烃源岩二次生烃热模拟实验研究进展

二次生烃是目前油气生成过程研究的热点。热模拟实验是探索油气形成机制、重现油气生成过程的重要手段之一。文中简单介绍了目前常用的热模拟实验方法及优缺点,重点阐述了烃源岩二次生烃过程的影响因素及实验条件和成熟度,并指出烃源岩二次生烃热模拟实验方法应着重考虑加水、加催化剂、程序升温等条件,还要采用轻烃和碳同位素组成分析技术来研究天然气的成因、二次生烃机理和高成熟烃源岩等。     

利用全岩热模拟方法研究海相烃源岩生排烃过程及影响因素

为了更好地反映实际地质条件下烃源岩的生排烃情况,采用块状样品进行热模拟实验,并运用生烃动力学的方法研究其生烃的过程.实验结果表明,开始排烃的时间略晚于开始大量生烃的时间,排烃持续时间长于生烃期.而不同的升温速率对大量生烃期、生烃率及排烃效率均有影响.川东北地区下二叠统海相烃源岩在晚三叠纪(220Ma)进入主生烃期,晚侏罗纪中期(160Ma)主生烃期结束;在晚三叠纪(218Ma)进入主排烃期,晚侏罗纪中期(155Ma)排烃期结束.     

加水热模拟实验气态产物特征及演化规律研究

本文采用低温和时间加水热模拟实验方法，对东濮凹陷卫城地区下第三系低熟泥灰岩进行生、排烃实验研究，系统分析了气体的组成，产率变化特征及其成因，为定量评价不同演化程度的泥灰岩生气量提供了科学依据。对比了模拟实验结果与自然演化剖面的甲烷碳同位素变化异同，揭示了干酪根热降解生气的过程和机理。     

不同热模拟实验煤热解产物特征及动力学分析

利用Rock-Eval-II型热解仪、TG-MS（热失重-质谱联用仪）及金管装置对松辽盆地沙河子组煤样进行了热模拟实验。TG-MS实验中甲烷生成温度对应的 R_o 与地质条件下气态烃产物生成时的成熟度接近,而Rock-Eval-II实验中烃气生成时对应的 R_o 要远小于地质条件下气态烃产物生成时对应的成熟度。TG-MS实验中煤生甲烷终止温度约为850℃,对应的 R_o 约为5.3%（10℃/min升温速率）。金管实验650℃时（R_o 约为4.9%,升温速率2 ℃/h）煤生气能力尚未结束,气态烃质量产率一直呈增长趋势,同时高温阶段密闭体系中甲烷的来源主要是有机质的初次裂解。煤生气动力学参数在徐家围子地区的应用结果表明,不同生烃装置热裂解实验下获得的动力学参数外推结果差别很大,建议采用TG-MS实验装置模拟地质条件下烃源岩边生气边排出的情况,采用金管装置热裂解实验模拟存在二次裂解的封闭体系下的生气情况。     

鄂尔多斯盆地奥陶系烃源岩有效性判识

应用激光－诱导荧光、环境扫描电镜全岩热模拟实验技术等，对鄂尔多斯盆地奥陶系岩心样品进行了沥青判识及定量、有机质生气过程的可视化模拟以及产气潜力等研究。奥陶系岩中普遍存在的沥青及有机质生气过程的可视化动态模拟结果证实，烃源岩在地质历史中曾经生排烃；烃源岩产气率大于自身的吸附气量，有效气源岩。推测在鄂尔多斯盆地奥陶纪纪海进期沉积的地层中可能发育优质气源岩。     

再论有机质“接力成气”的内涵与意义

有机质"接力成气"重点关注烃源岩中滞留液态烃在高一过成熟阶段的生气与成藏潜力,是指随热成熟度升高,干酪根降解生气转化为原油裂解生气,在主生气时机上构成接力过程.在增补生气动力学实验和气藏解剖研究基础上,研究发现:烃源岩在液态窗阶段排烃以后的滞留烃数量相当高,在高一过成熟阶段可作为有效气源灶;滞留烃裂解生气主要发生于Ro值大干1.6%的高一过成熟阶段;滞留烃热裂解天然气可用甲基环己烷含量进行鉴别;高成岩环境下存在天然气有效排驱的通道,动力和过程,可规模形成源外常规气藏.有机质接力成气的意义体现在3方面:①对烃源岩中滞留液态烃生气与成藏贡献的关注;⑦对滞留液态烃主成气时机的确定;③对高一过成熟阶段滞留液态烃热裂解气"源外"天然气常规成藏潜力的评价.图6表1参23     

渤海湾盆地东营凹陷烃源岩生烃动力学研究

大量研究已经证明,将干酪根生烃热模拟实验结果直接应用于含油气盆地烃源岩评价存在很大风险性。生烃动力学方法可将实验生烃数据外推地质过程,因而具有较高的应用价值。本研究采用金管 高压釜封闭体系对渤海湾盆地东营凹陷1块Es4(2)褐色页岩进行了生烃动力学研究,对热模拟产物4种组成C₁、C_1-5、C_6-12及C₁₃+生成动力学参数,采用Kinetics动力学软件进行计算,并模拟了具体地质条件下的成烃规律。将本研究结果与早期研究结果以及实际地质资料进行了对比,结果表明,烃源岩生烃动力学模型可较好吻合地质条件下生烃过程,在油气勘探中具有广泛应用前景。      

开放、封闭两种体系对比模拟确定深层烃源岩成烃机制——以东营凹陷沙四段烃源岩为例

为研究济阳坳陷南部东营凹陷不同演化阶段的成烃特征,选取古近系沙河街组四段(Es4)烃源岩,进行开放、封闭两种体系程序升温条件下的生排烃热模拟实验,对比了组分的产率及相互转化关系。模拟样品来自该区南部斜坡带的官107井Es4上段,其有机碳含量位于该套烃源岩频率分布统计的主峰,具有广泛的代表性。实验结果表明:①干酪根直接降解以生成重质油和气态烃为主,轻质油大多来源于重质油的二次裂解;②烃源岩在形成轻质油时即可以大规模排出,现有的动力学条件下难以造成油的裂解生气;③烃源岩形成大分子重质油是生烃开始的标志,而进一步降解形成轻质油则是烃源岩排烃开始的标志。实验结果从成烃机制上解释了东营凹陷凝析油和天然气主要来源。     

有限空间温压共控热模拟油气产物地球化学特征

生烃反应是烃源岩在有限的地层孔隙空间内受温度、上覆地层静岩压力、地层孔隙流体压力等多种因素相互作用的过程,而热模拟实验是正演研究有机质生烃反应的常见手段。但较多的热模拟实验受仪器装置的限制,仅考虑了温度的作用,与实际地质演化存在较大差异。选取泌阳凹陷泌215井古近系核桃园组泥岩样品,分别进行了有限空间温压共控和温控热模拟实验,通过族组分、同位素、GC、GC-MS等方法分析了2种模拟实验条件下的油气产物。结果表明:①有限空间温压共控热模拟残留油饱和烃可以保存至较高的演化阶段;②相同模拟温度下,有限空间温压共控热模拟残留油的饱和烃参数Pr/Ph值、Pr/C17值大于温控热模拟实验,饱和烃生物标志物参数值C2920S/(20S+20R)、C29ββ/(αα+ββ)等小于温控热模拟实验;③有限空间温压共控热模拟的烃类气体δ^13C值大于温控模拟实验。上述现象主要是由于有限空间温压共控热模拟实验中高压孔隙流体的存在延缓了热成熟和原油裂解反应过程。因此,在开展热模拟实验研究时应考虑研究区是否发育超压、地层水等因素,其直接关系着热模拟实验结果的地质适用性。     

煤中单组分湿式高压釜热模拟实验研究——以海拉尔盆地伊敏组褐煤为例

该文对海拉尔盆地伊敏组(J₃)煤中的有机显微组分进行了湿式高压釜热模拟实验研究。结果表明,基质镜质体是最为重要的生烃母质,其主要成烃期为270～330℃,最大生液态烃量为19mg/g、生气态烃量为256mL/g;孢子体的主要成烃期为300～380℃,最大生液态烃量为40mg/g、生气态烃量为265mL/g;而丝质体生液态烃极少,在300℃时最大也达不到2mg/g,生气态烃量为120～160mL/g。另外该方法与无水该条件下的热模拟相比,排烃高峰温度大为降低,一般要低50～100℃;      

基于U—Pb定年和团簇同位素测定的古老碳酸盐岩地层热演化史恢复及成藏过程重建

团簇同位素作为一种新的地质温度计,在与U-Pb定年一起使用的情况下,能为古老碳酸盐岩地层热历史恢复提供时间和温度坐标。依据U-Pb定年实验的结果,得出不同产状白云岩的成岩时间,并利用团簇同位素固态重排模拟,恢复不同产状白云岩的成岩温度。结果表明：(1)依据围岩的?47固态重排模拟过程,目的层所经历的最大埋深温度约为216.5±5℃;(2)利用不同产状白云岩的成岩时间和温度数据,对前人根据岩石热导率和地层剥蚀量所恢复出的热演化史进行限定,从而使研究区的热演化史恢复由定性转变为定量;(3)以恢复出的热演化史为基础,依据流体包裹体捕获的均一温度判断,共有3期油气充注：第一期油气充注时间约为255～240 Ma,第二期油气充注时间约为160～120 Ma,第三期油气充注时间约为80～40 Ma。     

地层孔隙热压生排烃模拟实验初步研究

热压生排烃模拟实验是研究烃源岩热演化机理的重要手段之一。现有模拟实验技术主要强调的是温度、压力和时间,忽视了地层流体压力、生烃空间、高温高压地层水及初次排烃等重要影响因素。利用自行研制的地层孔隙热压模拟实验仪,同时考虑影响烃源岩生排烃过程的多种因素,建立地层孔隙热压生排烃模拟实验技术,对比研究发现:流体压力、生烃空间和高温高压液态水跟温度、时间一样自始至终影响着沉积有机质的生烃演化,只是在不同演化阶段其影响程度和表现形式不同。在低成熟—成熟阶段,地层孔隙—高温高压液态水热体系对Ⅰ型干酪根黑色泥岩成烃过程的影响主要表现为延缓了油的生成,抑制了气体的生成,改变了干酪根的组成特征,提高了烃源岩的生油潜力。      

莺琼盆地高温超压环境有机质热演化及成烃模式探讨

方法 针对莺琼盆地的成藏地质条件,对其温压环境及地化指标进行了综合分析。目的 研究莺琼盆地的有机质热演化及成烃模式。结果 莺琼盆地的演化机制在盆地内大的热传导背景下主要受地温梯度和演化时间控制;在盆地内热流体活动强烈的地区,源岩的演化得到明显的加强,同时,盆地普遍超压的特点减缓了超压层内有机质的成熟速率,使本来在无超压抑制作用已进入疹变质阶段的源岩保持在有利的生气带内,从而拓宽了生烃窗的范围,扩大     

封闭体系下压力变化对烃源岩产气率的影响

采用封闭体系程序升温热模拟实验装置，开展了不同压力条件对塔里木盆地哈2井三叠系灰黑色泥岩和英东2井深灰色泥灰岩样品产气率影响的研究。利用水作为压力介质，根据不同的加水量产生不同的压力，研究压力效应对模拟实验结果的影响(样品的加热温度为450℃，时间为24 h)，结果表明，压力对产气量可能有一些影响，但不太明显，这可能反映了在低压条件下烃源岩产气量与压力关系不大。     

塔里木盆地源岩排烃模拟实验及视排油效率

用模拟实验和多元汽液平衡模拟计算结果,分析了样品的地球化学性质、生烃过程以及实验温度对实验排油效率的影响.认识到生油是排油的主要动力,热蒸发是热压排烃模拟实验视排油效率失真的主要因素.在此基础上,给出了定量评价实验排油效率可信度指标和合理的视排油效率算法.      

热模拟实验研究现状及值得关注的几个问题

系统梳理了热模拟实验研究现状,提出了3个值得关注的问题以及5个重要的发展方向。按照体系封闭性分类是目前最为广泛使用的一类热模拟实验分类方案。不同的热模拟实验体系各具特点,可以根据不同的实验目的来选取合适的热模拟实验体系。封闭实验体系更加适合于腐殖型烃源岩的热模拟实验,开放体系的在线分析产物在研究易挥发组分时具有独特的优势,半开放体系是最为接近实际地质体中烃源岩热演化的热模拟体系。热模拟实验中3个值得关注的问题：一是水对热模拟实验的影响;二是热模拟实验中是否可以得出费托合成以外的有说服力的烷烃气碳同位素倒转;三是在进行热模拟实验研究生烃动力学时一定要结合实际地质背景建立模型。热模拟实验5个重要的发展方向：一是有水参与的相对低温长时间的热模拟实验研究;二是与非常规油气形成相关热模拟实验研究;三是热模拟实验中烃源岩孔隙微裂缝发育以及流体排出相互耦合关系相关的研究;四是碳酸盐岩烃源岩相关热模拟实验研究;五是与异常压力相关的热模拟实验研究。     

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ESEM2020型环境扫描电镜是在常规扫描电镜(CSEM)基础上发展起来的一项新技术。近年来，它在油气工业中的应用主要局限于油气储层方面的研究。作应用环境扫描电镜具有可持续升温和对样品进行定位观察的优点，对鄂尔多斯、塔里木盆地不同类型的地质样品进行了可视化生气动态模拟。结果表明：藻类体、沥青、镜质体以及煤等有机质富集的样品可在模拟过程中直接观察到样品生气的整个过程，并且，这种生气过程并不是连续不断地进行，而是阶段性的，是源岩幕式排烃的一种直观表现；同时，源岩经过高成熟阶段的生烃演化后，岩样中产生了微裂缝，这种显微结构的细微变化也是源岩生排气机理研究的直观依据。环境扫描电镜技术为气源岩生气潜力的评价提供了一种新手段。     

中国天然气地质特征及勘探前景

从盆地分析入手,以热作用为主线,用动平衡观点研究中国天然气地质特征是我们的总体思路。以盆、热、烃为理论基础,围绕天然气形成环境和资源分布,本文提出了三种相互关联的盆地综合分类(热分类,构造分类及油气资源比例分类)。中国天然气主要来源于四个领域(未熟层系、含煤层系、碳酸盐岩系和湖相碎屑岩系),分属五种成因类型(生物气、生物-热催化过渡带气、油型气、煤成气及深源气)。大、中型气田形成的地质条件是:一定的生气强度;厚度较大的常规储层;生气期与成藏期较晚;发育有古隆起与古圈闭;有良好的区域盖层;有断层及不整合面为输导等地质因素的综合结果。主要有四大含气领域(煤成气、海相碳酸盐岩气、湖相腐泥气和生物气),四大含气区的资源前景序次是:近海气区、西北气区、中部气区和东部油气区。中国今后天然气勘探的总方针是大中小型并举,远中近期兼顾。     

辽河油田杜84块H2S成因探讨

辽河油田杜84块超稠油由蒸汽吞吐转为蒸汽辅助重力泄油（SAGD）开发后,产生了较高浓度的H₂S,导致脱硫设施投入和油气处理成本增加。通过原油、伴生气、地层水和储层矿物地球化学测试分析,H₂S产量与原油含硫量、地层水SO₄2-浓度无明显相关性,而与储层中黄铁矿含量一致性强,黄铁矿中的硫属于生物来源,同位素范围与原油基本一致,起源于原油稠化阶段,大量形成于稠油热采阶段。高温高压热模拟实验表明,注蒸汽热力采油过程中,除含硫有机质热裂解（TDS）和硫酸盐热化学还原反应（TSR）外,黄铁矿氧化分解也是H₂S形成途径之一,当注入低矿化度蒸汽对地层水稀释后,SO₄2-浓度下降,黄铁矿分解是H₂S的主要生成途径,H₂S的生成和分布受控于油藏地质条件、开发方式、开发时间和受热温度。      

苯和长链烯烃烷基化反应动力学模拟

在固定床反应器中,采用3种不同粒度的固体酸催化剂,在300℃、8.0 MPa的超临界条件下进行了长链烯烃与苯的烷基化反应实验;建立了包括烷基化反应速率常数、烷基苯脱附速率常数和催化剂失活速率常数3个参数的烷基化反应动力学模型,采用实验数据对模型参数进行估值。对模型的F检验结果表明,建立的烷基化反应动力学模型可靠;不同重时空速和反应时间下的烷基化反应烯烃转化率实验值与计算值基本吻合,表明所建立的烷基化反应动力学模型计算精度高,可较好地模拟固体酸催化的多相烷基化反应过程。