碳酸盐烃源岩排烃模拟模型及应用——以鄂尔多斯盆地奥陶系马家沟组为例

碳酸盐烃源岩由于胶结作用发育,固结成岩较早,所以,其排烃作用并非一定以压实作用为主,而是多种作用互存。不同的演化阶段排烃方式各异,在高过成熟阶段以微裂缝排烃和分子扩散为主。以一维地质模型为基础,根据生、排烃质量守恒原理可以定量建立扩散排烃和微裂缝排烃的数学模型。鄂尔多斯盆地奥陶系马家沟组依此模型进行的模拟结果表明:马家沟组在早二叠世末进入生烃门限,三叠纪末达到生油高峰,早白垩世开始进入过熟干气阶段;现今累计排烃率为 60%～80%,其中,压实排烃、扩散排烃和微裂缝排烃占主导地位,水溶相排烃只占很小比例。     

东营凹陷超压系统的幕式排烃

东营凹陷烃源岩具有沉积速度快、连续沉积厚及高热流、高地温、高有机质含量的特征;同时,主力烃源岩段(沙河街组三段、四段)发育大套的泥岩,烃源岩主要以砂岩嵌入式、泥包砂及纯泥岩形式存在。这些条件导致在成熟的烃源岩段超压系统十分发育,同时也使得幕式排烃成为东营凹陷烃源岩一个重要的排烃方式。东营凹陷超压体系幕式排烃分为"构造幕"和"压力幕"两种方式。"构造幕"的机制是外部构造活动的破坏,其排烃方式主要是沿着断裂面及构造裂缝运移;"压力幕"的机制是超压体系内部"剩余"能量的积累和释放,其排烃方式主要是沿着压裂形成的微裂缝排放。在发生幕式排烃作用的超压体系内,排烃效率、烃指数分别较上下层段明显增大和减小。幕式排烃具有的高能量、快运移的特征,使得其在油气勘探中具有重要的意义。     

辽河盆地桃园——荣光屯地区煤岩排烃过程模拟

根据排烃研究的最新成果及煤岩研究的最新进展，认为煤岩中油气运移的主要机理为生烃增压驱动下沿微裂缝的独立烃相排出，含烃饱和度和破裂压力是控制排烃的两个主要因素，据此建立了煤岩微裂缝排烃模型。将它应用到辽河盆地桃园－荣光屯地区的排烃研究中，获得了较理想的结果，表明该模型是合理的。     

辽河盆地桃园—荣兴屯地区煤岩排烃过程模拟

根据排烃研究的最新成果及煤岩研究的最新进展,认为煤岩中油气运移的主要机理为生烃增压驱动下沿微裂缝的独立烃相排出,含烃饱和度和破裂压力是控制排烃的两个主要因素,据此建立了煤岩微裂缝排烃模型.将它应用到辽河盆地桃园--荣兴屯地区的排烃研究中,获得了较理想的结果,表明该模型是合理的.     

湖相烃源岩生排烃机制及生排烃效率差异性——以渤海湾盆地东营凹陷为例

湖相断陷盆地所形成的烃源岩具有强烈的非均一性,而东营凹陷作为该类盆地的典型代表,其主力烃源岩是古近系沙河街组四段上亚段(Es^4(上))、沙河街组三段下亚段(Es^3(下))和沙河街组三段中亚段(Es^3(中)),它们来自于咸水和淡水两种沉积环境。在沉积相与有机质特征研究的基础上,对比了3套地层中普通烃源岩[有机碳含量(TOC)<2%]和优质烃源岩(TOC>2%)残留液态烃产率、生烃潜力指数的演化特征,分析了排烃机制和排烃效率的差异性。由于沉积环境和埋深的不同,3套烃源岩的生排烃潜力、效率均有明显不同,相比较而言,各自的优质烃源岩是供烃成藏的主要贡献者,体现在该类烃源岩不但能形成更充足的物质基础,而且其多层理的结构也利于排烃。此外,针对不同的沉积环境总结了排烃模式。咸水环境烃源岩存在低熟和成熟两个生烃阶段,其排烃周期长、排烃效率高;而淡水环境烃源岩只存在成熟生烃阶段,其排烃周期短、排烃效率较低。沙河街组四段上亚段对资源量的贡献最大,沙河街组三段下亚段次之,而沙河街组三段中亚段最小。     

鄂尔多斯盆地上古生界烃源岩排烃特征及资源潜力评价

根据排烃门限理论,利用生烃潜力法研究鄂尔多斯盆地上古生界煤层、暗色泥岩在不同地质历史时期的排烃特征,并对其资源潜力进行评价。研究表明:鄂尔多斯盆地上古生界煤层排烃门限对应的镜质体反射率(Ro)为0.9%,暗色泥岩排烃门限对应的Ro为1.0%;上古生界烃源岩从富县组(J1f)沉积时期开始排烃,到志丹组(K1z)沉积时期达到排烃高峰,地质历史时期的排烃中心主要在盆地伊陕斜坡的东南部;上古生界总排烃量和总远景资源量分别为237.9×1012 m3和11.9×1012 m3,其中煤层排烃量208.6×1012 m3,暗色泥岩排烃量29.3×1012 m3,煤层的排烃量是暗色泥岩的7倍,对气藏的形成贡献较大。综合分析认为,上古生界烃源岩的排烃量和远景资源量较大,以它为主力烃源岩的上古生界致密气藏具有良好的资源前景。     

松辽盆地长岭断陷东岭地区烃源岩热演化对油气成藏的控制作用

通过对长岭断陷东岭斜坡带烃源岩埋藏史、地温史、有机质成熟度史、生烃率演化、累积生烃量演化等特征的研究,认为该区火一段烃源岩分别在火石岭组沉积末期和盆地坳陷期发生过2次大规模生排烃作用:第1期生排烃在火石岭组内部形成大量自生自储型岩性、地层油藏;第2期生排烃在火石岭组及上覆各套断陷期地层中形成大量构造、构造—岩性油藏和气藏。这2个排烃期对应的油气成藏过程可归纳为断陷期隐蔽油藏成藏模式和坳陷期构造油气藏成藏模式,根据该成藏模式指出长岭断陷中西部的残留洼陷是下一步勘探的有利方向。     

湖相烃源岩排烃差异性模拟研究——以东营凹陷古近系沙三段为例

从岩石结构和有机质特征来说,烃源岩均具有很强的非均质性,以东营凹陷沙三段的块状泥岩、纹层泥岩和油页岩为例,采用烃源岩全岩(未粉碎)进行模拟实验,结合地质剖面,分析了该区烃源岩的排烃机理及其差异性.结果表明,生烃作用是烃源岩排烃的根本原因,早期是富集液态油的主要阶段,当液态油富集达到一定程度时开始排烃;主要的排烃期出现在液态油生成高峰及其之后,当液态油中的总烃(尤其是轻质烃类)大量生成时,排烃效率明显增大.各种原因形成的微层理和微裂缝是油气运移的优势通道.3类烃源岩的排烃效率明显不同,这与烃源岩的结构及演化阶段有关.     

排烃机理及厚度探讨

为研究排烃,苏北盆地建立了4条地球化学剖面。根据剖面源岩在排出路线上未反映出烃浓度的梯度变化,以及各处源岩仍保持原有地球化学特征等说明微孔道排烃的假说不成立。研究表明,层段之间存在异常压力释放及排烃的不均衡,这种不均衡与层段之间的生烃能力差异有密切关系。根据泥岩中观察到的大量微裂隙和层段间的排烃差异,提出烃类排出是一个从压力积聚到压力释放的幕式涌流过程,通过生烃达到地层增压、形成层面破裂和纵向微裂隙,然后排出。微裂隙排烃具有"优势生烃者先排烃、段与段之间差异为主、无厚度限制"三大特点。     

歧口凹陷沙三段烃源岩评价及生排烃特征

以烃源岩热解分析数据为基础,结合PetroMod 盆地模拟技术,明确研究区烃源岩特征及热演化史,运用生烃潜力法建立生排烃模式,分析生排烃史及排烃强度,揭示歧口凹陷沙三段烃源岩热演化与生排烃作用对油气运聚与分布的影响。结果表明：研究区烃源岩普遍处于成熟-高成熟演化阶段,在镜质组反射率约为0.53%和0.83%时分别进入生烃和排烃门限,其排烃率达250 mg/g,排烃效率达65%。晚始新世末—早渐新世开始短暂生烃,因构造抬升运动而中止,在中渐新世开始排烃,至中渐新世末达到生排烃高峰期,之后于晚渐新世末再次因构造运动生排烃中止,整个生排烃过程与烃源岩热演化阶段基本一致。排烃中心沿歧北次凹—歧口主凹周缘分布,排烃强度达90×10⁶t/km²,具有强排烃特征。广泛式的生排烃分布特征为歧口凹陷邻近隆起和斜坡部位提供了丰富的油气来源和运移动力,油气同时具有近源成藏及远距离侧向运移成藏的特征。     

欠压实区内岩性油藏幕式成藏机制分析

在欠压实区的某些特定范围内，岩性油藏的形成过程具有典型的幕式特征，有效烃源岩的幕式排烃和烃源岩区内砂岩体的幕式聚烃是两个相对独立但又彼此联系的过程。幕式排烃的通道主要是烃源岩自身发育的微裂缝和由于构造运动而产生的、沟通有效烃源岩与砂体之间联系的断层。微裂缝排烃和断层排烃具有两种不同的动力学特征和排烃机制。只有排烃过程与聚烃过程协调一致，才能完成欠压实区内岩性油藏的幕式成藏过程。     

原生岩性油藏形成机理新解

为了揭示原生岩性油藏的形成机理，对原生岩性油藏相邻烃源岩的岩心地球化学及地层异常压力进行了分析，认为原生岩性油藏的形成包括烃源岩的排烃和砂岩储集体的聚烃2个相对独立但又彼此联系、相互协调的过程。超压区内烃源岩的排烃方式主要有微裂缝排烃、差异突破压力排烃和断层排烃3种类型，它们具有不同的动力学特征和排烃机制。聚烃过程包含烃类的充注和砂体中水的排出2个能量传递过程，且有各自独立的流动途径和压力系统。只有当排烃过程与聚烃过程协调一致时，原生岩性油藏才能形成。     

莺歌海盆地地层压力特征及其石油地质意义

利用地震速度、声波测井和中途测试等资料 ,研究了莺歌海盆地地层压力的特征及分布 ,分析了早期自源超压及其伴生的滞烃作用和它们对油气初次运移的影响。莺歌海盆地强烈超压主要是压实不均衡的结果 ,超压的分布受沉降 -沉积速率和盆地充填岩性的控制 ,超压界面明显起伏 ;超压层段异常低的热解峰温和高生成指数反映了超压的滞烃作用 ,超压及其滞烃作用是有机质热演化异常的主要原因 ,也是决定盆地天然气成藏过程的重要因素。     

莺歌海盆地地层压力特征及其石油地质意义

利用地震速度、声波测井和中途测试等资料,研究了莺歌海盆地地层压力的特征及分布,分析了早期自源超压及其伴生的滞烃作用和它们对油气初次运移的影响,莺歌海盆地强烈超压主要是压实不均衡的结果,超压的分布受沉降－沉积速率和盆地充填岩性的控制,超压界面明显起伏,超压层段异常低的热解峰温和高生成指数反映了超压的滞烃作用,超压及其滞烃作用是有机质热演化异常的主要原因,也是决定盆地天然气成藏过程的重要因素。     

陆相断陷盆地超压系统下的油气运聚——以车镇凹陷车西地区为例

为进一步探讨陆相断陷盆地超压系统与油气运聚的关系,以车镇凹陷车西地区为例,在明确超压系统分布特征的基础上,对超压系统在影响排烃模式、提供运移动力和决定油气聚集等方面的重要作用进行了研究。结果表明,车西地区的超压系统可划分为弱、中、强超压3层结构,其围绕生烃中心呈环带状分布。研究区超压系统下存在超压内部稳态排烃和超压凸面幕式排烃2种模式,超压是油气初次运移和油气倒灌的主要动力,超压系统的平面分布和纵向配置控制了超压盆地的油气优势运移方向及聚集规模。根据研究成果,建立了陆相断陷盆地超压源离心泵式油气运聚模式,超压系统内部的有利压力配置区、有利泄压区域与超压下部有效储层的合理配置区为油气成藏的潜力区带。     

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。