论生物-热催化过渡带气

系统介绍了生物热催化过渡带气理论的提出、发展及研究现状。在沉积盆地中介于生物化学作用带与热解作用带之间、生物化学作用趋于结束、热解作用还未大规模成烃的特定层段，有机质在各种外生营力作用下形成的以甲烷为主的烃类气体即为生物一热催化过渡带气，其相应深度为1500～2500m乃至3000m，占δ^13C1值为-60‰～-45‰，R0值为0．3％～0．6％。从盆地构造背景、沉积成岩特征及过渡带有机质组成、早期演化、成烃过程、有机质在黏土矿物催化和构造运动引起的力化学作用下经脱基团和缩聚作用等化学反应的方面，综述了过渡带气成烃机制和成烃模式。阐述其地球化学特征，根据占δ^13C1与C1／（C1-C5）的关系，把过渡带气分为4类：①低演化和运移的过渡带气；②典型过渡带气；③残留过渡带气；④生物改造或复合源过渡带气。确立了判识过渡带气的地质和地球化学标志，并分析了我国不同类型含油气盆地过渡带气的资源远景。图2参27     

成岩阶段油气的形成与多阶连续的天然气成因新模式

有机质在沉积成岩演化过程中,受不同外生营力作用,在不同阶段可以形成具有不同地球化学性质的油气。生物-热催化过渡带气和未成熟低成熟油的存在,使各阶段形成的油气构成相互衔接,连续过渡的模式(徐永昌等 , 1993)。同时,现代的研究成果使人们对干酪根晚期成油理论提出新的看法,这一理论应该完善。     

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。     

煤系烃源岩热模拟演化过程的地球化学参数特征——以准噶尔盆地抹罗系煤系烃源岩为例

在准噶尔盆地体罗系煤系烃源岩热模拟实验研究中，经过对原祥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、残渣干酪很处理、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音质化学反应的结果。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很边缘烃(极性组分)的热降解。在有机质热降解一热裂解阶段，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0．55％-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。该阶段是干酪很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。     

松辽盆地南部浅层气成藏条件分析

松辽盆地南部浅层天然气主要赋存于晚白垩纪地层中。气样组分分析表明,该区天然气属甲烷型生物成因气。有机地球化学分析表明,生物气气源层具强-较强的还原环境,同时具有较高的有机质丰度、较好的有机质类型。持续沉降、快速沉积作用和有利的沉积环境是生物气形成的重要地质条件。良好的储盖条件有利于浅层气的聚集和保存,该区储气层以细砂为主,由于埋藏浅、时代新、岩石疏松、未固结成岩,构成了良好的储集层。本区白垩系泉头组至嫩江组沉积时期,是大型沉积坳陷形成和发展的全盛时期。坳陷期在盆地中部形成了湖区或沉积中心,湖区范围大于8万平方公里,沉积了松辽盆地最有利的生烃层,同时也为良好的区域盖层。     

渭河盆地生物气生成条件

文中利用钻测录井资料,结合前人研究成果,通过野外地质调研、气体化验分析、岩石地化分析等方法,对渭河盆地生物气的地球化学特征及生成条件进行了研究.研究表明:渭河盆地张家坡组天然气具有典型的生物成因特征,其适宜甲烷菌存活的地层温度、水介质矿化度和pH值及新生代快速沉积形成的缺氧还原环境,为生物气的生成提供了有利条件;固市凹陷快速沉积形成的半深湖相未成熟—低成熟暗色泥岩是生物气良好的母质来源.参考沉积有机质降解生成甲烷的生物化学反应机理,结合区域地质条件,文中明确了张家坡组生物气的生气模式,预测主产气带埋深为1 300～1 600 m,并指出固市凹陷沉积中心张家坡组断块和岩性圈闭发育区是生物气富集有利区.     

生物-热催化过渡带气气藏形成的地质条件——以辽河盆地为例

生物-热催化过渡带气概念的提出受到国内外同行的关注,生物-热催化过渡带气气藏的发现(如在我国的苏北、胜利、辽河等盆地,意大利的波河盆地发现的气田和前苏联的乌连戈依气田等)增强了人们寻找这种埋藏浅、见效快的资源的信心。本文从构造地质背景、沉积环境特征以及生、储、盖层适时匹配关系等方面对热催化过渡带气气藏形成的基本地质条件进行了讨论。     

天然气来源的多种途径及其意义

天然气和石油的形成相比具有多种地质来源性,表现在成因类型的多样性、成气机制的多样性和成气母质赋存状态的多样性。天然气成因类型的多样性主要体现在有机来源和无机来源、单一来源和复合来源以及单一来源有机质成气演化过程的多阶段性和连续性。而成气机制的多样性主要表现为在天然气形成的不同阶段,由于气源岩母质和物理化学条件的差异,不同的成气机制(如生物化学、脱羧、缩聚、热解、裂解、力化学,以及催化和加氢等多种化学反应)发挥着不同的作用。在成气母质赋存状态的多样性中,除生物可利用物质的水溶有机质,CO₂及早期形成的有机质外,分散和聚集型不溶和可溶有机质均是成气母质的主要赋存状态。在叠合盆地中,分散型可溶有机质沥青伴随盆地的再次沉降,由于其具有更好的催化条件,使石油裂解的活化能降低,更利于干酪根裂解形成气态烃。     

柴达木盆地东部地区生物气形成机制

生物气是沉积物在成岩作用早期受生物化学作用形成的最终产物之一。对生物产气模式的传统认识是,沉积有机质在厌氧环境下,经微生物降解为能被产甲烷菌利用的小分子底物,然后通过乙酸发酵和CO2还原,形成甲烷。文中突破传统认识,提出弱成岩阶段的低温热力与微生物共同作用是柴东地区生物气形成的主要机制。传统认识强调继承性活性有机质的作用,而文中分析发现,柴达木盆地东部第四系沉积物内继承性活性有机质并不丰富。研究认为,在低温热力作用下可产生一些次生活性有机质,该部分物质为一定埋藏深度的生物甲烷气提供重要营养底物来源。     

河套盆地呼和坳陷浅层生物气气源条件分析

通过对呼和坳陷第四系及新近系上新统的沉积相、产气状况及气源条件研究,证实了生物气的存在,认为河套盆地呼和坳陷第四系具有浅层生物气形成的基本地质条件, 气源岩厚度大,有机碳含量为0.49%,有机质类型以混合型、腐殖型为主,少量腐泥型,有机质未成熟,目前正处于生物化学生气阶段。同时,还探讨了影响生烃能力的环境因素,认为呼和坳陷地球化学环境良好,具有生物气富集成藏的物质基础和较大规模的生气能力。     

湖南花垣页岩气区块地质评价与勘探展望

利用露头、钻井、岩心等资料,以构造、沉积、地球化学、储层和含气性等研究为重点,对湖南花垣区块下寒武统牛蹄塘组页岩气形成的地质条件与特征进行了初步探索,指出区块构造简单,深水陆棚、半深海—深海沉积环境控制牛蹄塘组页岩发育与分布,富有机质页岩厚度大,有机质类型为Ⅰ型,有机碳含量一般大于2.5%,有机质成熟度RO值大于2.0%,达到高—过成熟阶段;页岩的矿物以石英和黏土矿物为主,硅质含量较高、碳酸盐含量低、黏土矿物中主要以伊利石和伊/蒙混层为主,利于后期压裂改造和吸附气的大量富集;储层具有致密非渗特征,但含气性较好;目的层顶、底板具有封盖性,保存条件较好。通过地质评价和资源量计算,花垣区块牛蹄塘组页岩气资源量较为丰富,勘探有利区面积大,具备较好的页岩气形成地质条件,是较现实的页岩气勘探开发区域。     

准噶尔盆地生物气—过渡带气的成因及成藏条件

本对准噶尔盆地生物气－生物－热催化过渡带气（简称“过渡带气”）的成因及成藏条件进行研究,研究结果表明生物气－过渡带气的成因为：（1）甲烷菌利用未成熟的株罗系有机质生成生物气;（2）甲烷菌利用二叠系生成的原油降解生成生化甲烷气;（3）株罗系有机质的力化学降解生成过渡带气,生物气－过渡带气的成藏条件;（1）储层发育,物性较好。（2）盖层较发育,封闭条件好;（3）早期圈闭有利富集生物气－过渡带气;（4）生物气－过渡带气的生成补偿与散失达到动态平衡。     

泌阳凹陷陆相页岩有机质特征及富集因素分析

采用地球化学与沉积学理论方法并结合元素分析、高分辨扫描电镜等实验技术手段,以中国典型陆相断陷湖盆泌阳凹陷为例,探讨了页岩中有机质发育特征、形成环境及富集影响因素,研究表明富有机质页岩中有机质是页岩油形成的物质基础,决定着页岩的生烃潜力和生烃量;有机质主要来源于低等的浮游藻类,有机质发育环境主要为缓慢沉积的、干旱-半干旱的还原条件下、具有中等-高生产力的咸水湖泊环境;无定形有机质是有机质的主要赋存形式;生烃作用产生大量有机质孔隙能为页岩油提供有效的储集空间;古环境决定了有机质保存条件,沉积相带控制有机质富集的平面展布。     

烃源岩和油气中有机含硫化合物的生成、分布及应用

有机含硫化合物在烃源岩和原油中广泛分布,包含丰富的地球化学信息。综述了有机含硫化合物的分析测试,成岩作用阶段有机含硫化合物的生成,以及有机含硫化合物在烃源岩和油气中的来源和分布规律。有机含硫化合物在判识沉积环境和有机质的成熟度,示踪油气充注路径,应用于油源对比以及指示硫酸盐热化学还原作用（TSR）过程等方面具有广泛的应用价值。有机含硫化合物结构种类复杂,不同沉积环境和岩相以及成熟度的沉积有机质和原油中组成有很大差异。油气形成和不同演化阶段中新有机含硫化合物结构的准确鉴定和单体有机硫同位素的测定,将有助于更好地认识和理解有机含硫化合物在烃源岩和原油中的分布特征及作用,建立新的地球化学指标或指示剂。另外,不同地质条件下有机硫与无机硫之间的相互作用对有机含硫化合物硫同位素组成的影响是未来研究工作的重点方向之一。     

辽河坳陷西部凹陷坡洼过渡带岩性油气藏形成条件

辽河坳陷西部凹陷构造油气藏勘探的难度日益增大。分析西部凹陷中南段坡洼过渡带的沉积体系、油源体系、输导体系及油藏封盖体系，认为坡洼过渡带具备形成大规模岩性油气藏的地质条件，可作为下一步勘探的主攻方向之一。在该思路指导下，综合应用测井、地质与地震资料，在坡洼过渡带实施勘探后，陆续发现了欢103、齐231、锦306等岩性油气藏，建成了亿吨级优质油气储量区块，展示了坡洼过渡带良好的勘探前景。图6参10     

曲靖盆地古近—新近纪构造演化与生物气成藏的关系

通过对地震、地质和钻井等资料进行综合分析,对曲靖盆地的构造特征、盆地形成和演化进行了较为系统的研究,分析了构造演化与生物气晚期成藏的关系。早-中渐新世的断陷阶段为主力气源岩大套湖相暗色泥岩蔡家冲组形成时期;渐新世晚期—上新世早期为盆地的整体抬升萎缩阶段,使蔡家冲组沉积有机质免遭大量消耗,保障了第四纪以来生物气成藏的有机物质;晚上新世为盆地拗陷阶段,是茨营组次要煤系气源岩、储集层、盖层和岩性圈闭形成的主要时期;上新世末的压扭抬升萎缩阶段为断背斜和断鼻等构造圈闭和构造-岩性复合圈闭发育时期;第四纪为盆地稳定沉降阶段,是生物气聚集成藏时期。气源岩的生物气产率、断裂的垂向输导作用和圈闭的保存条件以及他们之间的动态配置共同控制了生物气晚期成藏。     

南海北部陆缘合浦盆地低熟油气/生物气成藏条件及勘探前景

重点分析研究合浦盆地低熟烃源岩有机质丰度、生源母质类型和成熟度等生烃条件,以及生储盖组合、圈闭类型和油气运移和保存等油气成藏地质条件,认为合浦盆地具有形成低熟油气/生物气的有利地质条件,是华南陆块西南缘上具有一定油气勘探远景的沉积盆地。合浦盆地未来油气勘探方向及重点勘探领域,应围绕低熟烃源供给区,主要勘探寻找低熟油气及浅层生物气资源,争取获得油气勘探的突破。     

大姚铜矿床有机质特征及其与成矿的关系

本文用岩石学和矿床地球化学方法,以及在有机质参与下的模拟实验,研究了有机质在成岩成矿各阶段的作用,对有机质可在一定的温度、压力和水介质条件下能够促成铜元素的活化、迁移、富集成矿等机理做了有益的探讨。     

小型断陷湖盆有机质富集和烃源岩形成机制——以二连盆地下白垩统腾格尔组一段为例

为明确小型断陷湖盆烃源岩形成机理,开展了烃源岩形成、分布和地球化学特征的研究,综合有机质供给、保存和稀释对烃源岩形成的影响,建立了小型断陷湖盆烃源岩形成的3种模式:边界断层活动强、沉积速率大的湖盆,有机质供给量大,保存条件差,烃源岩形成主要受有机质供给控制,主要发育于有机质供给量大的深洼带;边界断层活动弱、沉积速率小的湖盆,有机质供给量小,有机质保存条件好,烃源岩形成主要受有机质保存条件控制,主要发育于还原程度强的缓坡带;边界断层活动强度和沉积速率居中的湖盆,有机质供给量较大,保存条件较好,烃源岩形成受沉积速率、有机质供给和保存的综合控制,在深洼带和近洼缓坡带均有发育。     

准噶尔盆地东部地区侏罗系烃源岩及其低熟气形成条件

源岩条件是低熟气形成的重要因素,准噶尔盆地东部地区侏罗系烃源岩分布范围广,厚度大,有机质为腐殖型烃源岩,RO值绝大多数都小于1.0%,具备有利于低熟气形成的源岩基础。通过地球化学分析,发现侏罗系烃源岩埋深为2 200~4 500m,RO值变化幅度很小,基本都在0.5%~0.8%之间。同一口井和不同区域的侏罗系烃源岩,都表现出随着埋深增加RO值变化范围较小,还未达到常规意义上的生气高峰阶段,并且在此演化阶段保持了很长的地质历史时间。针对实际地质情况,开展温度和时间条件下低熟气形成的热解生烃模拟实验研究,实验结果表明,330℃和350℃时,烷烃气产量较低,随着时间增加(3~30d)产气量变化很小,加热温度370℃和390℃,随着时间增长,气体增加量在14~21d达到最高峰,之后到30d呈缓慢增加或基本保持不变,相对同一温度3d时产气量增加2~2.5倍,即RO值增高0.2%~0.3%时,烷烃气生成量有显著增加,说明时间效应对低熟气形成有重要作用,并且受温度条件的限制。