塔里木盆地碳酸盐岩层系烃源岩生烃底限探讨

中国碳酸盐岩热演化程度较高,是否达到生烃底限或生烃死亡线,值得深入研究,这对评价中国碳酸盐岩油气潜力和勘探前景具有重要意义。根据烃源岩生烃、残留烃和排烃机理,利用有机元素变化法、生烃潜力法、生烃物质平衡优化模拟法、生烃热模拟实验法、残留烃量法和排烃量法等6类8种方法对塔里木盆地台盆区碳酸盐岩层系烃源岩生烃底限进行了研究。结果表明：不同方法确定的碳酸盐岩烃源岩生烃底限R_O值介于4.2%~4.9%之间,平均为4.52%;对应的深度底限在塔中地区最大,约为9 200m;塔北和巴楚地区次之;塔东地区最小,约为5 850~6 850m。研究结果与其他学者研究结论较为相近或偏大,更符合实际地质条件下的生油气特征。除了满加尔凹陷和古城地区,塔里木盆地台盆区其他地区的寒武系-奥陶系碳酸盐岩层系烃源岩均没达到生烃底限,还具有较大的生烃潜力,深部碳酸盐岩油气藏具有广阔的勘探前景。     

中国海相层系多元生烃及其示踪技术

中国海相层系具有时代老、时空跨度大、烃源类型多等特点,绝大多数烃源处于高-过成熟演化阶段,存在多种烃源复合成烃转化过程,给油气成藏和油气源对比研究带来诸多困难。根据中国海相烃源的特点,按照烃源的可溶性将其划分为不溶、可溶和酸溶有机质3大类型。同时按照烃源的形成过程,将其分为原始烃源（岩）、再生烃源和化学烃源,海相原始烃源有机质有其独特的显微生物组合和赋存形式。通过仿真生烃模拟,揭示不同类型烃源的产烃率变化特征,特别是不同类型可溶有机质（古油藏、分散可溶有机质和沥青等）产率与原始状态密切相关。鉴于不同烃源的复杂性和演化的特殊性,从不同烃源的生物标记化合物特征、同位素组成特征和微量元素特征入手,有效揭示出次生烃源与烃源岩中干酪根的亲缘关系。利用元素、生物标志化合物、稳定同位素以及稀有气体同位素有效组合从物质来源、关键时间和成藏过程进行示踪指标技术集成,发展了中国海相层系的油气形成与成藏的有机-无机示踪体系。     

《中国海相碳酸盐岩层系油气富集机理与分布预测》项目顺利通过验收

2010年11月,国家重点基础研究发展计划("973"计划)项目"中国海相碳酸盐岩层系油气富集机理与分布预测"(编号:2005CB422100)通过国家科技部验收。项目圆满完成了预定的研究任务,取得了许多新发现和新认识。1.明确了普光气田的主力烃源岩是上二叠统海相优质烃源岩,对川西海相深层天然气勘探起到了重要作用。2.揭示了碳酸盐岩溶解-沉淀的"溶蚀窗"规律     

南方海相碳酸盐岩层系找气的思考

南方碳酸盐岩天然气勘探历经40年,至今未获得实质性突破,除地质条件复杂的客观因素外,勘探目标的评价思路也值得推敲。本文提出了区域盖层、古隆起、后期保存关键三要素的找气技术思路。区域盖层能把生成的天然气保存在地下,具有与气源同等的重要性;古隆起的早期富集作用,不仅为晚期成藏提供了丰富的气源,而且有效地保护了储集层的孔渗性;后期保存至关重要,需注意研究油气破坏的多期性。南方正处于由大区评价转向重点目标勘探阶段,在目标评价优选中,应突出关键三要素,选准目标,重点突破,可望获得好的勘探效果。     

南方海相碳酸盐岩层系找气的思考

南方碳酸盐岩天然气勘探历经４０年，至今未获得实质性实破，除地质条件复杂的客观因素外，勘探目标的评价思路也值得推敲。     

煤系有机质生烃潜力评价标准探讨

根据西北地区侏罗纪煤系地层２３００余个岩样的有机地化分析数据,详细研究了３类煤戏夺的热解生烃潜量与有机碳、氯仿沥青“Ａ”、总烃含量的关系。对煤系烃源岩的评价,不能简单套用一般湖相泥岩的评价标准。有机碳含量为２－５％的煤系泥岩是煤系中最好的油源岩;煤的生烃能力主要取于煤中富氢显微组分的含量,其有机碳含量与热解生烃兴师动众量没有相关关系;碳质泥岩的热解生烃潜量与其有机碳含量的相关性很差,用热解生烃潜量     

中国海相烃源岩研究进展及面临的挑战

中国海相烃源岩研究成果丰富,在形成环境、生排烃机制、评价技术和勘探指导等方面都取得了显著进展,上述成果不仅发展了中国海相油气勘探理论和技术方法,也提出了更多的挑战。为利于今后深入研究和有效评价海相烃源岩,从中国海相烃源岩的形成环境、生排烃机制、综合识别和动态评价技术、勘探理论等方面着重讨论了近10 a来的主要研究进展,包括多元生烃和分散可溶有机质等相关概念的提出、地球化学综合判识和地球生物学评价体系等新方法及其地质应用、海相有机质富集的动力学模式和不同类型烃源的多元生烃动态演化模式的建立等,并探讨了传统生烃理论面临的挑战、叠合盆地油气勘探对成烃成藏理论的更高要求及能够解决相关问题的基本思路或技术方法。     

川东北碳酸盐岩层系现今应力场与裂缝特征

川东北的普光、元坝、通南巴地区三大重点勘探海相碳酸盐岩层系经历了多期构造运动叠加改造,不同程度发育裂缝,研究现今应力场和裂缝特征对滚动勘探和开发有积极意义。利用密度测井曲线和压裂资料分别计算垂向和水平地应力大小,并利用成像测井和地层倾角测井确定现今最大水平主应力方向和裂缝走向。研究表明,不同地区地应力类型也有所差异：通南巴和元坝区块主要以Ⅲ型地应力为主;普光地区5 500 m以上为Ⅲ型地应力,以下为Ⅰ型地应力。现今最大水平主应力方向与裂缝走向大都一致,对天然裂缝具有次生改造作用,有利于天然裂缝保持开启状态和高效的导流能力。     

松辽盆地白垩系湖相Ⅰ型有机质生烃动力学

针对松辽盆地白垩系湖相Ⅰ型有机质的生烃特征和动力学,利用黄金管模拟装置开展了升温热解实验。液态产物和气体产物的定量分析结果表明,该Ⅰ型有机质在热演化过程中以生油为主,干酪根初次裂解气产量仅为100 mg/g左右。轻质油的色谱演化和烃类气体生成的活化能分布共同证实,封闭体系的烃类气体来源于多种反应途径,其中早期生成液态产物的二次裂解作出了很重要的贡献。同时,动力学计算的结果表明,不同液态产物生成反应的动力学参数存在差异,轻质组分生成的活化能明显要高于重质组分;源内残留油二次裂解的平均活化能为57.3 kcal/mol,要低于油藏内正常原油裂解的活化能;Ⅰ型有机质初次裂解气形成于生油初期到源内残留烃裂解早期阶段。     

深部流体对有机质生烃演化过程的影响

随着油气形成的有机—无机相互作用观点的提出和发展,人们不断意识到无机物质在有机质生烃演化中的重要作用。深部流体作为地球内部物质运移的载体,承载着大量来自地下深部的无机物质。深部流体的加入将从外源氢、催化剂2个方面的物质供应促进沉积盆地内部有机质的生烃演化,并通过为无机生烃反应提供必要碳源的方式参与烃类物质的无机形成过程。通过对有关外源氢、催化剂作用下的有机质催化加氢反应和以费托合成为代表的无机生烃反应的模拟实验研究的归纳,系统分析了外源氢和催化剂对有机质成烃演化过程的影响,肯定了深部流体的"增烃"效应。     

中国陆表海碳酸盐岩有机质的生烃潜力

有机质类型指标中反映母质来源的指标并不能完全代表生烃能力的大小.目前积累的大量分析数据表明,许多地区沉积的贫有机质海相碳酸盐岩O/C原子比H/C原子比落在干酪根类型图上的Ⅲ型区域,同一套地层中碳酸盐岩干酪根H/C明显低于泥岩,碳酸盐岩干酪根镜检可发现无定形组微粒化、藻类体出现黑心结构、存在大量类似镜质组的显微组分,均表明其有机质生烃降解率很低(只相当于Ⅲ型干酪根),这是氧化的沉积环境对有机质改造的结果,符合有机相的分布规律.在研究其生烃数量与机制时,不宜采用有机碳丰度很高、原始降解率很高的低成熟泥灰岩的模拟实验结果.     

柴达木盆地西北区新近系咸化湖盆生烃母质类型与有机质富集机理

柴达木盆地西北区(柴西北)新近系已取得显著勘探成果,资源潜力巨大,但关于烃源岩发育与有机质差异富集机理的研究相对较少,制约了勘探进程。选取研究区新近系4组烃源岩典型样品,分析其地球化学特征,并探讨烃源岩发育及有机质富集与古盐度、古生产力、氧化还原条件和沉积速率的关系。结果表明：研究区新近系烃源岩母质类型以Ⅱ型有机质为主,其次为Ⅲ型有机质,生烃母质主要为褶皱藻和皱球藻等原地水生生物与陆源有机质。新近系烃源岩的发育与有机质富集主要受控于古生产力、古盐度和沉积速率。生产力越大,越利于有机质富集,烃源岩的TOC越大;随着盐度增大和沉积速率升高,烃源岩有机质丰度具有先增大后减小的特征;还原程度越强,烃源岩TOC值越高。只有在高的古生产力、适当的古盐度和适当的沉积速率背景下,才利于有机质富集。在此基础上,建立柴西北新近系烃源岩的发育模式,优质烃源岩主要分布在沉积中心附近的缓坡带。研究为咸化湖盆烃源岩的研究提供了一定的理论指导。     

过渡金属对有机质热解生烃过程的影响

利用热模拟实验, 探讨了过渡金属对有机质(胆甾醇和正十六烷) 热解生烃过程的影响。实验结果表明: 过渡金属的存在降低了有机质热解成烃的表观活化能, 使得生烃温度提前; 过渡金属的存在改变了热解产物的组成, 使饱和烃含量相对增加。认为过渡金属对低温下有机质成烃起着至关重要的作用。     

中国陆表海碳酸盐岩有机质的生烃潜力

有机质类型指标中反映母质来源的指标并不能完全代表生烃能力的大小.目前积累的大量分析数据表明,许多地区沉积的贫有机质海相碳酸盐岩O/C原子比H/C原子比落在干酪根类型图上的Ⅲ型区域,同一套地层中碳酸盐岩干酪根H/C明显低于泥岩,碳酸盐岩干酪根镜检可发现无定形组微粒化、藻类体出现黑心结构、存在大量类似镜质组的显微组分,均表明其有机质生烃降解率很低(只相当于Ⅲ型干酪根),这是氧化的沉积环境对有机质改造的结果,符合有机相的分布规律.在研究其生烃数量与机制时,不宜采用有机碳丰度很高、原始降解率很高的低成熟泥灰岩的模拟实验结果.     

超压环境有机质热演化和生烃作用机理

通过对多个盆地大量样品的多参数对比分析,建立了超压抑制有机质热演化的多参数识别标志,揭示了不同成熟度指标对超压的差异响应.识别出超压抑制有机质热演化和生烃作用的4个层次:①超压抑制了有机质热演化的各个方面,包括不同干酪根组分的热降解(生烃作用)和烃类的热演化;②超压仅抑制了烃类的热演化和富氢干酪根组分的热降解,而对贫氢干酪根组分的热演化不产生重要影响,因此镜质体反射率未受到抑制;③超压抑制了烃类的热裂解,而对干酪根的热降解未产生明显影响;④超压对有机质热演化的各个方面均未产生可识别的影响.超压对有机质热演化的抑制作用层次取决于超压发育后有机质热演化反应的体积膨胀效应、产物浓度变化速率及超压的发育特征.早期强超压和长期保持封闭流体系统是产生第一层次超压抑制作用的必要条件.超压发育过晚、超压强度低、超压流体频繁释放等都可能导致超压对有机质热演化的各个方面均不产生可识别的影响.     

磁铁矿对有机质生烃及同位素分馏的影响

对一个低熟Ⅱ型干酪根分别开展了有、无四氧化三铁(Fe_3O_4)条件下的有水热解实验,旨在探讨含铁矿物对有机质生烃及同位素分馏的影响。气体产物的定量结果表明,Fe_3O_4的加入一定程度上降低了烃类气体、H_2和H_2S产率,对CO_2产率影响不大。稳定碳同位素的分析结果表明,相同热演化程度下。干酪根有水和水+Fe_3O_4条件下热解生成甲烷的碳同位素比值差异不大,但后者生成的乙烷和丙烷的碳同位素值明显偏高。同时,Fe_3O_4的加入明显抑制了气态烃中D的富集。在水+Fe_3O_4条件下,甲烷氢同位素值的偏低幅度可达5‰~50‰,乙烷可达24‰~40‰。2种热解体系固体残余物碳同位素无明显差异,水+Fe_3O_4体系中,固体有机质的氢同位素值低于有水体系。同时,Fe_3O_4的加入抑制了有水热解过程中干酪根H/C的降低。表明有水和水+Fe_3O_4热解体系中水—有机质的反应机制有一定的差别,前者为正离子反应,后者由于Fe_3O_4的存在这一反应受到了抑制,造成气体产率偏低,并存在H_2的间接加氢作用。     

浅水台地相碳酸盐岩的生烃潜力

浅水台地相碳酸盐岩是中国海相碳酸盐者最主要的沉积类型,其沉积环境有利于生物的繁殖,而不利于有机质的保存。由于沉积界面附近多为氧化环境,所以有机质在其沉积和浅埋阶段被大量分解,丰度较低,类型变差。虽然有机质来源主要为低等水生生物,但生烃潜力,特别是液态烃生成潜力较低,因此浅水台地相碳酸盐岩一般不能作为重要的油源岩而主要作为气源岩。     

鄂尔多斯盆地西南部王全口组碳酸盐岩层系沉积环境及其构造背景

鄂尔多斯盆地西南部沉积了一套巨厚的以王全口组为代表的中元古代碳酸盐岩层系。为预测其油气勘探前景,文章采用主、微量元素地球化学方法,探讨王全口组的岩石特征、沉积环境、构造背景及其内硅质岩的成因。结果表明,王全口组以白云岩、硅质白云岩和硅质岩为主,并含有少量石英砂岩。其中,硅质岩和硅质白云岩内硅质为生物化学成因,且几乎未遭受到陆源碎屑物质影响。V/Cr,Ni/Co,V/（V+Ni）和Ce/La氧化还原环境判别图显示,王全口组整体形成于富氧或贫氧过渡状态下的浅水沉积环境。古水温数据与Sr/Cu比值反映的结果一致,即王全口组沉积期区域古水温相对最高,应为干燥炎热的气候背景。Sr/Ba,CaO/（CaO+MgO）海陆环境判别图、Y异常和（La/Nd）_pass值表明,除砂岩样品外,王全口组碳酸盐岩整体形成于海相咸水环境或次咸水过渡沉积环境。综合La-Th-Sc,Th-Co-Zr/10和100Eu/∑REE-LREE/HREE图解,王全口组碳酸盐岩样品具有大陆岛弧,活动陆缘和陆壳-浅海沉积体系特征,且陇县固关、炭山和盆缘桌子山地区样品同样具有高稀土含量特征,进一步表明王全口期研究区应具有大陆岛弧弧后坳陷构造背景特征。总而言之,在陆缘弧后坳陷背景和干热气候、弱氧化的浅水海陆过渡环境下,区域发育了生物化学成因的碳酸盐岩与硅质岩。     

富有机质页岩生烃阶段孔隙演化及分形特征

为明确富有机质页岩孔隙演化规律,以鄂尔多斯盆地三叠系延长组不同成熟度(RO值介于0.53%~1.09%之间)黑色页岩为研究对象,通过扫描电镜、氮气吸附和X-射线衍射等技术手段对页岩储层的纳米孔隙及热演化特征进行研究,并依据FHH分形模型探讨了页岩孔隙分形特征及热演化规律。结果表明：页岩孔隙总体积和比表面积主要受控于中孔(2~50nm)和大孔(＞50nm),并与TOC含量有较好的相关性;随着RO值的增加,页岩孔隙总体积先下降,再略微上升,比表面积先下降,再明显回升,这是压实作用和生排烃作用共同作用的结果。RO值与有机质孔发育程度密切相关,是中孔的最大贡献者。页岩孔隙的分形维数普遍较高,随着热演化程度的加深整体呈增大趋势,且与孔体积及平均孔径显著负相关,与比表面积正相关,表明页岩孔隙结构趋于复杂,吸附能力提升。