影响烃源岩中分散液态烃滞留数量因素研究

采用加水热模拟方法,对低丰度海相泥灰岩进行了不同压力条件下的生排烃模拟。结果表明,10MPa压力条件下,烃源岩在310℃左右达到生、排烃高峰,排出油产率和总产油率最大值分别为182.5,193.4mg/g;20MPa压力条件下,烃源岩生、排烃高峰对应的温度为330℃,排出油产率和总产油率峰值分别为92.1,111.4mg/g。对比显示,压力增加抑制了有机质的生烃作用,导致烃源岩的有效排烃期增长,主排烃期延迟,使得更多的液态烃滞留于烃源岩中,为高演化阶段天然气的生成提供了重要母质来源。     

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。     

两种海相未成熟烃源岩热解气特征比较研究

文中通过加水热模拟实验,对海相页岩和泥灰岩热解气特征进行了系统的对比、研究。两种岩石的沉积环境、矿物组成等方面都不同,因而在天然气生成特征上存在差异。根据加水热模拟结果,在有机质演化的成熟阶段,泥灰岩的总气体产率要高于页岩,并且随演化程度增加,产率差异增大;二者的总气态烃产率基本相近,在较高温度下,泥灰岩的气态烃产率开始明显高于页岩。两个样品的总气体组成中,页岩的烃类含量高于泥灰岩,泥灰岩干燥系数高于页岩,但两个样品的气体干燥系数一般低于0.55,在高温下趋于一致;页岩的正构烃相对含量高于泥灰岩。两个样品非烃气中的一氧化碳含量均很低,页岩的二氧化碳含量明显高于泥灰岩,氮气和氢气含量则低于泥灰岩,其中氮气的生成主要发生于有机质成熟的早、中期阶段。      

上二叠统龙潭组树皮体在水介质条件下热压成烃模拟实验

加水热压成烃模拟实验是目前研究成烃机理和定量评价的最好手段。选用浙江省长兴县东风界煤矿上二叠统龙潭组煤（俗称乐平煤），用高精度分离得到的树皮体（纯度超过９５％）在水介质条件下进行热压模拟实验。实验结果表明：树皮体液态烃产率较高，总产烃率可达３２２．９０７ｋｇ／ｔ有机质，其中液态烃（热解油）产率高峰达１４８．６７１ｋｇ／ｔ有机质，液态烃的组成具有低蜡、高芳烃和轻质油为主的特点。乐平煤中树皮体成烃具有多阶段和时间长的特点，在模拟温度达５５０℃时仍未抵热降解生烃终点，尤其值得注意的是，在瘦焦煤煤阶的高成熟阶段主要生成凝析油和湿气（占该阶段生烃量的５４．８％～７７．７％），过成熟阶段早期仍可生成中长链烃油（占该期生烃量的２０．７％），与干酪根降解成烃模式（气→油→气）有明显差别，也有别于显微组分的差异成烃模式。提供的实验数据可作为煤成烃机理研究和煤成油资源评价的定量依据。图２表７参３（王孝陵摘）     

渤海湾盆地渤海油田东三段湖相泥岩生烃特征实验

渤海海域古近系东营组发育厚泥岩层,其中东三段湖相泥岩具备较好的生烃潜力。封闭体系黄金管生烃模拟实验显示东三段源岩具备“先油后气”两段生烃的特点：EasyR_O值介于0.6%～1.1%之间为生油阶段,于0.75%～0.86%处形成产油高峰,最大产油率为8.11 mg/g;EasyR_O值介于1.1%～1.6%之间为生气阶段,该阶段新增烃气产量占总产烃量的55.3%,其中干酪根裂解气贡献占比为29.6%,原油裂解气贡献占比为25.7%。研究认为在生油阶段,具备中等有机碳含量特征的东三段泥岩总产油率不高,难以排出形成有效供给;进入生气阶段后,原油流动性得到改善,烃气的产生促进源内增压,有利于高成熟油气排出。热演化作用对生烃和排烃均有显著影响,具备中—高成熟度可能是东三段泥岩有效供烃的必要条件。     

江汉盆地潜江凹陷盐间云质页岩热压生排烃模拟实验研究

江汉盆地潜江凹陷盐间云质页岩具有形成规模页岩油资源的潜力。通过对潜江组未熟的云质页岩烃源岩样品开展热压生排烃模拟实验,定量分析了不同热成熟度烃源岩有机质的生烃产率,并探讨了盐间云质页岩的生排烃过程。此外,将由总排烃量计算获得的转化率作为热成熟度的标尺,分析了排出油和烃气组成随热成熟度的变化。研究结果显示,残留油和排出油之间存在明显的"前驱体-产物"关系,反映了有机质生油过程为"干酪根→沥青→原油"两步同时进行的转化过程。由总排烃量计算获得的转化率与EasyR_o之间服从较严格的玻尔兹曼分布,可用于描述生油窗内烃源岩的排烃行为。当转化率在0~25%之间时,排出油各族组分相对含量变化较小;而当转化率在25%~100%之间时,排出油沥青质组分的相对含量迅速减少而饱和烃和芳烃组分明显增加,说明干酪根裂解形成的沥青（即残留油）是排出油中烃类逐渐富集的主要物质来源;与此同时,形成更多的小分子烃类改善了烃类流体的流动性,排烃作用相应增强,导致排出油产率在该阶段快速增加。      

油页岩生排烃模拟实验中不同液态烃产物特征

为了探究油页岩生排烃模拟实验中不同液态烃产物的组成及变化特征,利用WYMN-3型高温高压模拟仪分别对鄂尔多斯盆地延长组长7油层组和准噶尔盆地芦草沟组油页岩样品在250℃,300℃,350℃,375℃,400℃,450℃和500℃共7个温度条件下进行了半开放体系生排烃模拟实验。通过对比与分析排出油、洗出油和残留油等3种液态烃产物的生成特征及族组分组成,结果发现:2个样品中排出油均是影响总油变化的重要因素,均随温度呈基本不变→升高至最大值→下降的3段式变化趋势;洗出油和残留油的变化趋势相同,均表现为基本不变→升高至最大值再下降至最低值→基本不变的变化趋势。从3种液态烃产率的变化趋势可以明显地将有机质热演化划分为可溶有机质生油气、干酪根热裂解生油气和油裂解生气等3个阶段。就排出油、洗出油和残留油的关系而言:洗出油为排出油和残留油的"过渡"产物;排出油产率峰值对应的温度高于洗出油峰值对应的温度,残留油产率峰值对应的温度一直为350℃,所以排出油经过初次运移后会在烃源岩表面滞留一段时间后再发生二次运移,而残留油峰值则出现在"生油窗"初期阶段的温度点上。微观上,排出油和残留油族组分中,高含量的饱和烃、芳烃组分是总有机碳含量更高的重要依据,也是生烃产率更高的重要影响因素。由此可见,通过研究排出油、洗出油和残留油的产率和族组分特征,可为进一步探讨地质演化过程中液态烃的演化阶段和状态提供理论依据。     

褐煤煤化作用模拟实验

通过对吉林舒兰煤矿褐煤进行人工煤化模拟实验，探讨了煤化作用中不同温阶产物组分特征、气态产物甲烷碳同位素特征及煤成油和排油情况。指出温度是引起产物变化的主要原因，煤化作用中生成的气态产物主要是非烃、饱和烃和烯烃，低温阶段以非烃为主，甲烷含量随温度增加而增加，重烃气在４００～４５０℃达最大值；模拟气甲烷碳同位素随温度升高逐渐变重；煤不但可以生油而且可以排油，排油过程在３５０℃之前就开始了，在３７５～４２５℃排油量达最大值。     

藻干酪根在碳酸盐岩与泥岩中成烃特征对比

通过加水热模拟分析了藻干酪根在碳酸盐岩和泥质岩介质下成烃特征的异同。碳酸盐岩与泥质岩液态产物族组成的饱和烃气相色谱及固体干酪根的特征仅有微弱差异；在泥质岩加水介质中的气体产率明显小于碳酸盐岩,其主要原因在于碳酸盐岩介质中大量CO₂的形成；粘土矿物对气态烃的催化作用具体表现为把不饱和的烃类通过加氢催化转化为饱和烃类,对低分子的甲烷表现出较为明显的催化效应；碳酸盐岩则对于不饱和烃和甲烷的催化作用不如粘土岩,但对较重气态烃的生成却比较有利。在大量生油之前碳酸盐岩生油量高于泥质岩,生油高峰时两者总液态产物产率几乎相等,泥质岩生油高峰与碳酸盐岩基本一致或稍晚。      

温压共控生烃模拟实验烃类产率演化特征及地质意义

为探究深层环境“煤系”烃源岩生排烃潜力及生烃机理,利用WYMN?3型高温高压（HTHP）模拟仪对柴达木盆地北缘DMG1井中侏罗统烃源岩（Ⅲ型有机质,炭质泥岩和煤的R_O值分别为0.67%和0.64%）进行了半开放体系温压共控条件下的生排烃模拟实验。结果显示：①炭质泥岩和煤的最大总油产率分别为79.38 mg/g_TOC和37.30 mg/g_TOC,且总油产率整体呈“双峰”型演化规律;②较低演化阶段（T≤300 ℃,P≤42.0 MPa）,2类源岩的排出油产率均小于残留油产率,排烃效率较低,但在400 ℃（51.0 MPa）排油/烃率大幅增加,分别达到了76.84%和83.72%;③排出油族组分主要为非烃和沥青质,其族组分产率演化特征也与液态烃产率演化规律总体相似,炭质泥岩排出油族组分产率整体较煤的族组分产率高;④模拟气主要由烃类气和非烃气（CO₂、N₂）组成,气态烃产率随着热演化程度的增加而升高,2类源岩最大烃类气产率分别为116.46 mL/g_TOC和36.85 mL/g_TOC;⑤镜质体反射率（R_O）均随温压条件的升高而增加,与温度呈良好的一致性变化规律。此次温压共控模拟实验结果表明,温度仍然是有机质热演化的主要因素,流体压力对Ⅲ型有机质烃产物的形成具有“双重”控制作用,“煤系”烃源岩在高过演化阶段仍具有较强生烃潜力。该研究为进一步认识柴达木盆地北缘侏罗系深层“煤系”烃源岩生排烃规律提供了一定的数据参考。     

白云凹陷天然气生成与大中型气田形成关系

通过对白云凹陷源、热、生烃机理、油气成因、资源规模及大中型气田分布特征等进行研究,认为白云凹陷存在文昌组和恩平组2套有效气源岩,其中恩平组浅湖相—沼泽相烃源岩是目前已发现油气的主力烃源岩。白云凹陷烃源灶处于变热流密度地质背景下,烃源岩熟化率早低晚高,主生气期相对较晚,介于23.8～0Ma之间。烃源岩热模拟生气实验表明,文昌组湖相烃源岩以生油为主,高成熟阶段生成的天然气主要为原油裂解气(约80%);恩平组浅湖相—沼泽相烃源岩油气兼生,以生气为主,主要为干酪根裂解气(约80%)。白云凹陷已发现的油气主要来自恩平组浅湖相—沼泽相烃源岩,天然气以来源于恩平组烃源岩干酪根裂解气为主,以原油裂解气和文昌组烃源岩晚期干酪根裂解气为辅。白云凹陷总生烃量为985.442 5×108t,以生气为主(81.5%),生油为辅(18.5%),主生气强度介于(500～3 500)×104t/km2之间。研究认为研究区高生气强度的白云凹陷烃源灶为大中型气田的形成提供了物质基础,近源晚期成藏提高了天然气田聚集的效率,运聚单元的资源规模控制着大中型气田的宏观分布。     

准噶尔盆地主要烃源岩生烃模拟实验及地质意义

对准噶尔盆地五大生烃岩系八套生烃层组的主要烃源岩进行了室内的热模拟实验。结果表明, 产烃率的变化取决于有机质类型和生源环境, 富氢源岩具有较高的产油率, 但产气率有别;强还原环境的富氢源岩可提前进入生烃门限, 生成低熟油;另外, 模拟产物液态烃和气态烃及干酪根随模拟温度的升高均发生不同的热分馏效应;模拟实验还再现了干酪根元素和各官能团的演化规律, 从而揭示了不同类型源岩的成烃机理。在此基础上, 提出除了在盆地范围内继续寻找与石炭—二叠系烃源岩有关的原生或次生油气藏和在盆地南缘寻找与三叠—侏罗系烃源岩有关的次生油气藏外, 南缘山前凹陷西侧下白垩统和下第三系具有生成低熟油气的地质地化条件应引起高度重视。     

油气生成的化学动力学模型和煤成气的数值模拟

建立了一个半开放系统的生烃化学动力学模型及其煤成气的简化模型.在该模型中煤或干酪根首先降解为油和气,随以后成熟度的增加,源岩中未排出的石油裂解为气,在油气的形成过程中,伴随着油气的初次运移.该模型可用于任何沉积盆地中油气形成过程的数值模拟.实际应用时,可根据给定的化学动力学参数,选择模型和其中参数.     

油气成藏门限研究及其在济阳坳陷中的应用

成藏门限从定量角度阐述油气藏形成与分布规律。它是指确定的成藏体系内形成油气聚集所需要损耗的最低烃量,包括源岩残留、储层滞留、盖前排失、围岩损耗、水溶流失和扩散等6个方面。地史过程中,油气生成量达到或超过成藏体系内能够损耗的最低烃量时,油气聚集作用才能开始进行。在源岩生油气总量一定的情况下,成藏体系内油气的成藏时间、运聚烃量和油气藏最大规模等都受成藏门限的制约。对济阳坳陷28个成藏体系的应用研究表明,油大量聚集成藏前最低损耗烃量介于0.36×10⁸～18.4×10⁸t,它主要随排烃强度、油气运聚范围和目的层的倾角的增大而增大,随砂地比、构造变动次数和剥蚀厚度的增大而减小。济阳坳陷最有利的成藏体系包括沾化凹陷的渤南-孤岛成藏体系,东营凹陷的中央背斜带、北部陡坡带、滨县凸起南坡、王家港-八面河和惠民凹陷的中央背斜带以及车镇凹陷的义和庄凸起北坡、车镇凹陷北等,它们均已进入成藏门限,远景资源量2.18×10⁸～6.31×10⁸t,能够形成的最大油气藏储量规模可达0.16×10⁸～4.79×10⁸t。     

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。     

The influence of water on the thermal simulation experiment of hydrocarbon generation and expulsion

Thermal simulation experiment of hydrocarbon generation and expulsion is an important method for the study of source rock evolution. The role played by water in organic material evolution was clarified by summarizing the effect of water on different pyrolysis systems. According to the results, the hydrous experiment has a better hydrocarbon generation rate than the anhydrous experiment in the closed system. In the semi-open system, high-pressure water vapor has good effect to gas generation, while near-critical water (NCW) improves the oil and total hydrocarbon productive rate. So, it is inferred that NCW improves the conversion of kerogen to hydrocarbon reactions, and increases the dissolving capacity of hydrocarbons.     

歧北深层高温高压条件下烃源岩特殊的成烃演化规律

黄骅坳陷歧北地区深层高温高压条件下古近系烃源岩成烃演化规律与传统的干酪根降解演化规律存在差异，其差异突出体现在成熟度参数的演化特征上。在分析歧北深层烃源岩特殊的成熟演化特征及不同温压条件下热压模拟演化特征的基础上，探讨超压在深层烃源岩成烃演化过程中的作用，总结高温高压条件下深层烃源岩特殊的成烃演化规律。指出：虽然超压影响油气生成演化的全过程，但在不同演化阶段超压的影响是不同的。超压的滞烃效应主要作用于烃类进入生烃高峰的后期，超压不仅可抑制液态烃向气态烃的转化，而且还抑制干酪根的降解，使油气生成的时限延迟，以致在正常条件下预测生气的深度仍将继续生油。歧北地区深层高温高压条件下古近系烃源岩特殊的成烃演化规律主要体现在成熟油相窗口向高成熟早期的推移。     

海相不同类型烃源岩生排烃模式研究

在海相烃源岩研究的基础上,筛选出青藏高原中生界和冀北地区上元古界未成熟—成熟海相不同类型烃源岩 10 个样品为代表,进行热压模拟试验,创建了海相3种类型干酪根和4种主要岩类的17种原始和再次生排烃模式。提出了海相烃源岩从Ⅰ型干酪根到Ⅱ₁型到Ⅱ₂型再到固体沥青,生排油、烃气和总生烃量逐渐变低,油质逐渐变轻,气逐渐变干,生烃速率也逐渐减小;从富烃页岩到富烃泥灰岩到富烃灰岩再到固体沥青,排油效率逐渐增加,总生排烃量和生烃速率具有逐渐减少的趋势,生烃气占总烃比例则从固体沥青到富烃页岩到泥灰岩到灰岩逐渐增加;从海相富烃源岩到低有机质含量的碳酸盐岩或随着有机质丰度的降低(TOC 0.2%到1.0%),生排油、烃气量和总生烃量及生烃速率逐渐变小,生烃气占总烃比例逐渐增加。