原油裂解气与干酪根裂解气差异实验研究

对取自渤海湾盆地东营凹陷的一块湖相未成熟I型烃源岩,应用分步裂解生烃、抽提与族组分分离、配分的实验方法,获得了同一母质来源的合成油(S-油)和似干酪根(P-干酪根)样品.应用黄金管限定体系,对2个样品进行生烃热模拟实验,测定2类热解气体的成分与碳同位素值.研究结果表明,2类气体性质明显不同.与P-干酪根相比,S-油裂解气具有以下特点:在裂解早期阶段,C₂-C₅重烃含量高,湿度大;C₁-C₃气体碳同位素轻,两者差值最大可达10‰(C₁),14‰(C₂)和9‰(C₃);(δ13C₂-δ13C₃)值较大,受成熟度影响大.在实验条件下获得的(δ13C₂-δ13C₃)-δ13C₁和(δ13C₂-δ13 C₃)-ln(C₂/C₃)图解能有效区分这2类裂解气.本研究成果为地质条件下原油裂解气与干酪根裂解气的判别提供了理论指南.      

MoS2在低熟有机质热演化生烃中的催化作用

MoS₂常用作有机质催化加氢热解的高效催化剂,通过活化流动相的高压H₂来提高热解产物的产率。但是MoS₂催化剂是否对有机质自身热演化生烃有影响却少有研究。为此,通过对低成熟Alum页岩干酪根及添加MoS₂催化剂的干酪根进行热模拟生烃对比实验,探究了MoS₂对干酪根热演化生烃的影响。实验结果表明MoS₂的加入使低熟干酪根具有更高的成烃潜力：(1)使轻烃(C_6-14)峰值产率增加且峰值温度前移24℃,但重烃(C₁₄₊)峰值产率显著降低,表明MoS₂加速了重烃向轻烃的热裂解转化;(2)使湿气产率在峰值温度(456℃)前轻微增加,但峰值温度后明显降低,表明MoS₂促进了湿气的生成及后期的裂解;(3)使甲烷(C₁)产率明显增加,特别是在528℃后C₁增加了近50%,这可能是因为MoS₂促进了高-过成熟阶段干酪根的加...     

东海盆地西湖凹陷古近系煤的生烃动力学

通过高温高压封闭体系条件下的热模拟实验和生烃动力学模拟分析,获得了西湖凹陷古近系平湖组和花港组煤生成气态烃的产率及其动力学参数。结合古地温演化史和热演化史恢复了西湖凹陷西部斜坡带、西次凹及中央构造带的古近系平湖组和花港组煤的生烃演化历史,并基于预测的镜质体反射率（R_o）建立了研究区煤的生气演化模式。研究结果表明,西湖凹陷煤所生成的天然气以甲烷（C₁）为主,重烃气（C₂—C₅）较少,C₁和总气态烃（C₁—C₅）的产率增长速率在煤的高成熟阶段（1.10%≤R_o<2.20%）最大,在成熟阶段（0.50%≤R_o<1.10%）次之,在过成熟阶段（R_o≥2.20%）最小,且含碳原子个数不同的重烃气（C₂、C₃、C₄和C₅）的主裂解期不同。在西湖凹陷煤的生烃演化过程中,西部斜坡带平湖组和花港组中的煤所生成的气态烃最少,生烃条件最差;而西次凹、中央构造带平湖组和花港组中煤所生成的气态烃较多,是比较有利的生烃区。花港组中煤生成气态烃的产率远小于平湖组,且至今尚未达到生烃高峰。     

西昌盆地昭觉凹陷白果湾组泥页岩生烃动力学模拟及资源潜力

昭觉凹陷上三叠统白果湾组是西昌盆地油气勘探的主要潜力层系之一,但目前尚处于勘探起步阶段,且未系统开展过生烃动力学研究,生烃能力、生烃规模及勘探潜力还不明确。为明确该区白果湾组泥页岩生烃动力学特征及油气勘探潜力,基于黄金管热模拟实验,取得了昭觉凹陷白果湾组泥页岩产烃率及动力学参数,建立了生烃模式,并估算了油气资源量。研究结果表明 ：(1)实验条件下,白果湾组泥页岩生成的天然气主要为 C₁,C₂～ C₅次之。随着温度和 EASY%R_o的升高 C₁和 C₁～ C₅的产率不断增大,而C₂～ C₅、C₆～ C₁₄和 C₁₄₊的产率先增后减呈现典型的峰值分布,且不同的重烃气因其含碳原子个数不同导致产率不尽相同。(2)白果湾组泥页岩在 0.5% ≤ R_o< 1.24% 时为生烃的成熟阶段,C₁     

东海盆地西湖凹陷古近系煤的生烃动力学

通过高温高压封闭体系条件下的热模拟实验和生烃动力学模拟分析,获得了西湖凹陷古近系平湖组和花港组煤生成气态烃的产率及其动力学参数。结合古地温演化史和热演化史恢复了西湖凹陷西部斜坡带、西次凹及中央构造带的古近系平湖组和花港组煤的生烃演化历史,并基于预测的镜质体反射率(R_o)建立了研究区煤的生气演化模式。研究结果表明,西湖凹陷煤所生成的天然气以甲烷(C₁)为主,重烃气(C₂—C₅)较少,C₁和总气态烃(C₁—C₅)的产率增长速率在煤的高成熟阶段(1.10%≤R_o<2.20%)最大,在成熟阶段(0.50%≤R_o<1.10%)次之,在过成熟阶段(R_o≥2.20%)最小,且含碳原子个数不同的重烃气(C₂、C₃、C₄和C₅)的主裂解期不同。在西湖凹陷煤的生烃演化过程中,西部斜坡带平湖组...     

鄂尔多斯盆地延长组7段页岩全组分定量生烃模拟及原油可动性评价

页岩油和致密油是中国目前油气勘探的热点,页岩生烃模拟实验可为此类油气资源勘探提供重要数据。以鄂尔多斯盆地延长组7段（长7段）页岩为例,利用金管-高压釜模拟生烃装置,系统研究了Ⅱ型有机质在与"生油窗"对应的成熟度范围（Easy R_o 0.7%~1.6%）内生烃产物中的气体烃（C_1-5）、轻烃（C_6-14）、重烃（C₁₄₊）、各族组分,以及生烃残渣的地球化学特征。发现长7段页岩在生油期可同时生成2.35~103.91 mL/g的气体烃和10.83~88.24 mg/g的轻烃。重烃的生成高峰对应的Easy R_o约为1.0%,与其中的饱和烃、芳烃和非烃的高峰产率对应的成熟度非常接近。重烃中沥青质的产率在Easy R_o约1.35%后开始下降,说明沥青质在此后才开始大量裂解与固化。而对原油物性影响很大的轻重比[（气体烃+轻烃）/重烃]及气油比[气体烃/（轻烃+重烃）]随成熟度增加而不断增大,其增速分别在Easy R_o为1.05%~1.15%之后明显变快。在生油过程中,长7段页岩残渣HI值和H元素的大量减少、干酪根固体碳同位素的变重均发生在Easy R_o约1.00%之前。干酪根碳同位素的变化相对较小,在鄂尔多斯盆地可以作为母源指标。通过对生烃产物中6种常见生物标志物成熟度参数的对比,证实多环芳烃成熟度参数中的甲基菲指数（MPI）和甲基菲比值（F1）在整个生油窗内都与成熟度有很好的线性相关性,可用于鄂尔多斯盆地母源为长7段页岩的原油成熟度判识。生烃产物的各地球化学特征变化节点、以及成熟度指标可用于鄂尔多斯盆地长7段页岩油或相关致密油资源的可采性评价。     

柴达木盆地北缘冷湖地区下侏罗统烃源岩评价

基于有机岩石学理论,对柴达木盆地北缘冷湖地区下侏罗统烃源岩进行系统的研究评价,结果表明:冷湖地区下侏罗统烃源岩有机碳含量在2.58%～6.7%之间,生烃潜量在10.5～13.6 mg/g之间, 有机质丰度高,属好烃源岩。根据该区烃源岩热解特征(Tmax与IH、D%的关系)及甾烷C₂₇-C₂₈-C₂₉三角图判定其有机质类型以Ⅱ₁型、Ⅱ₂型为主,部分为Ⅰ型,以陆源有机质输入为主,混有水生浮游动植物。根据R_O、CPI、C₃₁升藿烷22S/（22S+22R）值、C₂₉20S/(20S+20R)值、C₂₉ ββ/(αα+ββ)值和Ts/Tm等值随深度增加呈现出有规律变化的特点,认为该区烃源岩大部分处于低熟-成熟阶段,小部分已经达到高成熟阶段。     

单冷阱热解色谱仪在烃源岩评价中的应用

利用单冷阱热解色谱仪对烃源岩样品进行热解分析,通过电磁切割和冷阱富集的匹配,能实现烃源岩不同演化阶段热解生烃组分色谱分析,气态烃也得到很好分离,从而为烃源岩组分动力学研究提供了技术保障。对不同类型烃源岩的热解分析表明,烃源岩从Ⅰ型到Ⅲ型有机质,甲烷产率快速增加,而轻质油和重质油则逐渐减少,湿气与有机质类型关系不明确,产率变化不大;烃源岩热解产物正烷烃与正烯烃的比值受到热解速率、烃源岩演化阶段及类型的综合影响,不能简单地以烃源岩热解正烷烃与正烯烃的比值来确定有机质类型。建立的烃源岩热解生烃组分动力学分析技术能提供包括C₁(干气)、C₂—C₄(湿气)、C₅—C₁4(轻质油)和C₁₅₊(重质油)的动力学数据,从而为烃源岩定量评价、确定其主成油期、主成气期、油气比和资源量计算提供了重要技术参数。      

鄂尔多斯盆地东南部山西组泥页岩生烃热模拟实验

鄂尔多斯盆地东南部页岩气资源潜力巨大,目前缺乏对山西组泥页岩生烃潜力的系统评价,因而制约了对该区烃源岩资源潜力的客观评价。通过高压釜-封闭式金管的生烃热模拟实验,分析烃源岩生烃过程,对比山1段和山2段的生烃潜力,生烃动力学拟合证明实验结果真实可靠。实验结果表明：①甲烷和非烃类气体具有相似产出特征,重烃气C_2-5和液态烃具有相似产出特征;②当R_O值为0.80%~1.08%时,液态烃达到产率峰值;当R_O值达到1.47%~1.81%时,重烃气C_2-5达到产率峰值;当R_O值超过3%,重烃气C_2-5几乎全部裂解,干燥系数接近1;③实验表明山2段属于更好的烃源岩,结合页岩气井地化数据,进一步确认山2段生烃潜力远远超过山1段,研究认为山2段更适合作为鄂尔多斯盆地海陆过渡相页岩气的有利勘探层段。     

准噶尔盆地玛湖凹陷二叠系风城组烃源岩生烃动力学特征

准噶尔盆地玛湖凹陷及其周缘累计探明石油地质储量近30×10⁸ t,油源主要来自凹陷内的二叠系风城组碱湖相烃源岩。通过黄金管热模拟试验,并采用Kinetic软件进行计算,获得了玛湖凹陷二叠系风城组烃源岩的各类烃产率和动力学参数,建立了生烃模式,进而对该套烃源岩的生烃能力进行了综合评价。研究结果表明：①玛湖凹陷二叠系风城组碱湖相烃源岩总烃产率高达412.24 mg/（g·TOC）,其中液态烃类产率随温度升高先增加而后降低,高峰温度为420~460℃,气态烃产率持续增加,总产油率高于产气率,气态烃碳同位素具油型气特征。②风城组碱湖相烃源岩C₁,C₂—C₅,C₆—C₁₄,C₁₄₊的生成活化能主峰值分别为268 kJ/mol,255 kJ/mol,251 kJ/mol,247 kJ/mol。③玛湖凹陷风城组碱湖相烃源岩的生烃模式与国内外14个不同盆地具有相似性,均为早期出现生油高峰、晚期持续生气的特征,且单位TOC的生烃能力中等偏上。     

不同组成C4的催化裂解反应规律

在小型固定流化床装置上考察了3种组成差异较大的C₄催化裂解反应性能，以及催化剂性质对C₄催化裂解反应的影响。实验结果表明，C₄中烯烃的含量越高，转化率、乙烯和丙烯产率越高；催化剂具有更高的活性、更大的比表面积和孔体积、更高的酸量及较低的金属含量有利于C₄烯烃的转化，并生成更多的乙烯和丙烯。在催化裂解过程中，只需考虑C₄烯烃的转化及其对乙烯和丙烯的贡献。C₄烯烃低聚生成的C₈碳正离子先裂解生成1分子丙烯和1分子戊基碳正离子，戊基碳正离子与C₄烯烃进一步发生低聚反应生成C₉碳正离子或不再发生反应，使得产物的丙烯/乙烯摩尔比大于2。对C₄进行预处理或开发其他反应与催化裂解耦合的新技术，能够有效提高C₄的利用率以及乙烯和丙烯的产率。     

D型菌解无定形体和B型微粒体的热模拟实验研究

本文采用快速热模拟实验方法,对菌解无定形体D和微粒体B含量达到76.50%～93.88%的干酪根样品进行热模拟实验,并着重讨论其热演化生烃规律及对成烃的贡献。实验结果表明,菌解无定形体D的液体烃产率较高,微粒体B的气体烃产率最大。所有实验样品的产烃峰期均发生在R_o值相当于0.70%～1.00%时,产气峰期略滞后,R_o值约为0.8%～1.00%.烃类组分为C₁-C₁₇,因此菌解无定形体和微粒体B是形成天然气和凝析油的重要显微组分之一。      

深层油气形成的若干问题探讨

研究和讨论了与深层油气形成有关的液态烃生成最高温度极限、压力作用和生油体系性质。认为,在适合的地质地球化学条件下,Ro为7.0％～8.0％以前,C₁₅+烃类仍能稳定存在,分散有机质仍具有生烃能力,高压和封闭的生油体系抑制了分散有机质向烃类的转化,阻碍了C₁₅+烃类的裂解。     

岩石中微量轻烃(C2-C9)的氢抽提——毛细管色谱分析方法

本方法主要根据Kolb提出的固体中挥发组份相平衡及不连续气体抽提理论,参照Schaefer等人的氢抽提方法,改进收集系统和毛细柱系统而建立。可测定泥岩、灰岩等沉积岩中C₂-C₉烃类,最低检测量对丙烷为lPPb,C₂-C₉总烃测定误差小于20%。      

塔中82井区原油的特征及成因

通过对塔中I号坡折带塔中82井区原油进行地球化学分析（包括分子筛合除去正构烷烃分析）来探讨其特征和成因,结果表明：原油族组成中饱和烃占绝对优势,而饱和烃中以低碳数正构烷烃为主,C _21-/C ₂₂₊ 值达1.4~5.4,生物标志物的含量极低;甾烷C₂₇-C₂₈-C₂₉呈“V”字型分布,重排甾烷的含量较高;萜烷中三环萜的含量较高而五环萜含量极低,且三环萜以C₂₀或C₂₃为主峰;芳烃中三芳甾烷的含量很低,三芴系列化合物中硫芴含量较高;原油碳同位素较轻,其饱和烃的碳同位素值δ¹³C<-32.8‰（这些特征有别于塔东2井的寒武系原油）;原油的成熟度R_O值为0.8%左右。推断塔中82井区的原油可能并非是有机质在高成熟阶段生成的凝析油,而是中等成熟的中-上奥陶统源岩生成的正常原油在成藏后由于寒武系天然气的注入,发生了蒸发分馏作用并运移至目前的储层中再次成藏。     

深部流体对原油中生物标志化合物的影响

分析、对比了饱和烃和生物标志物在深部热流体作用下的变化特征后指出,在深部流体热能的影响下,m($\sum{n}C_{21-}$)/m($\sum{n}{C_{22}}^{+}$) .m(Pr)/m(Ph)值增高,奇偶优势明显减弱,m(C₃₁藿烷)/m(C₃₀藿烷)和m(C₃₅藿烷)m(C₃₄藿烷)变小,m(C₂₇-C₂₉甾烷20S)/m[C₂₇-C₂₉甾烷(20S+20R)]和m(C₂₇-C₂₉甾烷ββ)/m[C₂₇-C₂₉甾烷(ββ+αα)]增大,芳烃类富集。若为富氢深部热流体,m($\sum{n}C_{21-}$)/m($\sum{n}{C_{22}}^{+}$)、m(Pr )/m(Ph)、m(Ts )/m(Ts+Tm)等也会失去指示成熟度和沉积环境的能力。在此基础上,初步提出了原油或烃源岩有机质受深部热流体改造的判识标志。     

珠江口盆地惠州凹陷古近系文昌组优质湖相烃源岩生烃动力学

基于两种升温速率下的玻璃管封闭体系烃源岩生烃模拟实验，最大程度排除烃类裂解的影响，揭示了珠江口盆地惠西南地区古近系文昌组半深湖相优质烃源岩的生油与生气的绝对产率及其与成熟度的理论共变模式。通过生烃模拟实验提供的精确产率数据，首次建立了该区文昌组优质烃源岩生成重烃（C₁₄₊）及降解气（C_1-5）的动力学模型参数。利用地质推演的手段重建了半深湖相烃源岩生成重烃-烃气转化率与地层温度的理论协变关系，结合生烃洼陷的埋藏史-热演化史，认为惠州26洼文昌组半深湖相优质烃源岩的生烃演化进程具有“早油晚气”的特点，早期石油快速生成，对应的地质年代跨度介于40～15 Ma，地温范围为95～160 ℃，而晚期主力烃源岩生成大量天然气，对应的地温范围为119～205 ℃，烃源岩现处于生气阶段的末期。     

含铁矿物对高成熟有机质有水体系热解生气的影响

为了探讨含铁矿物对水—有机质生气的影响，基于黄金管热模拟装置，选用了高熟干酪根样品开展了3组有水体系（干酪根+水、干酪根+黄铁矿+水、干酪根+磁铁矿+水）的恒温热解实验。气体产物的定量分析结果表明，黄铁矿和磁铁矿的加入均导致干酪根在有水体系下气态烃产率一定程度的降低。比如，水—黄铁矿体系和水—磁铁矿体系在Easy%R_O=3.08%时CH₄产率相比单独有水体系分别降低8.5 mL/g_TOC和13.3 mL/g_TOC。水—黄铁矿体系CO₂产率及碳稳定同位素值明显高于单独有水体系和水—磁铁矿体系，含铁矿物（尤其是磁铁矿）加入的热解体系的H₂S产率明显低于单独有水体系。气体组成分析结果表明，含铁矿物的加入明显提高了烃类气体的干燥系数，同时导致异构烷烃相对含量的降低。水—磁铁矿体系气体产物氢同位素值相对低于单独有水体系，表明磁铁矿的加入促进了早期H₂的生成而与有机质之间发生了加氢作用。这些结果表明，含铁矿物的加入可能抑制了碳正离子的反应，水—有机质的加氢生气可能主要是自由基反应。     

渤海湾盆地东营凹陷烃源岩生烃动力学研究

大量研究已经证明,将干酪根生烃热模拟实验结果直接应用于含油气盆地烃源岩评价存在很大风险性。生烃动力学方法可将实验生烃数据外推地质过程,因而具有较高的应用价值。本研究采用金管 高压釜封闭体系对渤海湾盆地东营凹陷1块Es4(2)褐色页岩进行了生烃动力学研究,对热模拟产物4种组成C₁、C_1-5、C_6-12及C₁₃+生成动力学参数,采用Kinetics动力学软件进行计算,并模拟了具体地质条件下的成烃规律。将本研究结果与早期研究结果以及实际地质资料进行了对比,结果表明,烃源岩生烃动力学模型可较好吻合地质条件下生烃过程,在油气勘探中具有广泛应用前景。      

四川盆地二叠系不同类型烃源岩生烃热模拟实验

通过对四川盆地二叠系不同类型烃源岩（泥质灰岩、沥青灰岩、泥岩和煤）在加水封闭体系下的热模拟实验,结果表明不同类型干酪根之间产气率明显不同。Ⅰ型干酪根的泥质灰岩总产气率最高（4 226m³/t_TOC）,其次为沥青灰岩（2 445.5 mm³/t_TOC）,煤岩总产气率最低（459.3m³/t_TOC）,Ⅲ型干酪根的泥岩总产气率高于煤岩。泥质灰岩烃类气体产率仍然最高（765 m³/t_TOC）,其次为泥岩（606.1 m³/t_TOC）,[沥青灰岩最低。泥岩烃类气体产率高于沥青灰岩,可能与沥青灰岩中除去烃类遭受热裂解外,碳酸盐分解生成大量非烃气体（CO₂）有关,从而造成总产气率高,而烃类气体产率却偏低的现象。这样,沥青灰岩生成的烃类主要来源于分散有机质热裂解,而不是灰岩本身。不同类型气源生烃对比结果表明,Ⅰ型干酪根的泥质灰岩或Ⅲ型干酪根的泥岩有利于低温生烃,而煤岩和分散有机质生烃历程长,有利于后期天然气生成与聚集保存。