未熟—低熟烃源岩有机岩石学研究的若干进展

有机岩石学是一门实用性很强的新兴边缘学科 ,目前作为常规研究手段已广泛应用于油气勘探评价中。文中主要根据作者近年来的研究工作 ,简要总结了未熟—低熟烃源岩显微组分分类与特征、显微组分组成与母质类型、有机质丰度评价、有机质热演化、生烃组分和成烃作用分析等几方面的研究进展 ,充分显示了有机岩石学在未熟—低熟油气评价中良好的应用价值。未熟—低熟烃源岩具有显微组分组成非均质性、有机组分分期生烃和有机质“二段式”热演化等特点     

不同类型烃源岩排烃模式对比及差异性探究

烃源岩的排烃是准确预测含油气盆地油气资源必须涉及的一个非常重要的环节,为了得到不同有机质类型烃源岩的排烃效率、排烃机理,选取不同有机质类型烃源岩进行了黄金管模拟实验,总结了不同类型烃源岩在各演化阶段产物的变化特征与排烃效率。结果表明,烃源岩类型对总生成油与残留油中轻重烃的比例影响较大,但是对排出油中轻重烃的比例影响较低,排出油中均表现为在未熟—成熟阶段以重烃为主,在高熟—过熟阶段以轻烃为主。烃源岩的类型对生排油量的影响明显,烃源岩的类型越好,生排油量越高。Ⅰ型烃源岩的生排油量最高,Ⅲ型烃源岩最低。烃源岩类型越好,排油效率越高。Ⅲ型烃源岩排油效率低,与其生成气态烃较多、显微组分中镜质组含量较高有关。      

含铀物质对有机质生烃的实验研究

采用密闭容器水热模拟实验方法,考察含铀物质对有机质热解生烃过程的影响。对热模拟实验产物分析发现,在暗色泥岩和煤岩样品中加入含铀物质后,气态烃和液态烃的生烃量都有比较明显的增加。其中煤岩的气态烃产量平均增加值为34%,而泥岩样品平均增加值也达到了30%以上。液态烃产率分析表明,含铀矿物也促进了泥岩和煤岩的液态烃产率。从泥岩氯仿沥青‘A’族组成分析表明,加入催化剂后泥岩的饱和烃和芳烃在高温阶段具有规律性的明显增大的趋势,反映出非烃和沥青质,甚至不溶有机质向相对稳定的饱和烃转化以及芳烃随演化程度增加的高聚合作用。综合以上分析,认为放射性铀对油气生成具有氧化催化作用。     

海相烃源岩二次生烃潜力定量评价新方法

烃源岩二次生烃的演化过程是残余干酪根热解演化与残留油热裂解转化两个既相互联系又完全不同的物理化学反应过程的叠加。本文利用自制高压釜热压生烃模拟实验装置,采取分阶段连续递进模拟实验方式,以海相烃源岩样品为例分别评价了残余干酪根的生烃潜力与残留可溶有机质转化油气潜力,建立了一套不同起始与终止成熟度海相烃源岩二次生烃潜力的定量评价方法,并首次明确提出了干酪根生油指数KIo、干酪根生气指数KIg、干酪根生烃指数KIh等评价烃源岩生烃潜力的参数,弥补了ROCK EVAL热解评价方法无法分别评价烃源岩在不同生烃演化阶段所生成的“油”或“烃气”潜力的不足。     

二次生烃过程中升温速率对生烃途径的影响 --以鄂尔多斯烃源岩生烃动力学研究为例

采用生烃动力学方法对鄂尔多斯已熟烃源岩进行模拟实验,与以往结果有所不同,实验证明在源岩二次生烃过程中,慢速升温并不利于液态烃的生成,而快速升温才更有利于生成液态烃。这可能是因为在慢速升温条件下,有机质可以有足够长时间缩聚成超大基团,而快速升温则易造成中等分子链的断裂,从而导致快速升温时抽提物产率高于慢速升温。因此,升温速率的差异对有机质的演化影响不只是影响反应速率,更重要的是会改变反应路径,从而对于像鄂尔多斯这样存在二次生烃的盆地,应适当重视那些高地温梯度区块石油资源的寻找。     

中国西北侏罗纪煤系显微组分生烃潜力、产物地球化学特征及其意义

从吐哈盆地侏罗纪煤中分离富集了藻类体、孢子体、角质体、镜质体、基质镜质体和丝质体6种主要显微组分,进行了热解及热模拟实验,并对各显微组分热模拟生成的产物热解油进行了碳同位素组成等分析。各显微组分热解生烃潜力及其热解产物热解油的碳同位素组成表明,煤系有机质中藻类体的生油潜力最高,生成的液态烃类的碳同位素组成最轻;孢子体、角质体等陆源富氢组分生烃潜力低于藻类体,生成的液态烃类的碳同位素组成重于藻类体生成的液态烃类,与煤系含油气盆地中原油的碳同位素组成基本一致。这些富氢显微组分应该是煤系有机质中主要的生油显微组分。镜质体和基质镜质体的生油潜力相对较低,其生成的液态烃类的碳同位素组成比一般煤系原油重得多,而且这些组分本身对液态烃具有较强的吸附力,尽管其在煤系有机质中所占的比例很大,仍然难以成为生成液态石油的主要显微组分,只能在高成熟演化阶段成为良好的生气显微组分。丝质体等惰性组分生烃潜力极低,不可能成为生油组分。此外,结合原煤的显微组分组成、生烃潜力和元素分析,提出仅仅以壳质组的含量高低来评价煤的生烃潜力不完全可靠,热解是经济、快速、有效的评价方法。     

大中型碳酸盐岩油气田的烃源岩有机质丰度均较高

<正> 绝大多数沉积岩都含有机质,经演化总能生成一些烃。但是,作为勘探家,关心的不是只能生成一点点晶洞油、裂缝油的所谓“烃源岩”。只有那些生成和排出烃类的数量足以保证经过运移、散失后仍能聚集成商业性油气藏的“商业性烃源岩”,对勘探家才有实际意义,这就决定了有机质丰度下限不能太低。有机碳含量低到0.1%～0.2%的纯碳酸盐岩,不能成为商业性烃源岩。这种商业性烃源岩又称为“有效烃源岩”。对全球海相含油气盆地的统计分析表明,形成大中型油     

含铀矿物对烃源岩生烃影响的热模拟研究

采用密闭容器加水的热模拟方法,从生烃组成特征、生烃量等方面,探讨了含铀矿物对烃岩热解生烃过程的影响.热模拟实验结果表明,在暗色泥岩和煤岩样品中加入含铀矿物后,气态烃和液态烃的生烃量都有比较明显的增加,其中煤岩的气态烃产量平均增加值为34%,而泥岩样品平均增加值也达到了30%以上.液态烃产率分析表明,含铀矿物也促进了泥岩和煤岩的液态烃产率.从泥岩氯仿沥青'A'族组成分析发现,加入催化剂后泥岩的饱和烃和芳烃在高温阶段具有规律性的明显增大的趋势,反映出非烃和沥青质甚至不溶有机质向相对稳定的饱和烃转化以及芳烃随演化程度增加的高聚合作用.综合以上分析,认为放射性铀对油气生成具有积极的意义.     

低丰度碳酸盐岩有效烃源岩存在的 证据及其TOC下限

中国碳酸盐岩分布面积广、热演化程度高、有机质丰度普遍较低,研究低丰度碳酸盐岩能否成为有效烃源岩对评价碳酸盐岩油气潜力和勘探前景具有重要意义。多方面研究表明,随着深度增大或热演化程度的提高,碳酸盐岩烃源岩TOC降低、生烃潜力和残留烃量均表现出先增大后减小的趋势,生烃热模拟实验结果等都表明低丰度碳酸盐岩烃源岩可以发生生排烃作用,国外勘探实践亦发现低丰度碳酸盐岩作为烃源岩的油气田,这都表明低丰度碳酸盐岩可以成为有效烃源岩。确定碳酸盐岩烃源岩TOC下限需要考虑多个因素,研究认为碳酸盐岩烃源岩的TOC下限应该比泥页岩的05%低一些。根据排烃门限,利用生烃潜力法和物质平衡数值模拟计算法确定了不同成熟阶段有效烃源岩TOC下限,结合前人研究成果和勘探实践,综合确定低成熟阶段、成熟阶段和高过成熟阶段碳酸盐岩有效烃源岩的TOC下限分别为TOC≥14%、TOC=01%~14%和TOC＜01%。     

准噶尔盆地石炭系不同类型烃源岩生烃模拟研究

选取不同沉积环境发育的多种类型的烃源岩,通过烃源岩生烃热模拟实验,对比分析不同类型烃源岩的生烃产物、产率特征及生烃演化规律。结果表明,准噶尔盆地石炭系不同沉积环境发育的烃源岩产烃能力差异较大,最大烃产率从高到低依次为:弧间盆地泥岩、弧后盆地泻湖相泥岩、残留洋盆滨浅海相泥岩、沉凝灰岩。烃源岩的产烃率大小受控于其母质与埋藏热演化条件,有机质类型越好,产烃率相对越高;而受火山作用影响越剧烈,产烃率越低。下石炭统广泛发育的弧间、弧后盆地暗色泥质岩类烃源岩具备高产烃率,为有利烃源岩发育区,乌伦古坳陷和滴水泉地区为准噶尔盆地石炭系油气勘探的有利方向。     

地质条件下湖相烃源岩生排烃效率与模式

烃源岩排烃研究是油气地球化学研究中最薄弱的环节,而排烃效率又是准确评价常规油气与非常规页岩油气资源的关键参数。目前对于烃源岩排烃效率的认识差异很大,尚未建立完整的各种类型有机质湖相烃源岩在地质条件下生排烃效率与模式。本文以中国渤海湾、松辽等4个大型湖相含油气盆地以及酒泉青西凹陷、泌阳凹陷等9个中小型湖相富油盆地/断陷为对象,通过15000余个湖相烃源岩样品在自然热演化过程中热解生烃潜力指数的变化研究,揭示了湖相烃源岩在地质条件下的生排烃特征,构建了湖相烃源岩在地质条件下的生排烃效率与模型。无论是大型湖相沉积盆地还是中小型断陷盆地,甚至是盐湖相沉积盆地,烃源岩生排烃特征基本一致。随着成熟度的增高,湖相烃源岩排烃效率逐渐增高,在低成熟阶段排烃效率较低,在成熟与高成熟阶段具有高或很高的排烃效率。Ⅰ型、Ⅱ型有机质类型烃源岩排烃模式相似,相对排烃效率在低成熟阶段小于45%,成熟生油高峰时达85%~90%,至生油窗下限时达90%以上;累积排烃效率在低成熟阶段小于10%,生油高峰时达50%~60%,生油窗下限时达75%~85%,主要的排烃阶段在镜质组反射率0.7%~1.2%之间,生油窗阶段生成并排出了绝大部分烃类。湖相Ⅲ型有机质烃源岩排烃效率明显低于Ⅰ、Ⅱ型有机质烃源岩,生油窗阶段累积排烃效率仅为50%左右,主要生排烃阶段在镜质组反射率0.8%~2.0%之间。控制湖相烃源岩排烃量和排烃效率的主要因素是有机质丰度、类型和成熟度,而盆地类型、断裂发育程度、烃源岩沉积环境、相邻输导层孔渗条件等因素均不影响烃源岩排烃与排烃效率。     

惠民凹陷上古生界烃源岩的生烃动力学研究

以化学动力学方法定量评价烃源岩是近些年发展起来的一种新方法。本文采用金管-高压釜封闭体系研究了惠民凹陷上古生界烃源岩(碳质泥岩)生烃动力学,取得了热解产物C1和C2～C5烃类气体组分生成动力学参数,结合Kinetics生烃动力学专用软件计算,模拟了具体地质条件下的成烃规律。结果表明,生成CH4所需活化能较高,分布范围较宽;随着碳数的增加(C2～C5),所需活化能与甲烷相反。结合惠民凹陷埋藏史与受热史,烃源岩发生过二次生烃过程,模拟计算结果与实际地质背景相吻合,指出古地温演化模式对烃源岩的生烃行为有重要的影响。生烃动力学参数为计算含油气盆地烃源岩油气生成量提供了科学依据。     

未熟—低熟烃源岩的有机岩石学特征

采用全岩光片镜鉴和显微荧光分析方法，对我国不同地区500余块未熟-低熟烃源岩样品进行了系统的有机岩石学研究。未熟-低熟烃源岩显微组分组成具有显著的非均质性。不同地区显示出陆源组分与水生生源组分不同的“配比”关系，反映出其有机质组成的复杂性。并确认藻类体，孢子体，树脂体，木栓质体，壳屑体和矿物沥青基质等组分是其最常见的生烃组分，基于对镜质组反射率R0和孢子体荧光变化等演化指标特征的分析，认为未熟-低熟烃源岩有机质早期热演化具有明显的阶段性，一般都表现为“二段式”变化。其变化界限大致以R0等于0.50%-0.55%为界。     

鄂尔多斯盆地海相烃源岩的成藏有效性分析

明确海相烃源岩的勘探前景对于鄂尔多斯盆地下古生界勘探非常重要。鄂尔多斯盆地中东部广布的下奥陶统马家沟组碳酸盐岩动荡、富氧的古地理环境决定了其有机质丰度低、有机质类型差、生烃潜力低的先天性,不能成为有效烃源岩。盆地西、南缘广大地区呈“L”型连片分布的深水斜坡相中奥陶统平凉组泥页岩和泥灰岩有效烃源岩厚度80～200 m,有机质类型好（以Ⅰ型为主）,有机质丰度高（>02%）,存在大面积中等以上烃源岩,并基本处于高、过成熟阶段,有过较高程度的生排烃过程。生烃热模拟实验表明平凉组烃源岩在演化程度达到Ro值21%时,产烃率（TOC产烃）可高达22433 kg/t,原始生烃潜力巨大,地质历史上已累计生成资源量约432亿 t 油气当量,勘探前景广阔。     

伊宁盆地尼勒克剖面侏罗系烃源岩有机地球化学特征

本对伊宁盆地北侧尼勒克剖面侏罗系烃源岩有机地球化学特征进行研究,结合盆地的沉积相及构造演化,探讨其生烃潜力及油气远景。该套烃源岩有机质丰度达到“中一好”的级别,有机质类型泥岩以Ⅲ1为主,煤为Ⅲ1、Ⅲ2型,处于低成熟演化阶段,具有一定的生烃潜力。推测在盆地内部更有利于烃源岩的成熟和保存。     

塔里木盆地奥陶系烃源岩二次生烃研究

为研究海相烃源岩二次生烃规律和塔里木盆地生排烃规律,以塔里木盆地奥陶系烃源岩为研究对象,首先通过构造-热演化史和生烃史研究得出,塔里木盆地典型构造单元奥陶系烃源岩具有二次生烃的特征,并且起始成熟度和生烃期次不同。然后选取自然条件下演化至不同起始成熟度的奥陶系海相烃源岩,采用热压模拟实验方法系统研究其二次生烃规律。研究表明：塔里木盆地奥陶系海相烃源岩二次生烃的主控因素是起始成熟度,二次生烃产率随起始成熟度增加规律性减小;低成熟和中成熟烃源岩具有大量生排油气潜力,出现相对延迟的生油高峰,高成熟烃源岩没有大量生油和生气的能力;两次不连续生烃量与一次连续生烃量的差值也受起始成熟度控制,具有阶段性;起始成熟度在低成熟到成熟阶段时,二次不连续生烃过程会增加烃源岩的生烃量,使生烃潜力增加,而高成熟阶段以后,二次不连续生烃过程就会减少烃源岩的生烃量,使生烃潜力减小。     

沉积盆地超深层有机- 无机复合生烃机理及地质模式

全球范围内超深层油气的不断发现,对经典的生烃理论提出了挑战,外源氢加入的有机-无机复合生烃过程引起了广泛关注。基于地质观察统计数据,分子氢在沉积盆地中分布广泛,形成机制复杂。在地质环境中,水和水-岩反应、深部流体等途径产生的无机氢是最主要的外部氢源。可控加氢模拟实验揭示了沉积盆地的氢逸度水平是调控烃类产物生成的重要因素之一,并且干酪根的加氢裂解是沉积盆地中易于发生的生烃过程。外源氢介入生烃过程的前提是环境氢逸度大于沉积有机质本身的氢逸度,其有效范围受生烃母质化学组成和结构的制约,约起始于生油高峰之后,约终止于沉积有机质H/C=0.3之时。亦即,有机-无机复合生烃作用是沉积盆地超深层生烃的有效途径。在其有效发生的范围内,油气资源类型依然由生烃母质类型(化学组成和结构)、成熟度和受热历史等因素决定,具有明显的阶段性和不同于经典理论的生烃模式。外源氢的参与,在成熟阶段可小幅度提升生油产率;在高—过成熟阶段可显著增加天然气产率;在高成熟阶段,加氢脱烷基作用最大可增加50%的轻质油/凝析油产率;在过成熟阶段,加氢脱甲基-开环作用最大可增加约5倍甲烷产率。有机-无机复合生烃模式的确立,丰富了传统生...     

颗石藻生烃的热模拟实验研究──Ⅰ．烃的产率、性质及烯烃、烷烃的特征

对同一种属但生长在不同环境中的两种颗石藻进行了加热模拟实验，探讨其成烃机理。实验发现，颗石藻含有丰富的石油烃类，加热生成的正构烷烃及类异成二烯烷烃分布与含颗石藻烃源岩相似。对颗石藻生烃的热演化规律研究表明，氯仿沥青大量产生及烃类组成发生较大变化的实验温度区间为２００～３００℃，此阶段产物相当于镜质体反射率Ｒ０为０．３５～０．５５的含颗石藻烃的源岩，为低成熟原油生成阶段。本文还研究了颗石藻热模拟产物中植烯类化合物和Ｃ＿（２０－）、Ｃ＿（２２－）类胡萝卜烷等类异成二烯烃随温度的变化，并检测出一种推测为Ｃ＿（２２－）二甲基－烷基环己烷的化合物。     

陆相烃源岩凝析油形成演化实验模拟特征

为了解陆相烃源岩在深埋过程中凝析油形成与演化特征,利用高温高压生烃模拟仪对辽河盆地西部凹陷曙13 井、马南603 井和东部凹陷桃10 井烃源岩样品进行了半封闭体系生烃模拟实验。实验结果显示,I 型有机质（曙13 井烃源岩样品） 总凝析油产率峰值为2.32 mg/g TOC,出现在镜质体反射率（VR） 1.76 %Ro,并以低分子量烃类物质为主要成分,可能表明I 型有机质凝析油主要通过液态烃二次裂解形成。II 型有机质（马南603 井烃源岩样品） 总凝析油产率峰值为2.28 mg/g TOC,该峰值出现在VR 为2.42 %Ro,明显晚于I 型有机质凝析油产率峰值,其成分以相对高分子量的烃类物质为主,其次为低分子量烃类物质。III 型有机质（桃10 井烃源岩样品） 凝析油总产率最低,产率峰值仅为0.92 mg/g TOC,可能表明III型有机质生成凝析油潜力较差。     

陆相烃源岩凝析油形成演化实验模拟特征

为了解陆相烃源岩在深埋过程中凝析油形成与演化特征，利用高温高压生烃模拟仪对辽河盆地西部凹陷曙13 井、马南603 井和东部凹陷桃10 井烃源岩样品进行了半封闭体系生烃模拟实验。实验结果显示，I 型有机质（曙13 井烃源岩样品） 总凝析油产率峰值为2.32 mg/g TOC，出现在镜质体反射率（VR） 1.76 %Ro，并以低分子量烃类物质为主要成分，可能表明I 型有机质凝析油主要通过液态烃二次裂解形成。II 型有机质（马南603 井烃源岩样品） 总凝析油产率峰值为2.28 mg/g TOC，该峰值出现在VR 为2.42 %Ro，明显晚于I 型有机质凝析油产率峰值，其成分以相对高分子量的烃类物质为主，其次为低分子量烃类物质。III 型有机质（桃10 井烃源岩样品） 凝析油总产率最低，产率峰值仅为0.92 mg/g TOC，可能表明III型有机质生成凝析油潜力较差。