不同类型烃源岩气态烃的生成特征研究--来自差热-色谱联机热模拟实验方法的证据

运用差热-色谱联机分析仪对不同煤阶的标准煤样及泥岩和碳酸盐岩烃源岩的热模拟研究表明,低成熟的煤具有更强的放热反应和较大的失重量,其放热反应第一峰温度和失重温度相对较低。低煤阶煤在热模拟过程中比高煤阶煤具有更强的生烃能力。烃源岩气态烃的生成量和特征不仅受控于烃源岩中有机质的丰度而且与其岩石类型、干酪根类型、成熟度等存在着密切关系。成熟度较高的烃源岩属耗尽了的烃源岩,其生烃能力相对较弱。含Ⅰ、Ⅱ型干酪根烃源岩生成的气态烃中重组分含量普遍较高,含Ⅲ型干酪根烃源岩生成的气态烃中甲、乙烷等轻组分含量普遍较高。碳酸盐岩烃源岩在热模拟的高温阶段往往能生成比较大量的气态烃。     

Interaction between source rock and evaporite： A case study of natural gas generation in the northern Dongying Depression

It is well known that oil generated from source rocks of saline-lake facies is characteristic of low Pr/Ph ratio and high contents of gammacerane. The authors found that gas generated from the same source rocks was high in benzene and cyclohexane contents and had light carbon isotope compositions. In this study, a series of thermal simulations of gas generations on source rock with/without evaporites (such as carbonate, gypsum, and sodium chlorite, respectively), were conducted. It was found that the gypsum played an important role on the catalyzsis of gas generation in the thermal simulations. Compositions of the gaseous hydrocarbons generated from source rocks with evaporites are very similar to those of natural gases discovered from northern Dongying Depression. Meanwhile, in the thermal simulations, it was found that the carbon isotopic compositions of gaseous hydrocarbons generated from source rocks with evaporites are lighter than those of the gases from source rocks without evaporites. Therefore, it is concluded that natural gases discovered from northern Dongying Depression are the product of interaction between source rocks and evaporites (especially gypsum) of the saline facies.     

东营凹陷盐湖相天然气生成的热模拟试验

东营凹陷民丰地区沙四段是典型的盐湖相沉积,也是本区重要的烃源灶和天然气产层。为了研究不同盐类物质与烃源岩在高成熟阶段的相互作用,采用高压釜封闭体系模拟了东营凹陷盐湖相烃源岩的天然气生成过程。结果表明：碳酸盐、硫酸盐、氯化盐对烃源岩热解生成天然气有强催化作用,同烃源岩热解相比,550℃时气态烃产率分别增加了35%、77%和46%。在4组热模拟气的气态烃组成及热模拟气与民丰地区天然气的轻烃组分比较中发现,上述蒸发盐类不仅改变了气态烃产物中各单组分化合物的生成路径,影响了气态烃产物的组成,而且在盐类物质参与作用下,烃源岩热解的气态烃组成与民丰地区天然气更接近。     

珠江口盆地番禺低隆起-白云凹陷北坡干酪根热演化模拟与生烃

通过密封金管-高压釜体系对珠江口盆地番禺低隆起-白云凹陷北坡恩平组炭质泥岩的干酪根(PY),在24.1 MPa压力、20℃/hr(373.5~526℃)和2℃/h(343~489.2℃)两个升温速率条件下进行热模拟生烃实验,分析气态烃(C1 5)和液态烃(C6 14和C14+)的产率,以及沥青质和残余有机质碳同位素组成。同时与Green River页岩(GR)和Woodford泥岩(WF)的干酪根,分别代表典型的I型和II型干酪根进行对比研究。结果显示PY热演化产物中总油气量明显低于GR和WF干酪根,且气态烃(C1 5)最高产率是液态烃的1.5倍,揭示恩平组炭质泥岩主要以形成气态烃为主。在热演化过程中,有机质成熟度和母质类型是控制油气比的主要因素,气态烃和轻烃的产率比值主要受热演化成熟度的影响。干酪根残余有机质碳同位素和沥青质碳同位素在热演化过程中受有机质成熟度的影响较小,δ13C残余和δ13C沥青质可以间接反映原始母质的特征,为高演化烃源岩油气生成提供依据。     

碳酸盐烃源岩有机质分布与排烃特征

通过碳酸盐岩地层中的纯碳酸盐岩、缝合线缝隙物和泥质条带有机质含量和残留烃量分析表明,碳酸盐岩地层中不同的组成部分之间有机质的分布是不均匀的,其中缝合线缝隙物和泥质条带具有高的TOC值和较低的S1/ TOC 值,而纯碳酸盐岩TOC值则很低,但其S1/ TOC 却很高。这说明缝合线缝隙物和泥质条带发生了明显的排烃作用,而纯碳酸盐岩排烃作用不明显。因此可以认为高有机质丰度的缝合线缝隙物和泥质条带是碳酸盐岩地层烃源的主要贡献者。压溶作用对碳酸盐岩的排烃起重要作用。     

三塘湖盆地上二叠统芦草沟组烃源岩地球化学特征

三塘湖盆地上二叠统芦草沟组分布面积广、厚度大、有机碳含量高,具好的生烃潜力,是盆地内主力烃源岩。烃源岩样品可溶有机质中含有丰富的脂肪酸、脂肪酸酯等含羰基化合物,随着埋深增加,饱和烃和芳烃含量递增,非烃含量和有机碳则呈递减趋势,表明含羰基化合物对源岩生烃有较大的贡献。饱和烃的各项指标显示,烃源岩的沉积环境为咸化湖相还原环境,母质输入以水生生物为主,陆源物质输入较少。诸多证据表明,在沉积初期和成岩早期细菌输入较多,细菌输入有机质构成了原始有机质的一部分,细菌改造原始有机质并产生前述含羰基化合物,在热作用和微生物作用下均可成烃。     

烃源岩的有机酸生成及其影响因素的模拟实验研究

不同温度下地层水—烃源岩相互作用模拟实验结果表明:（1）在整个实验温度范围内（60～300℃），均有有机酸的生成，有机酸的总浓度在35.4 mg/l至153.9 mg/l之间，其中在100℃和140℃的温度下浓度最大，其它温度下浓度相对较低；（2）在低温（60℃）条件下，成熟度相对较高、有机碳含量较大的烃源岩，有利于生成有机酸，但是在中温（140℃）和高温（180℃、220℃和300℃）条件下，有机酸的生成受有机碳含量、成熟度和碳酸盐含量的多重影响；（3）中低温（60℃和140℃）时，随着碳酸盐含量的增加，有机酸浓度表现为逐渐降低的趋势，表明在60～140℃，有机酸对碳酸盐的溶解和沉淀起主要的控制作用，而高温（180℃、220℃和300℃）条件下，碳酸盐的溶解和沉淀作用受有机酸和CO2的共同控制，从而导致有机酸浓度与碳酸盐的关系变化复杂。     

低丰度高演化海相碳酸盐烃源岩有机质原生性研究

碳酸盐烃源岩有机质原生性直接影响到其生烃能力的客观评价,特别对于低丰度高演化海相碳酸盐烃源岩生烃能力评价的影响尤为严重。文章阐述了碳酸盐岩的普遍存在运移沥青,以及识别烃源岩有机质原生性的各种方法,并以鄂尔多斯盆地下古生界为例,建立了一套适合于低丰度高演化海相碳酸盐烃源岩有机质原生性识别的有效方法。     

三塘湖盆地二叠系干酪根热模拟气体产物的地球化学特征

针对三塘湖盆地的主力烃源岩二叠系芦草沟组泥质烃源岩开展封闭体系和半开放体系热模拟实验,前者将干酪根密封在金管中开展实验、后者直接对烃源岩样品进行压机半开放体系热解模拟,对实验中生成气体的组分和稳定碳同位素进行分析。实验结果显示,两种热解方法以无机气体生成为主,包括CO2、H2、H2S 和 N2等,其中 CO2含量最丰富,这与样品干酪根中丰富的氧含量一致。半开放体系模拟实验温度达到480℃时,气态烃的含量达40.64%,其中甲烷含量达到26.10%,封闭体系中随着模拟温度升高烃类气体产物的碳同位素呈现先变轻后变重的趋势,但同位素分馏程度不大, CH4气体的δ13C 值分布在-40.2‰~-46.6‰之间, C2H6分布在-34.3‰~-38.0‰之间, C3H8分布在-33.6‰~-36.0‰之间,而CO2气体δ13C值分布在-32.8‰~-28.8‰之间。三塘湖盆地针对气藏的勘探已经有所发现,但有关气藏的地球化学特征报道较少,该工作中的模拟实验结果可为三塘湖盆地深入的气藏地球化学勘探提供基础数据。     

煤岩及煤岩加不同介质的热模拟地球化学实验--气态和液态产物的产率以及演化特征

对塔里木盆地侏罗系煤岩以及煤岩加不同介质等 4个系列以 50℃为一温阶,从 250～550℃进行热模拟实验,并对其气体产物、液态有机质进行了系统分析。结果表明:煤岩成烃过程是一个综合作用的过程,它的生气、生油与外界环境如水,粘土矿物等的辅助作用有关。随着热模拟温度的升高,各产气率呈增长趋势。介质的加入可降低有机质成烃温度,有利于液态物的产出。     

裂谷盆地的火山热液活动和油气生成

我国东部裂谷盆地主力烃源岩中均不同程度地发育有玄武岩和辉长岩等基性火成岩,并且伴有规模不等的热液活动。火山热液活动会给烃源岩带来热量,促使有机质快速生烃和异常成熟。玄武岩活动期间的热液作用为烃源岩提供了大量矿物质和养料,使周围泥质岩富含碳酸盐和有机质,可以形成优质烃源岩;热液活动向烃源岩提供了大量过渡金属元素,作者的实验证明了过渡金属对有机质生烃具有强烈的催化作用,使烃源岩在较低温度下生成较多数量的油气;火成岩周围的烃源岩可以提前进入生烃门限。     

腐殖煤气态产物演化特征的模拟实验研究

本文较详细地探讨了成熟阶段腐殖煤在加水热模拟过程中气态产物的演化特征。成熟阶段的煤仍具有相当的生烃潜力,其主要生烃阶段仍以生油为主,生气相对较少。生油高峰之后由于液态产物的大量热裂解才开始进入气态烃的大量生成阶段。由于地质条件下煤中的可溶有机质十分丰富,在高演化阶段由可溶有机质进一步裂解是煤成气的重要来源。非烃主要形成于早期阶段。成熟煤生成的气态烃中甲烷为之主要成分,非烃中H₂为主,其次为CO₂,甲烷的碳同位素值明显低于乙烷,而乙烷和丙烷的碳同位素值差别较小,并且随演化程度的增加各气态组分的碳同位素值差别愈来愈小。     

流体包裹体轻烃有机气体组成及对矿床成因的制约——以嵩溪大型银（锑）矿为例

嵩溪银（锑）矿是一个新发现的大型独立银矿。矿物流体包裹体超高真空四极气相质谱系统测定显 示，该矿成矿流体中存在多种轻烃有机气体，主要由Ｃ１－Ｃ４饱和烷烃组成，仅含微量Ｃ２－Ｃ４不饱和烯烃和芳烃，说明 成矿过程基本未受到高温岩浆作用的影响。化学平衡研究表明，这些轻烃气体为微生物成因和沉积岩围岩中Ⅱ类 干酪根热解成因的混合气体，其中前者占２／３以上，说明成矿中微生物活动曾起到相当大的作用；后者的平衡温度 为３００℃，远超过成矿深度所能达到的地热温度，因此这部分轻烃气体可能源于沉积盆地深处，经成矿流体长距离携 带到达较浅的矿化部位。文章从一个侧面证实嵩溪矿可能为沉积热卤水改造型矿床，而不是前人所认为的海底基 性火山喷流或中低温火山热液充填矿床。     

利用生排烃动力学研究海相及煤系烃源岩的残留烃及其裂解成气特征

以煤与海相泥岩的块状样品为研究对象进行多升温速率下的排烃模拟实验,借助生烃动力学方法处理实验模拟结果,对煤与海相泥岩的残留烃特征进行了研究。结果表明:海相泥岩残留烃在Ro为1.0%时达到高峰,然后逐渐降低,而煤中残留烃在Ro为1.0%时达到高峰后便基本上保持稳定。煤吸附能力比海相泥岩的强,其残留烃量也比海相泥岩大。成熟作用对于煤及海相泥岩残留烃都有很大的影响。高过成熟阶段海相地层中烃类构成以油藏或输导层中原油裂解气为主,源岩中的残余液态烃也有一定的贡献,而煤在排烃结束以后煤中分散液态烃对裂解气的贡献更大些。煤中残留烃主要是前期形成的烃类由于排烃效率不高而聚集起来的,而海相残留烃基本上随着残余生烃潜力的降低而降低,这一方面说明海相残留烃受生烃作用的影响,另一方面也受排烃效率的影响。模拟样品中的残留烃及残余生烃潜力均可以与自然样品对比,表明了该方法的实用性。     

烃源岩过成熟阶段生气潜力的实验室模拟

源岩生气潜力的定量评价主要以实验室模拟为手段,由于技术条件的限制,模拟温度一般最高到600℃,认为生气能力已经耗尽,600℃之前的生气量就可作为源岩生气潜力评价的定量依据。而对于600℃之后的生气潜力到底有没有？有多少？一直存在着争议。为了定量评价源岩过成熟阶段的生气潜力,我们通过技术开发将实验温度提高到了1 000℃,通过大量的实验结果发现,源岩在600～800℃之间仍然可以生成大量的天然气,煤系源岩的生气量占总生气量的20%～30%甚至更多,而湖相和海相源岩在这一阶段的生气量相对少一些,约占总生气量的10%,这与其干酪根的骨架结构不同密切相关。天然气生成下限的向下延伸,进一步扩大了过成熟阶段天然气的资源基础,对指导深层勘探有重要意义。     

碳酸盐岩与泥质烃源岩生气规律对比研究

配制了两套成熟度相近的碳酸盐岩和泥质岩丰度系列样品。采用半封闭外加温加压式热压模拟装置对碳酸盐岩的生烃情况进行了热模拟实验，研究了碳酸盐岩生气量随成熟度和温度变化的趋势，探讨了碳酸盐岩生气的变化规律。碳酸盐岩与泥质岩的生烃潜力是有机质质量和有机质丰度的函数，与岩性无关；碳酸盐岩的产气规律与泥质岩相似，而且两者产烃的量级也相当，并不存在碳酸盐岩生排烃效率高的现象；碳酸盐岩和泥质岩总有机碳(TOC)含量在热模拟过程中基本上不发生变化；不同岩性的有机质的产烃效率主要受温度和有机质类型决定。     

阿拉善右旗杭乌拉地区下二叠统埋汗哈达组烃源岩特征

通过对阿拉善右旗杭乌拉地区下二叠统埋汗哈达组岩性特征、暗色泥页岩油气地球化学特征研究,总结了烃源岩纵向分布、有机质丰度、干酪根类型和热演化特征。下二叠统埋汗哈达组烃源岩分布层段集中,暗色泥页岩累计厚度160.1 m,占碎屑岩厚度的33.3%。有样品控制的暗色泥页岩厚度94.1 m,w（TOC）平均为0.75%,大于0.3%的样品占93.5%。其中:w（TOC）大于1.0%的好烃源岩厚度22.2 m,占样品控制厚度的23.6%;w（TOC）为0.5%~1.0%的中等烃源岩厚度45.5 m,占48.3%;w（TOC）为0.3%~0.5%的差烃源岩厚度16.5 m,占17.5%。甾烷相对含量具有明显的C₂₇优势,族组分饱和烃含量显著高于芳烃含量,干酪根类型为II型。R_c平均为0.77%,表明干酪根演化进入成熟阶段,最高热解温度（T_max）分布范围为350~550 ℃,属成熟-高成熟阶段。综合评价认为,下二叠统埋汗哈达组具有较好的生烃条件,以生气为主。     

四川盆地海、陆相烃源岩有机质稳定碳同位素组成变化及其地球化学意义

采用质谱和色谱-同位素质谱技术,测定了500余个干酪根及饱和烃、芳烃组份、正构烷烃的δ13C值,以此揭示了四川盆地海、陆相烃源岩有机碳同位素组成随地质时代的变化特点及其在高成熟阶段的演化特征,并结合其他相关分析资料,应用碳同位素剖析了不同类型海、陆相烃源岩的有机质生源及沉积环境。研究结果表明,该盆地从震旦系灯影组到中三叠统雷口坡组的海相地层中,干酪根的碳同位素组成随层位变新呈逐渐变重的趋势,可能的原因之一是浮游植物的进化作用;而上三叠统须家河组至中侏罗统千佛崖组的陆相有机质碳同位素组成则有反向的年代变化,主要与生源构成和沉积环境性质有关。这些海、陆相烃源岩的有机源难以用干酪根δ13C值进行区分,而可用饱和烃与芳烃组份的δ13C及其CV值来区别。海洋和湖泊不同沉积相带烃源岩的干酪根具有明显不同的δ13C值,结合其他相关资料可识别其有机质来源。煤系地层中煤与泥岩在干酪根碳同位素组成上没有可区分性,而两者有不同的正构烷烃碳同位素分布曲线。从成熟晚期到高-过成熟阶段,海、陆相干酪根的碳同位素均变重1~2‰,煤系泥岩的正构烷烃碳同位素分布曲线由负向线型分布向平直型演变。这些碳同位素的变化特征为油气源对比和烃源识别提供了依据。     

Organic geochemical evaluation of the oil/gas-generative potential of organic matter in Cretaceous strata from the Lower Benue Trough,Nigeria

An analytical procedure involving Rock-Eval pyrolysis of whole-rocks was adopted on fresh outcrop samples covering the three lithostratigraphic units in the Afikpo Basin of the Lower Benue Trough. Three petroleum systems are present in the Cretaceous delta frame: the Asu-River Group, the Eze-Aku Group and proto-Niger Delta sequences. The Afikpo Basin has been correlated to three petroleum systems in the Lower Congo Basin, Niger Delta and the Anambra Basin. The organic geochemistry of the shales, carbonaceous mudstones and coal beds show relatively moderate to high total organic carbon contents. The best potential hydrocarbon source rocks are the Eze-Aku Group and proto-Niger Delta shales, carbonaceous mudstones and coal beds where maturation was attained. The high total or-ganic contents, thermal maturity and terrigenous characters of the Asu-River Group, Eze-Aku Group and proto-Niger Delta sediments, suggest the presence of a large amount of natural gas with a small quantity of oil accumulation. Variations in source rock facies were observed from one lithostratigraphic unit to another, and initial HI values as a function of TOC were proposed for each lithostratigraphic unit. The results also show that TOC, HI, OI, S2 and Tmax vary from older to younger rocks. The Tmax values discriminate the rocks into immature and mature source rocks. Source rocks with high Tmax suggest high geothermal gradient/or recycled organic matter. Also high Tmax and S2 yield indicate late and post maturity. Recycled organic matter is characterized by low Tmax. The principal source rocks for gas in the Afikpo Basin are the Eze-Aku Group and proto-Niger Delta beds deltaic systems, consisting mainly of III to IV kerogens with a subordinate amount of type II organic matter. Based on the obtained results, it is concluded that the Cretaceous shales, carbonaceous mudstones and coals in the Afikpo Basin of the Lower Benue Trough are capable of generating and expelling hydrocarbons in the case of sufficient maturity.     

碳酸盐岩生气的热模拟实验

采用半封闭外加温加压式热压模拟装置对碳酸盐岩的生烃情况进行了热模拟实验。利用自然样品和人造样品相结合,研究了碳酸盐岩生气量随成熟度和温度变化的趋势,探讨了碳酸盐岩的生气规律:碳酸盐岩气态烃产率随温度升高而增大,并且在某一温度点(460℃)之后,气态烃产率的增大非常明显;温度是碳酸盐岩生烃的重要影响因素;随着温度增高,碳酸盐岩的生烃潜力不断降低,其间有一个生烃潜力的巨变阶段;碳酸盐岩生烃过程中,总有机碳TOC变化不明显,这可能与样品本身的TOC太低有关;碳酸盐岩的气态烃产率与有机质丰度的关系并不明显。