排烃效率对页岩气形成与富集的影响

页岩气富集既需要充足气源,又受后期构造改造强度控制。气源受制于烃源品质和排烃效率,滞留烃量是页岩气生成量的必要条件。通过固体沥青识别和统计,结合氦、碳同位素分析,研究了上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组烃源岩在四川盆地焦石坝、彭水地区的排烃效率、原地生气量及其对页岩气富集的影响。结果表明,五峰组-龙马溪组富有机质层段在焦石坝排烃效率为23%,滞留油量为27.67 kg/t,原地生气量为21.23 m3/t;而在彭水地区的排烃效率为65%,滞留油量为11.0 kg/t,原地生气量为18.99 m3/t,显示差异化生排烃作用,这与印支运动的影响程度有关。4He同位素测年表明,涪陵页岩气开始被封存聚集的时间为231 Ma,处于生油高峰期初期阶段,既气源充足,又利于有机孔隙发育;而彭水页岩气封闭体系形成的起始时间为183 Ma,晚于生气高峰期,气源不足。涪陵页岩气δ13C₂为-35.8‰,δ13C₁-δ13C₂为4.8‰,而彭水页岩气δ13C₂为-33.0‰,δ13C₁-δ13C₂为3.3‰,不同的δ13C分馏效应归因于生烃体系状态的差异性。烃源岩埋藏生烃演化过程中生烃高峰期与关键构造变革期的匹配,最大埋藏期的滞留烃量和抬升剥蚀过程中构造改造强度,联合控制着页岩气的生成、富集和保存。      

川东南丁山地区燕山期—喜马拉雅期差异构造-热演化与页岩气保存

中国的海相富有机质页岩经历了多期构造改造，其含气性具有明显的差异。页岩气在不同构造演化阶段的保存条件是揭示页岩气差异富集机理的关键科学问题之一，开展构造-热演化研究可以明确其热演化史和构造隆升-剥蚀过程，为其评价提供演化格架。研究以丁山地区下古生界页岩为对象，联合磷灰石裂变径迹、磷灰石（U-Th）/He和锆石（U-Th）/He等多个古温标反演热演化史，结合镜质体反射率重建的最高古地温剖面，对丁山地区燕山期以来的差异构造隆升过程和剥蚀量进行了恢复，并在此基础上结合流体包裹体分析对丁山地区龙马溪组页岩的压力演化过程进行了模拟；根据页岩在埋藏—抬升过程中的温、压演化特征，定量表征了不同抬升阶段页岩含气量的变化，建立了龙马溪组页岩"埋藏—生烃—抬升"的演化格架。分析表明，丁山地区在燕山期和喜马拉雅期经历了不同的构造隆升过程。燕山期表现为"早期快速隆升—晚期缓慢隆升"的分段隆升，具有自NW向SE递进隆升且隆升幅度逐渐增大的特征；喜马拉雅期表现为整体快速隆升。燕山期是丁山地区产生差异构造隆升的主要时期。受这种差异构造隆升-剥蚀作用的影响，龙马溪组页岩的降温、降压过程和页岩气的散失过程具有明显的差异。燕山期的差异构造隆升是造成丁山地区龙马溪组页岩含气性呈平面分带的主要原因。     

川东南涪陵地区五峰—龙马溪组硅质页岩的生物成因及其油气地质意义

为研究川东南地区五峰—龙马溪组富有机质硅质页岩的成因,选取川东南涪陵页岩气探区钻井岩心样品,采用X射线衍射（XRD）、光学显微镜、环境扫描电子显微镜和能谱仪开展了岩石的矿物组成、微观形貌和成分与结构特征研究。五峰组和龙马溪组下段页岩的矿物组成以石英为主,向上至龙马溪组中部和上部石英含量逐渐降低,黏土矿物含量明显增加。镜下观察到大量具清晰圈层状生长结构和针状结构的生物残体和碎屑,特别是在五峰组和龙马溪组下段尤为丰富,外观具有放射虫和海绵骨针的典型形貌特征。前者内部具有明显的圈层和外部裙边状结构,碎屑骨架与内部充填物质均为微晶石英;碎屑间更小粒级的石英颗粒则多呈不规则球状或椭球状,自形程度低,充填在矿物基质中,应属生物硅质溶解再沉淀形成的自生石英。后者则以较完整和碎屑两种形式呈分散状分布在矿物基质中。五峰—龙马溪组高丰度硅质生物及其硅质重结晶产物的存在,为该段硅质页岩的生物成因提供了直接证据,具有古生产力恢复、水体沉积环境追溯、微观孔隙结构和岩石力学分析等多方面重要的油气地质意义。      

硫酸盐热还原作用模拟实验装置的材料选择

硫酸盐热还原作用(TSR)成因的硫化氢是高含硫天然气藏中硫化氢的主要来源,深入研究TSR反应机理,需要开展系统深入的模拟实验。但是,不同材料制作的实验装置,实验结果相差甚远。为了探讨实验装置材料对实验结果的影响,该文对高温高压合金釜、石英管以及金管等实验装置进行了对比试验。实验结果证实:①高温高压合金釜的金属参与反应形成金属硫化物,不适合用于TSR模拟实验;②高温高压条件下,石英可以跟硫酸盐反应生成硅酸盐,因此石英管也不适合用于TSR模拟实验;③黄金不与TSR反应物、中间产物或者产物中的任何一种物质发生反应,黄金管—高压釜限定体系装置虽然受金管容积所限,模拟产物量不足以进行轻烃指标的分析,但是其产物量足以进行气体产物组分及碳同位素测试,是较好的一种TSR模拟实验装置。      

塔里木盆地下寒武统泥质烃源岩成烃生物组合的构造-沉积环境控制因素

成烃生物组合是烃源岩研究的重要内容,目前关于成烃生物研究主要集中在生烃模拟实验,对成烃生物发育的地质控制因素研究在油气地质界还相对较少,然而这方面的研究是利用成烃生物预测优质烃源岩分布并指导油气勘探的重要环节。成烃生物面貌的研究结果表明,西山布拉克组和玉尔吐斯组主要以底栖藻为主,含浮游藻类,但西山布拉克组主要以底栖藻类和浮游藻类为主,而东二沟剖面玉尔吐斯组则以底栖藻类（红藻）为主。稀土元素地球化学揭示西山布拉克组和玉尔吐斯组沉积时均受热水作用影响,且西山布拉克组受影响程度要强于玉尔吐斯组。泥岩稀土、主量和微量元素分析发现,西山布拉克组和玉尔吐斯组均为还原环境,但西山布拉克组水体还原性强度要弱,水动力条件稍强,活跃的火山活动使得库鲁克塔格地区西山布拉克组沉积期古地貌起伏程度要强于柯坪地区。对比现代藻类分布模式,构造活动、水体深度以及古地貌上差异可能是导致南雅尔当山剖面西山布拉克组和东二沟剖面玉尔吐斯组成烃生物面貌不同的重要原因。     

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。     

早古生代烃源形成的生物组合及其意义

早古生代生物的富集和埋藏为油气资源提供了雄厚的物质基础。不同生物对烃类贡献的差异使成烃生物组合成为烃源岩研究的重要内容,也是高演化烃源岩评价的一个新手段。从地质历史生物演化来看,藻类是早古生代最主要的成烃生物先质,按照生活习性,它们可以分为底栖藻类和浮游藻类。底栖藻类主要生活在海岸带,成带状分布,主要受光的强度、基底情况等因素控制;浮游藻类主要生活在表层水体,它们在不同海域的分布主要受藻体大小和风浪强度控制。依据对塔里木盆地北缘4条下古生界露头剖面的7个地层组中成烃生物的辨识及有机质地球化学特征的研究,总体显示以底栖藻类为主的烃源岩的有机碳含量高于以浮游藻类为主的烃源岩,除形成环境的因素外,成源和生烃过程均有影响,但后者对有机质的碳同位素值影响较小。烃源岩干酪根碳同位素值（δ¹³C_干酪根）与成烃生物组合面貌对比研究发现,以底栖藻类为主的烃源岩的δ¹³C_干酪根小于-34‰;以浮游藻类为主的烃源岩的δ¹³C_干酪根大于-30‰。对比塔里木盆地已发现原油的碳同位素值（均重于-30‰）,推断其原油主要来源与浮游藻类密切相关,揭示了下古生界具有较低有机碳含量但以浮游藻类为主的源岩具有很大的生烃能力。     

固体沥青——反演油气成藏及改造过程的重要标志

我国南方高演化碳酸岩地区普遍发育各种成因类型的固体沥青,固体沥青作为石油与天然气的伴生产物,记录了油藏从形成到被改造、破坏过程中的重要信息,在油气勘探的各个方面起着重要作用.沥青反射率可作为成熟度指标,固体沥青可指示油气的生成、运移,可作为气-源对比的中间桥梁,固体沥青自身可作为好的再生气源,并可用于古油藏储量规模恢复,油裂解气的资源量评价.深化固体沥青的研究,对海相高演化碳酸岩地区的天然气勘探有着重要的意义.     

泥质烃源岩中粘土矿物结合有机质热演化的红外发射光谱研究

选取济阳坳陷古近系渐新统沙河街组泥质烃源岩,进行小于2μm的粘土组分提取,运用红外发射光谱技术研究粘土矿物结合有机质的热演化过程和有机-粘土相互作用对有机质热演化过程的影响.结果显示,代表脂肪链结构的甲基、亚甲基振动吸收峰随着温度的升高,强度逐渐降低,烷基链由于受到粘土保护而晚于支链分解;代表芳香结构的芳环的振动吸收峰强度变化较为复杂,798,779,750cm-1等峰随温度升高而减弱,而1600cm-1和3030cm-1峰则在200℃左右才出现并不断增强,随后慢慢减弱,且芳香度指数一直增加,显示出明显的芳构化过程.同时,粘土矿物层间水合阳离子通过"水桥"机制将含羧基的有机分子结合起来,对其演化有抑制作用.红外发射光谱研究揭示出粘土矿物结合的有机质主要通过脂肪族化合物的芳构化转化实现生烃的演化特征,是烃源岩热演化研究的有效手段.      

塔河油田原油生物标志物定量特征研究

通过对塔河地区22个原油样品的饱和烃色质、芳烃色质和饱和烃色谱的定量分析研究表明,塔河地区中南部和东部原油的二苯并噻吩和姥鲛烷含量高于中北部地区的原油,说明前者代表碳酸盐沉积环境,而后者的缺氧程度更大;中北部地区原油的C35升藿烷含量高于东南部地区的原油,说明水体分层更明显,其还原程度更强;C29S构型甾烷含量越低,二苯并噻吩含量和2-甲基菲+3-甲基菲含量越高,原油的成熟度越高;中北部地区原油的25-降藿烷和二降藿烷含量高,为生物降解原油。