与钙质相伴生,是部分二叠系优质钙质烃源岩的主要赋存形式;③有机质与粘土相伴生或被片状粘土颗粒包裹与硅质及钙质生屑一起共生,有机质赋存主要受沉积环境、沉积相控制。海相优质烃源岩成烃生物主要有藻类、底栖生物和菌类3种,同一烃源岩层位样品中往往含有“多重母质”分布。模拟实验表明,浮游藻类的生烃潜力与Ⅰ型干酪根生烃潜力相当,底栖藻类生烃潜力与Ⅱ型干酪根生烃潜力相当。富有机质硅质或钙质超微薄层容易使早期重质油排出,可以形成巨型重质油藏;而片状粘土之间包裹的有机质很难使早期生成的稠油排出,则形成轻质油气藏。     

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     

中国海相烃源岩研究进展及面临的挑战

中国海相烃源岩研究成果丰富,在形成环境、生排烃机制、评价技术和勘探指导等方面都取得了显著进展,上述成果不仅发展了中国海相油气勘探理论和技术方法,也提出了更多的挑战。为利于今后深入研究和有效评价海相烃源岩,从中国海相烃源岩的形成环境、生排烃机制、综合识别和动态评价技术、勘探理论等方面着重讨论了近10 a来的主要研究进展,包括多元生烃和分散可溶有机质等相关概念的提出、地球化学综合判识和地球生物学评价体系等新方法及其地质应用、海相有机质富集的动力学模式和不同类型烃源的多元生烃动态演化模式的建立等,并探讨了传统生烃理论面临的挑战、叠合盆地油气勘探对成烃成藏理论的更高要求及能够解决相关问题的基本思路或技术方法。     

中国近海海域烃源岩和油气的分带性

中国近海海域烃源岩和油气分布具有明显的分带性。烃源岩的分带性表现为"内带腐泥,外带腐殖":内带主要为腐泥型的中—深湖相烃源岩,有机质主要来源于水生低等生物,陆生高等植物的贡献很少;外带烃源岩类型较复杂,有海陆过渡相煤系烃源岩、海相烃源岩和湖相烃源岩,以前二者为主,有机质主要来源于陆生高等植物,以腐殖型烃源岩为主。油气的分带性表现为"内油外气":腐泥型烃源岩具有倾油性,因而内带以油为主,天然气主要为油伴生气;腐殖型烃源岩具有倾气性,因而外带以天然气为主,天然气主要为煤型气和凝析油伴生气,部分盆地或凹陷存在数量有限的原油。南海北部深水区处于外带,是天然气勘探的重要领域。     

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。     

中国南方海相油气藏破坏类型及其时空分布

依据对中国南方古油藏、沥青点、油气苗点和钻井显示的统计,从油气成藏与破坏的基本地质因素出发,总结了南方海相油气藏破坏的基本类型及其可能的分布范围。南方海相油气藏的破坏类型主要分为6种,即断裂切割破坏型、油藏抬升破坏型、深埋裂解破坏型、岩浆作用破坏型、褶皱变动破坏型和流体冲洗破坏型,其中前4种类型分布最为广泛。该区油气藏破坏主要由构造变动引起盖层剥蚀或盖层有效性变差所造成,加里东末期的构造运动造成了下组合油气藏第一次规模性破坏;燕山期以来扬子周缘强烈的构造挤压,是四川盆地以外海相油气藏破坏的主要因素;燕山期发生在中下扬子、江南雪峰隆起以及滇黔桂地区广泛的岩浆侵入,是引起这些地区油气藏破坏的重要因素。     

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。     

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。     

中国古生代海相油气资源潜力巨大

自1984年塔里木盆地沙参2井实现我国古生代海相油气首次重大突破以来,中国不但甩掉了古生代海相无油的帽子,而且相继在塔里木、鄂尔多斯、四川、准噶尔等盆地发现几十个油气田,建立了中国古生代海相成油理论和相应的油气勘探技术系列。通过全国古生界油气资源前景研究,在东北、南华北、柴达木-河西走廊、青藏等地区发现未变质的古生界烃源岩,进一步证明我国古生界油气资源潜力巨大。