烃源岩中可溶有机质与粘土矿物结合关系——以东营凹陷沙四段低熟烃源岩为例

 采用超临界抽提(SFE)新技术和氯仿抽提(CE)以及粘土分离等手段对东营凹陷沙四段低熟油烃源岩进行不同处理,得到3种粘土样品:(1)含有机质的粘土原样;(2)氯仿抽提去有机质的样品;(3)不同实验条件下超临界抽提后的样品。然后,分别对这3种粘土样品进行X射线衍射分析(XRD)和傅利叶转换红外光谱分析(FT-IR).研究发现烃源岩中可溶有机质除了吸附于矿物表面外,还吸附于粘土矿物尤其是蒙皂石层的层间,后者主要为碳数相对较低的饱和烃类。这一发现对认识沉积岩中可溶有机质对粘土矿物结构和特性的影响有着重要意义,对烃源岩评价和探讨泥质烃源岩烃类的初次运移提供了新思路。     

粘土矿物对有机质生烃的催化作用

烃源岩的有机质主要以有机粘土复合体的形式存在。有机质生烃是一种有机粘土化学反应。反应过程中,有机质与粘土之间存在质子和电子迁移,粘土通过对水分子的吸附和离解为有机质加氢裂解提供H+,而有机质生成的有机酸激活了粘土的催化活性,也为蒙皂石伊利石化反应创造了条件。烃源岩不同粘土矿物的选择性催化特征是影响油气组成的最重要因素。粘土的催化活性大小和发育时间是决定烃源岩生烃潜力大小的因素。由于烃源岩在蒙皂石伊利石化阶段具有最大的催化活性,而且与有机质生烃反应同步,因此富含伊$蒙混合层的烃源岩是世界含油气盆地的最有利烃源岩。不同地质时期的烃类地质储量与烃源岩膨胀性粘土的丰度有密切关系。     

造山的高原——青藏高原巨型造山拼贴体和造山类型

有机质丰度是传统评价烃源岩方法的重要指标,笔者认为有机粘土复合体是烃源岩有机质的主要赋存形式。有机质生烃反应是一种有机粘土化学反应,有机质脱羧基反应是有机粘土的氧化-还原反应,有机质的热解反应是一个加氢裂解过程,含有剩余C0是烃源岩的基本特征,它说明在烃源岩生烃反应中C0始终是有剩余的,不会因为C0的不足而影响烃源岩的生烃能力。笔者认为制约烃源岩生烃能力大小的不是烃源岩C0的丰度,而是氢的来源和丰度,烃源岩粘土通过吸附水分子为生烃反应提供H+能力(Br nsted酸性)的大小和时间是决定生烃潜力大小的关键。烃源岩粘土的不同催化特性是影响油气组成的重要因素,蒙皂石对甾烷的异构化有明显促进作用。     

南祁连盆地木里冻土区第四纪沉积物中可溶有机质的来源及其与天然气水合物的关系

在南祁连盆地木里坳陷钻遇中国陆域第一例天然气水合物实物样品。通过对木里冻土区钻遇水合物区域(DK井区)第四纪沉积物及邻区湖相沉积物中可溶有机质开展有机地球化学分析,发现DK井区浅地表沉积物中明显存在热解成因的可溶有机质,而邻区老人湖湖相沉积物中可溶有机质以高等植物输入为主。与区内烃源岩对比,热解成因的可溶有机质主要来源于中侏罗世烃源岩,晚三叠世尕勒得寺组烃源岩也有一定的贡献。结合该区水合物气源研究成果,DK井区沉积物中可溶有机质与形成水合物的烃类气体可能属于同源,侏罗纪、三叠纪烃源岩热演化生成的烃类能够沿断裂、砂岩裂隙等通道向上运移或渗漏至浅地表,其中甲烷、重烃气等轻质组分能够在稳定带内与地层水结合形成天然气水合物。木里地区第四纪沉积物中可溶有机质的来源解析能够为天然气水合物的勘探提供新的视角。     

低熟湖相泥质烃源岩中不同赋存状态可溶有机质的地球化学特征

烃源岩的矿物组成可能会对可溶有机质的赋存状态产生显著的影响,进而影响烃源岩的生排烃行为以及页岩油资源的勘探开发。本文对东营凹陷沙河街组两个低熟湖相泥质烃源岩进行了分级抽提实验,获取了烃源岩中不同赋存状态的可溶有机质,依次为:呈游离态的和以物理吸附在干酪根或矿物表面的可溶有机质(氯仿沥青"A")、与碳酸盐矿物紧密结合或被其包裹的可溶有机质(氯仿沥青"C")、与硅酸盐矿物或干酪根紧密结合的可溶有机质(氯仿沥青"E")。通过气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)和傅里叶变换-离子回旋共振质谱(FT-ICR MS)等分析手段,研究了各种赋存状态可溶有机质族组成、饱和烃以及极性化合物的组成及分布特征。结果显示:两种烃源岩的氯仿沥青"A"都约占总可溶有机质的90%左右,且氯仿沥青"A"和氯仿沥青"E"含量可能与总有机碳含量有关。不同赋存状态可溶有机质在族组成上存在明显的差异:自氯仿沥青"A"至"C"再至"E",饱和烃和芳烃含量依次下降,而胶质和沥青质的含量依次上升,这可能与不同矿物基质对可溶有机质的选择性吸附或富集作用差异有关。FT-ICR MS分析结果显示:中性含氮化合物主要富集在氯仿沥青"A"中,而氯仿沥青"C"和"E"中的极性化合物主要为各种强极性的含氧化合物。本工作对揭示低熟湖相泥质烃源岩中可溶有机质的富集机理具有重要意义。     

西藏南羌塘盆地侏罗系烃源岩地球化学特征

依据剖面露头样品的实验测试资料,通过Rock-Eval岩石评价、显微镜下观察、镜质体反射率、烃源岩可溶有机质特征、单体烃碳同位素等分析方法,对南羌塘盆地侏罗系烃源岩地球化学特征进行综合研究。研究结果表明:南羌塘盆地侏罗系烃源岩有机质丰度较低,总体上夏里组泥质烃源岩要好于布曲组和索瓦组碳酸盐岩烃源岩;烃源岩的有机质类型较好,主要为Ⅱ1型,并且反映出烃源岩形成于具一定盐度的较强还原环境,其有机质以海相低等水生生物为主;烃源岩的热演化程度总体较高,达到高成熟阶段。正构烷烃单体烃碳同位素分析表明,侏罗系各组烃源岩之间在母质输入上可能存在较大差异,该地区白云岩油苗与夏里组泥质烃源岩有很强亲缘关系。     

柴达木盆地东部地区侏罗系烃源岩地球化学特征及生烃潜力评价

借助于Rock -Eval生油岩评价仪、色谱 -质谱、稳定同位素质谱仪、显微镜等分析测试手段,对柴达木盆地东部地区侏罗系烃源岩进行了地球化学特征分析。从有机碳含量、可溶有机质含量及其转化率、热解参数、饱和烃的生物标志化合物特征、有机岩石学特征和饱和烃单体烃碳同位素分布特征几个方面综合分析了侏罗系烃源岩的有机质丰度、类型和成熟度,并对其生烃潜力进行了评价。结果表明:(1 )侏罗系烃源岩有机碳含量高,多数样品属中等～好的生油岩范畴。 (2 )有机质类型多为Ⅲ型,少数为Ⅰ型和Ⅱ型。 (3)有机质处于低熟 -成熟阶段。 (4)烃源岩多为来源于高等植物的滨浅湖相和沼泽相沉积,具有煤系烃源岩的特点。 (5 )部分地区的生烃潜力较大。     

柴达木盆地北缘东段石炭系生烃潜力及其地质意义

依据烃源岩有机质丰度、有机质类型、有机质成熟度和可溶有机质特征分析,发现柴达木盆地北缘东段上石炭统泥质烃源岩有机碳含量平均为1.26%,有机质类型主要以Ⅲ型和Ⅱ型为主;碳酸盐岩有机质丰度较低,平均为0.24%,有机质类型较好,为Ⅱ和Ⅰ型;有机质正处于成熟阶段后期-高成熟早期,有的还处在大量生烃阶段,表明上石炭统烃源岩达到中等—好生油岩级别。石炭系烃源岩有机质形成于较强还原条件下的咸水环境,具有丰富的低等水生生物和藻类母质输入。运用地球化学指标和柴达木盆地北缘各构造带原油系统对比研究,表明石炭系烃源岩对冷湖、南八仙构造带原油没有实质性的贡献。马北构造带个别原油样品中表现出存在来源于石炭系烃源岩的油源,揭示柴达木盆地北缘东段石炭系烃源岩是不可忽视的又一套烃源岩。     

基于细粒岩石类型对玛湖凹陷下二叠统风城组烃源岩分类评价

准噶尔盆地玛湖凹陷风城组页岩油勘探取得巨大突破,但是按照普遍认可的页岩油烃源岩评价标准,本区的烃源岩品质并不理想。为了科学评价玛湖凹陷烃源岩品质特征,本文在系统的岩心观察和有机地球化学分析的基础上,揭示烃源岩的形成环境,并按照矿物组成对烃源岩分类评价。玛湖凹陷风城组细粒岩主要沉积于正常半深湖、咸化半深湖、半咸化半深湖、含热液半深湖和滨浅湖环境中,各环境中细粒岩的有机质特征存在一定区别,其中半咸化半深湖有机质较为富集,w (TOC)均值在1%左右。进一步结合有机质类型判别图解,表明咸化半深湖和含热液半深湖有机质来源以湖泊生物为主,而其他环境中存在湖泊和陆源混合有机质来源。基于有机质生烃潜力评价和成熟度（Vre=0.74%）估算,表明目前风城组烃源岩中有机质正处于大量排烃的成熟阶段,且确定了细粒岩中的烃类为原生烃。由于不同矿物组成的烃源岩吸附能力的差异,按照陆相泥质烃源岩和碳酸盐质烃源岩开展分类评价,结果表明风城组沉积了累计厚度近250 m的的有效烃源岩,且富含以藻类体为主的有机质。     

利用气体吸附法和压汞法研究烃源岩孔隙分布特征——以松辽盆地白垩系青山口组一段为例

烃源岩中微观孔隙空间是油气初次运移的重要通道,同时也是残留烃主要的储集空间.本文对烃源岩中不同尺度的孔隙分别使用气体吸附法和压汞法进行测定,进而对孔隙分布进行系统分析.实验结果表明,青山口组一段烃源岩孔隙度较低,分布于1.2％～3.87％之间,平均为2.17％,主要以微孔和介孔为主,孔容分布于1.8～ 30 mL/mg之间,平均为9.49 mL/mg;比表面积分布于0.91 ～31.02m2/g之间,平均为7.02 m2/g.同时本文探讨了不同岩石组成对烃源岩内孔隙发育与分布的影响,发现有机质、伊利石及黄铁矿含量与孔容之间具有较好的正相关关系,孔隙的大小及数量随其含量的增高而增加,而粘土矿物中的绿泥石以及非粘土矿物中石英、方解石、斜长石含量与孔容之间呈负相关关系,烃源岩中的孔隙可能会随其含量的增高而减少,高岭石含量与孔容之间相关性较差,表明烃源岩孔隙可能不受其影响.此外,烃源岩中孔隙发育及分布还受有机质类型、丰度、热演化程度、粘土矿物排列形式、非粘土矿物的次生变化等因素的影响.     

Supercritical Carbon Dioxide Extraction of Organic Matter from Petroleum Source Rocks and Its Implications

Organic matter was experimentally extracted by supercritical fluids(CO2 1% isopropanol)from petroleum source rocks of different thermo-maturities at different buried depths in the same stratigraphic unit in the Dongying Basin.The results show that supercritical fluid extraction(SFE)is more effective than Soxhlet extraction(SE),with higher amounts and greater varieties of hydrocarbons and soluble organic matter becoming extractive.The supercritical CO2 extraction is therefore considered more valuable in evaluation of petroleum source rocks and oil resources,particularly those of immature types.     

用有机粘土化学研究生油理论

有机粘土化学反应是自然界广泛存在的一种具有重要意义的反应。有机粘土化学因得到广泛应用和发展而被认为是２１世纪的科学。沉积物中的有机质绝大部分以粘土－有机质复合体形成存在。粘土吸附有机质是促使有机质富集和沉积的最重要因素。     

内蒙古海拉尔盆地侏罗系烃源岩地球化学特征

在海拉尔盆地外围及周边地区选取了31块侏罗系野外烃源岩分析样品,进行了总有机碳、岩石中可溶有机质的抽提和岩石热解分析;针对该区侏罗系烃源岩,共对17口井岩心进行了取样地化分析,利用气相色谱-质谱对烃源岩氯仿抽提物及重要生物标志化合物开展了定性与定量检测,目的是对源岩地球化学特征进行系统评价,为下一步油气基础地质调查奠定基础.结果表明,海拉尔盆地外围及周边地区的侏罗系部分的烃源岩有机质丰度较高,应具备较好的生烃物质基础.海拉尔盆地侏罗系烃源岩总体属于淡水-半咸水环境,有机质类型多样,成熟度普遍较高.甾类化合物中以规则甾烷为主,沉积物中具有较高丰度的以五环三萜烷为主的三环萜烷化合物,显示了其应以藻类生源为主,高等植物为主的陆相沉积中的相对含量则较低.伽马蜡烷的含量普遍很低.OEP呈偶碳数优势,并且缺失高分子正构烷烃,说明烃源岩成熟度演化早期受到了微生物降解作用.     

九十年代煤系烃源岩研究新进展

综述了９０年代煤系烃源岩研究取得新成果：未成熟－低成熟油气研究和勘探实践的成功突破了传统的干酪根热降解生烃理论,形态有机质分类体系更加完善,只有无定形体的分类仍有待进一步探讨,大量研究表明烃源岩的所有组分都有一定的生烃能力,但不同组分因其化学组成和结构不同而生烃能力相差悬殊,除了镜质体之外的其它有机组分的反射率（加沥青和动物碎屑体）和包裹体均一温度等多种方法均可用来确烃源岩成熟度,以有机岩石学研究为基础,应用组分组合概念划分的有机质类型,弥补了有机地球化学方法的局限性。     

不整合空间结构与油气成藏综述

不整合是由不整合面及其上、下岩石三部分组成,在空间上具有三层结构,即不整合面之上的岩石、不整合面之下的风化粘土层以及风化粘土层之下的半风化岩石。风化粘土层在上覆沉积物压实作用下岩性较致密,具有良好的封盖能力。不整合面之上的高孔渗岩石(主要为砂岩、砾岩)和不整合面之下裂隙、溶蚀孔洞发育的半风化岩石(主要为砂岩、砾岩、碳酸盐岩、火山岩及变质岩)既可作为油气运移通道,又可成为油气聚集的有效储层。由于构造部位、岩性等因素的影响,不整合空间结构复杂多变,导致不整合油气藏成藏规律复杂,因此,不整合空间结构研究对不整合油气藏勘探具有重要的指导意义。     

烃源岩不同性质有机酸的分离及其检测方法

烃源岩中的有机酸来源于有机质,但有机质具有不同的赋存形式,有机酸具有不同性质,这将影响有机酸与不同赋存有机质的关系,进而影响分离和检测方法。文章在总结前人对有机质赋存形式和有机酸性质等特征的基础上,提出烃源岩中的有机酸并以非单一的形式存在,具有水溶性、脂溶性和难溶性有机酸三种类型,游离有机质中存在水溶性和脂溶性有机酸,而结合有机质中存在水溶性、脂溶性和难溶性有机酸。因此在检测方法上需采取分步分离的方法,且根据有机酸的性质选取合适的检测方法,即水溶性有机酸利用离子色谱检测,索氏抽提得到的脂溶性有机酸利用气相色谱—质谱检测,通过酸解抽提残渣得到的难溶性有机酸利用红外光谱检测,全面系统地认识烃源岩中有机酸含量和类型等特征。这对进一步探讨烃源岩各种类型有机酸特征和演化规律,深化烃源岩有机质生烃以及有机—无机相互作用等机理都具有重要意义。     

吐鲁番坳陷二叠系烃源岩有机质沉积特征

二叠系烃源岩是我国西部吐鲁番坳陷中重要的潜在生烃层系。以地表剖面暗色泥岩的分析资料为主,结合部分井下烃源岩样品分析数据,探讨了吐鲁番坳陷二叠系烃源岩沉积时水体的Eh值、pH值及沉积特征。利用烃源岩分布、有机碳含量及有机质显微组份的赋存状态等特征对烃源岩的有机质沉积特征进行了研究。通过对烃源岩有机质分布的影响因素分析,发现烃源岩有机质的赋存大体上有3种不同的状态:顺层富集型、局部富集型及分散型。泥质碳酸盐岩类和泥岩类烃源岩主要沉积在半深湖--深湖相带,沉积物中有机碳含量高;灰色、深灰色泥岩及黑灰色碳酸盐岩主要沉积在浅湖相带,有机碳含量偏低;绿灰色、灰色泥岩主要沉积在河流--三角洲平原相带,沉积物中有机碳含量低。烃源岩沉积时具还原程度强的沉积相带是原始有机质沉积的良好场所,沉积有机质能及时沉积并保存,烃源岩大多有机质丰度高,有机质类型好;反之,则明显变差。     

济阳坳陷青东凹陷低熟油生烃机理研究

青东凹陷勘探程度低,油气资源潜力尚未得到充分认识,开展凹陷内低熟油成因机理的研究有利于评价油气资源潜力并指导油气勘探工作。原油的物理及地球化学特征表明低熟油主要分布于凹陷边缘的沙四上亚段储层中。油源对比显示低熟油主要来自凹陷内沙四上亚段低熟烃源岩。研究区沙四段烃源岩具备形成低熟油的地质和地球化学条件：沙四段泥页岩有机质丰度高,有机质类型以腐泥型(I)和腐泥-腐殖型(II1)为主;泥页岩与蒸发岩共生的咸化还原环境因富含高矿化度地层水而有助于有机质早期转化生烃;烃源岩中的可溶有机质经过低温化学反应、细菌活动、生物催化作用等可形成低熟油。该研究对青东凹陷油气勘探工作有重要指导意义,寻找低熟油气藏是研究区未来重要的勘探方向。