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。      

不同类型煤系烃源岩对油气藏形成的作用

以冀中坳陷东北部石炭-二叠系和柴达木盆地北缘侏罗系主体煤系烃源岩为实例，运用油气地球化学新技术、新方法，在系统分析和总结大量烃源岩及油气样品（6629块／次）分析数据的基础上，根据油气源对比、不同类型烃源岩的综合评价和生烃量计算结果，确认冀中苏桥油气田的凝析油或轻质油主要是C2b-P1s含壳质组煤和炭质泥岩二次生排的油气；而柴北缘冷湖油田的原油主要来自J1浅湖一半深湖相泥岩，生排油气量也以湖相泥岩所生油气为主。煤系中的暗色泥岩、炭质泥岩和煤的有机质类型及显徽组分随沉积相或亚相的变化而不同，生烃能力差别很大，滨海（湖）沼泽煤及炭质泥岩生烃能力多好于泥岩，而较深水浅水湖（或海）沼泽泥岩生烃能力多优于煤。图5表7参16     

塔里木盆地煤系烃源岩生排烃模拟实验

采自塔东北地区英吉苏凹陷华英参1井和维马1井的煤系生油岩模拟实验结果表明:煤在Ro为0.65%之后,液态烃产率急剧增加,1.5%之后,迅速降低,其生油高峰约在Ro为1.0%时,每吨有机碳的最大产烃量约为150kg;碳质泥岩与煤岩具有一定的相似性,但液态烃产率受有机显微组分的影响;灰色泥岩的生排油率很低,以生成天然气为主,当Ro接近2.5%时,产烃量接近200kg.根据煤系烃源岩生排烃模拟实验结果,可以建立演化阶段划分标准,另外,煤岩中显微组分的生烃能力还须进一步研究.     

四川盆地二叠系不同类型烃源岩生烃热模拟实验

通过对四川盆地二叠系不同类型烃源岩（泥质灰岩、沥青灰岩、泥岩和煤）在加水封闭体系下的热模拟实验,结果表明不同类型干酪根之间产气率明显不同。Ⅰ型干酪根的泥质灰岩总产气率最高（4 226m³/t_TOC）,其次为沥青灰岩（2 445.5 mm³/t_TOC）,煤岩总产气率最低（459.3m³/t_TOC）,Ⅲ型干酪根的泥岩总产气率高于煤岩。泥质灰岩烃类气体产率仍然最高（765 m³/t_TOC）,其次为泥岩（606.1 m³/t_TOC）,[沥青灰岩最低。泥岩烃类气体产率高于沥青灰岩,可能与沥青灰岩中除去烃类遭受热裂解外,碳酸盐分解生成大量非烃气体（CO₂）有关,从而造成总产气率高,而烃类气体产率却偏低的现象。这样,沥青灰岩生成的烃类主要来源于分散有机质热裂解,而不是灰岩本身。不同类型气源生烃对比结果表明,Ⅰ型干酪根的泥质灰岩或Ⅲ型干酪根的泥岩有利于低温生烃,而煤岩和分散有机质生烃历程长,有利于后期天然气生成与聚集保存。     

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。      

一种生、排烃量计算方法探讨与应用

烃源岩的生烃量等于其残烃量与排出烃量之和。利用氯仿沥青“A”／总有机碳参数随深度的变化关系,可求出烃源岩的残烃率。在烃源岩演化过程中,（S1＋S2）／总有机碳（生烃源力指数）减小的唯一原因是有烃类从烃源岩中排出。无论生烃机制如何,烃源岩的现今烃潜力指数与油气排出以前的原始生烃潜力指数之间的差值始终代表当前每克有机磷的排烃量（排烃率）,据此可计算生成未熟－低熟油的烃源岩的排烃量。将排烃率与对应的残烃率增加,可求出烃源岩的油气发生率,结合烃源岩的厚度、面积、密度及有机磷丰度等资料,可计算生烃量。在东营凹陷八面河油田应用此方法发现,该区下第三系沙三段,沙四段的泥岩与油页岩的生、排烃演化模式不同,泥岩的生烃量巨大,但排烃效率很低。     

成煤环境不同类型烃源岩生排烃模式研究

该文运用热压模拟试验和油气地球化学等新技术,在系统分析和总结大量分析数据和地质资料的基础上,对成煤环境不同类型烃源岩的生排烃模式进行了深入细致和系统的研究.本中提出,成煤环境沉积的暗色泥岩、碳质泥岩和煤生烃能力差别很大,滨海(湖)沼泽煤及碳质泥岩多好于泥岩,而较深水—浅水湖(或海)沼泽泥岩多优于煤.作者还创建了煤系4种有机质类型和2种主要岩类的9种生排烃模式,并用实际地质剖面排烃模式进行了验证,指出成煤环境Ⅲ1-Ⅱ1型泥岩排油能力明显优于煤及碳质泥岩.      

渤海湾盆地冀中坳陷上古生界煤系烃源岩地球化学特征与生烃演化

为深化渤海湾盆地冀中坳陷上古生界煤系烃源岩地质认识,以有机地球化学实验作为研究手段,分析了上古生界煤系烃源岩有机地球化学特征及其生烃能力,利用埋藏史—热史分析,探讨了生烃演化过程。研究结果显示,霸县凹陷的文安地区、武清凹陷和大城凸起上古生界烃源岩有机质丰度最高,其次是廊固凹陷北部地区,深县凹陷、束鹿凹陷相对较低;冀中坳陷东北部上古生界煤层显微组分以文安地区壳质组含量为最高,平均达29.1%,壳质组含量大于20%的样品数占样品总数的80%以上;生烃热演化经历了低成熟阶段、二次成熟阶段、高成熟凝析油湿气阶段和过成熟干气阶段;在白垩纪末,煤系烃源岩埋藏深度约为1 200~2 000 m,R_O值为0.5%~0.7%,达到一次生烃状态;在古近纪末,煤系烃源岩最大埋深>7 000 m,超过中生界最大古埋藏深度或古温度,开始二次生烃,资源潜力较好。     

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。      

煤岩二次生烃模拟中生烃潜量损耗量研究

渤海湾盆地济阳—临清地区石炭—二叠系煤岩二次生烃模拟实验表明,煤生烃潜量损耗量与生排烃总量的差值不一致,这很可能是煤可降解物中不稳定的非烃、沥青占很大比例,在演化过程中非烃沥青质的相当部分转化成了不溶有机质或其它非烃组分,从而造成了排出烃与生烃潜量损耗量之间的差值。因此,在资源量估算时,就必须修正以往把煤生烃潜量的损耗量视为生排烃量的认识。      

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...     

深层多途径复合生气模式及潜在成藏贡献

深层—超深层是当前和未来油气勘探的重要方向,明确高演化阶段天然气的生气途径、机制和潜力,将有助于发展天然气成因理论和指导深层油气勘探。结合大量模拟实验和动力学计算,探讨了不同母质和途径生气的成熟度和温度界限（生气时限）及贡献,建立了深层多途径复合生气模式。提出I/II型有机质或干酪根直接热降解（初次裂解）生气下限可延至R_O=3.5%,最大生气量可达120~140 m³/t_TOC,R_O>2.0%阶段的生气量可达20~40 m³/t_TOC。系统认识了原油全组分裂解动力学过程,提出在2 ℃/Ma地质升温速率条件下,液态烃大规模裂解的地质温度为190~220 ℃,对应的成熟度为R_O=2.0%~2.3%;源内残留烃和源外液态烃裂解生气贡献分别为约80 m³/t_TOC和200 m³/t_TOC,乙烷裂解温度要高于230 ℃。硫酸盐热化学还原作用（TSR）导致液态烃裂解温度降低20~40 ℃,加速高含硫化氢（H₂S）天然气藏的高效聚集;无机流体和矿物参与的加氢生气作用可提高天然气生成潜力20%~30%,是深层高—过成熟天然气生成的途径之一。多途径生气过程构成了天然气形成的完整演化序列,揭示在传统油气“死亡线”之下,深层—超深层仍具有天然气勘探潜力。     

北部湾盆地流二段3类烃源岩的生烃成藏特征

传统研究认为北部湾盆地主力烃源岩为整个流二段湖相烃源岩。应用大量原油和岩石的地球化学分析资料,结合沉积和地质资料,重新对北部湾盆地流二段烃源岩进行了生烃和油气成藏研究。研究结果表明,古近纪沉积的流二段不同层段烃源岩的质量差异较大,明显存在着优质（油页岩）、好和一般3种不同类型的烃源岩。3类烃源岩的生烃和成藏研究表明,3类烃源岩对油藏的贡献各不相同,其中优质烃源岩[丰度高、类型好（Ⅰ型）、产油率达500mg/g_TOC]贡献最大,它对涠西南凹陷和乌石凹陷原油产量的贡献高达80%;好烃源岩[丰度中等、类型较好（Ⅱ₁型）、产油率为300mg/g_TOC]次之,对原油产量的贡献仅为20%;而一般烃源岩[丰度较低、类型较差（Ⅱ₂）、产油率仅为200mg/g_TOC]对凹陷原油的贡献极少。由此表明,厚度不大（厚约为50～100m）、质量极好的流二段底部优质湖相烃源岩才是北部湾盆地真正的主力烃源岩。优质烃源岩生成的原油主要成藏于流二段、流三段、长流组和角尾组,而好烃源岩生成的原油则主要成藏于流一段和涠洲组。3类烃源岩丰度、类型、生烃能力及成藏方面的差异,决定了北部湾盆地的油气勘探必须寻找到优质烃源岩才能提高勘探的成功率。     

珠江口盆地惠州凹陷古近系文昌组优质湖相烃源岩生烃动力学

基于两种升温速率下的玻璃管封闭体系烃源岩生烃模拟实验，最大程度排除烃类裂解的影响，揭示了珠江口盆地惠西南地区古近系文昌组半深湖相优质烃源岩的生油与生气的绝对产率及其与成熟度的理论共变模式。通过生烃模拟实验提供的精确产率数据，首次建立了该区文昌组优质烃源岩生成重烃（C₁₄₊）及降解气（C_1-5）的动力学模型参数。利用地质推演的手段重建了半深湖相烃源岩生成重烃-烃气转化率与地层温度的理论协变关系，结合生烃洼陷的埋藏史-热演化史，认为惠州26洼文昌组半深湖相优质烃源岩的生烃演化进程具有“早油晚气”的特点，早期石油快速生成，对应的地质年代跨度介于40～15 Ma，地温范围为95～160 ℃，而晚期主力烃源岩生成大量天然气，对应的地温范围为119～205 ℃，烃源岩现处于生气阶段的末期。     

准噶尔盆地沙湾凹陷烃源岩地球化学特征及天然气勘探方向

近年来,准噶尔盆地沙湾凹陷周缘构造天然气勘探陆续取得突破,但凹陷中心烃源岩地球化学特征和分布仍缺乏系统全面研究,各套烃源岩生烃演化史和产物特征认识不清,制约了该区块下一步勘探与开发。以凸起带烃源岩样品为研究对象,结合地震和生烃热模拟实验,开展烃源岩综合评价,明确不同层系烃源岩产物特征,进而指出下一步天然气勘探方向。研究结果表明：沙湾凹陷发育4套烃源岩,源岩厚度大,分布面积广,埋藏深,为周缘构造油气成藏奠定了物质基础。石炭系和下二叠统佳木河组烃源岩丰度高,但类型差且生烃潜力小,处于过成熟阶段,以生干气为主,而下二叠统风城组和中二叠统下乌尔禾组烃源岩丰度高、类型好,处于高成熟阶段,生烃潜力大。建立了沙湾凹陷天然气δ¹³C₁—R_O回归方程,明确了不同层系烃源岩生成天然气乙烷碳同位素分布特征,为周缘构造天然气成熟度计算和气源对比研究奠定了基础。沙湾凹陷西斜坡保存条件好,位于油气运移路径之上,与玛湖凹陷斜坡相似,具备形成大型地层岩性油气藏的地质条件,勘探潜力大,是研究区下一步天然气勘探的重点领域。     

四川盆地二叠系烃源岩及其天然气勘探潜力(二)——烃源岩地球化学特征与天然气资源潜力

四川盆地二叠系发育中二叠统海相碳酸盐岩和上二叠统海陆交互相碎屑岩两套烃源岩,由于其热演化程度高,造成对烃源岩原始生烃潜力及天然气资源潜力认识不清。为此,通过研究该盆地内探井及盆地周缘剖面大量二叠系烃源岩样品的地球化学特征及生烃潜力随成熟度的变化规律,探讨了二叠系烃源岩的原始生烃潜力以及在地质历史时期生排烃量、干酪根与原油裂解生成天然气的资源潜力。研究结果表明:(1)上二叠统龙潭组泥岩和碳质泥岩总有机碳含量高、原始生烃潜力大,是二叠系中最主要的油气烃源岩,龙潭组煤层也是非常重要的气源岩,上二叠统大隆组有机碳含量和生烃潜力也很高,是四川盆地北部重要的油气源岩,中二叠统碳酸盐岩烃源岩总有机碳含量与原始生烃潜力低,是次要的油气源岩;(2)二叠系烃源岩在地质历史时期生成原油3 290×10~8 t,生成天然气420×10~(12) m~3,龙潭组烃源岩对原油和天然气的贡献率分别为80%和85%;(3)二叠系烃源岩形成的古油藏原油资源量为580×10~8 t,原油裂解气资源量为4.45×10~(12) m~3,干酪根直接生成的天然气资源量约为2.10×10~(12) m~3,天然气资源总量可达6.55×10~(12) m~3,其中原油裂解气占70%。结论认为,四川盆地北部和中部—东南部是二叠系的两个生烃中心,也是最有利的二叠系油气成藏和天然气勘探区域,古油藏是最具天然气资源潜力的勘探目标。     

准噶尔盆地南缘下组合煤系烃源岩生烃模拟及高探1井油气源研究

随着准噶尔盆地勘探的不断深入,准南下组合日益成为油气勘探的重点,但目前针对下组合烃源岩生烃演化特征尚未进行系统性研究,不同岩性煤系烃源岩生烃能力和生油气量如何等尚未进行系统性实验分析。最近获得高产的高泉背斜高探1井油气与哪种岩性煤系源岩关系最为密切等都值得进一步讨论。通过对侏罗系煤岩、碳质泥岩和泥岩进行密闭容器高压釜加水热模拟实验,对3种岩性煤系烃源岩生烃特征及油气源对比进行了研究。碳质泥岩和泥岩具有较高的生油潜力,碳质泥岩是侏罗系煤成油的主要贡献者,且角质体可能是碳质泥岩主要生油母质。煤岩在更高演化阶段较碳质泥岩和泥岩具有更高的生气潜力,且主要为干酪根降解气。模拟气体随演化程度升高均不同程度出现碳同位素分馏效应,即随成熟度增加气体稳定碳同位素先变轻后变重,且δ¹³C₁分馏效应较δ¹³C₂明显。结合模拟实验进一步对高探1井油气源进行了分析,认为高探1井下白垩统清水河组原油主要为侏罗系碳质泥岩生成的较高成熟度原油,而3种岩性煤系烃源岩对天然气均有贡献。     

碳酸盐岩烃源岩生烃增压规律及其含义

碳酸盐岩由于成岩-固结早,烃源岩排烃的动力主要是水热增压和生烃增压。通过碳酸盐岩烃源岩不同有机碳含量样品温、压关系的模拟实验,建立了增压值与温度的数值关系模型。实验结果表明,碳酸盐岩烃源岩生烃过程中生烃增压值远高于水热增压值。碳酸盐岩烃源岩排烃动力的大小主要受烃源岩有机质丰度和温度的影响。对于同一烃源岩来说,随着热演化程度增高,生烃增压值迅速增大;当热演化程度相当时,生烃增压值与样品的有机碳含量成正相关关系。若烃源岩有机碳含量过低,烃源岩产生的生烃增压值不足以有效地把烃类排出烃源岩。由于碳酸盐岩烃源岩中含水量通常很低,则生烃增压特别是生气增压对排烃而言更为重要。因此,碳酸盐岩烃源岩遵循生烃-增压-超压-压力释放-排烃的动力学模式。     

鄂尔多斯盆地延长组多烃源层生排烃定量及成藏贡献厘定

鄂尔多斯盆地中生界延长组发育多套烃源层,目前认为长7段烃源层为延长组产油层的主力烃源层,但对其他烃源层的生排烃以及烃源层的成藏贡献缺少评价手段。通过盆地模拟手段,依据大量基础地质资料和勘探成果,建立地质体模型和热史模型,开展基于地质约束下的延长组多烃源层生排烃以及成藏模拟研究。结果表明延长组各烃源岩生烃转换率主体分布于45%~75%之间,仍具有较大生烃潜力,具备开展页岩油原位开采的地质条件。当前累计生烃量达1 233×10⁸ t、排烃900×10⁸ t,主要以{\mathrm{C}}_{{\mathrm{14}}^{+}}的重质烃类为主。烃类大量生成期和排烃期均集中在早白垩世,占总生排烃量的68%~82%。成藏模拟结果揭示白垩系沉积之前延长组各地层只有少量烃类充注,早白垩世为烃类充注成藏的关键时期。各烃源层上下呈“近源成藏”的特征,盆地模拟结果与盆地探明油藏和预测油藏分布范围具有较高的吻合程度。研究提出将“长7段主力烃源层多层系立体勘探”模式跨越到“多烃源层近源成藏”模式,助推鄂尔多斯盆地中生界延长组页岩油和新区新层系的石油勘探。     

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...