用有机质耗散理论探讨石油成因

将“负熵”概念引进有机质生油领域,以微观物理为基础,以耗散结构理论为依据,提出了一种新的有机质生油机理：在非线性和非平衡的复杂系统中,若有“负熵”输入,系统中耗散的有机质便会自组织地形成一种新的有序结构石油烃。     

《中国未成熟石油成因机制和成藏条件》出版发行

由黄第藩、张大江等主编的《中国未成熟石油成因机制和成藏条件》已由石油工业出版社出版发行。该书对我国源于烃源岩有机质的、非干酪根热解生成的未成熟石油资源的形成机理、成藏条件和分布规律作了全面、系统和深入的论述．对石油成因理论做出了新的重要贡献。全书分为上、下两篇。上篇侧重机理研究．从多方面讨论了未成熟石油的生成机理．包括微生物作用、催化作用、母质化学结构特征、可溶有机质非烃、脂肪酸等成烃演化和实验模拟等。     

有机质微观成烃和宏观成藏机理

从近代物理学的角度, 提出了有机质成烃是一个“混沌”领域。应用拉格朗日( Lagrange) 函数阐明了微观与宏观的概念在有机质成烃和成藏中的科学内涵; 根据量子力学的价键理论解释了质子酸束在碰撞干酪根裂解过程中的顺序和方式; 以键结合能理论和热力学内能是体系内蕴含的一切能的总和为依据, 导出了干酪根裂解释放能的表达式; 从动态的微观成烃和宏观成藏的观点出发, 应用热力学卡诺(Carnot) 循环的热功转换理论, 探讨了油气呈脉动式的膨胀和压缩的“蠕动渗流”形式作初次运移; 叙述了凹陷深部热功转换所释放的能量分别为封闭层提供热源和油气二次运移提供压力梯度。剖析了从微观成烃到宏观成藏各层次的性质和特征。     

原油中正构烷烃峰群序列形成机制探讨

在远离平衡状态的情况下,处于开放型复杂系统的烃源岩,通过粘土矿物晶体层间吸附物(包括金属阳离子、水分子和有机质等)之间的物质交换和能量交换,引发“负熵-自组织”的周期振荡与非周期性交替出现的化学湍流效应。从而使有机质“拆分-重新组装”形成一种新的正构烷烃峰群有序递变排列的石油烃。     

石油源于源岩层而成于储集层

在分析现有成烃理论不足的基础上, 提出一种新的石油形成理论。新理论认为石油源于源岩层而成于储集层。也就是说, 石油是生物有机质在沉积埋藏过程的成岩作用早期, 一部分极性有机质随孔隙水一道排出源岩层, 然后在储集层中经过热力作用逐渐形成的。进一步论述了新理论与早期成因和晚期成因学说之间的差别, 及其优点:① 较好地解释低熟油成因问题; ② 没有面临后期排烃难的问题; ③ 可以解释烃源岩在“生烃死亡线”深度以下仍能生烃问题。并推测烃源岩随Ro 增大并不一定伴随大量烃类生成。     

鄂尔多斯盆地伊陕斜坡长9烃源岩特征与生烃潜力

鄂尔多斯盆地伊陕斜坡发现多个长9烃源岩邻近的下组合含油有利区,为推进该区下组合石油勘探,亟需深化长9烃源岩特征及生烃潜力研究。利用测井、录井和岩心资料,分析研究区长9烃源岩分布特征。应用岩石热解、总有机碳、干酪根显微组分分析及饱和烃色谱-质谱生物标志化合物分析等方法,研究长9烃源岩地球化学特征与生烃潜力。结果表明,长9₁烃源岩在吴起、靖边、志丹、安塞等地区均有分布,厚度最大超20 m。长9₂烃源岩主要发育在甘泉—洛川地区,厚度最大超12 m。长9烃源岩有机质丰度较高,有机质来源于低等水生生物和陆源高等植物。有机质类型以Ⅰ型和Ⅱ₁型为主,处于成熟阶段,烃源岩生烃转化率高、生烃能力较强的区域主要为志丹—安塞地区。长9烃源岩多数为较好—好烃源岩,少数为优质烃源岩,具备较强的生烃能力和排烃能力,为伊陕斜坡延长组下组合石油聚集成藏提供了物质基础。     

二连盆地巴音都兰凹陷烃源岩评价及油源研究

腾格尔组和阿尔善组是二连盆地巴音都兰凹陷主要的生烃层位.对巴72×井烃源岩评价表明,阿尔善组和腾格尔组烃源岩有机质丰度整体达到中等一好级别.有机质类型以Ⅰ-Ⅱ1型和Ⅱ1-Ⅱ2型为主,但烃源岩成熟度不高,整体处于未成熟—低成熟热演化阶段.原油色谱—质谱图和生标参数对比均表明.阿尔善组原油主要来源于该组烃源岩,为该组自生油气.     

蓬莱19-3/25-6油田未熟—低熟油特征与成因

利用大量最新的原油和烃源岩等实验资料,系统分析了蓬莱19-3/25-6油田未熟—低熟油的特征、来源及其形成条件,并探讨了未熟—低熟油的主要成因机理。研究结果表明,蓬莱19-3/25-6油田未熟—低熟油埋藏较浅,具有密度高、黏度高、饱和烃含量低、饱/芳比低、非烃含量高、非沥比高、Pr/Ph低、重排甾烷丰度低和TsTm等特征。油源对比结果表明,这些未熟—低熟油来自本井区及邻近沙一、二段和沙三段未熟—低熟烃源岩,强还原的半咸水—咸水沉积环境、烃源岩有机质丰度高且类型好、主要生烃母质为藻类和有机质中的各种细菌是这2套烃源岩形成未熟—低熟油的有利地质条件,藻类有机质早期生烃、细菌改造有机质早期生烃和碳酸盐岩低温热催化早期生烃是主要成因机理,这些成因机理共同作用生成了大量的未熟—低熟油资源,对蓬莱19-3/25-6大型油田的形成具有不可忽视的贡献。     

巴布亚盆地主力烃源岩特征及有效性分析

以现代石油地质理论和生排烃理论为基础,利用研究区钻井所获样品的地球化学分析资料,较为系统地研究了巴布亚盆地侏罗系主力烃源岩的特征。研究表明,侏罗系主力烃源岩自下而上可分为迈格布组、巴里科瓦组、科伊-昂基组、依姆布鲁组及远端马利尔组,主要分布于巴布亚盆地中西部地区。烃源岩有机质丰度较高,w（TOC）主要分布于0.5%~2.0%,中、下侏罗统丰度高于上侏罗统;有机质类型以Ⅱ₂-Ⅲ型为主,整体偏生气;烃源岩生油门限为埋深2 500 m,整体处于低成熟-成熟阶段,局部达到高成熟-过成熟阶段。以烃源岩生排烃理论为指导,依据有机质丰度指标中w（TOC）和热解S₁的相关关系,确定了侏罗系有效烃源岩的有机质丰度下限为1.0%;结合侏罗系烃源岩有机质丰度和热演化程度分布特征,预测侏罗系有效烃源岩主要分布于弗莱台地中部地区和巴布亚褶皱带局部地区。      

准噶尔盆地南缘油气生成与分布规律——烃源岩地球化学特征与生烃史

准噶尔盆地南缘发育二叠系、三叠系、侏罗系、白垩系和古近系5套可能的烃源岩,并在很多构造圈闭发现了不同物理化学性质的油气。长期以来对该地区有效烃源岩及所发现油气的来源存在很大争议。通过对南缘地区24条地面剖面及28口探井烃源岩岩心系统采样分析研究认为,不仅二叠系与侏罗系是南缘地区重要的烃源岩,三叠系是可能的烃源岩,白垩系与古近系也是非常重要的烃源岩。二叠系烃源岩有机质丰度很高、类型好,以I、II型有机质为主;三叠系与侏罗系烃源岩有机质丰度变化大,且类型较差,以II、III型有机质为主;白垩系和古近系烃源岩有机质丰度中等,但有机质类型好,以I、II型有机质为主。5套烃源岩目前成熟度差异较大,二叠系、三叠系、侏罗系烃源岩处于低成熟-高、过成熟阶段,白垩系烃源岩处于未成熟-高成熟阶段,古近系烃源岩处于未成熟-成熟演化阶段。5套烃源岩大量生烃时期明显不同:中二叠统烃源岩主要在晚侏罗世-古近纪,侏罗系在晚白垩世-新近纪;白垩系从始新世延续现今,在上新世初达到生油高峰;古近系中新世末期进入生油门限开始生油,目前仍未达生油高峰。白垩系在南缘中部地区为有效生烃源岩,古近系在南缘西部地区是有效的生油源岩。     

树脂体成烃的地球化学研究——兼论我国第三系树脂体成因的未成熟-低成熟油气资源

基于加拿大马更些盆地等处发现树脂体成因的来成熟-低成熟煤成烃的事实,以及目前对树脂和树脂体的认识,论述了树脂的生源与化学组成;运用有机地球化学和煤岩学方法,对我国12个第三纪煤盆地烃源岩作了抽样调查和对比研究。研究结果表明,我国第三纪煤系地层不乏树脂体组分,且有的褐煤非常相似于马更些型烃源岩、因而很有希望进一步找到树脂体成因的未成熟-低成熟油气资源。     

泌阳凹陷北部斜坡石油成藏组合特征

泌阳凹陷北部斜坡发育有Eh3^上亚段未熟-低熟原油、Eh3^上产亚段成熟原油和Eh3^下亚段低熟原油，分别来自于凹陷中部Eh3^上亚段成熟烃源岩，古城东南部Eh3^上亚段未熟-低成熟烃源岩和杨楼油田Eh3^下亚段未熟-低熟烃源岩。在成藏期次分析基础上，根据北部斜坡储集层分布、油源类型、油气运聚与圈闭形成的配套情况，可划分出3个成藏组合，即王集-新庄Eh3^上亚段成熟油成藏组合、杨楼Eh3^下亚段未熟-低熟油成藏组合、古城断鼻复合成藏组合。     

陆相盆地未成熟石油形成条件

中国陆相盆地未成熟石油烃源岩主要形成于受海侵影响的大型湖盆、小型断陷湖盆和膏盐湖盆3种沉积环境。与沉积环境相对应,生油母质依次为藻类、与陆源植物有关的基质镜质体和膏盐环境保存的可溶沥青质及非烃类有机质。细菌改造作用有利于有机质向未成熟石油转化,热作用是未成熟石油形成的重要条件。     

化学动力学法在黄骅坳陷未熟—低熟油资源评价中的应用

化学动力学模型在黄骅坳陷的应用表明,研究区的丛粒藻、菌解有机质及可溶有机质中的非烃、沥青质的确能在浅于常规生油门限的埋深条件下开始大量生烃。在此基础上,结合区内烃源岩的分布、厚度、埋藏史及烃源岩的地化特征和残烃特征所进行的定量评价表明,孔店南区孔二段生成和排出的未熟—低熟油量分别为34.5×108t和31.9×108t,歧口西区沙一下分别为13.4×108t和9.4×108t,两层位所提供的油资源量(包括成熟油)分别为7.1×108t和2.8×108t。这意味着,孔店南区孔二段应该能导致小而肥的未熟—低熟油聚集,而与区内沙一下有关的地区和层位的勘探潜力也值得重视。这同时也表明,从化学动力学理论出发,进行未熟—低熟油生成、排出量及资源量的评价,不仅理论上可信,而且实践上可行。     

低熟油气成因理论与勘探实践

本文对低熟油气的源岩评价、成因机理、油气运移、成藏特征及油气勘探等几个方面进行简要剖析。源岩在低熟阶段仅能生成一部分烃类,因而对各个地区的低熟源岩评价标准应适当调整。低熟油的源岩主要形成于淡水湖相、沼泽相和半咸水-咸水湖相,可通过多种成因机理早期生烃。低熟油的排烃仍受源岩层与储层流体的压差驱动,因而排烃较为有利,且运移距离较短。低熟油藏常位于储层物性好、靠近油源区、继承性好的同沉积构造圈闭上。     

蓬莱19-3油田未熟—低熟油特征及形成条件

蓬莱19-3油田是中国海域发现的最大油田,该油田所产原油部分为未熟—低熟油。利用大量的原油和烃源岩等实验资料,对蓬莱19-3油田未熟—低熟油的原油物性、族组分和生物标志化合物等特征进行了系统分析,并从烃源岩沉积环境、烃源岩特征和成烃母质等方面对未熟—低熟油的形成条件进行了探讨。研究结果表明:蓬莱19-3油田未熟—低熟油密度高、黏度高、含硫量中等、含蜡量低,具有饱和烃含量低、饱/芳比低、非烃含量偏高、非/沥比高、Pr/Ph低、重排甾烷丰度低和TsTm等特征;半咸水—咸水沉积环境、烃源岩有机质类型好且丰度高、有机质演化程度低是烃源岩生成未熟—低熟油的有利地质条件。     

库车再生前陆逆冲带造山运动时间、断层滑移速率的厘定及其意义

塔里木盆地北缘的库车再生前陆逆冲造山带发育生长断层相关褶皱。根据ShowJH和SuppeJ等提出的生长断层相关褶皱模型,对该逆冲造山带的运动时间进行探讨。在地震剖面中识别出典型的生长地层和生长三角。生长地层的连续性表明,自中新世吉迪克组沉积期至今,该造山带一直处于运动速率和强度递增的活动状态,而侏罗纪至早第三纪处于较稳定的构造背景中;利用生长地层确定断层滑移的时间为晚第三纪至第四纪,反映了由北向南台阶状逆断层的依次扩展和主逆冲断裂带的转换,以及主活动带由山前向盆地不断扩展,沉积、沉降中心随之向南迁移。根据生长三角计算出的各阶段断层滑移速率,吉迪克组沉积期(距今25Ma)为0.10～0.71mm/a,康村组沉积期(距今16.9Ma)为0.13～0.40mm/a,库车组沉积期为0.76～2.11mm/a,西域组沉积期(距今2.5Ma)为1.33mm/a。库车再生前陆逆冲带的中生界烃源岩主排烃期受其所在构造带的构造运动开始时间的控制,该逆冲带构造圈闭的形成和油气运移都与断层相关褶皱作用相伴随,油气聚集发生于晚第三纪至第四纪,且北部较早、南部较晚,最靠近北缘山前的东风背斜带为吉迪克组沉积期,北部背斜带为康村组沉积期,南部背斜带为西域组沉积期。图2表1参8(王孝陵摘)     

富有机质页岩有机孔隙形成与演化的热模拟实验

针对页岩有机孔隙的形成与演化,开展了从未熟—低熟—成熟—高成熟—过成熟全系列的地质条件约束下的成岩成烃演化热模拟实验,利用氩离子抛光-场发射扫描电镜对原始样品和模拟不同演化阶段反应后的样品进行了微观特征分析,研究表明:1未熟、低熟阶段生物化学作用和低温热作用生烃过程中可以形成有机孔隙,其当时较浅的埋深可能有助于有机孔隙的保存;2有机孔隙的形成与演变具有非均质性,成熟度不是控制有机孔隙形成与发育的决定性因素,有机质物理化学结构的差异对有机孔隙的形成与演化具有重要作用;3有机孔隙的发育与滞留油具有明显的相关性,生油阶段生成的有机孔隙,易被热解沥青所占据;4有机质收缩缝/有机质边缘孔可能是页岩气赋存的重要空间,其发育主要受控于在从"化学吸附有机质"向"物理吸附有机质"和"游离有机质"转化时有机质的物理化学结构及演化程度。     

大杨树盆地原油显示及其地球化学特征

大杨树盆地位于内蒙古自治区东部的阿荣旗与鄂伦春自治旗境内，大地构造上属于内蒙一兴安岭褶皱系，兴安岭皱带的示部，为一北东东向长条状展布的中新生断陷盆地，面积为１５４６０km^2，沉积岩最大埋深为３２００m。     

不同类型有机黏土中化学结合态有机质生油能力差异性研究

通过高温高压加水热模拟,对蒙脱石型有机黏土中化学结合态有机质与伊利石型有机黏土中化学结合态有机质的生油能力进行了比较研究。实验结果表明,2种类型有机黏土中化学结合态有机质向原油的极限转化能力相当,生成原油数量的多少主要取决于有机质的多寡;有机黏土中化学结合态有机质会对低熟油做出贡献,但它们主体的贡献都在于生成成熟原油;蒙脱石型有机黏土中化学结合态有机质较伊利石型有机黏土中化学结合态有机质表现出更好的持续生烃性;2种类型的有机黏土,其化学结合态有机质都易生成含氮、氧、硫等杂原子的非烃物质;蒙脱石型有机黏土中化学结合态有机质较伊利石型有机黏土中化学结合态有机质更易生成含氮、氧、硫等杂原子的非烃物质。因此,对于早期生过烃的深层泥质烃源岩,在二次生烃评价时,应重点强调有机碳含量、弱化矿物类型,同时应考虑原油品质变差这一现实。