泥质烃源岩中不同赋存状态有机质定量表征——以东营凹陷沙河街组为例

泥质烃源岩中的滞留有机质存在多种赋存状态,包括游离态有机质和矿物结合态有机质。不同赋存状态有机质的性质存在较大差别,故而在烃源岩精细评价中的意义不同,但尚无完善的对其定量表征的方法。采用东营凹陷沙三段中亚段、沙三段下亚段和沙四段上亚段泥质烃源岩黏粒级样品,通过分析溶剂抽提和连续化学处理过程中（碱解-HCl酸解-HF/HCl酸解处理）样品热解参数的变化,包括游离烃、裂解烃和总有机碳含量等参数的变化规律,以及定量测定不同赋存状态有机质的产率,建立了不同赋存状态滞留有机质的定量表征方法。研究结果表明,矿物结合态可溶有机质在烃源岩滞留有机质中的数量十分可观,传统地化分析中的Rock-Eval热解评价方法和氯仿沥青A评价方法评价烃源岩生烃潜力存在较大局限性。深入研究矿物结合态有机质的地化特征,将会拓宽对油气生成理论及滞留油气赋存状态的认知。     

不同类型有机黏土中化学结合态有机质生油能力差异性研究

通过高温高压加水热模拟,对蒙脱石型有机黏土中化学结合态有机质与伊利石型有机黏土中化学结合态有机质的生油能力进行了比较研究。实验结果表明,2种类型有机黏土中化学结合态有机质向原油的极限转化能力相当,生成原油数量的多少主要取决于有机质的多寡;有机黏土中化学结合态有机质会对低熟油做出贡献,但它们主体的贡献都在于生成成熟原油;蒙脱石型有机黏土中化学结合态有机质较伊利石型有机黏土中化学结合态有机质表现出更好的持续生烃性;2种类型的有机黏土,其化学结合态有机质都易生成含氮、氧、硫等杂原子的非烃物质;蒙脱石型有机黏土中化学结合态有机质较伊利石型有机黏土中化学结合态有机质更易生成含氮、氧、硫等杂原子的非烃物质。因此,对于早期生过烃的深层泥质烃源岩,在二次生烃评价时,应重点强调有机碳含量、弱化矿物类型,同时应考虑原油品质变差这一现实。     

四川盆地及周缘五峰组—龙马溪组页岩有机质宏微观赋存机制

页岩中有机质的宏微观赋存特征对于确定其成因、时空分布以及生烃机理等均具有重要的意义,而目前对于不同矿物/岩相与有机质间赋存的非均质性及模式方面的研究较为薄弱。为此,以四川盆地及周缘上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩为研究对象,利用X射线衍射、岩心观察、扫描电镜等手段,分析微米—纳米级尺度下无机矿物成因、形态及其与有机质的接触关系,并在岩相划分的基础上,研究厘米—毫米级尺度下岩相与有机质的赋存关系,探讨有机质成因、宏微观展布及其主控因素。研究结果表明:(1)研究区页岩矿物组分以石英和黏土矿物为主,有机质为可溶有机质和不溶有机质;(2)石英、黏土矿物、碳酸盐矿物存在着3种有机质赋存样式,黄铁矿存在着4种有机质赋存样式;(3)研究区页岩可划分为富有机质硅质页岩、高有机质硅质黏土质页岩、高有机质含灰硅质黏土质页岩和低有机质粉砂黏土质页岩等4种典型岩相;(4)有机质在不同尺度上表现出赋存方式的非均质性,其中富有机质硅质页岩中有机质赋存的非均质性表现在相同或相似沉积环境下纹层内部,低有机质粉砂黏土质页岩中的有机质赋存的非均质性表现在不同沉积环境下形成的纹层间;(5)有机质赋存的主控因素包括有机质类型与演化条件、无机组分成因与形态、沉积环境等。结论认为,不同尺度下有机质赋存的非均质性影响着页岩气"甜点"的分布与预测结果的吻合度。     

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。     

海相优质烃源岩的超显微有机岩石学特征与岩石学组分分类

为研究海相优质烃源岩的超显微结构特征,对我国南方海相优质烃源岩层系开展了岩石学和有机岩石学综合分析。通过扫描电镜与能谱进行矿物组成和有机质类型与赋存特征分析,发现有机质主要以硅质生屑颗粒、钙质生屑颗粒、黏土颗粒和有机颗粒4种方式赋存,进而对海相优质烃源岩提出了按生物类型、生物分子结构组成及其生烃特征和沉积成岩变化的成因分类方案,包括生物骨壳碎屑(包括生物矿物)、成烃生物碎屑、沥青组、自生矿物(或原生矿物)、次生矿物(包括表生矿物)和他生黏土矿物等6大类。这对海相优质烃源岩的有机岩石学和岩相学研究具有指导作用。     

泥岩与沉积物中粘土矿物吸附有机质的三种赋存状态及其热稳定性

为研究有机质在粘土矿物中的赋存状态和二者的结合方式以及有机质的热稳定性,提取济阳坳陷东营凹陷古近系沙河街组泥质烃源岩和东海陆架表层泥质沉积物中的粘土组分(粒径<2 μm),依次进行索氏抽提、碱性水解和酸性水解处理,得到原始和相继处理过程所得碱解和酸解粘土样品及相应的有机组分,继而进行原始和碱解、酸解粘土样品的微观形貌(SEM)、比表面积(BET)、X-射线衍射(XRD)和热重/微分热重(TG/DTG)分析对比。结果显示,索氏抽提有机质主要赋存于粘土矿物外表面和堆积于孔隙中,碱解有机质主要赋存于粘土矿物边缘破键处,而酸解有机质主要赋存于膨胀型粘土蒙皂石层间。前者为物理吸附或束缚的游离有机质,后两者为化学吸附的结合有机质。有机质与粘土矿物的不同结合关系造成它们热稳定性的差异,显示出二者间复杂的作用关系及其对生烃的多阶段性影响。研究不同赋存态有机质的相对和绝对数量对深入研究油气成因和烃类初次运移具有十分重要的意义。     

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。     

济阳坳陷不同岩相页岩油赋存机理

通过大量岩心观察、薄片鉴定、X-射线衍射全岩矿物分析和扫描电镜分析,将济阳坳陷古近系泥页岩划分为10余种岩相并分析了主力岩相的特征和形成环境。在岩相划分的基础上,结合氩离子抛光和环境扫描电镜技术,分析了不同岩相的储集空间和页岩油赋存状态。济阳坳陷泥页岩的储集空间主要包括各类基质的孔隙和裂缝。富有机质纹层状泥质灰岩/灰质泥岩储集空间是方解石晶间孔、黏土矿物晶间孔、层间缝,孔隙最大,裂缝最发育;富有机质层状泥质灰岩/灰质泥岩储集空间是方解石晶间孔、黏土矿物晶间孔、(微)裂缝;含有机质块状灰质泥岩储集空间是黏土矿物晶间孔,孔隙最小,裂缝不发育。不同岩相有不同的赋存状态,富有机质纹层状灰质泥岩相/泥质灰岩相和层状灰质泥岩相/泥质灰岩相以游离态为主,含有机质块状灰质泥岩相以吸附态为主。建立了富有机质纹层状-层状岩相和含有机质块状岩相2种页岩油赋存模式。     

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。     

碳酸盐岩的二次成烃作用

与泥质生油岩相比,碳酸盐岩生油岩的有机碳含量较低,但其有机质类型好,烃转化率高,其生油阶段的划分与泥质生油岩具有可比性。但近年来的研究发现,碳酸盐在高演化阶段,由束缚沥青C的释放仍能产生部分可溶有机质,这一过程称为碳酸盐的二次成烃作用。由二次成烃作用形成的可溶有机质的热演化指标往往低于不溶干酪根的热演化指标,表明碳酸盐矿物对有机质的演化具有迟缓效应或保存作用。因此,在热演化程度比较高的碳酸盐地区,寻找由碳酸盐的二次成烃作用形成的油气藏,将具有一定的经济意义。 更多还原     

纹层状细粒沉积岩特征及主控因素分析——以渤海湾盆地东营凹陷沙四上—沙三下亚段为例

针对页岩油选区评价研究的需要,以东营凹陷为例,基于东营凹陷沙四上-沙三下亚段岩心、岩石薄片、钻井和录井资料,开展了纹层状细粒沉积岩特征及主控因素分析。对比现代和古代湖泊纹层状细粒沉积物,总结出东营凹陷细粒沉积岩中发育的5种纹层类型,包括粉砂质纹层、泥质纹层、碳酸盐纹层、富有机质纹层和混合纹层,分析了各纹层的成因及形成环境。将宏观和微观相结合,从物质来源、搬运动力和沉积环境3个因素为出发点考虑,认为构造、气候和物源共同决定纹层的发育特征：（1）从沙四上段到沙三下亚段,纹层状细粒沉积岩发育区自东向西迁移,与构造沉降中心的演化趋势一致,另外,不同的构造单元发育不同的纹层类型,富有机质纹层主要位于开阔湖中的深洼区和内斜坡,粉砂质纹层分布于中央背斜带和南部斜坡带,碳酸盐纹层位于内斜坡区,混合纹层位于中央背斜带和南部斜坡带,泥质纹层分布范围广泛,在以上构造带均发育;（2）干旱的气候条件容易形成碳酸盐纹层,沙四上亚段碳酸盐纹层相对更发育;湿润的气候更容易形成富有机质纹层,在沙四上和沙三下湖扩体系域中,富有机质纹层十分发育;（3）物源对灰质纹层的分布范围具有明显的控制作用。在此基础上,提出了沙三下亚段纹层状岩相的发育模式。     

济阳坳陷渤南洼陷沙河街组二段多源供烃成藏模式

济阳坳陷渤南洼陷沙河街组二段具有顶底多源供烃的成藏特征。针对多源供烃油气成藏模式认识不清以及沙二段整体研究程度较低等问题,依据钻井、测井、地震和分析化验等资料对其开展了研究。结果表明,渤南洼陷沙二段油气成藏由沙四上亚段、沙三段和沙一段3套烃源岩提供油源,沙二段底部扇体及碳酸盐岩沉积与顶部泥岩构成了有利的储盖组合,断层和不整合面组成了立体输导体系;断裂体系和不整合对油气运移和聚集具有重要影响,储集层物性控制油气富集程度;据成藏期和油源不同,渤南洼陷沙二段油气成藏可分为"中期成藏、双源供烃"和"晚期成藏、三源供烃"2种模式;2种成藏模式下多形成由单源油和混源油组成的岩性圈闭、构造圈闭以及构造岩性复合圈闭油藏;自下而上、自洼陷中心向边缘,油气藏的形成时间由早到晚差异聚集。     

南堡凹陷深层火山岩天然气成因与成藏模式

南堡凹陷深层火山岩油气藏具有较大勘探潜力,其天然气以烃类气体为主,甲烷含量主要在70%～90%,重烃含量在4%～27%,为湿气;非烃含量较低。天然气中甲烷碳同位素主要分布在−35‰～−43‰,乙烷碳同位素主要分布在−28‰～−24‰。这些天然气相当于有机质在镜质体反射率 R_o为 1.0%～1.5%阶段形成的天然气,为烃源岩在成熟-高成熟阶段生成的油型气,与凝析油或原油伴生,因此天然气碳同位素偏重。南堡凹陷深层火山岩天然气以凝析气为主,结合单体烃碳同位素,对天然气和伴生凝析油的成因与来源进行了分析,结果表明,南堡凹陷深层火山岩油气同源,沙河街组一段（简称沙一段）以下天然气主力源岩主要为沙河街组三段（简称沙三段）烃源岩,以凝析气为主;沙一段及以浅地层天然气主力源岩主要为沙一段烃源岩,以油为主。沙一段厚层泥岩是一套优质烃源岩,处于生烃高峰,同时形成烃浓度封闭,又是区域优质盖层。这些来自于凹陷深部烃源岩生成的高成熟油气,主要通过继承性发育的深大断裂运移到火山岩复合岩性圈闭中聚集成藏,火山岩油气成藏受火山岩单体和火山岩相双重控制。     

南黄海盆地中-新生界湖相烃源岩地球化学特征及生烃史

南黄海盆地迄今未获商业性油气突破,或与对其中-新生界3套湖相烃源岩的发育模式和生烃史研究薄弱有关。对来自3套烃源岩的41块样本进行岩石热解、微量元素、X衍射和色谱-质谱分析后发现,泰州组二段腐泥组含量高,为Ⅱ₁型干酪根,以水生有机质输入为主,C₂₇甾烷占优,受海侵影响碳酸盐矿物含量高,古水体还原性强且盐度高,利于有机质保存;阜宁组二段和泰州组二段古水体环境相似,但C₂₈甾烷含量显著增高,为藻类为主和陆源为辅的双重有机质输入,是典型的湖相烃源岩;阜四段的C₂₉甾烷含量占绝对优势,TAR比值高,为单一的陆源有机质输入,古水体偏氧化性且盐度低,不利于有机质的保存。烃源岩复杂的母质输入类型和沉积环境不利于对其热成熟度的评价,对以甾烷20S/（20S+20R）或Ts/（Ts+Tm）参数表达的“未熟”特征应谨慎。基于断陷型-拗陷型的构造背景转换分析,建立了潜力生油层的生烃过程,认为活跃的火山活动对烃源岩生烃有促进作用,且北部坳陷以早期生烃为主,南部坳陷存在早、晚两期生烃,以三垛组沉积时期生烃为主。研究对南黄海盆地下一步的油气勘探部署具有重要指导意义。     

利用测井资料精细评价冀中坳陷廊固凹陷烃源岩

冀中坳陷廊固凹陷烃源岩埋藏深,钻井分析资料较少,利用常规地球化学方法难以系统分析优质烃源岩的平面、剖面分布特征。以现有的钻井取心样品及有机地球化学资料为基础,利用测井曲线叠合法建立了廊固凹陷测井资料计算总有机碳的经验公式,计算结果与实测值符合率可达80%~90%;据此选取了测井数据全、暗色泥岩发育并具有代表性的井,建立了廊固凹陷烃源岩分布评价标准,进而分析了廊固凹陷沙河街组沙三段与沙四段烃源岩的平面、剖面分布特征。研究表明,廊固凹陷主要发育巨厚的中等-低质量烃源岩,优质烃源岩主要发育于湖侵体系域;新发现固安优质烃源岩发育区,对下一步分层系开展精细勘探,寻找岩性油气藏具有重要的指导意义。     

济阳坳陷古近系红层沉积成藏主控因素与勘探潜力

济阳坳陷古近系沙河街组四段下亚段（简称沙四下段）至孔店组广泛发育陆相红层沉积。迄今已经在东营、惠民、渤南等地区发现了该套红层作为储层的油气藏并部分投入开发。研究表明,济阳坳陷沙四下段-孔店组红层属干旱气候条件下的洪水漫湖沉积,其储层主要为洪水沟道、扇中辫状河道及漫湖砂坪沉积的细砂岩、粉砂岩,自上而下发育了以原生孔隙为主至次生孔隙为主的5个储层孔隙带,具有他源成藏的特点,其主力烃源岩为沙河街组四段上亚段（简称沙四上段）及沙河街组三段下亚段（简称沙三下段）,沙四下段-孔店组也具备较大生烃潜力。已有发现表明主要为断块圈闭油藏及构造 岩性复合圈闭油藏,可初步分为以断裂及砂体作为主要油气输导层的4类成藏模式。济阳坳陷沙四下段-孔店组红层有利勘探面积1.2×10⁴ km² 以上,具备广阔勘探前景。     

济阳坳陷渤南洼陷古近系沙河街组流体压力建场过程及其石油地质意义

通过对济阳坳陷渤南洼陷古近系沙河街组泥页岩和致密砂岩中的流体包裹体进行古压力测试,恢复了其流体压力演化过程,并探讨了其石油地质意义。研究结果表明：(1)渤南洼陷沙三段在馆陶组沉积期及之后共经历了4次压力场重建过程,每次压力场重建的持续时间均为3～4 Ma,表现为低序级幕式特征。(2)与沙三段低序级幕式压力建场过程不同的是,沙四上亚段在上覆石膏岩的封盖下,压力场重建的门限较高,在东营组沉积期及馆陶组沉积末期发生2次压力场重建过程,表现为高序级幕式特点。(3)研究区沙三段低序级幕式压力建场过程指示着开放的流体环境和较强的酸性溶蚀作用,以低序级幕式压力建场为主的沙三段储集层物性整体优于高序级幕式建场的沙四上亚段储集层;沙三段烃源岩在排出大量烃类物质的同时,其自身储集空间中也会存在部分残留,从而形成常规油与页岩油的共同富集区。     

渤海湾盆地济阳坳陷古近系异常高压成因及其与陆相页岩油富集的关系

为了探索渤海湾盆地济阳坳陷地层异常压力对页岩油富集的影响,运用全岩X-衍射分析、常规热解生烃潜力分析和有机地球化学系统分析等方法,研究了4口页岩油专探井古近系的单井地层压力结构、泥页岩岩相、有机质成烃演化、黏土矿物转化、烃类滞留—次生孔隙和微裂缝分布的关系。研究区靠近洼陷中部的古近系沙河街组沙三中、下亚段和沙四上亚段岩相组合以碳酸盐岩为主,而靠近凹陷边缘以碎屑岩/化学岩混合沉积组合为主。利用声波测井、密度测井和钻录井资料,可有效识别单井压力结构和异常高压特征,并揭示生烃洼陷区以碳酸盐—黏土矿物组合为主的富有机质页岩中地层孔隙压力的影响因素。综合应用地球化学证据证实,济阳坳陷古近系地层超压主要来源于成熟泥页岩的生烃增压,泥页岩自源超压段与滞留烃高峰段及次生孔隙发育带相对应。     

牛庄洼陷南斜坡沙河街组原油成因类型的多参数聚类分析

通过牛庄洼陷源岩抽提物异戊二烯烃、单体烃碳同位素和甾、萜烷化合物等多种地化参数的对比,优选出植烷、伽马蜡烷、升藿烷系列、甲藻甾烷和4-甲基甾烷等生标化合物构成源岩特征指纹参数,采用聚类分析方法对沙河街组原油成因类型进行了研究,结果表明该区原油可以划分为3类:Ⅰ类原油与沙三源岩聚为一类,具有低植烷丰度、低伽马蜡烷丰度、低C35升藿烷丰度、低甲藻甾烷丰度和低4-甲基αααC29甾烷丰度的"五低"特点,体现了来源于弱氧化、低盐度环境下形成的沙三下亚段源岩的地化特征;Ⅱ类原油与沙四源岩聚为一类,具有高植烷丰度、高伽马蜡烷丰度、高C35升藿烷丰度、高甲藻甾烷丰度和高4-甲基αααC29甾烷丰度的"五高"特点,体现了来源于强还原、高盐度环境下形成的沙四上亚段源岩地化特征;Ⅲ类原油和沙三、沙四源岩没有显著的聚类关系,也与孔店组原油和源岩地化特征不同,而其主要聚类参数的均值均处于沙三下亚段、沙四上亚段源岩的均值范围之间,推测可能为2套源岩生成原油的混合油。