淡水和咸水湖相泥质烃源岩不同赋存态有机质的地球化学特征

泥质烃源岩中的有机质存在多种赋存形式,其中与无机矿物结合形成有机—无机复合体是有机质保存的重要方式之一。为了对比研究泥质烃源岩中不同赋存态有机质的地球化学特征,选取东营凹陷沙三下亚段（淡水湖相）和沙四上亚段（咸水湖相）优质烃源岩为研究对象,采用“溶剂抽提—皂化—HCl酸解—HF/HCl酸解”的连续处理实验方法,依次得到烃源岩中的游离态有机质、黏土矿物层间吸附有机质、碳酸盐矿物结合有机质和黏土矿物表面化学吸附有机质。结果表明,烃源岩中的矿物结合态有机质约占可溶有机质总量的10%,矿物结合态有机质与游离态有机质表现出显著的地化特征差异：矿物结合态有机质以非烃、沥青质等极性组分为主要组成,饱和烃中轻烃比例较高;矿物结合态有机质可以补充保存具有生源指示意义的分子标志物,如指示Botryococcus braunii生源的两环倍半萜类分子标志物仅在碳酸盐矿物结合有机质中检出,指示古菌生源的角鲨烷仅在HF/HCl酸解有机质中检出;此外,矿物结合态有机质亦可对沉积环境的差异做出分子响应。因此,在对游离态有机质地化特征分析基础上,如能综合分析不同矿物结合态有机质的地化特征,可以获得更为全面的地质分析结果。     

泥质烃源岩中蒙脱石伊利石化对页岩气赋存的影响

页岩气的赋存受多种因素的制约,作为泥质烃源岩中最主要的2种黏土矿物,蒙脱石和伊利石在比表面和微孔隙上存在的明显差异决定了蒙脱石更有利于页岩气的赋存。成岩过程中的压实作用和蒙脱石向伊利石的转化以及由此产生的异常压力都会改变蒙脱石和伊利石的性质,进而影响到对页岩气的吸附。然而,泥质烃源岩中蒙脱石层间有机质的存在,一定程度上延缓了蒙伊化进程,也会对页岩气的吸附产生重要影响。将泥质烃源岩中蒙脱石伊利石化与蒙脱石层间有机质演化以及层间水脱水过程联系起来分析发现,成岩过程中层间有机质排出以前以及层间水排出时期,即从无序伊蒙混层向部分有序混层转化的阶段(伊蒙混层比50%~35%)以及有序伊蒙混层形成的末期(伊蒙混层比15%左右),对应页岩气的有利富集期。     

泥质烃源岩有机质保存研究

在泥质烃源岩中,存在多种有机质保存方式。除外部缺氧环境外,有机质通过降解缩聚、选择性保存、自然硫化以及黏土保护等得以稳定存在。不同保存机制的有机质,构成了干酪根中多样的有机质显微组分类型,并在生烃时间和生烃性能方面存在显著差异性,这可能是造成泥质烃源岩具有宽生烃区间的重要原因。对多种有机质保存机制进行深入认识,探讨不同保存机制与外部环境的关系,尤其是矿物与有机质的相互作用,可能是未来石油地质领域有机质保存研究中的重要问题。这对于深化油气成因理论研究,更科学地开展油气资源评价,探索油气勘探新领域,具有十分重要的意义。     

湖相页岩不同赋存状态的可溶有机质定量表征

湖相页岩中可溶有机质可分为游离态、吸附态以及互溶态。不同赋存状态可溶有机质定量研究对油气资源评价、页岩油可动性、烃源岩生烃机理及油气赋存机理研究等具有重要意义。通过不同极性溶剂的组合,对中国东部2种不同岩相的湖相页岩进行了逐次分级抽提,获取了游离态、干酪根吸附-互溶态以及矿物表面吸附态等3种不同赋存状态的可溶有机质含量,并对不同赋存状态的可溶有机质进行地球化学组分分析。分析结果显示,湖相页岩中干酪根吸附-互溶态可溶有机质占有较大比例,其次为游离态有机质。游离态可溶有机质主要以轻质组分为主,压裂有利于轻质组分的析出。干酪根吸附-互溶态可溶有机质主要以中-重质组分为主,同时含有部分轻质组分。岩石矿物表面吸附的可溶有机质主要以含氧杂原子化合物为主。相比纹层不发育的块状页岩,纹层状页岩中游离态可溶有机质占有比例更高,更有利于页岩油的开发。     

低熟烃源岩可溶有机质的荧光特性研究

运用显微荧光分析技术,对江汉盆地盐湖环境自然演化剖面中低熟烃源岩的可溶有机质及其芳烃,非烃馏分进行了详细的研究,讨论了影响可溶有机质荧光光谱的因素,研究表明,随反射率及可溶有机质缩合程度的增加,其荧光“红移”;在低成熟阶段,非烃馏分的荧光参数与镜质组反射率相关性最好,是较好的成熟度参数。     

大巴山、米仓山南缘烃源岩特性研究

通过大量的实验资料,首次系统地对勘探新区大巴山、米仓山南缘不同时代的烃源岩特征进行了综合研究。指出：下寒武统、下志留统、下二叠统是主要的烃源岩发育层系;与四川盆地类似,新区内Ⅰ级烃源岩有机碳含量较高,有机质类型好,主要为Ⅰ型－Ⅱ型干酪根,且横向分布稳定,现今均处于成熟阶段,以生气为主。烃源岩的热演化史研究表明：古生代时期源岩热演经程度较低,源岩的油气生成相态明显受株罗系地层沉积厚度的控制;下寒武统烃源岩成油高峰期在三叠纪末－侏罗纪初,气态烃的大量形成时间为早侏罗世末－晚侏罗世;下志留统烃源岩成油高峰期在早侏罗世－中侏罗世,气态烃大量形成的时间为中侏罗世末－白垩世;下二叠统烃源岩成油高峰期在中侏罗世－晚侏罗世,气态烃大量形成的时间为晚侏罗世－白垩纪。     

烃源岩中粘土对有机质保存的研究进展

有机质通过与粘土结合而获得长期保存,这在自然界是普遍存在的。通过总结前人在粘土与有机质关系方面的研究成果,包括粘土结合有机质的数量,结合有机质的类型,二者结合的差异性,为探讨烃源岩中有机粘土复合体保存方式及生烃机理问题奠定基础。     

泥质烃源岩有机碳含量预测方法研究

通过对ΔlogR技术、多元回归预测模型、颜色预测模型的原理、方法、特点展开分析,对这三种方法的适用性和约束条件进行总结,认为ΔlogR技术需对目的层分段处理并要求泥质岩处于低成熟—成熟阶段(0.6%Ro1.2%);多元回归预测模型具有区域局限性;颜色预测模型要求样品为暗色非均质泥质岩。TOC测井评价的方法能够提供纵向上TOC分布曲线,克服取心不足的困难,解决分析测试的经济问题。结合鄂尔多斯盆地中东部地区二叠系山西组泥质岩的地质特征进行TOC预测,结果显示运用五元回归的方法预测效果最好,相关系数为0.897 8。     

西峰油田延长组烃源岩生烃潜力评价

通过Rock—Eval岩石评价、显徽镜下观察、有机元素分析、镜质体反射率等分析，对鄂尔多斯盆地西峰油田延长组烃源岩进行了地球化学特征研究及生烃潜力评价。分析结果表明：①延长组长7段、长8段烃源岩有机质丰度普遍较高，其中，中等和好烃源岩所占比例分别为94％和77％，长8段烃源岩样品有机质丰度与生烃潜力均高于长7段烃源岩样品，董志区烃源岩样品高于白马区烃源岩样品；②长7段、长8段烃源岩有机质类型多为腐殖-腐泥型；③长7段、长8段烃源岩有机质热演化普遍处于成熟阶段，具有生成大量原油的有利条件，这对该区油气源对比和油气勘探具有重要的价值。     

新汶地区煤系烃源岩生烃热模拟实验研究

采用囊式生烃封闭装置系统进行煤系烃源岩热模拟实验的分析研究,对新汶地区二叠系煤系烃源岩样品开展了产烃特征的分析,实验表明石炭系煤系烃源岩具有较好的生烃潜力,气态烃产率随温度变化而不同。将生烃阶段划分为连续生烃和二次生烃两种形式。连续生烃过程生成的天然气干燥系数低于二次生烃过程。从500℃~550℃开始,二者干燥系数又趋于一致,主要以生成甲烷为主。当二次生烃现象越多,总产气量就越少。     

准噶尔盆地东部克拉美丽地区石炭系烃源岩研究

准噶尔盆地东部克拉美丽地区的勘探一直没有突破，是否存在有效烃源岩成为制约勘探决策的主要因素。文章在分析地表样品地球化学特征的基础上，运用有机相的方法研究和预测了石炭系烃源岩性质与分布，滴水泉组现今处于成熟到高成熟演化阶段，主要分布在克拉美丽山前五彩湾凹陷至陆粱隆起一带，推测乌伦古坳陷可能也存在对应分布，最大厚度可达700m以上；巴塔玛依内山组是一套以腐殖型干酪根为主的湖相好烃源岩，主要分布在北三台、吉木萨尔凹陷、五彩湾凹陷及乌伦古坳陷一带，厚度在100m以上；石钱滩组为成熟到高成熟较差海相烃源岩，主要分布在石钱滩凹陷，生油能力较差，以生气为主。石炭系烃源岩在侏罗纪-白垩纪末进入二次生烃高峰期和排烃期，较晚的生烃期对油气的保存较为有利，对石炭系烃源岩的油气勘探具有重要意义。     

陆相烃源岩有机质中碳同位素组成的分布特征

研究了各种湖相和沼泽相沉积岩有机质中碳同位素组成的分布特征。提出了不同类型干酪根的碳同位素组成的δ^13C特征值。指出了盐湖相与一般湖相和沼泽相干酪根在碳同位素组成上的明显差别，并论述了造成这种差别的原因。还讨论了有机质在成烃演化过程中的碳同位素分馏作用，提出了有关的碳同位素分馏模式。同时还研究了成烃演化过程中岩石抽提物的碳同位素分馏作用的特点，及其所包含的初次运移信息。     

泥质烃源岩中粘土矿物结合有机质热演化的红外发射光谱研究

选取济阳坳陷古近系渐新统沙河街组泥质烃源岩,进行小于2μm的粘土组分提取,运用红外发射光谱技术研究粘土矿物结合有机质的热演化过程和有机-粘土相互作用对有机质热演化过程的影响.结果显示,代表脂肪链结构的甲基、亚甲基振动吸收峰随着温度的升高,强度逐渐降低,烷基链由于受到粘土保护而晚于支链分解;代表芳香结构的芳环的振动吸收峰强度变化较为复杂,798,779,750cm-1等峰随温度升高而减弱,而1600cm-1和3030cm-1峰则在200℃左右才出现并不断增强,随后慢慢减弱,且芳香度指数一直增加,显示出明显的芳构化过程.同时,粘土矿物层间水合阳离子通过"水桥"机制将含羧基的有机分子结合起来,对其演化有抑制作用.红外发射光谱研究揭示出粘土矿物结合的有机质主要通过脂肪族化合物的芳构化转化实现生烃的演化特征,是烃源岩热演化研究的有效手段.     

孙虎—前磨头地区下第三系烃源岩有机地化特征及评价

孙虎－前磨头地区位于渤海湾盆地冀中坳陷东南角,其特殊的构造位置及演化特征决定了其对油气生成和保存并十分有利。主要的油源层为沙三段和孔二段,局部地区沙四段具生烃能力。孔二段和沙四段有机质丰度低、类型差,尽管成熟度较高,但生烃潜力有限;沙三段有机质丰度相对较高、类型较好,但成熟度较低。烃源岩综合评价结果表明,该区勘探前景不佳。     

泥质烃源岩的比表面与有机质关系研究进展及意义

烃源岩中有机质的富集一直备受关注,研究有机质与比表面关系是认识有机质富集机理的重要方法之一。泥质烃源岩比表面的构成较为复杂,它与烃源岩的孔隙尺寸、岩石组分、矿物成分以及粘土矿物的内表面和外表面等因素密切相关;但是,比表面的各检测方法都有其局限性,如压汞法适用于检测介孔和大孔,氮气吸附法适合于微孔和外表面,EGME法适用于微孔和内表面等,因此,选择合适的检测方法研究泥质烃源岩的比表面特征至关重要。烃源岩中有机质的赋存方式不同,特别是可溶有机质,或以物理吸附方式附着于矿物的外表面,或以化学吸附方式进入矿物的内表面,这造成了有机质与比表面相关性的变化与差异。因此,在开展泥质烃源岩比表面研究时,既要关注岩石矿物及有机质赋存特征影响,也要依据研究目的选择合适的比表面检测方法。     

川西坳陷侏罗系烃源岩评价

川西坳陷侏罗系不仅发育了一套炎热-干旱气侯条件下的河湖相红色碎屑岩,还沉积了间歇湖和常年湖的部分灰-深灰色泥岩.研究表明,该段暗色泥岩虽然厚度不大,有机碳指标较低,但有机质类型较好,具有生烃潜力高、生烃时间早的特征.概算其生烃总量为29.2×1012～33.3×1012m3,可转化成资源量3500×108～4000×108m3.这部分"自生自储"的天然气资源,能有效地降低主力气源在输导层中的运移损失和聚集后的扩散损失,相对提高其聚气丰度.     

准噶尔盆地腹部地区烃源岩地球化学特征

对准噶尔盆地腹部地区侏罗系烃源岩样品进行了详细的地球化学分析,结果表明,氯仿沥青＂A＂组成均以低饱和烃、芳烃高非烃、沥青质含量为特征,母源性质以陆源高等植物来源为主,并形成于湖沼相弱氧化环境;烃源岩样品有机质的成熟度都不高,处于低成熟阶段。     

烃源岩中有效有机质的类型评价及意义

在经典干酪根质量划分方案的基础上,将原来的惰性干酪根进一步细分为“死碳”和无效碳,分别为不参与生烃和参与生烃但不作为油气产物的有机碳.新的干酪根质量划分方案可以很好地解释地质条件下氢质量分数与有机质丰度之间常见的协变关系.结合生、排烃模型,随着成熟度的增加,氢质量分数沿带状曲线逐渐降低,并不是沿某一条曲线逐渐降低,与地质数据相符,说明一套烃源岩原始的氢质量分数采用定值并不合适.烃源岩中有效有机质的类型定义为参与生烃的有机质类型,烃源岩有机质由有效有机质与无效有机质组成,后者无生烃潜力但会降低氢质量分数的计算值.一套烃源岩内氢质量分数的变化可能是有机质保存条件的波动(如硫酸盐还原强度的变化)的反映,并非一定是由于有机质类型输入的变化.有效有机质类型评价表明,有效有机质类型为倾油(油源岩),但原始氢质量分数低的烃源岩仍是形成滞留油裂解气型页岩气藏的有利烃源岩,常规有机质类型评价可能将这些烃源岩忽略.     

柴达木盆地西部咸化湖相优质烃源岩地球化学特征及成藏意义

传统上认为柴达木盆地西部地区咸化湖相烃源岩有机质丰度低,油气主要来源于"可溶有机质"。在柴达木盆地西部首次发现一定规模有机质丰度较高的优质咸化湖相烃源岩,其TOC值一般约在1%,最高可达4%以上;生烃潜量一般大于6 mg/g,最高可达40 mg/g;氢指数一般在500 mg/g(TOC)以上,最高可达900 mg/g(TOC)以上。有机质类型以I型和II1型为主,少量II2型,为倾油型有机质。而有机质丰度过低的样品(TOC0.5%),其类型也较差,所含的可溶有机质也较低,生烃潜力小,为无效烃源岩。优质烃源岩生物标志化合物中富含植烷、C28甾烷、伽马蜡烷和C35藿烷等指示咸水环境的化合物,同时具有高甾烷低藿烷、高C27甾烷低C29甾烷等特征,指示有机质主要来自于水生藻类。这些藻类中富含脂类化合物,被称为"油藻",在较低的成熟演化阶段可直接转化为烃类。咸化环境有利于藻类直接转化而成液态烃的保存,从而形成"未熟—低熟油"。柴达木盆地西部咸化湖相烃源岩中所含的"可溶有机质"明显高于淡水湖相烃源岩,这正是该地区在中浅层发现的一批"未熟—低熟油田"的重要物质来源。通过模拟实验证实,有机质在成熟演化阶段也具有较高的生油潜力,符合经典的油气生成模式。因此,对于深层来说,成熟的烃源岩形成的油气是主要的勘探对象。在该地区古近系深层优质烃源岩形成的油气具有2类成藏模式:(1)源外成藏,即通过油源断层将油气运移至浅部构造圈闭聚集成藏;(2)源内成藏,即在深部烃源岩附近的岩性圈闭中近源聚集。目前这2类油气藏勘探均已获得重大突破,发现了2个亿吨级储量区块,证实深部优质烃源岩形成的油气藏勘探潜力巨大。     

富有机质烃源岩中显微组分分离及地球化学特征研究

利用干酪根富集、液氮冷冻-室温下解冻和重液中加入乙醇等方法,解决了烃源岩中显微组分分离中存在的有机质丰度低、脆性差和亲油性强的问题,初步建立了烃源岩中显微组分的分离方法。运用该方法从云南禄劝和吉林桦甸等地区的样品中成功制备出葡萄球藻、层状藻、角质体和镜质体等单种显微组分,并对上述显微组分和手选出的树脂体进行岩石热解、红外光谱和活化能分析。结果表明：壳质组的生烃能力较强,生烃范围窄;不同显微组分结构差别较大,产物也不同;镜质体生烃能力相对于壳质组组分非常低,生烃范围宽,且产物以气为主;显微组分的密度与其生烃能力存在一定的负相关性。