未成熟石油成因的微观物理解释

从微观物理的角度,应用混沌理论和耗散结构理论来解释未成熟-低成熟石油的成因问题。首先确立微观物理解释未成熟石油成因的理论依据和微观成烃机理的“ 有机质负熵反应”理论模式; 在认识形成未成熟石油的有机质及其性质的基础上,进一步论证了未成熟-低成熟烃源岩中酸性非烃和中性非烃成烃的微观机理; 然后讨论了未成熟-低成熟烃源岩中有机质微观成烃具有代表性的实例、生物标志物成熟度指标和甾烷立体异构的ZYR 重排的微观物理解释; 最后探讨未成熟石油的成藏特征。     

泥页岩自然流体压力缝类型、特征及其作用——以中国东部古近系为例

以中国东部渤海湾盆地济阳坳陷东营凹陷、沾化凹陷和苏北盆地古近系富有机质泥页岩为例,对自然流体压力缝类型、特征及其对烃类初次运移的作用开展研究。结果表明,流体超压是自然流体压力缝产生的主要原因。自然流体压力缝有3种类型:早期泄水缝、顺层脉状裂缝和生排烃裂缝。早期泄水缝以其蛇曲形态为典型特征;顺层脉状裂缝中充填纤维状方解石脉,并与有机质共存;干酪根生烃增压形成的生排烃裂缝是富有机质泥页岩幕式排烃的关键。自然流体压力缝、层理缝和构造缝等多种成因的裂缝逐级汇聚形成相互连通的裂缝网络,是烃类重要的初次运移通道和储集空间,在多尺度渗流过程中充当渗流通道,且是实现泥页岩储集层体积压裂的前提。     

蓬莱19-3/25-6油田未熟—低熟油特征与成因

利用大量最新的原油和烃源岩等实验资料,系统分析了蓬莱19-3/25-6油田未熟—低熟油的特征、来源及其形成条件,并探讨了未熟—低熟油的主要成因机理。研究结果表明,蓬莱19-3/25-6油田未熟—低熟油埋藏较浅,具有密度高、黏度高、饱和烃含量低、饱/芳比低、非烃含量高、非沥比高、Pr/Ph低、重排甾烷丰度低和TsTm等特征。油源对比结果表明,这些未熟—低熟油来自本井区及邻近沙一、二段和沙三段未熟—低熟烃源岩,强还原的半咸水—咸水沉积环境、烃源岩有机质丰度高且类型好、主要生烃母质为藻类和有机质中的各种细菌是这2套烃源岩形成未熟—低熟油的有利地质条件,藻类有机质早期生烃、细菌改造有机质早期生烃和碳酸盐岩低温热催化早期生烃是主要成因机理,这些成因机理共同作用生成了大量的未熟—低熟油资源,对蓬莱19-3/25-6大型油田的形成具有不可忽视的贡献。     

中国南方海相优质烃源岩超显微有机岩石学与生排烃潜力

通过选取中国南方不同层系优质烃源岩样品,综合运用全岩X-衍射、扫描电镜+能谱及生排烃模拟实验方法,对南方海相优质烃源岩矿物组成特征、有机质与矿物组成关系、有机质赋存形式、成烃生物及生排烃特征进行了研究。结果表明,海相优质烃源岩中石英、方解石、白云石等矿物主要是生物成因或与生物成因有关,烃源岩残余有机碳含量与石英含量具有正相关性,而与粘土矿物含量呈负相关。分析认为,南方海相优质烃源岩有机质主要有3种赋存状态:①有机质多与硅质相伴生,是南方海相优质烃源岩中最重要的赋存形式;②有机质与钙质相伴生,是部分二叠系优质钙质烃源岩的主要赋存形式;③有机质与粘土相伴生或被片状粘土颗粒包裹与硅质及钙质生屑一起共生,有机质赋存主要受沉积环境、沉积相控制。海相优质烃源岩成烃生物主要有藻类、底栖生物和菌类3种,同一烃源岩层位样品中往往含有“多重母质”分布。模拟实验表明,浮游藻类的生烃潜力与Ⅰ型干酪根生烃潜力相当,底栖藻类生烃潜力与Ⅱ型干酪根生烃潜力相当。富有机质硅质或钙质超微薄层容易使早期重质油排出,可以形成巨型重质油藏;而片状粘土之间包裹的有机质很难使早期生成的稠油排出,则形成轻质油气藏。     

碳酸盐岩缝合线研究及油气地质意义

系统地阐述了碳酸盐岩缝合线的成因、类型、物质组成与成岩作用及其对碳酸盐岩地层厚度恢复、油气输导、储集扣生排烃作用等方面影响的研究现状.认为缝合线的空间分布特征、类型与成因研究比较成熟,并明确了缝合线主要是应力与溶解作用的结果.缝合线主要由难溶的黏土矿物、石英、固体有机质、沥青以及次生的黄铁矿、方解石等组成,其形成导致了碳酸盐岩原始地层厚度的减小.次生改造作用使得缝合线对碳酸盐岩储集层油气聚集与输导具有重要作用.低有机质丰度背景上富含有机质的缝合线对于生排烃具有重要意义,但研究程度远远不够.碳酸盐岩缝合线对油气输导、储集的作用以及有机质富集特征与生排烃机理是今后应加强研究的重要领域.     

《含油气系统——从烃源岩到圈闭》

该书译自美国石油地质家协会的专题论文集,共分六部分三十八章:第一部分总论,概述含油气系统的概念、描述、识别、逻辑和成因分类;第二部分基本要素,详细叙述了含油气系统的烃源岩、储集层、盖层和上覆岩层;第三部分成藏作用,分别就圈闭形成、油气的生成、运移和聚集方面深入沦     

鄂尔多斯盆地神木气田二叠系太原组天然气成藏条件

为了进一步揭示鄂尔多斯盆地神木气田天然气成藏条件与主要控制因素,利用石油地质学理论和油气成藏原理,结合地球化学特征,对太原组生烃条件和储集层特征、储盖条件和生储盖组合进行了系统剖析,同时探讨了成藏主控因素。研究认为:本溪组、太原组和山西组二段煤系地层是太原组气藏的优质烃源岩,有机质丰度高,生烃条件优越;山西组二段泥岩有机质丰度高,生烃能力强,同时具有物性封闭和烃浓度封闭双重封盖能力,具备良好的储盖条件;受物源和沉积作用双重控制,太原组储集层岩性以岩屑石英砂岩和石英砂岩为主,物性总体呈现低孔、低-特低渗特征,但由于石英砂岩储层的发育,局部仍存在富集高产层段。储集岩物性是影响该区太原组天然气成藏的主要控制因素,平面上追踪石英砂岩储层展布是今后降低钻井风险、确保气井高产的重点。     

论非常规油气对经典石油天然气地质学理论的突破及意义

面对非常规油气规模快速发展引发的全球能源行业诸多重大转变,亟需深入思考非常规油气革命对经典石油天然气地质学理论的深刻影响,重新审视油气成藏要素地质概念和油气系统理论框架,赋予石油天然气地质学新时期全新的学科内涵。基于此,总结了近期全球非常规油气勘探开发的重大进展,指出非常规油气革命不仅具有油气资源大幅增加的经济意义,而且对石油天然气地质学理论带来重大革新,因此具有重要的科学意义。归纳了经典石油天然气地质学生烃、储集层、分布和开发等4方面的理论核心内容,全面回顾了石油天然气地质学理论发展历史中的5个重要节点,包括背斜与圈闭理论、有机质生烃与油气系统理论、陆相油气地质、海洋深水油气地质、连续型油气聚集与非常规油气地质理论。非常规油气对经典石油天然气地质学在圈闭、储集层、盖层、资源分布、富集规律等基本理论概念方面产生了重大突破,推动油气地质基础研究向全过程生烃、全类型储集层、全成因机制、全种类油气资源转变,深化非常规油气地质理论研究,推动石油天然气地质学理论体系发展与重构,对中国乃至世界油气从常规向非常规战略发展具有重要意义。     

沉积盆地超压成因研究进展

近十多年来,超压成因研究在国际上取得了重要进展,主要表现在5个方面。(1)将超压按照成因分为5种类型:不均衡压实、流体膨胀、成岩作用、构造挤压、压力传递;其中流体膨胀超压的成因包括生烃作用、油裂解气、水热膨胀等,成岩作用则包括蒙脱石—伊利石转化作用等。(2)总结提出了6种超压成因判识方法,包括测井曲线组合分析法、鲍尔斯法(加载-卸载曲线法)、声波速度-密度交会图法、孔隙度对比法、压力计算反推法以及综合分析法。(3)随着实证超压成因研究方法的逐渐广泛应用,许多被普遍认为属于不均衡压实成因的超压已被完全或部分否定,生烃作用作为超压成因的重要性和普遍性正在得到愈来愈多证实,黏土矿物成岩作用特别是蒙脱石—伊利石转化作用对超压形成的重要性也已受到重视,构造挤压和压力传递成因的超压得到进一步确认,而且现已发现许多盆地或地区的超压可能为复合成因。(4)不同的岩性其超压成因往往有别:就泥质岩而言,烃源岩与非烃源岩的超压成因常常不同,通常烃源岩内发育的超压大多与生烃作用密切相关,有时成岩作用也具有重要贡献;非烃源岩内所发育的超压多与不均衡压实、成岩作用或压力传递等有关;砂岩等渗透性岩层的超压则多为压力传递成因。(5)对于烃源岩层段的超压成因分析而言,由于有机质含量对密度、声波等测井参数具有明显影响,因此在运用这些测井资料分析烃源岩层段的超压成因时,需要进行有机质含量校正,校正前后超压成因的分析结果往往不同。     

伊朗库姆盆地油气成藏机理分析

库姆盆地是以前寒武系变质岩为基底的中新生代盆地,通过对中下侏罗统舍姆沙克组和渐新统—中新统库姆组两套烃源岩的有机质丰度、类型、成熟度及油源对比等地球化学分析表明,舍姆沙克组烃源岩为一套有效的烃源岩层系,库姆组为一套潜在的烃源岩层系。舍姆沙克组烃源岩在早白垩世开始进入生烃门限,大约在17Ma时进入湿气和凝析油阶段,上新世早期盆地的快速沉降使侏罗系源岩达到过成熟阶段。经对库姆盆地成藏要素的演化过程进行分析,认为库姆盆地的区域石油地质背景有利于油气藏的形成、演化。库姆盆地既存在以舍姆沙克组(及库姆组)为源岩的新近系油气藏,也可存在舍姆沙克组原生油气藏。燕山期和喜山期形成的圈闭是本区的有利勘探目标。      

A SOURCE BED STUDY OF THE OLIGO-MIOCENE ASMARI LIMESTONE IN SW IRAN

Detailed geological and geochemical investigations in the folded belt of the Zagros geosyncline reveal that the source rocks for the very large Asmari oil accumulations may not be the PabdehGurpi and/or Kazhdumi formations as has been suggested; the hydrocarbons are more likely to be indigenous to the Asmari. Most previous investigators have assumed that only organic-rich marls and shales serve as effective source rocks. However, geochemical analysis shows that the organic content of the Asmari carbonate, although not very rich, compares favourably with the source beds proposed by earlier workers.
A rock should not be considered an oil source bed if it does not currently contain at least traces of oil. If the oil had been generated in the Pabdeh-Gurpi and/or Kazhdumi formations, some hydrocarbons should still be present within these rocks.
For all source rocks, there must be a positive relationship between thermal history and oil generation. Consequently, temperature and depth of burial are essential factors in petroleum genesis. The temperature history of the Asmari Formation is related to the thickness of the overlying Teritiary rocks. Maximum burial of the oligo-Miocene Asmari, throughout most of the folded belt, is assumed to have occured during Early Pliocene time before the last phase of Zagros orogeny.
Asmari limestone, therefore, qualifies as a source rock where it is buried deep enough to reach the optimum temperature needed to release its hydrocarbons. Under conditions of lower temprature and shallower burial, the limestones serve only as reservoir rocks.     

有效烃源岩的重要性及其研究

既有油气生成又有油气排出的岩层称为有效烃源岩,有机质特别富集的岩石称为优质烃源岩。过去对烃源岩仅强调生烃量,而忽略了排烃作用。但是现代成藏理论要求定量评价烃源岩的排烃作用和有机质富集层的分布规律,所以有效和优质烃源岩的研究正蓬勃开展起来。文章根据按期研究并结合文献调研,认为有效烃源岩形成于生物勃发与缺氧环境的叠加区域,它的识别既需要对实际剖面的地球化学测量,又需要对有机质含量和岩性不同的烃源岩进行模拟实验。有效烃源岩和优质烃源岩厚度不大、分布特殊,但是,它们对油气藏的形成作出了巨大的贡献。     

泌阳凹陷油气成藏特征及勘探潜力分析

泌阳凹陷核桃园组烃源岩发育,有机质丰度高,成烃潜力大,主力烃源岩大部分已经成熟．形成了丰富的油气资源;而南部和北部扇三角洲体系大多数都伸入生油区内．形成纵向交互叠置的多套生储盖组合。油气输导体系主要由砂体和断裂系统构成。在砂体内部,由于孔隙结构分布差异导致形成油气优势运移通道;油气运移成藏从核一段沉积末期-廖庄组沉积期开始,延续到廖庄组沉积末期以后的抬升时期,而廖庄组沉积末期以后的抬升剥蚀期是主要的充注成藏时期。根据油气成藏特征,在泌阳凹陷划分出3种典型的成藏模式,分别为早期成藏晚期连续叠加成藏模式、早期成藏晚期断层调整成藏模式和早期运移、断层调整、晚期充注成藏模式;在油气成藏特征分析基础上,认为北部斜坡带和南部陡坡带仍有较大勘探潜力。     

COOL SHALLOW ORIGIN OF PETROLEUM—MICROBIAL GENESIS AND SUBSEQUENT DEGRADATION

The thermodynamic equilibria of petroleum hydrocarbons and the geographic and depth distributions of oil occurrences suggest that petroleum is formed at shallow depths and low temperatures. The currently prevailing theory of origin from kerogen is inconsistent with known data, especially in relation to the non-marine oils of China.
As an alternative, a hypothesis of origin by microbial diagenesis is proposed. Microbial activities are ubiquitous at depths of less than 2,800 m. Sedimentary organic matter is first transformed into microbial lipids which migrate, accumulate and are finally converted into petroleum at 50-8OC. The energy enrichment process is performed first by microbial activities and then by heat. This process is irreversible in strictly anaerobic conditions because anaerobes cannot utilize hydrocarbons.
The dependence of the efficiency of primary migration upon the pore geometry of source rocks and upon the dimensions of microbial remains deserves emphasis.
The diagenesis of carbonate sediments is characterised by the "openness" of the systems, and by the facility with which local dissolution and reprecipitation occur. If the deposition of a carbonate sediment is sufficiently rapid, and is followed by a quickly-consolidated cover so as to prevent the supply of molecular oxygen for microbes, much pore space and hence pore water may be retained within the sediment, so that it becomes a possible source bed. The carbon and oxygen isotope compositions of carbonate minerals can be used as indicators to define both carbonate and clastic source beds.
Volcanic hydrogen gas ascending into a sedimentary basin may increase the petroleum potential of the basin by supporting the growth of anaerobes which produce source material.     

MODELLING HYDROCARBON GENERATION IN THE PALAEOZOIC AND MESOZOIC SUCCESSIONS IN SE POLAND AND WEST UKRAINE

The Lower Palaeozoic succession in SE Poland and West Ukraine has source rock potential, particularly the Ordovician and Silurian which contain oil‐prone Type II kerogen. The thermal maturity of these units ranges from early to late‐phase oil window (locally up to gas window). Within the Mesozoic succession, source rock potential is highest in the Middle Jurassic which has TOC of up to 26 wt% and a genetic potential of up to 39 mg/g of rock, with organic matter dominated by gas‐prone Type III kerogen. In SE Poland, the organic matter in this unit is generally immature, whereas maturities in West Ukraine are sufficient for hydrocarbon generation to occur. Modelling of hydrocarbon generation suggested that petroleum in Lower Palaeozoic source rocks began to be generated in the Early Carboniferous. Peak generation took place from the late Visean to the early Namurian, and terminated either as a result of source rock depletion or Variscian inversion. Expelled hydrocarbons migrated during post‐Carboniferous and Mesozoic uplift. Middle Jurassic source rocks in SE Poland have only reached the early oil window. Higher thermal maturities in the Ukraine resulted in hydrocarbon generation and expulsion. This took place after Miocene burial and maturation. A number of small hydrocarbon accumulations occur in Mesozoic reservoirs in SE Poland / West Ukraine, and hydrocarbons have migrated from Cambrian and Ordovician source rocks. However, the prospectivity of the study area is reduced as a result of phases of uplift and intense erosion which allowed hydrocarbons to escape from structural traps.     

关于石油成因“碳酸盐决定论”等之评论

在石油地质科学上，自从有石油成因学说争论以来，一些无机成因论者总是质疑和批判着有机成因的种种弊端与缺陷，并倡导无机成因；而有机成因论者没有侧重于地球化学全面系统地应对反驳，这是因为旧的有机成因本身确实存在一些问题。该文作者提出了一种新的石油成因理论——“湿封闭体系微生物和碳酸盐主导生油理论”，并对该理论作出了一种新的提升——“石油成因碳酸盐决定论”。文章分2部分:第一部分，对石油无机成因说提出了9点质疑性的评论；第二部分，在简要阐释了“湿封闭体系微生物和碳酸盐主导生油理论”中碳酸盐协同微生物主导生油作用的理论基础以后，列举实例论述了“没有碳酸盐古物源沉积物的任何沉积盆地都不可能有石油”的观点，简称“碳酸盐决定论”。      

酒泉盆地青西凹陷下沟组混积层系致密油成藏机理与富集影响因素

碎屑岩与碳酸盐岩混合沉积层系中的致密油是一种重要的致密油类型,在中国及北美地区分布广、资源潜力大,研究混合层系中致密油成藏机理与富集影响因素具有重要意义。以酒泉盆地青西凹陷青南次凹下沟组（K₁g）混积层系为例,主要利用盆地模拟技术恢复下沟组埋藏史、热演化史及生烃史,研究异常高压形成与源储压差演化过程及相应的致密油充注孔喉下限,探讨混积层系中致密油充注渗流过程及富集影响因素。结果表明,早期高热流导致K₁g⁰烃源岩早期生烃（早白垩世末）,K₁g²和K₁g³属晚期生烃（新近纪以来）,K₁g¹则有早晚两期生烃过程。生油增压是青南次凹下沟组异常高压的主要因素。20 Ma以来,源储界面的剩余压力由2 MPa逐渐增大至现今的32 MPa。基于充注动力学平衡关系,计算得到源储界面充注孔喉下限可达6 nm。青南次凹下沟组混积层系致密油充注及短距离运移符合入侵逾渗方式,导致形成近源聚集和源内聚集的广泛分布的致密油。源储组合配置方式和内部构成特征是影响致密油富集程度的主要因素,源储一体、三明治型油气富集程度较下生上储型和薄互层型高。     

SOURCE ROCK EVALUATION AND GEOCHEMISTRY OF CONDENSATES AND NATURAL GASES, OFFSHORE NILE DELTA, EGYPT

Geochemical analyses of mudstones from wells in the NE offshore Nile Delta suggest that the Early Miocene Qantara Formation has "good" potential to generate hydrocarbons at the studied locations. Its generating capability and oil-proneness increase northwards, towards areas where better organic-matter preservation and a greater contribution from marine source material can be expected. By contrast, the Middle Miocene Sidi Salem Formation has "poor to fair" potential to generate mixed gas and oil, while the overlying Wakar and Kafr El Sheikh Formations have "poor" capability to generate gas with minor oil. Based on pyrolysis T_max and thermal alteration index assessments, the Wakar and Kafr El Sheikh Formations are immature in the study area. The Sidi Salem and Qantara Formations are immature in the southern part of the study area, but are within the oil window in the north, around well Temsah-4.
Biomarker distributions based on GC-MS analyses of two condensate samples from the Wakar and Sidi Salem Formations indicate that hydrocarbons are derived from siliciclastic source rocks containing significant terrestrial material and limited marine organic matter. The condensates were generated during early maturation of Type III kerogen from deeper and more mature source rocks than those encountered in the drilled wells. Geochemical and isotopic data from natural gas produced from the Kafr El Sheikh Formation suggest mixed biogenic and thermogenic sources.     

常规与非常规油气聚集类型、特征、机理及展望——以中国致密油和致密气为例

油气勘探开发领域从常规油气向非常规油气跨越,是石油工业发展的必然趋势,二者在油气类型、地质特征及聚集机理等方面明显不同。常规油气研究的灵魂是成藏,目标是回答圈闭是否有油气;非常规油气研究的灵魂是储层,目标是回答储集有多少油气。非常规油气主要表现在连续分布、无自然工业产量。目前,常规油气面临非常规的问题,非常规需要发展成新的"常规"。伴随技术的进步,非常规可向常规转化。常规油气聚集包括构造油气藏、岩性-地层油气藏,油气以孤立的单体式或较大范围的集群式展布,圈闭界限明显,储集体发育毫米级—微米级孔喉系统,浮力成藏。非常规油气聚集包括致密砂岩油和气、致密碳酸盐岩油和气、页岩油和气等,一般源储共生,大面积连续或准连续分布于盆地斜坡或中心,圈闭界限不明显,页岩系统储集体广泛发育纳米级孔喉,浮力作用受限,油气以原位滞留或短距离运移为主。以中国重点盆地致密油和致密气为例,系统分析了其地质特征与勘探潜力。非常规油气储集空间主体为纳米级孔喉系统,局部发育微米—毫米级孔隙,其中页岩气储层孔径为5～200nm,致密灰岩油储层孔径为40～500nm,致密砂岩油储层孔径为50～900nm,致密砂岩气储层孔径为40～700nm。针对全球石油工业和纳米等技术的快速发展,提出了"纳米油气"的概念,指出"纳米油气"是未来石油工业的发展方向,需要发展纳米油气透视观测镜、纳米油气驱替剂、纳米油气开采机器人等换代技术,油气智能化时代将随之到来。     

利用地震成藏学研究断陷湖盆油气成藏关键要素

断陷湖盆少井区勘探首先要确定烃源岩及其生烃潜力,但由于文昌B凹陷钻井少、资料缺乏,大大限制了有机地球化学、有机岩石学及油藏地球化学等常规地化成藏评价方法的应用。为此,在珠江口盆地西部引入地震成藏学分析方法,建立了一套在钻井资料少、勘探程度较低的地区的烃源岩识别技术。结合理论研究与勘探实践总结了“地震成藏学研究新思路”,即以现代油气成藏理论为指导,地震勘探技术为手段,根据地震资料处理、解释成果合理、科学地分析研究区油气成藏关键要素,揭示油气成藏过程、总结成藏模式,精准预测油气藏的分布。结果表明,文昌组中深湖相优质烃源岩有机质丰度高,有机质类型为Ⅰ~Ⅱ₁型,生烃潜力大,分布面积可达110km²,平行于珠三南断裂呈NE向长条状分布,拓展了珠江口盆地勘探新层系。