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。     

TSR对气态烃组分及碳同位素组成的影响——高温高压模拟实验的证据

选用高含硫原油、Ⅱ型干酪根、Ⅲ型干酪根以及硫酸镁作为反应物,设计了3组共6个反应体系,以对比发生硫酸盐热还原作用(TSR)与否对烃类组分及碳同位素的影响。模拟实验利用黄金管—高压釜限定系统完成,6个反应体系具有完全相同的反应温度和压力,反应结果具有可对比性。模拟实验结果证实:①TSR反应导致气态产物中H₂S和CO₂含量的明显增加;②TSR反应导致气态天然气组分变干,即碳数越多的气态烃越容易发生TSR反应,甲烷很难作为反应物参与TSR反应;③TSR反应导致气态烃碳同位素变重,而CO₂碳同位素变轻;④TSR导致甲烷碳同位素变重最多,乙烷、丙烷碳同位素变重相对较小,即δ13C₂与δ13C₁差值变小。TSR反应导致的天然气组分及碳同位素的变化影响了油气源对比的经验公式及判断指标,因此在高含硫天然气区进行气源对比时应考虑TSR的影响。      

磁铁矿对有机质生烃及同位素分馏的影响

对一个低熟Ⅱ型干酪根分别开展了有、无四氧化三铁(Fe_3O_4)条件下的有水热解实验,旨在探讨含铁矿物对有机质生烃及同位素分馏的影响。气体产物的定量结果表明,Fe_3O_4的加入一定程度上降低了烃类气体、H_2和H_2S产率,对CO_2产率影响不大。稳定碳同位素的分析结果表明,相同热演化程度下。干酪根有水和水+Fe_3O_4条件下热解生成甲烷的碳同位素比值差异不大,但后者生成的乙烷和丙烷的碳同位素值明显偏高。同时,Fe_3O_4的加入明显抑制了气态烃中D的富集。在水+Fe_3O_4条件下,甲烷氢同位素值的偏低幅度可达5‰~50‰,乙烷可达24‰~40‰。2种热解体系固体残余物碳同位素无明显差异,水+Fe_3O_4体系中,固体有机质的氢同位素值低于有水体系。同时,Fe_3O_4的加入抑制了有水热解过程中干酪根H/C的降低。表明有水和水+Fe_3O_4热解体系中水—有机质的反应机制有一定的差别,前者为正离子反应,后者由于Fe_3O_4的存在这一反应受到了抑制,造成气体产率偏低,并存在H_2的间接加氢作用。     

准噶尔盆地石炭系与二叠系主力烃源岩地球化学特征对比研究

重点对准噶尔盆地石炭系与二叠系主力烃源岩生物标志化合物分布特征,及单体烃碳同位素特征进行分析与对比。该盆地石炭系和二叠系烃源岩有机质丰度都相对较高,成熟度以西北缘与南缘较高,准东较低,各项参数均达到了烃源岩要求。盆地石炭系烃源岩生物标志化合物特征具有Pr/Ph值较高,伽马蜡烷含量低,C_29甾烷含量较高,而C₂₈甾烷含量较低的特点,生物标志化合物特征反映出石炭系烃源岩,形成环境为淡水湖湘,主要为Ⅲ型有机质。二叠系烃源岩Pr/Ph值整体较低,伽马蜡烷指数相对较高,且含有一定量的β-胡萝卜烷,C₂₈甾烷明显高于石炭系烃源岩,沉积环境主要为半咸水—咸水盐湖相,有机质类型为Ⅰ型、Ⅱ型。石炭系烃源岩有机质类型主要为Ⅲ型,其干酪根碳同位素组成较重,但单体烃碳同位素差别较大,母质来源和成熟度都影响着正构烷烃单体烃碳同位素的分布。二叠系烃源岩干酪根分布特征表明主要源岩有机质类型为Ⅲ型、Ⅱ型和Ⅰ型,其正构烷烃单体烃碳同位素的分布特征与干酪根碳同位素分布有较好的相关性,Ⅲ型有机质单体烃碳同位素组成较重,而Ⅱ型和Ⅰ型有机质单体烃同位素组成较轻;南缘二叠系烃源岩有明显的甲烷菌母质输入现象,干酪根、单体烃碳同位素组成和一些藿类化合物碳同位素组成都表现为较轻的特点。     

渤海海域渤中地区烃源岩封闭金管热解模拟生烃实验研究

选取渤海海域渤中地区沙南凹陷沙三段、沙一段和东三段烃源岩各1个样品,秦南凹陷沙三段烃源岩2个样品,进行封闭金管加水热解实验。烃源岩样品为湖相泥岩,有机质丰度高,干酪根类型为Ⅰ型,且处于低熟阶段。烃源岩矿物组成以黏土矿物为主,方解石、石英和长石也占有相当的比重。热解过程涵盖了主要的生油阶段,沙三段、沙一段和东三段烃源岩平均生烃活化能集中分布在219~222 kJ/mol,同一凹陷不同层系、不同凹陷同一层系差别不大,但黏土矿物含量较低和方解石含量较高的样品平均活化能略偏高。封闭热解生烃高峰C₁₄₊液态烃产物碳同位素相比原岩沥青“A”碳同位素增重幅度可达11.3%,应用低熟源岩沥青“A”碳同位素进行油源对比时须谨慎。残余固体总有机碳损失可达48%,对原本有机质丰度高和类型好、现处于高演化阶段的烃源岩评价时,有必要进行有机质丰度和类型的恢复。      

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...     

南方海相层系不同类型烃源（岩）生烃模拟实验及其产物同位素演化规律

利用常规高压釜热压模拟仪和仿真地层热压生排烃模拟仪对南方海相不同类型烃源进行生烃模拟实验,研究发现不同类型原油烃气产率最高,分散可溶有机质烃气产率次之,产率最低的为不同类型千酪根。不同类型烃源烃气产率与烃源的有机碳含量、可溶有机质含量高低、有机质类型有密切关系,与烃源原始成熟度具有较好负相关性。烃源碳同位素组成决定产物甲烷碳同位素组成的演化规律,碳同位素组成较轻的烃源其产物甲烷碳同位素组成总体上要轻于碳同位素组成较重烃源的甲烷碳同位素组成。不同类型烃源产物甲烷碳同位素组成随热模拟温度增高具有先变轻再变重的演化特征,但不会重于其烃源的碳同位素组成。乙烷等碳同位素组成也随着热模拟温度增高逐渐变重,演化至生烃高峰时,碳同位素组成接近于其烃源碳同位素组成,可以示踪烃源。当演化至高过成熟阶段,乙烷等δ^13C值大于其烃源碳同位素值,故不能仅用重烃碳同位素组成判断天然气母质类型。不同类型干酪根与可溶有机质CO2组分和同位素组成演化规律具有明显区别,可溶有机质生成的CO2和甲烷之间同位素分馏程度要比不同类型干酪根的大。在不同类型烃源生烃过程中,干酪根和液态烃碳同位素组成主要受母质类型控制,继承效应强,同位素分馏程度较小,具有很好的示踪意义,可以用于油源对比和烃源示踪研究。     

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。      

页岩气稳定碳同位素特征研究

选用低成熟富Ⅱ型有机质页岩,在真空MSSV体系中分别以2℃/h、20℃/h的升温速率进行生烃模拟实验,测定气态烃的稳定碳同位素组成并讨论了页岩干酪根热解气态烃演化的稳定碳同位素特征及页岩气碳同位素倒转的原因。热解气态烃中甲烷碳同位素组成随热模拟实验中温度升高先变轻后变重,乙烷和丙烷的碳同位素组成都是随着温度的升高逐渐变重。影响页岩气碳同位素组成的主要因素包括:有机质类型、热演化程度以及气体在页岩系统中的微运移。页岩气烷烃序列稳定碳同位素值出现倒转的原因目前尚不十分清楚,但根据热模拟实验结果可以得出单纯热成因的页岩气的碳同位素组成不会发生倒转,因此发生同位素倒转的页岩气必定有其他地球化学过程的介入。对Barnett、Fayetteville页岩气同位素数据分析表明,该页岩气形成过程很有可能发生了水煤气反应和费—托合成作用。     

海相碳酸盐岩烃源岩生排烃能力研究

在5000余块海相不同类型烃源岩样品的精细筛选和比较的基础上,选取了青藏高原侏罗系、冀北上元古界、云南禄劝泥盆系等34个样品进行了人工加水热压模拟实验。综合研究认为,海相烃源岩中碳酸盐岩相对泥页岩对干酪根生排烃具有较强的催化作用,可使生排总油高峰温度前移,更容易形成未熟-低熟稠油,排油效率增大,总产气、CO₂和H₂产率增高,总油、气携油、残留油、烃气及总烃产率也相对有所增加。这与α-碳原子形成自由基的催化反应、碳酸盐岩干酪根中浮游藻类含量相对较高以及碳酸盐对有机质及烃类的吸附作用弱有关。但是,含钙泥页岩(碳酸盐含量为5%～25%)总油等烃类产率相对最高。它主要多为封闭强还原环境下形成的富烃含钙页岩,干酪根类型好,有机质丰度高。     

松辽盆地长岭断陷老英台—达尔罕凸起CO2分布特征及成因分析

松辽盆地长岭断陷老英台凸起区广泛分布CO₂气层或与烃类气体伴生的CO₂,其含量和组成非均质性明显,不同井区或同一井区不同层位气层中CO₂的相对含量及同位素组成均可能存在明显差别,表明其成因十分复杂。揭示研究区CO₂的成因机理,不仅具有理论意义,对研究区天然气勘探也具有重要的现实意义。根据CO₂组成、同位素分布特征,结合伴生烃类气体分析,可知研究区深层CO₂既有无机成因,也有有机成因,或者两者混合成因。其中,CO₂含量相对较高的营城组气层中的CO₂主要为无机成因气,而CO₂含量较低的登娄库组气层中的CO₂为有机成因或有机—无机混合成因。登娄库组有机成因CO₂与烃类气为同期成藏;营城组CO₂有与烃类气同期形成的,但大规模的无机成因的CO₂为新近纪之后晚期成藏的。      

碳酸盐烃源岩加水热模拟实验中二氧化碳成因探讨

本文通过对3种岂碳酸钙(CaCO₃)烃源岩加水热压模拟实验产生的二氧化碳(CO₂)的分析,探讨了气体产物中二氧化碳(CO₂)的成因,既有有机成因,也有无机成因。碳酸钙含量越高,岩石颗粒越细,无机二氧化碳产量越高。无机二氧化碳的产生会对含碳酸钙烃源岩有机质成烃有一定抑制作用。      

渤海湾盆地渤中凹陷东营组烃源岩地球化学特征及生烃模式

对东营组烃源岩特征及其生烃机理认识不清,制约了渤海湾盆地渤中凹陷油气成藏认识与资源评价。利用有机岩石学、显微组分、孢粉鉴定及原油地球化学参数等资料,系统评价了东营组烃源岩及其生成原油的地球化学特征,探究了有机质生烃的影响因素及生烃模式。结果表明:东营组烃源岩主要为含黏土长英质泥岩和混合型泥岩,矿物组成以石英和黏土矿物为主,长石和碳酸盐矿物次之;东营组三段与东营组二段下亚段总有机碳(TOC)含量平均值分别为1.94%、0.87%,整体为好—优质烃源岩,显微组分以壳质组为主,有机质类型为Ⅱ₁、Ⅱ₂型,处于低成熟—成熟热演化阶段。东营组烃源岩具两期生烃特征,早期生烃高峰对应镜质体反射率(R_o)为0.6%,生成低成熟度烃类,晚期生烃高峰对应R_o为1.0%,生成成熟烃类。原油物性及生物标志化合物特征显示东营组以生成成熟油为主,含少量低熟油,原油整体具有低密度、低黏度、低含硫量、高含蜡量、高饱芳比、高Pr/Ph、高C₁₉/C₂₃三环萜烷值、低伽马蜡烷指数和低4-甲基甾烷指数等特征,属于混源有机质生源、弱氧化—弱还原沉积条件和淡水贫硫湖泊环境综合成因的轻质—中质原油。壳质组中的底栖藻无定形体及松科属孢粉等组分对低成熟—成熟阶段的烃源岩生烃具有重要贡献,黏土矿物和碳酸盐矿物及地层超压在一定程度上影响了烃源岩生烃演化过程。东营组烃源岩发育受淡水湖泊、特殊生物、无机矿物和超压等要素共同控制的双峰生烃模式。研究认识对于开展以渤中凹陷东营组为主力烃源灶的油气勘探具有重要参考意义。     

源储一体烃源岩精确评价 ——以准噶尔盆地吉木萨尔凹陷芦草沟组为例

准噶尔盆地吉木萨尔凹陷中二叠统芦草沟组源储一体,岩心样品中常见原油浸染现象,导致烃源岩评价参数测定不准.针对这种现象,利用氯仿抽提技术,分析了运移烃类对烃源岩评价结果的影响,细分岩性准确评价了该区芦草沟组源储一体烃源岩的生烃潜力.结果显示:(1)烃源岩中可溶有机质烃类含量越高,会导致烃源岩有机碳测定值偏差越高,热解参数...     

吉木萨尔凹陷芦草沟组有效源岩有机碳含量下限分析

通过对准噶尔盆地吉木萨尔凹陷吉174井芦草沟组烃源岩发育与有机地化特征的分析,根据排烃机理,利用可溶有机质转化率、热解S1/w(TOC)参数与有机碳含量的关系,确定了泥岩类烃源岩排烃有机碳含量下限值。总体上,吉174井芦草沟组泥质烃源岩发育,不同岩性泥岩生排烃条件相近,但由于不同岩性泥岩的矿物组成、有机质特征的差异,导致其排烃的有机碳含量下限值有所不同,较纯泥质烃源岩、粉砂质烃源岩、灰质和云质有效烃源岩的有机碳含量下限值分别为2.50%,2.80%,1.45%,1.30%。含碳酸盐的有效烃源岩相对所占比例要高于较纯泥岩和粉砂质泥岩,但都超过了50%。吉174井芦草沟组泥质有效烃源岩发育,有机质丰度下限值明显较高,对油气藏有重要贡献。     

鄂尔多斯盆地甘泉地区上古生界烃源岩地球化学特征及生烃潜力

对鄂尔多斯盆地甘泉地区上古生界本溪组和山西组的煤系泥岩、炭质泥岩及煤岩样品进行了有机碳含量测定、岩石热解分析、干酪根显微组分鉴定及镜质体反射率等多项有机地球化学测试,并评价了其生烃潜力。研究结果表明：①甘泉地区上古生界发育多套烃源岩,岩性主要为煤和暗色泥岩。②山西组有机质丰度高,是较好的烃源岩,本溪组有机质丰度则相对较低,品质相对较差;本溪组烃源岩以腐殖型Ⅲ类为主,山西组烃源岩则多为腐殖型Ⅲ类,其次为腐泥-腐殖型Ⅱ2类。③本溪组和山西组烃源岩成熟度整体处于高成熟—过成熟阶段。④上古生界烃源岩在甘泉地区广泛分布,本溪组烃源岩累计厚度为10～20 m,山西组烃源岩累计厚度为50～80 m,整体均为较优质烃源岩,具有较高的生烃潜力。     

银根—额济纳旗盆地主力烃源岩生烃热模拟实验研究

银根—额济纳旗盆地下白垩统巴音戈壁组二段普遍发育一套湖相烃源岩,勘探证实这套烃源岩对油气成藏贡献很大,为盆地内主力烃源岩。黄金管—高压釜限定体系热模拟实验表明,巴音戈壁组二段样品的总烃累计产率为265.50～798.06 mg/g,“生油窗”内（模拟镜质组反射率EasyR_o=0.7%～1.5%）的总油产率为263.99～778.74 mg/g,大量生气阶段（EasyR_o>1.5%）的气态烃产率为191.19～582.69 mL/g,预示着这套源岩具有较高的生油气潜力。依据热模拟烃类产物的产率变化特征,可分为4个主要成烃演化阶段:（1）干酪根热解生油阶段,EasyR_o=0.57%～0.8%（样品热模拟的起始EasyR_o为0.57%）,该阶段以干酪根热解生油为主;（2）凝析油生成阶段,EasyR_o=0.8%～1.5%,以早期生成的油裂解为轻烃和干酪根裂解生气为特征;（3）油裂解生气阶段,EasyR_o=1.5%～3.3%,此阶段以早期生成的油裂解生气为主;（4）气裂解阶段,EasyR_o>3.3%,以C_2-5裂解成甲烷为特征。      

Effects of U-ore on the chemical and isotopic composition of products of hydrous pyrolysis of organic matter

In order to investigate the impact of U-ore on organic matter maturation and isotopic fractionation,we designed hydrous pyrolysis experiments on Type-II kerogen samples,supposing that the water and water–mineral interaction play a role.U-ore was set as the variable for comparison.Meanwhile,anhydrous pyrolysis under the same conditions was carried out as the control experiments.The determination of liquid products indicates that the presence of water and minerals obviously enhanced the yields of C_(15+) and the amounts of hydrocarbon and nonhydrocarbon gases.Such results may be attributed to waterorganic matter reaction in the high-temperature system,which can provide additional hydrogen and oxygen for the generation of gas and liquid products from organic matter.It is found that δD values of hydrocarbon gases generated in both hydrous pyrolysis experiments are much lower than those in anhydrous pyrolysis.What is more,δD values are lower in the hydrous pyrolysis with uranium ore.Therefore,we can infer that water-derived hydrogen played a significant role during the kerogen thermal evolution and the hydrocarbon generation in our experiments.Isotopic exchange was facilitated by the reversible equilibration between reaction intermediaries with hydrogen under hydrothermal conditions with uranium ore.Carbon isotopic fractionations of hydrocarbon gases were somehow affected by the presence of water and the uranium ore.The increased level of i-C_4/n-C_4ratios for gas products in hydrous pyrolysis implied the carbocation mechanism for water-kerogen reactions.