流体压力对半开放体系有机质模拟生烃产率和镜质体反射率的影响

为了解压力对有机质热演化和成烃过程的影响,利用高压生烃模拟仪,在一定半开放体系中,对采自钻孔的泥质烃源岩样品进行了恒压与增压2个系列的生烃模拟实验。恒压系列中,沥青、热解油和气态烃产率高峰分别出现在350℃、520℃和520℃,产率依次为6.17mg/g、12.07mg/g和4.14mL/g,对应镜质体反射率(R_O)分别为0.9%、3.0%和3.0%,排烃次数分别为4次、21次和21次。增压系列中,沥青、热解油和气态烃产率高峰分别出现在350℃、500℃和520℃,产率依次为12.56mg/g、24.87mg/g和2.59mL/g,对应R_O值分别为1.1%、3.1%和3.1%,对应排烃次数分别为5次、43次和44次。表明在半开放体系中,排烃次数受到温度和排烃压力阈值的共同控制,温度升高引起生烃强度增加,在同一排烃压力阈值条件下,体系内压力不断上升,达到排烃压力阈值上限,导致排烃次数增加,而排烃次数增加可能有利于液态烃的形成。流体压力的升高可能会促进沥青和热解油的形成,导致液态烃产率升高。同时,流体压力的升高也可能不利于气态烃的形成,会降低气态烃产率。流体压力对有机质R_O值的影响在不同温度阶段不尽相同,400~500℃区间R_O值随流体压力升高明显增加。     

半开放体系下流体压力对烃源岩HTHP模拟产物产率及镜质体反射率的影响

为探究半开放体系中流体压力对烃源岩热演化和成烃过程的影响,利用高温高压（HTHP）模拟仪,在一定半开放体系中,对采自钻孔的泥岩样品进行恒压和增压2个系列的生烃模拟实验。恒压实验中沥青、热解油和气态烃产率高峰分别出现在350℃、450℃和520℃,产率依次为1.82mg/g、4.86mg/g和2.67mL/g,对应镜质体反射率（R_O）分别为0.68%、1.72%和3.0%。增压实验中,沥青、热解油和气态烃产率高峰也分别出现在350℃、450℃和520℃,产率依次为0.56mg/g、5.41mg/g和2.61mL/g,对应R_O值分别为0.56%、2.42%和2.74%。表明在半开放体系中,流体压力的升高虽不利于沥青形成,但可能会通过促进热解油的形成,从而使总液态烃产率升高。同时,流体压力的升高可能不利于气态烃的形成,会降低气态烃产率。指示在不同的热演化阶段,流体压力对有机质热演化和成烃过程有不同的影响。此外,增压实验中所得残渣总有机碳（TOC）含量均低于恒压实验,表征生烃潜力的相关指标S₂、I_H、H/C也均低于恒压实验,表明高流体压力虽可提高有机质成烃效率,但在促进有机质成油的同时也降低了残渣的生烃潜力。不同热演化阶段流体压力对有机质成熟度的相关指标T_max值和R_O值也有不同影响,热解油大量生成阶段T_max值、R_O值随流体压力升高明显增加。     

湖相烃源岩热演化生烃研究——基于冀中坳陷烃源岩加水热模拟实验

基于烃源岩热演化生烃原理,利用实验室加水热模拟生烃实验,结合GC分析,通过对来自渤海湾盆地冀中坳陷的8个不同有机质类型的未熟烃源岩样品的生烃热演化定量分析,得到湖相烃源岩的热演化生烃定量模型。湖相Ⅰ型、Ⅱ_1型与Ⅱ_2型有机质生油窗对应R_O值介于0.6%~1.3%之间,并且R_O值均在0.9%左右达到生油最大值,分别为580mg/g_(TOC)、350mg/g_(TOC)和260mg/g_(TOC)左右,但是3类有机质生油耗尽时对应R_O值依次减小;以R_O=1.3%为界,分为初次裂解气与二次裂解气2个阶段,其中Ⅰ型有机质初次裂解气量显著高于Ⅱ_1型和Ⅱ_2型,超过100mL/g_(TOC),而Ⅱ_1型和Ⅱ_2型有机质初次裂解气量相近,约为70~80mL/g_(TOC),二次裂解生气量受控于烃源岩的排油效率;湖相Ⅰ型有机质生油与生气潜力均远高于Ⅱ_1型与Ⅱ_2型,在具备良好的成藏保存条件下,分别以3类有机质为主的湖相烃源岩初次裂解生气量均具有形成工业性气藏的能力。     

排烃定量研究

介绍了两种排烃定量方法。一种基于生、排烃物理模拟并通过试验残渣的沥青分析、热解分析数据计算排烃量和排烃率,并回归出腐泥型生油岩排烃率与镜质体反射率关系式;另一种通过若干热解热模拟试验样品的氢指数、有机碳衰减轨迹建立原始氢指数恢复图版和有机碳恢复图版并求取排烃量和排烃率。前一种方法被用于平面排烃定量,后一种方法被用于剖面排烃定量。研究表明,排烃率差异主要发生在层段之间,与疏导层距离无关,排烃段对应声波时差曲线"负凹",未排段对应声波时差曲线"高峰"。排烃率与生烃率、演化程度成正比,与残留烃碳比成反比。     

油气生成过程实验研究的思考与展望

油气生成过程的研究是以热解实验为基础、动力学研究为工具、紧密结合盆地地质条件的系统研究方法。在总结现有研究成果的基础上,作者认为:1)加水热解适于模拟石油生成,限定体系热解可以很好地模拟石油与天然气生成/裂解实验体系,可进行含水热解实验;2)半封闭的幕式排烃热解设备尚待开发;3)压力对有机质成熟和生烃/原油裂解均有一定影响,但压力下二者的演化进程可能并不同步;4)以单一升温速率为基础的动力学研究将不被国内外同行认可;5)有压力的生烃、同位素演化动力学模型值得进一步研究;6)由于水的存在,除了水溶性催化剂外,大多数地质催化剂对生烃的影响可能并不显著,但对油气在储层中的裂解可能有作用;7)天然气的成分、同位素变化与聚集史密切相关,应给予足够的重视;8)无机质以及加水热解动力学研究、非烃气体生成与同位素演化的动力学具有潜在的科学研究价值。      

基于岩石热解参数图版的烃源岩内部排烃效率计算方法

排烃效率是研究排烃作用的关键地质参数,准确计算烃源岩排烃效率对常规和非常规油气资源评价都有重要意义。在原始生烃潜力恢复法基础上,介绍了一种热解图版法。该方法是利用氢指数与最大热解峰温关系划分有机质类型的经典图版,将有机质类型分界线和成熟度趋势线均匀插值网格化,然后将样品的氢指数和最大热解峰温数据投点于图版中,沿着类型线向左追踪至与R_o为0.2%的成熟度线交点作为生烃指数的原始值,从而计算出排烃效率。通过南襄盆地泌阳凹陷泌页1井66个烃源岩实测数据,研究了排烃效率与烃源岩有机质丰度、类型、成熟度（ATM）特性以及页岩油富集程度的关系。结果表明,与人为赋值法相比,热解图版法获得的排烃效率与有机质ATM特性更具规律性,与页岩油富集程度的吻合度较高,而且计算过程与结果不会出现负值和排烃效率大于100%的现象。该方法计算的烃源岩内部排烃效率合理可行,可作为原始生烃潜力恢复法计算排烃效率的补充。     

实验方法评价松辽盆地烃源岩的生排烃效率

针对烃源岩生排烃效率评价现有方法的不足和第四次油气资源评价研究的需要,基于模拟地质条件的最新生排烃实验平台,以白垩系烃源岩为例,开展了松辽盆地烃源岩生排烃条件和过程的模拟实验。结合包括轻烃在内的产物计量方法探索,对实验产烃量进行计量;通过实验产物的H/C原子比数据,对干酪根热成熟度进行标定,获得实验点所对应的地质RO值;从而实现了对松辽盆地白垩系烃源岩在各热演化阶段的生排烃效率厘定。结果表明,轻烃在总烃中的含量为5%~29%,并有随实验热演化程度升高的特征,在生油高峰期的轻烃含量约为25%,从而弥补了传统实验和利用岩心残留烃分析排烃效率方法中缺少轻烃组分的缺憾;通过生排烃效率曲线显示,松辽盆地白垩系烃源岩的最大生油效率为680mg/gTOC,生油高峰期对应的绝对排烃效率为57%。对压力的影响分析认为,压力确实影响热成熟演化,在生油阶段对RO的抑制约为0.2%;压力的释放促进排烃,是导致岩心滞留烃量降低和轻烃散失的主要原因,仅轻烃散失造成的生油高峰期绝对排烃效率偏差值就达18%。常规方法低估了地质实际的滞留烃量,深层找气的前景乐观。     

高压生烃模拟实验及其成油滞后特征

为探究压力对泥质烃源岩热演化和生烃特征的影响,利用高温-高压模拟仪对辽河盆地东部凹陷桃10井的泥质烃源岩进行了研究,在半开放体系条件下开展了恒压和增压系列生烃热模拟实验。发现2个系列实验热解油产率峰值出现在500～520℃,与辽河盆地同层位烃源岩常规模拟实验结果相比滞后至少150℃,表明半开放体系生烃模拟实验中的生油高峰可能滞后于常规封闭体系模拟结果,利用常规封闭体系模拟实验进行烃源岩评价可能低估了泥质烃源岩的生烃潜力,尤其是在评价深层泥质烃源岩时可能存在较大偏差。研究认为,在半开放体系中流体压力的升高和频繁排烃作用是导致成油滞后现象的原因。该研究为重新认识泥质烃源岩自然演化提供了依据,在泥质烃源岩的生烃潜力评价方面取得了新的认识,为评价盆地或凹陷深层泥质烃源岩的生烃潜力提供了理论指导。     

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。     

煤系烃源岩热模拟演化过程的地球化学参数特征――以准噶尔盆地侏罗系煤系烃源岩为例

在准噶尔盆地侏罗系煤系烃源岩热模拟实验研究中 ,经过对原样和不同温度点热模拟残余物进行可溶有机质抽提和族组成分析、残渣干酪根处理、Ro 值测定和 TOC测定 ,并对部分样品系列进行色谱和质谱分析后发现 ,煤系烃源岩在不同热演化阶段表现出的地质地球化学特征具有相当大的差异。低演化阶段和热降解阶段天然气的形成是不同热力学条件和成气母质化学反应的结果。在低演化阶段 ,源岩镜质组反射率增长幅度并不太大 ,通常 Ro<0 .7%。原始可溶有机质和热模拟残余可溶有机质的分析结果表明 ,烃类气主要来源于原始可溶有机质的脱基团作用和大分子沥青质及干酪根边缘烃 (极性组分 )的热降解。在有机质热降解―热裂解阶段 ,烃源岩经地质埋深增温 ,热演化进程相对加快、镜质组反射率迅速递增、Ro 值从 0 .5 5 %～ 0 .70 %迅速增大到 1 .40 %～1 .70 % ,可见热动力作用足以破坏干酪根结构烃并将其降解形成油气。该阶段是干酪根经热降解大量排烃的阶段 ,其地球化学参数特征主要表现为干酪根结构烃热降解产物的特征。     

中国石化无锡石油地质研究所实验地质技术之生烃组分动力学分析技术

生烃组分动力学技术是模拟和研究干酪根快速升温热裂解生烃过程的一项技术。中石化无锡石油地质研究所已经成功建立了两种开放体系下烃源岩热解生烃动力学分析技术,一种是利用Rock Eval 6热解仪获得总烃的生烃动力学参数,一种是利用新引进的SRA-TEPI单冷阱热解色谱质谱仪获得不同演化阶段(包括总的)生成的各种烃类组分的生烃动力学参数。     

东海西湖凹陷平湖组Ⅲ型干酪根暗色泥岩生排烃模拟

为更真实地刻画烃源岩生排烃过程及为油气资源定量评价提供合理的关键参数,对东海陆架盆地西湖凹陷始新统平湖组Ⅲ型干酪根暗色泥岩开展了半开放体系下热压生排烃模拟实验研究。模拟结果显示,该暗色泥岩的生排烃过程主要包括初期缓慢生油阶段(R_o=0.5%～0.7%)、早期快速生排油阶段(R_o=0.7%～1.0%)、中期油裂解气阶段(R_o=1.0%～1.5%)、后期主生气阶段(R_o=1.5%～2.3%)及晚期生干气阶段(R_o>2.3%)。该烃源岩的排油门限(R_o)约为0.7%,其生气范围较宽(R_o=1.0%～3.0%),且在高—过热演化阶段仍具备较强的生气能力,是以生气为主的气源岩。通过对实验结果和样品生排烃特征的研究,建立了一套西湖凹陷平湖组Ⅲ型暗色泥岩生气与生排油过程及潜力评价的数学模型,可用于该区资源量计算。与封闭体系的高温高压黄金管热模拟实验相比,半开放体系下烃源岩热压生排烃模拟实验的累计产油率更高,也更接近实际地质情况,据此评价可使西...     

华北地区上古生界煤岩成烃及二次成烃研究

本文利用单井R。的系统测定,建立起了印支运动前、后华北地区上古生界的热演化和成烃演化模式,并以此预测其不同时期的热演化程度。通过三种实验方法(热解、热模拟、气相色谱)和两个实验系列(单组分实验系列和自然演化实验系列),探讨了煤岩成烃和二次成烃特点。     

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。     

歧口凹陷沙三段烃源岩评价及生排烃特征

以烃源岩热解分析数据为基础,结合PetroMod 盆地模拟技术,明确研究区烃源岩特征及热演化史,运用生烃潜力法建立生排烃模式,分析生排烃史及排烃强度,揭示歧口凹陷沙三段烃源岩热演化与生排烃作用对油气运聚与分布的影响。结果表明：研究区烃源岩普遍处于成熟-高成熟演化阶段,在镜质组反射率约为0.53%和0.83%时分别进入生烃和排烃门限,其排烃率达250 mg/g,排烃效率达65%。晚始新世末—早渐新世开始短暂生烃,因构造抬升运动而中止,在中渐新世开始排烃,至中渐新世末达到生排烃高峰期,之后于晚渐新世末再次因构造运动生排烃中止,整个生排烃过程与烃源岩热演化阶段基本一致。排烃中心沿歧北次凹—歧口主凹周缘分布,排烃强度达90×10⁶t/km²,具有强排烃特征。广泛式的生排烃分布特征为歧口凹陷邻近隆起和斜坡部位提供了丰富的油气来源和运移动力,油气同时具有近源成藏及远距离侧向运移成藏的特征。     

四川盆地上二叠统龙潭组烃源岩生、排烃特征及资源潜力

上二叠统龙潭组是四川盆地多个大中型气田的烃源岩,热演化程度较高,无法通过热模拟实验或化学动力学方法对其进行有效的生、排烃特征和油气资源潜力研究,制约了油气勘探开发.基于国内主要含油气盆地的大量岩石热解、总有机碳(TOC)含量分析及成熟度资料,采用生烃潜力法,建立了龙潭组高、过成熟烃源岩的生、排烃演化模型,分析了生、排烃...     

一种应用干酪根热解烃转化率关系图版计算生烃量的方法

本文所介绍的生烃量计算方法,同时考虑了有机质类型、丰度、成熟度(受热程度)和粘土矿物组成特征4个因素。具体方法是把干酪根与伊利石、蒙脱石、高岭石3种粘土矿物按一定比例混合后,在CDS820GS分析系统上进行多步热解,记录不同实验条件下的实验结果,分别研制"干酪根热解烃转化率关系图版"及其他有关图版,再结合其他地质和地球化学资料计算生烃量。      

不同热模拟实验煤热解产物特征及动力学分析

利用Rock-Eval-II型热解仪、TG-MS（热失重-质谱联用仪）及金管装置对松辽盆地沙河子组煤样进行了热模拟实验。TG-MS实验中甲烷生成温度对应的 R_o 与地质条件下气态烃产物生成时的成熟度接近,而Rock-Eval-II实验中烃气生成时对应的 R_o 要远小于地质条件下气态烃产物生成时对应的成熟度。TG-MS实验中煤生甲烷终止温度约为850℃,对应的 R_o 约为5.3%（10℃/min升温速率）。金管实验650℃时（R_o 约为4.9%,升温速率2 ℃/h）煤生气能力尚未结束,气态烃质量产率一直呈增长趋势,同时高温阶段密闭体系中甲烷的来源主要是有机质的初次裂解。煤生气动力学参数在徐家围子地区的应用结果表明,不同生烃装置热裂解实验下获得的动力学参数外推结果差别很大,建议采用TG-MS实验装置模拟地质条件下烃源岩边生气边排出的情况,采用金管装置热裂解实验模拟存在二次裂解的封闭体系下的生气情况。     

渤海湾盆地东濮凹陷古生界煤成烃特征模拟实验研究

通过渤海湾盆地东濮凹陷石炭—二叠系煤系地层实际地质条件下煤的半开放体系加水热模拟实验研究,刻画了该区煤岩不同温压介质条件下生排烃特征及潜力。研究表明：（1）东濮凹陷石炭—二叠系煤具有极高的生烃潜力,最高产烃量达254 mg/g,其中气态烃总产率220 mL/g,液态烃最高产率为145.8 mg/g;（2）煤成油的演化呈峰形尖锐的单峰特征,生油高峰在325 ℃（R_o＝1.08%）,生成的液态烃类近40%排出煤体;（3）煤成气的演化呈多阶段性逐渐增大的特征,其中325~450 ℃和500~550 ℃2个区间气态烃类快速增加,前者主要缘于液态烃的大量裂解,后者是煤芳香结构进一步稠合生烃演化产生;（4）东濮凹陷石炭—二叠系煤既生油又生气,其煤成油潜力与吐哈盆地侏罗系煤相当,煤成气潜力与鄂尔多斯石炭—二叠系煤相当。     

腐泥型烃源岩生排烃模拟实验与全过程生烃演化模式

利用半开放体系生排烃模拟实验、封闭体系的黄金管生烃动力学模拟实验与开放体系的高温热解色谱质谱实验数据与实测数据,在经典生烃模式基础上,对烃源岩全过程生烃演化特征、排烃效率与滞留烃量、高过成熟阶段天然气来源及甲烷同系物裂解温度等问题开展了深入探讨。研究认为,腐泥型烃源岩在主生油阶段(R_o值为0.8%~1.3%)的排烃效率为30%~60%,高成熟阶段(R_o值为1.3%~2.0%)的排烃效率在60%~80%;高成熟阶段干酪根降解气与原油裂解气对总生气量的贡献比大致为1∶4,干酪根降解气量占20%,滞留液态烃裂解气量占13.5%,源外原油裂解气(包含聚集型与分散性原油裂解气)量占66.5%。初步确定了天然气的裂解下限,建立了烃源岩全过程生烃演化模式。