不同藻类热模拟实验的生烃特征对比

针对多细胞宏观底栖藻紫菜在不同演化阶段的生烃特征开展了封闭体系加水热模拟实验,并与浮游藻和单细胞藻类生烃特点进行了对比。实验结果表明:随着温度的升高,多细胞藻类的生烃率呈双峰分布,低熟阶段是釜壁轻质油的主要产出阶段;气携凝析油在成熟阶段达到生成高峰,气态烃与液态烃产率相当;高成熟阶段因为有机质裂解和液态产物的裂解,气态烃成为排出烃的主要组成部分。不同藻类的生烃高峰及产物的组分在不同成熟阶段各有特点,浮游藻类的脱氧反应主要发生在成熟阶段,而单细胞和多细胞藻类的脱氧反应主要发生在低成熟阶段。液态产物方面,浮游藻类和多细胞藻类在低成熟和成熟阶段以非烃质产物为主,而单细胞藻类以沥青质为主。高成熟阶段,单细胞藻类的芳烃比例明显增高,而饱和烃产率以多细胞底栖藻类为最高。不同藻类产生的液态产物在族组分上的差异,对资源评价的精度具有一定影响。      

干酪根向油、气演化的热变模拟试验

本文用松辽盆地白垩系嫩一段未成熟生油岩的腐泥型干酪根、进行了热变模拟试验、热失重分析以及热变模拟产物(包括气态、液态)的分析,指出了干酪根演化过程中温度和受热时间的意义。根据热变产物和油、气性质的比较,讨论了干酪根转化及成烃过程,认为烃类的生成是由于温度的增加,不断地调整干酪根核间各种官能团化学键的结果。     

松辽盆地白垩系湖相Ⅰ型有机质生烃动力学

针对松辽盆地白垩系湖相Ⅰ型有机质的生烃特征和动力学,利用黄金管模拟装置开展了升温热解实验。液态产物和气体产物的定量分析结果表明,该Ⅰ型有机质在热演化过程中以生油为主,干酪根初次裂解气产量仅为100 mg/g左右。轻质油的色谱演化和烃类气体生成的活化能分布共同证实,封闭体系的烃类气体来源于多种反应途径,其中早期生成液态产物的二次裂解作出了很重要的贡献。同时,动力学计算的结果表明,不同液态产物生成反应的动力学参数存在差异,轻质组分生成的活化能明显要高于重质组分;源内残留油二次裂解的平均活化能为57.3 kcal/mol,要低于油藏内正常原油裂解的活化能;Ⅰ型有机质初次裂解气形成于生油初期到源内残留烃裂解早期阶段。     

藻干酪根在碳酸盐岩与泥岩中成烃特征对比

通过加水热模拟分析了藻干酪根在碳酸盐岩和泥质岩介质下成烃特征的异同。碳酸盐岩与泥质岩液态产物族组成的饱和烃气相色谱及固体干酪根的特征仅有微弱差异；在泥质岩加水介质中的气体产率明显小于碳酸盐岩,其主要原因在于碳酸盐岩介质中大量CO₂的形成；粘土矿物对气态烃的催化作用具体表现为把不饱和的烃类通过加氢催化转化为饱和烃类,对低分子的甲烷表现出较为明显的催化效应；碳酸盐岩则对于不饱和烃和甲烷的催化作用不如粘土岩,但对较重气态烃的生成却比较有利。在大量生油之前碳酸盐岩生油量高于泥质岩,生油高峰时两者总液态产物产率几乎相等,泥质岩生油高峰与碳酸盐岩基本一致或稍晚。      

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。      

煤岩热模拟产物演化特征与煤层气形成关系

为探讨煤岩中煤层气的热演化特征,选取柴达木盆地侏罗系未成熟煤岩样品进行加水热模拟实验,分析了煤岩气、液态产物及固体有机质的热演化特征。实验结果表明,气态烃可以形成于煤岩热演化的各个阶段,液态烃主要在生油窗范围内生成且生成量相对低。生油高峰时烃类气体中甲烷产率较低,之后迅速增加;重烃气体在大量生油阶段和高成熟阶段早期产率相对较高,之后开始降低。非烃类气体中二氧化碳的体积分数明显高于氮气的体积分数,均主要形成于生油阶段;氢气的体积分数普遍较高,随温度升高先降低后增高,最小值出现于生油高峰之后。煤岩能够生成气态烃和液态烃,总体具有较高的甲烷产率,远高于一般煤层实测的含气量,具备形成煤层气的物质基础。     

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。      

数值模拟有机质裂解形成异常地压机制

20世纪50年代以来，油气生成一直被作为异常地压的主要形成机制之一。油气生成对孔隙压力变化影响为：1）固体干酪根转化为液（气）态，孔隙流体体积增加；2）由于油气与孔隙水不相溶，沉积物的渗透率降低。假设液态烃和气态烃（甲烷）这两种有机物的裂解产物作为孔隙中的新相态依次出现，并以此作为评价异常地压形成机制的基础。用简化的三阶段的一级动力反应模型模拟油气的生成，用两相流体公式计算有机质成熟作用对地压形成的影响。研究表明，石油生成对地压的影响不大，天然气的生成对地压的影响却很大。在一定深度下，油气裂解形成超压的作用随岩石中有机质含量增加变得越来越重要。     

烃源岩有限空间热解生油气潜力定量评价研究

利用无锡石油地质研究所研制的地层孔隙热压生排烃模拟仪,选用泌阳凹陷核三段未成熟深灰色泥岩,采用分温阶连续递进有限空间热压生烃模拟实验方法,获得了Ⅱ₁干酪根在不同成熟时期的阶段与累计生油、生气与生烃产率。通过与开放体系的Rock-Eval热解生烃动力学对比研究,首次建立了一套在有限空间条件下烃源岩生油气潜力评价方法,提出了以下干酪根生烃潜力评价参数:①残留油潜量与指数;②干酪根生油潜量与指数;③干酪根生气潜量与指数;④干酪根总生烃潜量与指数;⑤最大生油温度与反射率、最大生气温度与反射率及最高生烃温度与反射率。借助这些生烃评价指标能定量评价干酪根在某个演化阶段生"油"、生"烃气"和生烃潜力,描述其生油气过程。      

油页岩生排烃模拟实验中不同液态烃产物特征

为了探究油页岩生排烃模拟实验中不同液态烃产物的组成及变化特征,利用WYMN-3型高温高压模拟仪分别对鄂尔多斯盆地延长组长7油层组和准噶尔盆地芦草沟组油页岩样品在250℃,300℃,350℃,375℃,400℃,450℃和500℃共7个温度条件下进行了半开放体系生排烃模拟实验。通过对比与分析排出油、洗出油和残留油等3种液态烃产物的生成特征及族组分组成,结果发现:2个样品中排出油均是影响总油变化的重要因素,均随温度呈基本不变→升高至最大值→下降的3段式变化趋势;洗出油和残留油的变化趋势相同,均表现为基本不变→升高至最大值再下降至最低值→基本不变的变化趋势。从3种液态烃产率的变化趋势可以明显地将有机质热演化划分为可溶有机质生油气、干酪根热裂解生油气和油裂解生气等3个阶段。就排出油、洗出油和残留油的关系而言:洗出油为排出油和残留油的"过渡"产物;排出油产率峰值对应的温度高于洗出油峰值对应的温度,残留油产率峰值对应的温度一直为350℃,所以排出油经过初次运移后会在烃源岩表面滞留一段时间后再发生二次运移,而残留油峰值则出现在"生油窗"初期阶段的温度点上。微观上,排出油和残留油族组分中,高含量的饱和烃、芳烃组分是总有机碳含量更高的重要依据,也是生烃产率更高的重要影响因素。由此可见,通过研究排出油、洗出油和残留油的产率和族组分特征,可为进一步探讨地质演化过程中液态烃的演化阶段和状态提供理论依据。     

烃源岩生烃时效性对油气分布的控制作用——以松辽盆地南部东南隆起区梨树断陷为例

虽然很多盆地或断陷内油气藏的形成与分布往往受控于生烃中心，但是某些特殊地质背景的断陷或盆地就有例外，这是因为不同构造位置烃源岩生烃时效性的差异可以控制油气分布。通过对东南隆起区梨树断陷源岩演化史、油源对比的研究，认为深凹带源岩具有2期生烃作用，第一期生烃对现今油气藏没有贡献；第二期生成高成熟天然气为主，在深凹带的储层内成藏；而斜坡带源岩为一期生烃作用，生烃时期晚于深凹带源岩的第二期，以原油为主，主要聚集在斜坡带的储层内。因此不同构造位置的烃源岩生烃时效性不同，并且控制着油气的生成与运聚，进而控制着油气的分布。     

致密砂岩气区气田水液态轻烃的类型特征及其地质意义——以四川盆地上三叠统须家河组气藏为例

前人的研究成果认为,天然气聚集区地层水中主要是以甲烷为主的轻烃与少量苯类及酚类化合物。然而,利用吸附丝色谱技术对四川盆地上三叠统须家河组气藏56个气田水样品开展分析后却发现,该区致密砂岩气区气田水中具有丰富的液态轻烃(C4~C16)信息,可分为富烃类与贫烃类两大类、6个亚类共16种类型。为此,进一步分析了气田水轻烃发育特征与烃类的关系,取得了以下主要认识:1气田水中液态轻烃的广泛发育,显示须家河组气源岩多处于热演化生湿气—大量生气早期阶段,苯系物与萘系物的广泛存在,展示其液态轻烃为煤系烃源岩所生成;2气田水中轻烃类型的差异证明储层的非均质性较强、连通性差,烃类的聚集形成于储层致密化同期或致密化以后;3须家河组气藏中不同区域天然气的聚集存在期次与类型上的差异,大量富烃类气田水的存在,证实四川盆地须家河组还未经历原油热裂解成气阶段,天然气仍以干酪根热裂解气为特征。对气田水中液态轻烃的分类与特征进行归纳总结,为致密砂岩气区天然气藏的形成与演化规律研究提供了新方法,对气层的压裂改造与天然气的开采也具有重要的地质意义。     

生油岩定量评价中的轻烃问题

生油层定量评价中,无论是使用热解法,还是烃类法,计算生油层的已生油量、残留烃量、排烃量以致聚集量时,都会遇到一个轻烃的补偿问题。所谓轻烃,我们指的是C₁-C₁₄。这种轻烃在生油岩的烃类初次运移和进入运移通道及储集层后的二次运移中最为活跃。目前实验分析中,无论是氯仿抽提还是岩样热解,大部分的轻烃都被损失掉,即使是采用吸附烃法和轻烃法,也只能回收一部分。因此,人们一直无法弄清它在生油层中的确切含量及其随埋深增加的演化规律。      

原油热演化程度与碳同位素组成变化关系

通过开展对未成熟干酪根的热模拟实验,测定干酪根在不同演化阶段产出液体烃的碳同位素组成.阐明由于演化影响导致原油中碳同位素分馏的原因,并结合模拟实验结果验证和解释了地层中母岩干酪根和所产原油在高成熟阶段碳同位素组成发生“逆转”的现象,同时,提出利用碳同位素对多产层地区油/油源对比中,必须注意演化程度要在相同的演化阶段才有可比性,特别在高成熟地区,否则有可能导致错误判断.     

准噶尔盆地主要烃源岩生烃模拟实验及地质意义

对准噶尔盆地五大生烃岩系八套生烃层组的主要烃源岩进行了室内的热模拟实验。结果表明, 产烃率的变化取决于有机质类型和生源环境, 富氢源岩具有较高的产油率, 但产气率有别;强还原环境的富氢源岩可提前进入生烃门限, 生成低熟油;另外, 模拟产物液态烃和气态烃及干酪根随模拟温度的升高均发生不同的热分馏效应;模拟实验还再现了干酪根元素和各官能团的演化规律, 从而揭示了不同类型源岩的成烃机理。在此基础上, 提出除了在盆地范围内继续寻找与石炭—二叠系烃源岩有关的原生或次生油气藏和在盆地南缘寻找与三叠—侏罗系烃源岩有关的次生油气藏外, 南缘山前凹陷西侧下白垩统和下第三系具有生成低熟油气的地质地化条件应引起高度重视。     

再论有机质“接力成气”的内涵与意义

有机质"接力成气"重点关注烃源岩中滞留液态烃在高一过成熟阶段的生气与成藏潜力,是指随热成熟度升高,干酪根降解生气转化为原油裂解生气,在主生气时机上构成接力过程.在增补生气动力学实验和气藏解剖研究基础上,研究发现:烃源岩在液态窗阶段排烃以后的滞留烃数量相当高,在高一过成熟阶段可作为有效气源灶;滞留烃裂解生气主要发生于Ro值大干1.6%的高一过成熟阶段;滞留烃热裂解天然气可用甲基环己烷含量进行鉴别;高成岩环境下存在天然气有效排驱的通道,动力和过程,可规模形成源外常规气藏.有机质接力成气的意义体现在3方面:①对烃源岩中滞留液态烃生气与成藏贡献的关注;⑦对滞留液态烃主成气时机的确定;③对高一过成熟阶段滞留液态烃热裂解气"源外"天然气常规成藏潜力的评价.图6表1参23     

徐家围子断陷深层烃源岩生烃条件研究

松辽盆地徐家围子断陷4套烃源岩中沙河子组暗色泥岩和煤层最为发育，其平均有机碳值分别为1.59%和32.8%，原始生烃潜力较大；有机质类型以Ⅲ型为主，少量为Ⅰ型和Ⅱ型，以生气为主；断陷边部烃源岩大都处于高成熟阶段，断陷中部沙河子组烃源岩R_o全部大于2.0%，处于过成熟阶段。徐家围子断陷从火石岭组沉积开始，大地热流值逐渐升高，白垩纪末期达到最大值2.3 HFU，然后地层逐渐冷却，大地热流值降至现今的1.75 HFU。徐深1井沙河子组暗色泥岩到现今的累积生气强度达到38×10⁸m³/km²，达到形成大气田的气源条件。距今90 Ma和80 Ma出现2次显著的生气高峰，对应泉头组沉积时期和姚家组沉积时期，区域盖层已经完全具有封闭能力，对天然气的后期保存比较有利。