古生界干酪根热演化模拟实验

我国南方下古生界页岩中有着丰富的页岩气资源,但因其时代老,成熟度高,且缺乏镜质体,其有机质热演化程度评价成为一个技术难题,对相关页岩气地质研究造成困扰。已有研究表明,干酪根H/C原子比和O/C原子比会随着有机质热演化程度的增加呈现规律性变化,但是对于缺乏镜质体的下古生界干酪根,以及高过成熟阶段干酪根却鲜有研究,其元素演化规律如何?其元素组成与镜质体反射率之间是否存在明确的定量关系?值得研究。为此,针对二叠系大隆组的泥岩和蓟县系洪水庄组页岩,在350～550℃温度范围内开展了系列干酪根热演化模拟实验,测定了各模拟实验温度下所得干酪根的镜质体反射率(R_O)和C、H、O元素组成,发现干酪根H/C原子比和O/C原子比与有机质成熟度之间具有高度的统计学相关关系。结果显示:①在开展烃源岩演化热模拟实验时,对于在泥盆纪以前沉积缺乏镜质体的烃源岩样品而言,利用与烃源岩样品镜质体反射率R_O值相近的煤样来标定样品热演化进程的方法是可行的;②在热演化进程中,干酪根的H/C、O/C原子比值均会随着有机质成熟度的增加发生规律性的变化,不同类型干酪根的H/C原子比值表现出沿相同路径不断降低的演化特征,而O/C原子比值表现出沿不同路径不断降低但最终趋同的演化特征;③实验中涉及的3种类型干酪根的H/C、O/C原子比(R_(H/C)和R_(O/C))与用镜质体反射率R_O(%)所表征的有机质热演化程度之间均体现同一规律,并存在良好的数学相关关系,可以表达为LgR_O=-0.133 1-1.190 5 LgR_(H/C)-0.054 4LgR_(O/C),适用于该实验中涉及的3种类型干酪根,适用RO值范围为0.6%～3.5%。     

干酪根演化程度的DSC实验研究

本文主要介绍DSC法对干酪根演化程度的实验研究。DSC法是近几年发展起来的一种新型热分析方法,与DTA法相比,具有许多优点,实验测试中,DSC法受干扰因素较少,对试样热效应温度的测量更为灵敏精确,同时DSC的△H₁/△H₂比值,可作为判别干酪根演化程度的一种定量或半定量指标,特别是演化程度较高的情况下,采用DSC判别,具有较好效果。     

中扬子地区海相碳酸盐岩干酪根热演化特征

对中扬子地区海相碳酸盐岩干酪根热演化特征的全面分析研究表明：干酪根反射率R0值是研究高演化区海相碳酸盐岩热演化的重要指标，结合牙形石颜色CAI值、干酪根元素氢碳原子比、顺磁共振自由基浓度和有机差热后峰温等指标，可划分其热演化阶段．中扬子地区海相地层三叠系下统至震旦系上统陡山沱组（T1～Z2）生油岩大部分卧龟入过成熟阶段，以找气为主．而沉湖地区T1的R0为0．89～1．68％，P的Rn为0．99～2．50％。高块隆起区是有望找油的地区．     

应用红外光谱方法研究干酪根的演化程度

随着石油地球化学研究的深入,干酪根的研究也相应得到了发展。对于干酪根的研究,笔者从分离干酪根直至光谱分析,作了一系列的条件试验,同时,还作了模拟温度变化的试验。在这些试验的基础上,探讨了干酪根的结构与红外光谱之间的关系;对比国内外有关资料,提出了芳环波数位移律,用以研究干酪根的演化程度。另外,对干酪根分离过程中的有关问题,也进行了探讨。     

松辽盆地干酪根类型及热演化的高温X射线衍射特征

采用高温X射线衍射仪研究了松辽盆地干酪根类型及其热演化特征。开讨论了它们与热模拟过程中液态烃、气态烃、氢元素变化的关系。提出了不同类型干酪根的成熟顺序。对不同演化阶段煤干酪根X射线衍射特征的研究,提供了判断岩石干酪根演化程度的可对比的标志。     

不同热模拟方式下烃源岩干酪根演化特征红外光谱分析

烃源岩的生烃过程是在地层孔隙空间内有机质受温度、上覆岩层静岩压力和高地层流体压力（PVT-L共控）等多种作用下的一种复杂的物理化学反应过程。然而目前常用的生烃模拟实验（高压釜加水生烃模拟）大多是在一个低流体压力、无静岩压力、相对较大的生烃空间下进行的,与实际地质情况差异较大。选用南襄盆地泌阳凹陷核三段未熟泥岩分别开展了PVT-L共控和常规高压釜方式加水模拟实验,不同演化阶段干酪根的傅里叶变换红外光谱对比分析表明：（1）伴随着脂族结构裂解、含氧基团脱落及芳香结构缩合,干酪根演化明显呈现出缓慢生油、快速生油和结束生油3个阶段;（2）脂肪度参数I_AL、饱芳比参数I_L/R和含氧度参数I_O表明,同等温度条件下常规高压釜加水模拟脂肪链和含氧基团的热裂解反应更为剧烈,PVT-L共控模拟则相对平缓,380℃时仍伴随有较强的生烃能力;（3）PVT-L共控模拟条件下饱和烃的芳构化程度更低,可能与其限定空间内较高的流体压力有关;（4）含氧度在成熟中期间歇的轻微增大,暗示水对干酪根生烃过程也许有重要的作用。2种不同模拟方式下干酪根红外光谱特征上的差别,暗示其在生烃反应机理上存在较大差异,在热模拟实验研究中要根据研究目的合理选择模拟方式,设置实验条件。     

应用X射线衍射分析探讨干酪根演化程度

石油普查勘探的深入和发展,促进了人们对生油岩(层)的深入研究。六十年代末,许多国家的石油地质工作者;对生油母质—干酪根的类型以及它们的热演化过程 (阶段)进行了研究,以判断生油岩(层)的生油机能,从而对石油勘探进行综合评价。本文试图应用X射线衍射分析对干酪根演化阶段的指标进行研究和探讨。干酪根是指岩石中不溶于有机溶剂的天然高分子聚合物,其类型可以是成油型,亦可以是成煤或过渡型。这些类型是指干酪根的结构以芳核结构为主,还是以烷基结构为主,它决定了热解生成烃类的效率。     

干酪根中无机矿物对DTA热谱的影响

本文主要针对无机矿物对干酪根DTA热谱的影响,对各类无机矿物分别进行了试验。试验结果表明,(1)煤岩干酪根、沥青、石油等物质的DTA热谱均有各自的特征谱峰,这些谱峰对研究有机质的成熟度具有简便、可靠等优点;(2)无机矿物特别是黄铁矿,对DTA热谱虽有较大影响,但只要在仪器灵敏度的范围内,试验时样品稀释至黄铁矿含量小于2‰。(即稀释前干酪根样品中黄铁矿含量不大于20‰),可视为对测试结果无影响。     

海拉尔盆地泥岩干酪根（13）~C NMR谱及生烃演化特征

海拉尔盆地泥岩干酪根样品的１３ＣＮＭＲ（ＣＰ／ＭＡＳ和ＤＤ）谱分析表明，不同类型的未成熟干酪根，其芳族碳、氧接碳和脂族碳原子组成及结构参数存在明显差异，这些特征为研究干酪根的生物来源和生烃潜率提供了重要信息。随着成熟度增加（Ｒｏ为０．４％～１．１％），干酪根产油率减少，产气率增大，各类脂碳原子的组成分布随成熟度的变化揭示了干酪根的主要生烃产物和成烃时期。     

干酪根向油、气演化的热变模拟试验

本文用松辽盆地白垩系嫩一段未成熟生油岩的腐泥型干酪根、进行了热变模拟试验、热失重分析以及热变模拟产物(包括气态、液态)的分析,指出了干酪根演化过程中温度和受热时间的意义。根据热变产物和油、气性质的比较,讨论了干酪根转化及成烃过程,认为烃类的生成是由于温度的增加,不断地调整干酪根核间各种官能团化学键的结果。     

合肥盆地热演化特征

通过5口钻井23个样品镜质体反射率(Ro)数据的统计分析,运用镜质体反射率-深度(Ro-H)剖面斜率及其对应地温梯度的筛分对比方法,综合研究了合肥盆地中新生代的热演化特征。结果表明,盆地不同区块二叠系、下侏罗统和下白垩统的Ro数值大小存在较大差异,介于0.82%～2.70%,但其相应的Ro-H剖面斜率均显著大于上白垩统和下第三系,表明上、下白垩统之间存在明显的间断。下白垩统的地温梯度分布在70.80～130.90℃/km,相对稳定区接近70.80℃/km,表明早白垩世存在一次规模较大的区域性构造-热事件。上白垩统和下第三系Ro集中分布在0.40%～0.74%,地温梯度为38.30℃/km。晚第三纪以来,盆地整体抬升冷却,地温梯度降至现今的27.50℃/km。     

鄂尔多斯中部长7段中等热演化程度页岩气地球化学特征

针对鄂尔多斯盆地中部地区长₇段页岩热演化偏低以及页岩气赋存特征复杂的问题,利用基本地球化学方法以及气体解析实验开展对比性研究,揭示页岩气的地球化学特征,探索页岩气的赋存过程。研究结果表明:页岩的有机质类型主要为Ⅰ型和Ⅱ₁型,热演化程度为中等,有机碳含量平均为4.52%,游离烃含量为4.09 mg/g,热解烃含量为8.70 mg/g;研究区页岩气属于油型气,其地质成因为热解成因;页岩气的赋存相态为游离气、溶解气和吸附气共存,且吸附气含量和溶解气含量之和大于游离气含量;页岩对不同气体的吸附性能具有较大差异,对氮气的吸附性最弱;烃类气体中,小分子气体的初次运移能力强于大分子气体。由于热演化程度偏低,一方面使得页岩内部油气水共存,整体含气性不高,另一方面使得油气在地质运动过程中得以大量保存。在针对长₇段的开发过程中,进行页岩油气的共同开发最具有现实意义和经济价值。研究结果对长₇段下步勘探开发具有一定的指导意义。     

干酪根的光性特征

研究沉积岩中干酪根的类型和成熟度,对石油地质工作有着重要意义。我们用透射光和反射光偏光显微镜,并配合荧光显微镜和扫描电子显微镜,以松辽盆地南部白垩系下统青山口组干酪根为重点,研究了干酪根的形态、颜色、透明度、结构特征及荧光性等,并在这个基础上确定了干酪根的类型和成熟度。     

干酪根的热分析技术及其应用

随着热分析仪器的不断发展更新,热分析的应用范围在不断扩大,在石油地质实验中将成为一个重要的实验手段。对干酪根的热分析,法国石油研究所已做了些工作,国内还开展得不多,本文主要是用热重量法（TG）,导数热重量法（DTG）和差热分析（DTA）对干酪根进行研究,并介绍干酪根在20°—620℃区间的热分析技术及其在石油地质上应用的初步成果。     

陕甘宁盆地古生界油气形成中干酪根的演化

干酪根系原始有机质(脂肪酸、蛋白质、色素、纤维素、木质素),在成岩作用过程中聚合而成的不溶的复杂的固态高分子化合物。其结构为环状缩聚核,带有烷基支链和官能团,为杂原子链特别是氧所连接^[1][2]。随着生油岩埋藏的加深、温度升高、时间增长,干酪根热裂解逐渐形成油气。因此,对于干酪根研究的重要性日益引起人们的重视。     

晚元古代蓝藻干酪根与现代蓝藻热模拟类干酪根对比研究

对两处晚元古代蓝藻干酪根和一种现代蓝藻热模拟形成的不溶有机质(类干酪根)进行镜下特征、镜质体反射率、元素分析、自由基浓度、红外光谱和热解色谱等项对比研究,发现在中低成熟阶段为腐泥型的蓝藻干酪根和类干酪根在高成熟阶段以O/C原子比特别高(>0.25)、H/C原子比很低(<0.6)为特征。根据实验结果,本文提出与Tissot“Ⅳ型”干酪根观点不同的新认识,即范氏分类图解和“Ⅳ型”干酪根概念不适用于具上述特征的高成熟蓝藻干酪根;它们仍具有一定的生烃潜力和演化途径。     

原油热演化程度与碳同位素组成变化关系

通过开展对未成熟干酪根的热模拟实验,测定干酪根在不同演化阶段产出液体烃的碳同位素组成.阐明由于演化影响导致原油中碳同位素分馏的原因,并结合模拟实验结果验证和解释了地层中母岩干酪根和所产原油在高成熟阶段碳同位素组成发生“逆转”的现象,同时,提出利用碳同位素对多产层地区油/油源对比中,必须注意演化程度要在相同的演化阶段才有可比性,特别在高成熟地区,否则有可能导致错误判断.     

利用红外光谱剖析干酪根三类主要原子团的演化

作者用红外光谱仪分析了泌阳凹陷生油岩干酪根,研究了干酪根中烷基、含氧官能团和芳环的变化规律。含氧官能团随埋深逐渐减少,到达一定深度后完全消失;烷基具有明显的高峰区,这个高峰与生油高峰是一致的;芳环在生油门限前后比较稳定,生油高峰过后明显增加。     

模拟干酪根演化史的简易方法——演化指数法

利用一个建立在化学动力学理论基础之上的数学模型来模拟干酪根的自然热降解过程,这是有机地球化学和油气资源量预测技术的一项重要进展。利用数学模拟方法,人们根据少量基础资料(干酪根类型、温度史等)就能够定量地估计干酪根在各个地史时期的演化水平,从而有可能相当准确地回答其他研究方法(样品分析、人工热降解实验等)难于回答的某些重要问题。例如圈闭形成过程与油气生成过程是否配合良好,某些目前尚未钻探的地区或层位有无钻探价值,如此等等。