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。      

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。      

煤系有机质生成烃类中甾烷系列化合物地球化学特征——以高温封闭体系下热模拟实验为例

选择泥炭和褐煤进行热模拟试验并开展对比研究,目的是全面获得煤系有机质生烃特征。通过对草本泥炭和褐煤的热模拟实验液态产物饱和烃进行色谱—质谱分析得到,在泥炭和褐煤热模拟样品中均检测出丰富的甾族系列化合物,且以C29甾烷占优势。研究发现,随热模拟温度增高,C29甾烷相对含量减少,温度在350℃之后趋于稳定;而C27甾烷和C28甾烷相对含量具有增加的趋势,暗示了C29甾烷的去甲基效应。C2920S/（20S＋20R）值和C29ββ/（ββ＋αα）值可以判识样品是否成熟或未熟,是良好的成熟度指标。∑重排甾烷/∑规则甾烷值可以区分成样品成熟度。研究发现,在低演化阶段,泥炭和褐煤模拟曲线存在显著差异,而在高演化阶段,二者吻合较好。所以,对比研究泥炭和褐煤的地球化学特征,对认识煤系有机质生烃特征具有重要意义。     

温压共控生烃模拟实验烃类产率演化特征及地质意义

为探究深层环境“煤系”烃源岩生排烃潜力及生烃机理,利用WYMN?3型高温高压（HTHP）模拟仪对柴达木盆地北缘DMG1井中侏罗统烃源岩（Ⅲ型有机质,炭质泥岩和煤的R_O值分别为0.67%和0.64%）进行了半开放体系温压共控条件下的生排烃模拟实验。结果显示：①炭质泥岩和煤的最大总油产率分别为79.38 mg/g_TOC和37.30 mg/g_TOC,且总油产率整体呈“双峰”型演化规律;②较低演化阶段（T≤300 ℃,P≤42.0 MPa）,2类源岩的排出油产率均小于残留油产率,排烃效率较低,但在400 ℃（51.0 MPa）排油/烃率大幅增加,分别达到了76.84%和83.72%;③排出油族组分主要为非烃和沥青质,其族组分产率演化特征也与液态烃产率演化规律总体相似,炭质泥岩排出油族组分产率整体较煤的族组分产率高;④模拟气主要由烃类气和非烃气（CO₂、N₂）组成,气态烃产率随着热演化程度的增加而升高,2类源岩最大烃类气产率分别为116.46 mL/g_TOC和36.85 mL/g_TOC;⑤镜质体反射率（R_O）均随温压条件的升高而增加,与温度呈良好的一致性变化规律。此次温压共控模拟实验结果表明,温度仍然是有机质热演化的主要因素,流体压力对Ⅲ型有机质烃产物的形成具有“双重”控制作用,“煤系”烃源岩在高过演化阶段仍具有较强生烃潜力。该研究为进一步认识柴达木盆地北缘侏罗系深层“煤系”烃源岩生排烃规律提供了一定的数据参考。     

中国石化无锡石油地质研究所实验地质技术之地层孔隙热压生排烃模拟实验技术

<正>热压生排烃模拟实验是研究烃源岩热演化机理、油气资源评价、油气源对比的重要手段之一。现有的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主要因素的影响。中国石油化工股份有限公司     

鄂尔多斯盆地西缘上古生界泥岩饱和烃Pr/Ph值特征及其地质应用

通过对鄂尔多斯盆地西缘上古生界泥岩有机母质类型、有机母质热演化程度、有机质沉积环境等方面与泥岩饱和烃Pr/Ph值之间关系的分析,首次认识到西缘上古生界泥岩饱和烃姥鲛烷与植烷的比值（Pr/Ph值）小于1.0,并且主要受沉积环境水体咸度的影响,与有机母质类型、有机母质热演化程度的关系不明显。应用泥岩、煤岩饱和烃Pr/Ph值特征对盆地西缘上古生界凝析油的来源进行判识,指出上古生界凝析油主要来源于煤系地层,进而认为煤系地层在上古生界天然气成藏中起着决定性的作用。     

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。      

半开放体系下温压对烃源岩HTHP模拟产物产率的影响

为探究温度和压力对烃源岩高温高压热模拟产物产率的影响,利用WYNN-3型高温高压(HTHP)模拟仪对辽河盆地桃10井Ⅲ型有机质的炭质泥岩进行了半开放体系的生烃、排烃热模拟实验。通过进行温控系列(T—t)和温压共控系列(P—T—t)2种方式350℃、400℃、450℃、500℃、520℃和540℃6个温度点的慢速升温热模拟实验。结果发现生烃模拟产物分别在T—t和P—T—t系列的500℃和450℃出现单位样品产率的低点。而分别在2个系列的520℃和500℃出现了模拟气态烃(39.452mg/g和27.697mg/g)和总烃产物产率(51.784mg/g和52.395mg/g)的最大值;并且此温度阶段之后,2种模拟方式实验样品单位产率出现降低趋势。从2个系列排出油、气态烃、总油、总烃单位样品产率和生排烃演化模式的对比中可以发现,压力对Ⅲ型有机质烃产物的生成起到一定的促进作用。同时,实验结果展示的有机质演化过程与传统沉积质演化与油气生成模式有一定的重复性和相似性,一方面展示了实验的可行性与重要性,另一方面也表征了烃源岩在实际地质演化过程中可能出现的复杂的演变特征。为研究评价盆地或凹陷烃源岩的生烃潜力提供了一定的理论指导意义。     

东濮凹陷深层异常温压条件下的油气生成特征

运用石油与天然气生成理论,讨论了东濮凹陷深层异常温压条件下烃源岩热演化的异常现象。研究表明,与正常压力油气热演化规律相比,异常高压作用下,烃源岩热演化程度明显偏低,有机质热演化程度与其受热史不匹配,有机质的热演化明显受到抑制。只有地层压力达到一定门限值时,才会明显发生这种现象。在东濮凹陷,当压力系数大于1.5时,有机质的热演化出现明显异常。对深层异常温压条件下烃源岩的生烃潜力研究表明,深层烃源岩仍然具有较高的生烃潜力。同时对该区深层含烃流体相态、储集性及深部盖层封闭性能等问题进行的分析表明,东濮凹陷深层异常温压条件下油气勘探具有良好前景     

文东地区深层烃源岩热演化与天然气生成特征

应用石油与天然气生成理论 ,讨论了文东地区深层异常温压条件下烃源岩热演化的异常现象。研究表明 ,与正常压力油气热演化规律相比 ,异常高压作用下 ,烃源岩热演化程度明显偏低 ,有机质热演化程度与其受热史不匹配 ,有机质的热演化明显受到抑制。只有地层压力达到一定门限值时 ,才会明显发生这种现象。在文东地区 ,当压力系数大于 1 5时 ,有机质的热演化出现异常。对深层异常温压条件下烃源岩的生烃潜力研究表明 ,深层烃源岩仍具有较高的生烃潜力。同时对该区深层含烃流体相态、储集性及深部盖层封闭性能等问题进行的分析表明 ,文东地区深层异常温压条件下油气勘探具有良好的前景。     

塔里木盆地S74井稠油热模拟实验研究(一)——模拟产物地球化学特征

对塔里木盆地S74井稠油开展了热模拟实验,对原油、模拟残渣抽提物、排出油的族组分及其碳同位素进行了测试,并对饱和烃进行了气相色谱与气相色谱—质谱分析,同时进行了烷烃气碳同位素分析。研究表明:1)模拟残渣抽提物饱和烃结构组成、甾萜烷生物标志化合物随模拟温度的变化具较大幅度的变化,而排出油除在350℃出现异常外,饱和烃结构组成、甾萜烷生标特征随模拟温度的变化不大;2)模拟残渣抽提物及其馏分碳同位素随模拟温度的增高而逐渐变重,而排出油及其馏分碳同位素随模拟温度的变化规律不明显;3)烷烃气碳同位素随模拟温度的增高而逐渐变重,各模拟温度点烷烃气碳同位素呈正常组合序列分布。      

Features of liquid hydrocarbon and biomarker maturity ratios during HTHP semi-open system pyrolysis of type II and III source rocks

In order to study the liquid hydrocarbon generated by laboratory pyrolysis and the biomarker maturity ratios in expelled oil with the increasing simulation temperature, the Hydrous semi-open system high temperature high pressure (HTHP) pyrolysis experiments was performed on Type II and III source rocks from 350°C to 540°C. The results showed that expelled oil yields in both samples have a trend of increased first and then decreased with the increasing temperature, while an opposite tendency occurred in the residual oil. The biomarker maturity ratios, such as ∑C_21?/∑C₂₂₊ ratio in n-alkanes, Pr/Ph ratio in isoprenoid alkenes, Ts/Tm in terpenes, and C₂₉ββ/(αα + ββ) ratios in steranes are all better indicators in terms of maturity in pyrolysis. However, the maturity biomarkers ratios interpreted by the mechanism of isomerization such as C₃₁-homohopanes 22S/(22S?+?22R) and ααα C₂₉-sterane 20S/(20S + 20R), which had already reached their equilibrium values, indicating that microbiological deterioration is one reason for the failure indicative function of αααC₂₉sterane20S/(20S + 20R) ratio. This research may also play an important role in the studies about the evolution of sedimentary organic matters in geology.     

塔斯马尼亚油页岩生烃模拟排出油与滞留油地球化学对比Ⅰ:族组分及同位素组成

澳大利亚塔斯马尼亚下二叠统油页岩富含有机质,有机质的生物来源相对单一,主要为塔斯马尼亚藻,且成熟度较低,是热模拟实验的理想样品.为研究排出油与滞留油的地球化学特征和热演化特征,对其进行了生排烃模拟实验.结果表明,该油页岩的生油高峰为340℃;各温度点排出油与滞留油的族组分相对含量对比结果显示,以生油高峰温度点340℃为...     

鄂尔多斯盆地山西组低成熟度页岩生烃热模拟

为查明鄂尔多斯盆地古生界二叠系山西组页岩生烃过程中产物的变化规律及影响因素,揭示页岩生烃潜力,选取了鄂尔多斯盆地东缘山西组地层低成熟度富有机质页岩样品,采用密封黄金管—高压釜体系,在50 MPa围压下,以20℃/h和2℃/h的升温速率进行生烃热模拟实验,测定气态烃和液态烃的产量及气态烃的碳同位素组成,分析不同升温速率下实验产物的演化规律,探讨碳同位素特征及成因,并建立了山西组页岩生烃模式。研究表明:(1)相对低的升温速率有利于烃类气体的生成;(2)相对低的升温速率下,液态烃产率和最大产率对应的温度都较低;(3)温度对热解气碳同位素有明显影响,而升温速率对热解气碳同位素并无明显影响。建立了鄂尔多斯盆地山西组页岩生烃模式。生烃热模拟结果显示鄂尔多斯盆地山西组页岩生烃潜力较好。     

川西北地区飞仙关组原油的发现及地质意义

采用色谱（GC）、色谱-质谱（GC—MS）和同位素分析等技术方法,以广元长江沟剖面为例,系统分析了川西北地区飞仙关纽原油地球化学特征,并初步分析了其成因。结果表明,长江沟剖面飞一段灰岩缝洞中原油的δ^13C值和各族组成8nC值都小于-30‰,族组分之间的碳同位素分馏效应较小,原油没有遭受细菌分解、淡水淋滤等次生同位素分馏效应;正构烷烃为前高后低的单峰型,主峰碳为C22,Pr／Ph值为0．75,姥姣烷和植烷均较相应正构烷烃（nC17和nC18）优势;芳烃色谱呈现驼峰,总体上组成比较复杂,以菲系列为主,经过MPI1折算该原油成熟度Ro=0．94%;三环萜分布在C19-C30之间,以C23为主峰;霍烷以C30为主峰,伽马蜡烷含量较高,表明其母源为还原-弱还原的咸水环境;规则甾烷以C29优势,呈C29〉C27〉C28的“V”字型分布,甾烷成熟度参数C29 20S／（20S＋20R）值和C29 ββ／（ββ＋αa）值分别为0．39和0．31,均未达到平衡值。结合区域地质背景、飞一段烃源岩特征、原油地球化学特征,认为飞仙关组原油是寒武系烃源岩进入生烃高峰期的产物,现今灰岩洞缝中原油的分布状态是原油早期充注以后遭受构造运动破坏的结果。     

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。     

深层烃源岩热模拟过程中气态烃产物变化特征――以济阳坳陷沙四段和昌潍坳陷孔二段烃源岩为例

对济阳坳陷沙四段和昌潍坳陷孔二段的泥岩样品进行热模拟实验并对其气态烃产物进行分析后表明,气态烃产率随热模拟温度升高而增大,350℃时开始急剧增大;产物中甲烷含量和C2―C5重烃含量均随模拟温度的升高而增大,C2-C5占C1-C2的比例呈降低趋势。对气态烃的稳定碳同位素进行分析后指出,甲烷碳同位素在350℃之前有所减小,当温度超过350℃后逐渐增大;C1―C4烃类气体碳同位素分布在-24．6‰～-42．6‰之间。还指出济阳坳陷和昌潍坳陷深层烃源岩在进入成熟演化阶段后具有生油气的潜力,但烃源岩的原始有机碳含量对油气的生成量有影响。     

SHY-DL催化剂碳四烃低温芳构化性能

以不同组成的碳四烃为原料,采用碳四低温芳构化生产高辛烷值汽油技术,在反应压力为2.0 MPa,反应温度为340～400℃,体积空速为1.0 h-1,氢气/原料油(简称氢油比,质量比,下同)为50∶1的条件下,考察SHY-DL催化剂对芳构化液相产物的影响。结果表明,各试样碳四烯烃转化率均大于99%;随着反应温度的升高,各试样碳五以上液体收率在380℃时达到最大值,汽油中芳烃质量分数提高,液相中汽油收率降低。以碳四烯烃质量分数为55.69%的碳四烃为原料,在反应温度为360℃,反应压力为2.0 MPa,体积空速为1.0 h-1,氢油比为50∶1的条件下,SHY-DL催化剂经过1 200 h的长周期运行表明,其活性与稳定性未见明显衰减。