不同模拟实验条件下烃源岩生油气能力对比及意义

通过对比研究地层孔隙热压生、排烃模拟实验与高压釜生烃模拟实验中油气产率及其演化过程与产物地化参数特征,结果表明由于模拟实验设置的边界条件不同,同样热解温度条件下地层孔隙模拟实验已生成的油气产率是高压釜模拟实验的两倍多,但地层孔隙模拟实验残余固态产物的岩石热解自由烃、生烃潜力、氢指数仍然大于高压釜模拟实验的。分析认为,高压釜模拟实验所设置的热解实验条件加速了干酪根的过度裂解,生成了更多的“焦炭”、二氧化碳和氢气,偏离了烃源岩的自然演化过程;而在地层孔隙模拟实验的实验条件,有效阻止了干酪根的过度裂解,使干酪根向油气的转化率较高,所得油气产率较高压釜大。实验数据表明,地层孔隙模拟的已生成的油气产率不仅大于原始样品的氢指数,且生油后残余固态产物仍具有较高的氢指数。因此,烃源岩的氢指数和模拟实验的油气产率均不能正确评价烃源岩的真正生油气潜量,提出采用油气指数来评价烃源岩的最大生油气潜量。     

优质烃源岩成烃生物与生烃能力动态评价

在海相优质烃源岩常规有机地球化学分析的基础上,综合利用仿真地层热压模拟实验与超显微有机岩石学等新技术对优质烃源岩不同成烃生物生烃潜力进行分析。结果表明:我国下古生界高过成熟海相优质烃源岩目前能够识别的成烃生物主要由底栖生物（或底栖藻类）及菌类（真菌类和细菌）组成,干酪根类型主要为Ⅱ型,这些海相优质烃源岩的原始生烃能力相当于Ⅱ型干酪根,其中底栖藻类相当于Ⅱ₁型,真菌细菌类一般相当于Ⅱ₂型;其次为浮游生物,生烃潜力与Ⅰ型干酪根相当。优质烃源岩中浮游藻类和底栖藻类在不同成熟阶段的生油能力不同,在高成熟—过成熟阶段生气潜力及其与原油裂解生烃的相对贡献也有差异。因此,下古生界高成熟度烃源岩需要根据不同类型的成烃生物或干酪根类型在各成熟阶段的生油、生气能力进行动态地评价。不同成烃生物生烃潜力研究不仅对常规油气勘探而且对非常规油气勘探也具有重要的借鉴意义。     

银根—额济纳旗盆地主力烃源岩生烃热模拟实验研究

银根—额济纳旗盆地下白垩统巴音戈壁组二段普遍发育一套湖相烃源岩,勘探证实这套烃源岩对油气成藏贡献很大,为盆地内主力烃源岩。黄金管—高压釜限定体系热模拟实验表明,巴音戈壁组二段样品的总烃累计产率为265.50～798.06 mg/g,“生油窗”内（模拟镜质组反射率EasyR_o=0.7%～1.5%）的总油产率为263.99～778.74 mg/g,大量生气阶段（EasyR_o>1.5%）的气态烃产率为191.19～582.69 mL/g,预示着这套源岩具有较高的生油气潜力。依据热模拟烃类产物的产率变化特征,可分为4个主要成烃演化阶段：（1）干酪根热解生油阶段,EasyR_o=0.57%～0.8%（样品热模拟的起始EasyR_o为0.57%）,该阶段以干酪根热解生油为主;（2）凝析油生成阶段,EasyR_o=0.8%～1.5%,以早期生成的油裂解为轻烃和干酪根裂解生气为特征;（3）油裂解生气阶段,EasyR_o=1.5%～3.3%,此阶段以早期生成的油裂解生气为主;（4）气裂解阶段,EasyR_o>3.3%,以C_2-5裂解成甲烷为特征。     

地层孔隙热压生排烃模拟实验初步研究

热压生排烃模拟实验是研究烃源岩热演化机理的重要手段之一。现有模拟实验技术主要强调的是温度、压力和时间,忽视了地层流体压力、生烃空间、高温高压地层水及初次排烃等重要影响因素。利用自行研制的地层孔隙热压模拟实验仪,同时考虑影响烃源岩生排烃过程的多种因素,建立地层孔隙热压生排烃模拟实验技术,对比研究发现:流体压力、生烃空间和高温高压液态水跟温度、时间一样自始至终影响着沉积有机质的生烃演化,只是在不同演化阶段其影响程度和表现形式不同。在低成熟—成熟阶段,地层孔隙—高温高压液态水热体系对Ⅰ型干酪根黑色泥岩成烃过程的影响主要表现为延缓了油的生成,抑制了气体的生成,改变了干酪根的组成特征,提高了烃源岩的生油潜力。     

东海西湖凹陷平湖组Ⅲ型干酪根暗色泥岩生排烃模拟

为更真实地刻画烃源岩生排烃过程及为油气资源定量评价提供合理的关键参数,对东海陆架盆地西湖凹陷始新统平湖组Ⅲ型干酪根暗色泥岩开展了半开放体系下热压生排烃模拟实验研究。模拟结果显示,该暗色泥岩的生排烃过程主要包括初期缓慢生油阶段(R_o=0.5%～0.7%)、早期快速生排油阶段(R_o=0.7%～1.0%)、中期油裂解气阶段(R_o=1.0%～1.5%)、后期主生气阶段(R_o=1.5%～2.3%)及晚期生干气阶段(R_o>2.3%)。该烃源岩的排油门限(R_o)约为0.7%,其生气范围较宽(R_o=1.0%～3.0%),且在高—过热演化阶段仍具备较强的生气能力,是以生气为主的气源岩。通过对实验结果和样品生排烃特征的研究,建立了一套西湖凹陷平湖组Ⅲ型暗色泥岩生气与生排油过程及潜力评价的数学模型,可用于该区资源量计算。与封闭体系的高温高压黄金管热模拟实验相比,半开放体系下烃源岩热压生排烃模拟实验的累计产油率更高,也更接近实际地质情况,据此评价可使西...     

柴达木盆地北缘侏罗系烃源岩

柴达木盆地北缘是柴达木盆地三大油气区之一,其源岩为早、中侏罗世煤系地层.烃源岩有机质类型以Ⅲ1型和Ⅱ型干酪根为主,Ⅰ2型干酪根仅在局部地区有分布.通过对柴达木盆地北缘侏罗系烃源岩中不同类型干酪根的13C核磁共振研究,指出了研究区Ⅰ2、Ⅱ、Ⅲ1型干酪根的化学结构特征以及化学结构中"芳构碳"、"油潜力碳"与"气潜力碳"的相对含量,据此从定量分析的角度对不同类型干酪根的生油气贡献作了评价.Ⅰ2、Ⅱ、Ⅲ1型干酪根的生烃能力依次减弱,对生油的贡献也依次减弱,且生成油气的比例不同,Ⅰ2、Ⅱ型干酪根以生油为主,Ⅲ1型干酪根则以生气为主.     

柴达木盆地北缘侏罗系烃源岩

柴达木盆地北缘是柴达木盆地三大油气区之一,其源岩为早、中侏罗世煤系地层.烃源岩有机质类型以Ⅲ1型和Ⅱ型干酪根为主,Ⅰ2型干酪根仅在局部地区有分布.通过对柴达木盆地北缘侏罗系烃源岩中不同类型干酪根的13C核磁共振研究,指出了研究区Ⅰ2、Ⅱ、Ⅲ1型干酪根的化学结构特征以及化学结构中"芳构碳"、"油潜力碳"与"气潜力碳"的相对含量,据此从定量分析的角度对不同类型干酪根的生油气贡献作了评价.Ⅰ2、Ⅱ、Ⅲ1型干酪根的生烃能力依次减弱,对生油的贡献也依次减弱,且生成油气的比例不同,Ⅰ2、Ⅱ型干酪根以生油为主,Ⅲ1型干酪根则以生气为主.     

烃源岩有限空间油气生排模拟及其意义

利用DK-Ⅱ型地层孔隙热压生排烃模拟实验仪,对东濮凹陷沙三2亚段烃源岩开展烃源岩有限空间油气生排模拟研究,结果揭示烃源岩的生排烃演化呈现出4个阶段,即烃源岩在Ro值小于等于0.72%的阶段为相对缓慢生油阶段,生成的油无法排出;Ro值介于0.72%～0.80%之间的阶段为烃源岩快速生油阶段,但生成的油仍主要残留于烃源岩中;在Ro值为0.80%～1.00%时干酪根生油已结束或受到抑制,主要表现为大分子"油"向小分子"油"转化,该阶段油可以排运在烃源岩上、下邻接的砂岩层以及烃源岩表面及裂缝内,这为东濮凹陷及其他盆地或凹陷在以烃源岩为主体的发育带寻找非常规油气藏提供了依据;在Ro值大于1.00%时主要进入油裂解成气阶段,但即使在Ro为2.0%甚至2.4%时,生成的油也没有全部裂解成甲烷气,主要还是以油的形式存在,启示可以打破传统认识在更深的层位寻找石油。     

烃源岩有限空间生排烃基础研究新进展

利用DK-Ⅱ型地层孔隙热压生排烃模拟实验仪开展烃源岩有限空间生烃与压差排烃模拟实验研究,结果表明盆地持续沉降过程中烃源岩成烃过程明显显示3个阶段,其中成熟度小于0.70%之前,烃源岩处于缓慢生油阶段,0.70%～0.90%则处于快速生油阶段,至0.90%时已基本达到生油最高峰,大于0.90%之后,受烃源岩内部流体压力的作用,极大地抑制了烃源岩中干酪根向烃的转化;且在该阶段,烃源岩破裂作用排出油可滞留在烃源岩表面及与之有连通的微裂缝中,部分排出油可进入与烃源岩层互层的砂岩层内。烃源岩成熟度高于0.70%之后,当盆地整体抬升阶段烃源岩区与储集岩区压力系统差达到一个临界压力差值(约4～5MPa)时,才能使烃源岩生成的油较有效地发生远距离运聚并成藏。     

准噶尔盆地南缘中二叠统烃源岩封闭体系与开放体系生烃模拟试验研究

准噶尔盆地南缘地区二叠系烃源岩生烃潜力较好,部分层段达到优质烃源岩标准,勘探前景广阔。选取了南缘东部野外妖魔山和红雁池地区的野外地质剖面中二叠统不同类型干酪根的烃源岩样品,进行了开放体系与封闭体系的生烃模拟试验的研究。密闭体系的生烃模拟试验表明,南缘二叠系烃源岩Ⅰ型干酪根生油量与生气量均较高,好于Ⅱ型。并且二者的生烃演化过程也不同,Ⅰ型干酪根的镜质体反射率Ro值在1.0%左右时,吸附油量达到高峰,Ro值在1.3%左右时,排出油量达到高峰;Ⅱ型干酪根的Ro值在1.0%左右时,排出油量与吸附油量均达到高峰。开放体系模拟试验表明,不同类型干酪根的活化能存在差异,与干酪根的显微组分有关,并且从生烃转化表明,Ⅰ型干酪根的生烃转化早、快,在Ro值为0.90%左右时达到生烃高峰,Ⅱ型与Ⅲ型干酪根依次变慢。     

松辽盆地南部深层中-高演化阶段烃源岩品质评价标准探讨

目前实施的有机质丰度评价行业标准并不适用于中-高演化阶段烃源岩.为了实现此类烃源岩品质的精细分类评价,该文基于烃源岩原始生烃潜量与残余有机碳含量以及残余生烃潜量关系,建立了不同演化阶段烃源岩有机质丰度评价标准,探讨了烃源岩岩性、干酪根类型以及热演化程度对评价指标界限划分的影响.研究表明,中-高演化阶段烃源岩丰度指标划分...     

Hydrocarbon evolution during pyrolysis of source rocks of Yacheng coal formation from the Yanan depression in the South China Sea

Closed-system pyrolysis experiments were conducted on coal and carbonaceous mudstone samples using gold tubes pressured to investigate the gas generation potential and evolution. The results indicate that the total gas potential of coal is 5 times that of carbonaceous mudstone, and the total oil concentration is 2.5 times that of carbonaceous mudstone. Methane continuously increased with increasing temperature of pyrolysis. The increase ratio of heavy hydrocarbon gas is the largest at low temperature. The gas evolution of both samples is controlled by activation energy. Coal can be divided into four stages, namely kerogen degradation, kerogen cracking, oil cracking, and C₂ cracking stage. Carbonaceous mudstone can be divided into kerogen cracking and oil cracking. The temperature of turning point for coal is higher than carbonaceous mudstone.     

不同热模拟方式下烃源岩干酪根演化特征红外光谱分析

烃源岩的生烃过程是在地层孔隙空间内有机质受温度、上覆岩层静岩压力和高地层流体压力（PVT-L共控）等多种作用下的一种复杂的物理化学反应过程。然而目前常用的生烃模拟实验（高压釜加水生烃模拟）大多是在一个低流体压力、无静岩压力、相对较大的生烃空间下进行的,与实际地质情况差异较大。选用南襄盆地泌阳凹陷核三段未熟泥岩分别开展了PVT-L共控和常规高压釜方式加水模拟实验,不同演化阶段干酪根的傅里叶变换红外光谱对比分析表明：（1）伴随着脂族结构裂解、含氧基团脱落及芳香结构缩合,干酪根演化明显呈现出缓慢生油、快速生油和结束生油3个阶段;（2）脂肪度参数I_AL、饱芳比参数I_L/R和含氧度参数I_O表明,同等温度条件下常规高压釜加水模拟脂肪链和含氧基团的热裂解反应更为剧烈,PVT-L共控模拟则相对平缓,380℃时仍伴随有较强的生烃能力;（3）PVT-L共控模拟条件下饱和烃的芳构化程度更低,可能与其限定空间内较高的流体压力有关;（4）含氧度在成熟中期间歇的轻微增大,暗示水对干酪根生烃过程也许有重要的作用。2种不同模拟方式下干酪根红外光谱特征上的差别,暗示其在生烃反应机理上存在较大差异,在热模拟实验研究中要根据研究目的合理选择模拟方式,设置实验条件。     

油气生成的化学动力学模型和煤成气的数值模拟

建立了一个半开放系统的生烃化学动力学模型及其煤成气的简化模型.在该模型中煤或干酪根首先降解为油和气,随以后成熟度的增加,源岩中未排出的石油裂解为气,在油气的形成过程中,伴随着油气的初次运移.该模型可用于任何沉积盆地中油气形成过程的数值模拟.实际应用时,可根据给定的化学动力学参数,选择模型和其中参数.     

煤系烃源岩油气生成、排出与滞留特征

针对煤系地层烃源岩的油气生成、排出与滞留能力的有效性问题,选取不同沉积环境、不同时代煤岩及其夹层中的碳质泥岩和泥岩,开展了在成岩作用下的高温高压半开放—半封闭体系模拟实验,建立了相应的演化模式。结果表明,不同沉积环境下,Ⅱ₂型煤系烃源岩在生油窗内具有一定的排油能力,也具备较强的烃气生成能力,既可以作为油源岩,也是高效气源岩;而Ⅲ型煤系烃源岩在生油窗内主要以滞留油为主,基本不具备排油能力,主要以排出烃气为主,仅能作为气源岩。生烃转化率主要受控于有机质类型,排烃能力还受控于岩性与丰度,按单位质量岩石而论,煤岩远高于其夹层中的碳质泥岩与泥岩。煤岩在全演化阶段,无论是低阶煤还是高阶煤均具有较强的生成烃气能力和较高的滞留油气能力,都具有煤层气开发潜力。