石油保存下限的化学动力学研究

利用国内外业已报道的有机质成油和油裂解成气的化学动力学模型，计算了不同类型的有机质在地史条件下的净成油剖面（有机质成油－油成气耗油），由此评价了液态油保存的深度下限；结合镜质体成烃的化学动力学模型所计算的镜质体反射率与深度的关系，评价了不同地热梯度条件下液态油保存的理论上的成熟度（Ro值）下限。图2表1参22（卢双舫摘）     

煤系中金刚烷类化合物演化特征及应用

随着金刚烷类化合物在原油和烃源岩评价方面的广泛应用,它们在原油和烃源岩中的来源、演化、分布等特征也受到了越来越多的关注。在对四川盆地须家河组须五段煤系泥岩进行热裂解模拟实验中发现,金刚烷类化合物主要在等效镜质体反射率(EasyRO)为1.0%~1.5%时生成,在EasyRO1.5%之后开始裂解。在模拟实验过程中,金刚烷参数MAI、EAI、TMAI-1分别在EasyRO值为1.5%~2.5%、1.0%~2.5%、1.5%~2.5%时与成熟度有良好的相关关系,相关系数R2都在0.784 4以上,说明这些参数可以在此范围内进行成熟度评价。另外,产率比值A/D、MA/MD、DMA/DMD和As/Ds在EasyRO值为1.2%~2.5%时也与成熟度具有良好的相关关系,相关系数R2都在0.923 6以上,说明这些比值也可作为成熟度评价指标。     

甲基菲指数及甲基菲比值与有机质热演化关系——以柴达木盆地北缘地区为例

通过对柴达木盆地北缘地区未成熟—低成熟侏罗系烃源岩的热模拟实验研究,分析甲基菲的组成特征,建立两类Ⅱ型有机质(偏腐殖型、偏腐泥型)湖相烃源岩的甲基菲比值和甲基菲指数与镜质体反射率间的关系。研究表明,在有机质热演化的不同阶段,甲基菲指数与镜质体反射率间呈现出不同的关系式,同一甲基菲指数值将推算出2个不同的镜质体反射率,判断原油成熟度易出现偏差;而甲基菲比值与镜质体反射率间具有很好的线性正相关关系,Ro介于0.50%~1.80%时呈单调增加的趋势,相关系数高达0.90以上,在高成熟阶段两者间的关系也是正相关的,故利用甲基菲比值判断成熟度优于甲基菲指数。根据所建立的关系式对柴北缘各区原油的成熟度进行计算,所得结果与地质背景吻合度好,可信度较高。图5表1参18     

松辽盆地基底石炭-二叠系热演化史

摘要：松辽盆地北部石炭-二叠系镜质体反射率值普遍较高,普遍大于3.0%,不同构造单元石炭-二叠系镜质体反射率值差异较大。松辽盆地深层石炭-二叠系基底镜质体反射率-深度关系曲线分为两种类型,表明松辽盆地深层石炭-二叠系基底有不同的热演化过程。一种是两段型,镜质体反射率-深度曲线在石炭-二叠系顶部不整合面上、下镜质体反射率值发生突变,不整合面之下石炭-二叠系镜质体反射率值及古地温明显高于上覆地层,表明石炭-二叠系最大古地温是在早白垩世登娄库组沉积之前达到的,白垩纪以来沉积地层厚度对石炭-二叠系古地温提高及热演化程度没有影响。另一种为似线型,石炭-二叠系顶部不整合面上、下镜质体反射率值及古地温连续变化,表明石炭-二叠系最大古地温是在晚白垩世—渐新世之前达到的, 白垩纪以来沉积的地层厚度对石炭-二叠系古地温及热演化程度的提高有贡献。在综合分析有机质镜质体反射率、包裹体测温、裂变径迹年龄等多种参数的基础上,对松辽盆地基底石炭-二叠系热演化史进行了恢复,并分析了热演化史与油气生成的关系。     

南襄盆地泌阳凹陷烃源岩成熟度厘定及其意义

利用FAMM技术对取自南襄盆地泌阳凹陷15口钻井的19件核桃园组湖相烃源岩样品进行了成熟度厘定。结果显示,烃源岩的镜质体反射率(R_o)抑制程度显著,抑制校正值介于0.08%~0.39%,有机质类型越好,镜质体反射率抑制程度越高。19件烃源岩样品的成熟度均已处于生油窗内(等效镜质体反射率值介于0.58%~1.29%),而非镜质体反射率结果所反映的处于0.38%~1.05%。根据4个钻井不同深度段烃源岩的成熟度确定古地温梯度为36~45℃/km,成烃门限深度为1 800~1 400 m。核桃园组烃源岩成熟度的正确厘定,为合理评价泌阳凹陷石油资源潜力奠定了基础。      

陆相泥页岩源—储协同演化特征分析——以松辽盆地长岭断陷沙河子组为例

松辽盆地松南断陷群陆相页岩气具有较大的勘探潜力，但对于该区Ⅲ型干酪根富有机质泥页岩的有机地球化学和孔隙特征及演化规律尚不清楚。通过对长岭断陷下白垩统沙河子组Ⅲ型干酪根富有机质泥页岩样品开展生排烃热演化模拟实验和系列储层特征测试分析，发现该泥页岩存在2个关键的热演化节点，等效镜质体反射率(等效R_o)分别是1.5%和2.0%。等效R_o从0.7%至1.5%阶段，为快速生排油阶段，孔隙形态主要为墨水瓶状孔和部分板状孔，有机质逐渐发育少量孔洞，矿物溶蚀孔出现；等效R_o从1.5%至2.0%阶段，为快速生气阶段，有机质分解使得有机孔和矿物间孔洞大量发育，孔径逐渐增大，孔隙主要为板状孔或楔形孔和少部分墨水瓶状孔；等效R_o大于2.0%阶段，孔隙几乎只发育板状孔或楔形孔，孔径进一步增大。R_o大于1.5%为松南断陷群页岩气富集的有利源储耦合阶段。     

原油和干酪根热演变下限模拟实验在研究高变质地区中的应用

本文通过原油和干酪根的热模拟实验,探讨了热演化过程及烃类裂解的最终反应。对气体产物的体积和组分作了测定和分析,对烃类在热作用下两极分化产生氢,而在一般天然气中却含氢较少的原因作出解释。根据演化程度及保存条件,讨论了含氧异常的情况,并列举了天然气井中含氧异常的实例。最后,结合高变质有机质碳酸盐岩地区的岩石中固体沥清反射率和镜质体反射率Ro_(max),讨论了高变质地区存在天然气藏的可能性。     

深层多途径复合生气模式及潜在成藏贡献

深层—超深层是当前和未来油气勘探的重要方向,明确高演化阶段天然气的生气途径、机制和潜力,将有助于发展天然气成因理论和指导深层油气勘探。结合大量模拟实验和动力学计算,探讨了不同母质和途径生气的成熟度和温度界限（生气时限）及贡献,建立了深层多途径复合生气模式。提出I/II型有机质或干酪根直接热降解（初次裂解）生气下限可延至R_O=3.5%,最大生气量可达120~140 m³/t_TOC,R_O>2.0%阶段的生气量可达20~40 m³/t_TOC。系统认识了原油全组分裂解动力学过程,提出在2 ℃/Ma地质升温速率条件下,液态烃大规模裂解的地质温度为190~220 ℃,对应的成熟度为R_O=2.0%~2.3%;源内残留烃和源外液态烃裂解生气贡献分别为约80 m³/t_TOC和200 m³/t_TOC,乙烷裂解温度要高于230 ℃。硫酸盐热化学还原作用（TSR）导致液态烃裂解温度降低20~40 ℃,加速高含硫化氢（H₂S）天然气藏的高效聚集;无机流体和矿物参与的加氢生气作用可提高天然气生成潜力20%~30%,是深层高—过成熟天然气生成的途径之一。多途径生气过程构成了天然气形成的完整演化序列,揭示在传统油气“死亡线”之下,深层—超深层仍具有天然气勘探潜力。     

FAMM技术在松辽盆地源岩成熟度评价中的应用

采用FAMM技术分析松辽盆地晚白垩世青一段优质烃源岩认为镜质体具有富氢特点,镜质体反射率受到的抑制程度为0.08％ ～0.21％,平均为0.12％.与此同时,建立了实测镜质体反射率与等效镜质体反射率的关系,指出利用实测镜质体反射率评价烃源岩时可能低估了其成熟度.该技术有助于正确恢复盆地的古地温史和热史,能够有效地指导石油勘探.     

川东南志留系龙马溪组页岩沥青反射率和笔石反射率的应用

川东南地区下志留统龙马溪组海相页岩中发育有较多的形态清晰的笔石碎屑和孔隙充填无定形固体沥青,准确区分两者是研究该地区热演化程度的基础。川东南地区多口钻井龙马溪组页岩反射率测试结果显示,笔石反射率比沥青反射率在区域分布上具有更好的一致性,笔石反射率均大于3.0%,略高于沥青反射率,并沿西南—东北方向热成熟度逐渐增大,对应等效镜质体反射率在2.0%以上,指示川东南龙马溪组页岩处于高—过成熟阶段。但是,笔石反射率与等效镜质体反射率换算关系仍存在不确定性,有待进一步的研究。      

砂岩介质下陆相原油裂解生气模拟

继四川盆地、塔里木盆地发现大量的海相原油裂解气气田之后,在渤海湾、柴达木等陆相盆地也发现存在陆相原油裂解气,但目前对陆相原油裂解气的生气机理、主控因素以及与海相原油裂解气差异性研究还不够.采用封闭体系黄金管热模拟实验方法,选取陆相原油样品开展裂解模拟实验.结果 表明:①陆相原油在高演化阶段可以大量裂解生气,陆相纯原油系...     

原油裂解动力学及其相变特征和意义——以柴达木盆地北缘伊深1井为例

为了研究柴达木盆地北缘(柴北缘)原油裂解及其相态演化历史,应用黄金管封闭体系高压釜模拟实验,对柴北缘马北106井古近系储层中原油进行了热模拟生气实验。通过对各演化阶段的流体组分精确定量,建立了原油裂解过程中的相态演化模型,同时根据化学动力学原理,计算获取了原油裂解成气的动力学参数。以此为基础,对柴北缘伊北生烃凹陷的原油裂解和相态演化史进行了重建。研究表明,独立相原油地下保存温度上限受到热演化程度和地层温度、压力的双重控制。原油裂解过程中的流体临界压力表现出明显的“稳定”(Easy%R_O＜1.08%)、“升高”(1.08%＜Easy%R_O＜2.05%)、“降低”(Easy%R_O＞2.05%)3个阶段变化特征。柴北缘伊北生烃凹陷原油裂解从距今约20Ma开始,现已基本完全裂解,其流体相态在N₂²—Q₁₊₂期间由液相转变为气相,油气运移过程中在埋深浅于1 500m时发生气液分异,伊北凹陷及其周缘勘探方向为深部找气、浅部找油,中心找气、周缘找油。     

济阳坳陷深层天然气成因判识

近年来，济阳坳陷深层天然气勘探工作取得了一定进展，但深层天然气成因类型判识研究才刚刚起步，成因判识的分歧之一是已发现的天然气究竟是干酪根裂解气还是原油裂解气，这两类天然气从理论上分析在济阳坳陷都有存在的可能性。为此，进行了干酪根与原油裂解的模拟实验，得出了依据ln(C₁/C₂)与ln(C₂/C₃)、甲基环己环/环己环与2,3-二甲基戊烷/甲基环己烷、δ¹³C₁与δ¹³C₂的相关关系能区分原油裂解气和干酪根裂解气的认识：原油裂解气中ln(C₂/C₃)值大，一般比干酪根裂解气中值大2以上；油裂解气中甲基环己环/环己环和2,3-二甲基戊烷/甲基环己烷值较大，分别大于1.5和1；油裂解气中δ¹³C₁与δ¹³C₂轻，初始裂解阶段仅为-55‰和-41.5‰。应用上述相关关系对济阳坳陷深层天然气进行了成因判识，结果认为：济阳坳陷深层天然气大多为干酪根裂解气，也有极少部分原油裂解气的混入。其中丰深1井天然气形成温度为120~170 ℃，原油裂解率小于15%；义115井天然气形成温度最高，原油裂解率为60%~70%。     

柴达木盆地东坪地区原油裂解气的发现及成藏模式

柴达木盆地东坪地区发现了中国陆上地质储量最大的基岩气田——东坪气田，其天然气来源于侏罗系高成熟-过成熟阶段的裂解气，但深层裂解气藏的成因较为复杂，特别是在东坪气田以西的坪西和尖顶山构造带，由于不发育侏罗系，新发现的基岩气藏来源不明，影响了深层天然气的勘探认识。利用天然气组分和同位素分析数据，结合东坪地区地质特征对深层裂解气开展分析，建立了天然气的成藏模式。研究表明，东坪地区深层基岩气藏具有原油裂解气，基岩储层中发育沥青包裹体，表明该地区发育古油藏裂解气。柴达木盆地北缘的侏罗系烃源岩以湖相泥岩为主，有机质丰度高、类型好，经历了长期的深埋过程，具备形成原油裂解气的物质基础和温度条件。东坪地区深层基岩气藏的成藏具有早期充油、后期高温裂解、晚期调整的特征。东坪地区原油裂解气的发现拓展了柴达木盆地北缘天然气的勘探领域，对深化柴达木盆地深层天然气勘探具有重要指导意义。     

柴达木盆地东坪地区原油裂解气的发现及成藏模式

柴达木盆地东坪地区发现了中国陆上地质储量最大的基岩气田--东坪气田,其天然气来源于侏罗系高成熟-过成熟阶段的裂解气,但深层裂解气藏的成因较为复杂,特别是在东坪气田以西的坪西和尖顶山构造带,由于不发育侏罗系,新发现的基岩气藏来源不明,影响了深层天然气的勘探认识。利用天然气组分和同位素分析数据,结合东坪地区地质特征对深层裂解气开展分析,建立了天然气的成藏模式。研究表明,东坪地区深层基岩气藏具有原油裂解气,基岩储层中发育沥青包裹体,表明该地区发育古油藏裂解气。柴达木盆地北缘的侏罗系烃源岩以湖相泥岩为主,有机质丰度高、类型好,经历了长期的深埋过程,具备形成原油裂解气的物质基础和温度条件。东坪地区深层基岩气藏的成藏具有早期充油、后期高温裂解、晚期调整的特征。东坪地区原油裂解气的发现拓展了柴达木盆地北缘天然气的勘探领域,对深化柴达木盆地深层天然气勘探具有重要指导意义。     

原油及源内残余沥青裂解成气差异及地质意义

为了研究不同类型原油和源内残余沥青在高演化阶段的甲烷产率,明确天然气成因类型,系统整理了不同类型原油及源岩的金管模拟实验结果,统计了甲烷产率随模拟温度的变化,发现原油性质对生气过程和生气量都有明显控制,重质油起始生气温度低于轻质油和正常油,在原油裂解成气初期,甲烷产率变化为重质油>正常原油>轻质油,重质油对天然气成藏贡献较大;在原油大量裂解过程中,轻质油的甲烷产率很快超过正常原油和重质油,最终成为天然气成藏的主力。重质油产气早是因为其富含非烃和沥青质,裂解活化能低,产气率低与H/C值（原子比）低有关,轻质油产气晚是因为其富含饱和烃,裂解活化能高,产气率高与H/C值（原子比）高有关。轻质油开始裂解对应成熟度约为Easy% R_O=1.5%。干酪根及源内分散沥青生气与原油裂解受相同的因素控制,H/C值高低控制了不同类型干酪根的生气量,在各成熟阶段上甲烷产率始终是Ⅰ>Ⅱ>Ⅲ型有机质。源内分散沥青在化学组成上接近重质油,但比重质油更容易裂解,除活化能低外,还受到黏土矿物催化的影响,其起始裂解成熟度大体为Easy% R_O=1.0%。这种差异对热演化程度极高的四川盆地天然气成因类型确定和潜力评价有非常重要的地质意义。     

辽东湾坳陷新近系特稠油成藏模式与成藏过程——以旅大5-2北油田为例

辽东湾坳陷断裂构造带原油稠化作用强烈,形成了复杂的特稠油油藏,其特殊的油藏模式为勘探阶段的油藏评价带来巨大风险。基于测井资料、岩心和薄片观察结果、原油地化分析和包裹体测温等技术,建立了旅大5-2北油田特稠油油藏模式,并对其成藏过程进行研究。结果表明:明化镇组和馆陶组特稠油藏与常规油藏相比具有不统一的油-水界面、弧形的油藏边界、油-水关系倒置以及油顶为分选极差的砂砾岩等特征;在距今约25 Ma东营组沉积末期,来自辽中凹陷和辽西南洼的原油在东营组经历了第一期成藏,由于处于断裂带且埋深较浅,原油遭初步的生物降解作用;自明化镇组沉积期距今5 Ma以来,东营组聚集原油遭受破坏,沿控圈断层作垂向运移至浅层,受早期稠化作用的影响,一方面在很大程度上降低了对保存条件的要求,原油可以在盖层条件较差的储层中聚集成藏,另一方面原油优先选择物性较好的储层进行充注,伴随着聚集后进一步强烈的生物降解作用,形成特殊的油藏模式。     

东濮凹陷天然气富集规律

通过实验模拟,气体组分及同位素特征分析,对东濮凹陷不同类型天然气藏进行了聚类分析,并对成因进行判识。明确了古近系和石炭—二叠系2套烃源岩,在高热演化条件下可依次形成原油裂解气、湖相泥岩干酪根晚期裂解气及煤成气,3种主要生气方式造就了东濮凹陷深层富气。成因判识及气藏动态过程分析表明,东濮凹陷凝析气藏及煤成气藏具有"近源聚集、接力成藏、W型分布"的成藏特征。结合典型气藏解剖,指出深层凝析气及煤成气的富集主要受高热演化烃源岩的分布控制,其中,凝析气藏的有利勘探区域受深度(小于4 350 m)、坡度(同沉积断层)、有机质丰度(TOC0.8%)("三度")控制,二次生烃区域斜坡构造部位及深层储层"甜点"发育区是古近系深层凝析气藏勘探重点领域。煤成气的有利勘探区域主要集中在上古生界煤系源岩Ro2.0%、生气强度大于20×108 m3/km2的区域,中央隆起带及斜坡中下部位为有利勘探区。     

油砂沥青改质工艺流程优化探讨

分析了某油砂沥青改质厂合成原油产品收率的设计值与实际运行值,结合现有单元装置,探讨了提高合成原油产品收率的工艺流程优化方案.研究表明,先溶剂脱沥青后热裂化的工艺组合,以及对脱油沥青黏度的认识不充分,造成合成原油实际运行收率偏低.探讨了减压渣油先热裂化再溶剂脱沥青的工艺流程方案.与原设计方案相比,优化的工艺方案馏分油收率...     

塔里木盆地顺南1井原油硫代金刚烷系列的检出及意义

使用银盐离子色层柱,从塔里木盆地顺南1井奥陶系原油中分离出含硫非烃。采用色谱色质方法,在含硫非烃中检测出了完整的低聚硫代金刚烷系列化合物,包括硫代单金刚烷、硫代双金刚烷和硫代三金刚烷系列共38个化合物,同时还检测到高聚硫代四金刚烷和高聚四金刚烷硫醇系列。以D₁₆-单金刚烷作为定量内标,顺南1井原油中低聚硫代金刚烷、硫代单金刚烷、硫代双金刚烷、硫代三金刚烷系列含量分别为79.88 μg/g （oil）、21.27 μg/g （oil）、31.49 μg/g （oil）和27.12 μg/g （oil）,高含量的硫代三金刚烷、高聚硫代金刚烷及高聚金刚烷硫醇的检出表明原油经历了中等的硫酸盐热化学还原作用（TSR）。顺南1井原油中可以检测到高聚四金刚烷和五金刚烷系列,原油中3-甲基+4-甲基双金刚烷含量高,为707 μg/g （oil）,指示原油经历了强烈的裂解作用,原油裂解作用叠加TSR反应是造成该原油具有最重的海相全油碳同位素的原因,该原油全油碳同位素为-26.7 ‰。区域的高温高压背景加之走滑断裂的发育为热裂解及TSR作用提供了地质条件。