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     

青藏高原海相烃源岩生排烃模式

在青藏高原实地踏勘采集了大量样品 ,首次成功地进行了青藏高原海相烃源岩的生排烃热压模拟实验。在对实验产物和残渣计量、检测后 ,总结、归纳出 4类青藏高原海相烃源岩生排烃模式 :Ⅰ型泥页岩生排烃模式、Ⅱ1型泥页岩生排烃模式、Ⅱ1型灰岩和泥灰岩生排烃模式、沥青生排烃模式。这些模式的建立为正确评价、研究该区海相烃源岩和资源量计算提供了可靠的依据。就这 4类模式之间、这些模式与常规模式之间进行了对比 ,找出了它们之间的异同点 ,这对进一步研究青藏地区具有重要意义。模拟实验结果与露头剖面实际分析资料对比表明 ,通过模拟实验所建立的青藏高原海相烃源岩的生排烃模式基本上能够反映地下生排烃的实际情况。图 3表 1参 1     

海相不同类型烃源岩生排烃模式研究

在海相烃源岩研究的基础上,筛选出青藏高原中生界和冀北地区上元古界未成熟—成熟海相不同类型烃源岩 10 个样品为代表,进行热压模拟试验,创建了海相3种类型干酪根和4种主要岩类的17种原始和再次生排烃模式。提出了海相烃源岩从Ⅰ型干酪根到Ⅱ₁型到Ⅱ₂型再到固体沥青,生排油、烃气和总生烃量逐渐变低,油质逐渐变轻,气逐渐变干,生烃速率也逐渐减小;从富烃页岩到富烃泥灰岩到富烃灰岩再到固体沥青,排油效率逐渐增加,总生排烃量和生烃速率具有逐渐减少的趋势,生烃气占总烃比例则从固体沥青到富烃页岩到泥灰岩到灰岩逐渐增加;从海相富烃源岩到低有机质含量的碳酸盐岩或随着有机质丰度的降低(TOC 0.2%到1.0%),生排油、烃气量和总生烃量及生烃速率逐渐变小,生烃气占总烃比例逐渐增加。     

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。     

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。     

中下扬子区海相烃源岩分布与生烃潜力评价

以构造、沉积演化为基础,分析了中下扬子区中-古生界海相烃源岩的发育与分布,认为下寒武统烃源岩在中扬子区主要分布在南缘碳酸盐岩缓坡,在下扬子区分布于中央台地相两侧的缓坡;下志留统烃源岩主要分布于扬子北缘海水闭塞环境。通过野外样品的地球化学分析结果,探讨了海相烃源岩的特征及生烃潜力。分析表明,下古生界有机质以腐泥型为主,热演化程度较高;上古生界烃源岩为混合型和腐殖型,热演化程度相对较低,综合评价表明,下古生界台地相区和上古生界烃源岩具有良好的生烃潜力。     

渤海湾盆地东营凹陷烃源岩生烃动力学研究

大量研究已经证明,将干酪根生烃热模拟实验结果直接应用于含油气盆地烃源岩评价存在很大风险性。生烃动力学方法可将实验生烃数据外推地质过程,因而具有较高的应用价值。本研究采用金管 高压釜封闭体系对渤海湾盆地东营凹陷1块Es⁴⁽²⁾褐色页岩进行了生烃动力学研究,对热模拟产物4种组成C₁、C_1-5、C_6-12及C₁₃⁺生成动力学参数,采用Kinetics动力学软件进行计算,并模拟了具体地质条件下的成烃规律。将本研究结果与早期研究结果以及实际地质资料进行了对比,结果表明,烃源岩生烃动力学模型可较好吻合地质条件下生烃过程,在油气勘探中具有广泛应用前景。     

中—新生代大陆边缘盆地海相烃源岩生烃特征

近年来,中—新生代大陆边缘盆地海相烃源岩的成因类型研究取得了新的进展,根据生源构成和沉积环境将大陆边缘盆地海相烃源岩划分为海相内源型、海相陆源型和混合生源型3种成因类型。在大陆边缘盆地海相烃源岩成因类型划分的基础上,利用生烃模拟实验研究了海相烃源岩的生烃特征,发现不同成因类型海相烃源岩的生烃特征存在显著差异:海相陆源型烃源岩具有生烃活化能分布较为分散、生烃门限温度低、主生烃期温度范围宽、生烃转化率曲线平缓,无明显的生烃高峰期的特征;而海相内源型烃源岩则具有活化能分布较为集中、生烃门限温度高、主生烃期温度范围窄、生烃转化率曲线较陡峭、有明显生烃转化高峰的特征;海相混合生源型烃源岩的生烃特征介于上述2种海相烃源岩之间。显微组分组成的差异是造成不同成因类型海相烃源岩生烃特征不同的根本原因。     

塔西南坳陷烃源岩生烃动力学研究

采用黄金管-高压釜封闭体系对塔西南坳陷侏罗系烃源岩进行了生烃动力学研究．求取了甲烷、C2～C5气态烃生成的动力学参数,并模拟计算了具体地质条件下的生烃史。结果表明．塔西南坳陷侏罗系煤和泥岩均具有较好的产气性,在中高演化阶段主要产甲烷气;甲烷生成活化能分别介于47～66．43～67kcal／mol之间,C2～C5气态烃生成活化能分别介于53～69．49～66kcal／mol之间。生烃动力学模拟可较好地吻合地质条件下烃源岩生烃过程,在天然气评价与勘探中具有广泛应用前景。     

海相镜质体——海相烃源岩中一种重要生烃母质

应用现代有机岩石学与有机地球化学相结合的方法,通过对我国海相烃源岩的研究,确认了一种新的显微组分--海相镜质体。这种显微组分源于动物有机质,在还原-强还原条件下,经强烈生物降解作用形成。人工热模拟实验表明,海相镜质体成烃较晚,主成油期在镜质组R_r1.0%～1.30%范围内,产油率高达6%～8%,并以气态烃为主。海相镜质体反射率在高成熟阶段后可作为良好的成熟度作用指标。     

南方海相优质页岩的成烃生物研究

在以往海相优质烃源岩研究的基础上,利用扫描电镜结合能谱元素分析方法对优质页岩进行成分、成烃生物、形成环境和生烃潜力等综合研究,认为海相优质页岩成烃生物主要有3种类型:1)浮游藻类,包括硅质鱼鳞藻、疑源类(硅质光面球藻、原始硅藻及有机小刺藻等)、蓝藻类(钙质色球藻等)及钙质塔斯马尼亚藻等;2)底栖生物,包括硅质(或钡质或铁质等)藻席、硅质藻孢子囊、硅质藻丝体残片、硅质海绵及原始线叶植物(含粘土)等;3)菌类,包括钙质真菌菌丝(含有机质)、硅质细菌(含有机质)、硫细菌(可不含有机质)、铁细菌(含有机质)及纳米钙质细菌等。通过对不同层位成烃生物组合特征结合能谱元素数据,初步分析了优质页岩形成时的水体环境。现代藻类热压模拟实验和含单一成烃生物的实际油页岩样品热解实验研究表明,浮游藻类相当于Ⅰ型干酪根生烃潜力,底栖藻类相当于Ⅱ型干酪根生烃潜力。     

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文章通过对地化基干剖面及重点盆地南方海相烃源岩的解剖，分析了中国南方海相烃源岩的地球化学特征及沉积成岩环境，探讨了有关南方海相烃源岩评价的几个关键问题。认为：①南方海相发育4套区域性主力烃源岩层和7套地区性烃源层；海相烃源岩主要是泥岩，有机质丰度高，但热演化程度普遍很高；②海相烃源岩发育于5种有利的构造沉积环境中；③海相烃源岩往往具有“双重母质”—浮游藻类和底栖叶状体植物（宏观藻类）；④南方海相烃源岩研究还存在着碳酸盐岩丰度下限值、评价指标、油源对比指标、二次生烃等多方面的问题，需要继续深化研究讨论。     

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。     

南方海相油气勘探中的烃源条件分析——以江汉平原区为例

中国南方海相油气地质条件和特点给烃源条件分析提出了新内容和新要求。对于晚期成藏来说,烃源岩的时效性比其原有品质条件更为重要,烃源条件分析和烃源岩评价应该打破"唯指标论"的习俗,立足于烃源岩演化史研究,突出"阶段性"和"时效性"分析,在确定有效烃源岩及其发育区的基础上,进行资源潜力分析并指导对勘探目标的选择。对于以晚燕山—早喜山期重建的封存体系为主要勘探对象的江汉平原区海相,断陷盆地的叠覆是促成二叠系烃源岩成熟和下古生界烃源岩二次(晚期)生烃的主要原因。初步研究表明,二叠系(碳酸盐岩)烃源岩为主要的有效烃源岩,其次为上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组烃源岩;而主要的供烃区则是江陵凹陷、潜江凹陷等几个晚期断陷深凹的地区。     

二连裂谷系下白垩统烃源岩成油模式

二连裂谷系是由50多个断陷组成,它们在相同的区域构造作用下,既有相似断陷演化史和相似构造发展史,又有独立的沉积单元和明显的外在可分性,各个断陷生油气潜力和油气富集程度相差极其悬殊.文中用裂谷盆地形成及演化的观点系统分析了断陷群的油气生成规律,总结出下白垩统的成油模式,指明二连裂谷系的勘探方向.     

冀中廊固凹陷火成岩对烃源岩及油气生成的影响

对冀中廊固凹陷火成岩侵入段烃源岩有机地球化学分析数据进行研究可知,火成岩侵入对镜质体反射率、H/C原子比等影响明显,而对烃比值、氢指数等影响不大,同时并未造成有机质过度熟化,而只是使生油高峰和湿气带上限提前.可见,火成岩侵入并非只是对烃源岩和先存油气藏起破坏作用,其短期的烘烤作用会使有机质的成熟度迅速增加,从而相比正常演化阶段要有所提前,尤其对未熟-低熟阶段烃源岩,可加速其熟化.而且火成岩多层侵入可增大生烃阶段烃源岩的厚度,更有利于油气生成.     

HYDROCARBON POTENTIAL OF UPPER CRETACEOUS MARINE SOURCE ROCKS IN THE TERMIT BASIN,NIGER

Upper Cretaceous mudstones are the most important source rocks in the Termit Basin, SE Niger. For this study, 184 mudstone samples from the Santonian–Campanian Yogou Formation and the underlying Cenomanian–Coniacian Donga Formation from eight wells were analyzed on the basis of palaeontological, petrographical and geochemical data, the latter including the results of Rock‐Eval, biomarker and stable isotope analyses. Samples from the upper member of the Yogou Formation contain marine algae and ostracods together with freshwater algae (Pediastrum) and arenaceous foraminifera, indicating a shallow‐marine to paralic depositional environment with fresh‐ to brackish waters. Terrestrial pollen and spores are common and of high diversity, suggesting proximity to land. Samples from the lower member contain marine algae and ostracods and arenaceous foraminifera but without freshwater algae, indicating shallow‐marine and brackish‐water settings with less freshwater influence. The wide range of gammacerane index values, gammacerane/C₃₀ hopane (0.07–0.5) and Pr/Ph ratios (0.63–4.68) in samples from the upper member of the Yogou Formation suggest a low to moderately saline environment with oxic to anoxic conditions. In samples from the lower member, the narrower range of the gammacerane index (0.23～0.35) and Pr/Ph ratios (0.76–1.36) probably indicate a moderately saline environment with suboxic to relatively anoxic conditions. Petrographic analyses of the Yogou Formation samples show that organic matter is dominated by terrestrial higher plant material with vitrinite, inertinite and specific liptinites (sporinite, cutinite and resinite). Extracts are characterized by a dominance of C₂₉ steranes over C₂₇ and C₂₈ homologues. Results of pyrolysis and elemental analyses indicate that the organic matter is composed mainly of Type II kerogen grading to mixed Type II‐III and Type III material with poor to excellent petroleum potential. Mudstones from the upper member of the Yogou Formation have higher petroleum generation potential than those from the lower member. Mudstones in the Donga Formation are dominated by Type III organic matter with poor to fair petroleum generation potential. Geochemical parameters indicate that in terms of thermal maturity the Yogou Formations has reached or surpassed the early phase of oil generation. Samples have T_max values and 20S/(20S+20R) C₂₉ sterane ratios greater than 435°C and 0.35, respectively. 22S/(22S+22R) ratios of C₃₁ homohopanes range from 0.50 to 0.54. The results of this study will help to provide a better understanding of the hydrocarbon potential of Upper Cretaceous marine source rocks in the Termit Basin and also in coeval intracontinental rift basins such as the Tenere Basin (Niger), Bornu Basin (Nigeria) and Benue Trough (Nigeria).