中国海相碳酸盐岩烃源岩成气机理

突破传统研究烃源岩成气机理只从源岩自身特点出发的思想, 针对中国叠合盆地中下部海相碳酸盐岩烃源岩发育与分布的特点以及成气、成藏过程中的各种作用, 综合两者建立碳酸盐岩的复杂成烃模式. 不仅包括碳酸盐岩自身的三段式成气特点, 亦包括成气、成藏过程中原油热裂解生气以及次生有机质受热再次生气过程. 海相碳酸盐岩烃源岩优质生烃母质决定生烃过程中油气比高, 易形成古油藏, 这是有机质一次富集的过程. 古油藏热裂解形成天然气是高效形成天然气藏的重要途径. 储集性碳酸盐岩中次生有机质经二次深埋后可再次生气而成为一种有效的气源岩.     

海相不同母质来源天然气的鉴别

利用封闭系统,对典型的海相不同生气母质(包括低成熟度干酪根、源岩中分散液态烃、残余干酪根和原油)进行了生烃动力学实验,分析了在实验室条件下不同母质天然气组成与碳同位素随着成熟度(Ro%)的变化规律.利用实验数据对不同母质气体鉴别图版进行了厘定,并尝试利用基于丁、戊烷的异正构比的判识图版(i/nC4—i/nC5)对我国塔里木和四川盆地典型海相天然气的母质来源进行判识,并利用不同母质碳同位素与成熟度的关系进行了天然气成熟度的计算.研究结果表明:海相不同母质模拟气体的组成与碳同位素是有差别的,如原油裂解气的干燥系数最小,分散液态烃与封闭系统干酪根生成的气体干燥系数基本一致,而残余干酪根生成的气体则非常干;干酪根气中非烃的含量远大于原油裂解气与分散液态烃裂解气;原油裂解气的碳同位素最轻,其次是封闭系统干酪根与分散液态烃,而残余干酪根裂解气的碳同位素最重等.实验厘定表明,ln(C1/C2)—ln(C2/C3)与δ13C2-δ13C3—ln(C2/C3)图版可以区分初次与二次裂解气,但不能用于母质判识,而i/nC4—i/nC5图版可以区分海相不同母质气体.应用结果表明:我国海相成因天然气混合现象普遍,涉及到多种母质,如四川盆地海相天然气主要为原油裂解气与高过成熟干酪根气的混合,塔里木台盆区海相天然气不仅涉及到多种母质,也涉及到不同成熟度气体的混合,而且受到后期作用(如氧化降解、气侵)的影响.     

不同压力体系下原油裂解的地球化学演化特征

为探讨原油裂解成气过程中正构烷烃、甾烷和萜烷等生物标志物地球化学的演化规律及压力的影响,对东营凹陷古近系的低熟原油样品在高压釜中进行了原油裂解成气模拟实验,实验设计了2种不同的实验压力条件下（常压开放体系和20MPa压力封闭体系）,以升温速率30℃／h升温到650℃．从300℃开始,每隔50℃对实验产物进行特征检测,加压实验通过注水加压实现．样品来源于中国东部东营凹陷古近系的低熟原油．实验结果显示,常压和20MPa下,原油在达到450℃后进入原油裂解成气阶段．在原油裂解成气之前的一定温度范围内,原油已经开始不同层次地裂解,包括高分子正构烷烃向低分子正构烷烃的演变．原油裂解成气过程存在重烃气二次裂解生成甲烷气的过程,主要发生在550～650℃,表现为Ln（C1／C2）,Ln（C1／C3）和干燥系数显示升高的特征．压力（20MPa）对原油裂解总体是一个抑制的过程：相对常压开放性体系,20MPa下原油转化率降低,原油主裂解成气门限温度升高和原油裂解主成气温阶时间延迟,高温下较高碳数的正构烷烃或其他化合物得到保留,∑C21^-／∑C22^＋,Ln（C1／C2）,Ln（C1／C3）和Ln（C2／iC4）和干燥系数等参数值在主原油裂解成气温阶内降低,Ph／nC18,Pr／nC17在二次裂解阶段（550～600℃）下降．压力不同程度地影响了Ts,Tm,C31升藿烷和C29甾烷等生物标志物及其成熟度参数在原油裂解高温阶段的演化,并且在不同的温阶这种影响表现出差异性．     

碳酸盐岩气源岩有机质丰度下限研究

以塔里木盆地地质参数(地层、地史、热史)为例计算了不同地质条件下单位面积碳酸盐岩的生气量及源岩和围岩各种形式的残留和耗散气量(吸附气量、油溶气量、水溶气量、扩散气量), 进而根据物质平衡原理计算出源岩开始以游离相有效排气时所对应的有机碳含量, 并将它作为该地质条件下气源岩的有机质丰度理论下限值TOC_min. 模拟计算显示气源岩TOC_min随源岩厚度的增加而减小; 随成熟度的增加先减小后增加; 随有机质类型(生烃潜力)的变好而减小. 建立了塔里木盆地碳酸盐岩气源岩TOC_min的评价表. 研究表明碳酸盐岩气源岩TOC_min随地质条件的不同变化很大, 不能用一个统一的有机碳下限值来评价气源岩. 并初步建立了塔里木盆地碳酸盐岩气源岩工业下限值TOC_yg的评价表.     

和田河气田凝析油油源及油气成因关系判识

运用有机地球化学方法,对和田河凝析油进行了油源对比,并对相伴生的凝析油与天然气的成因关系进行了判识.研究结果表明,和田河凝析油具有高的姥鲛烷/植烷比(Pr/Ph),高的C28规则甾烷相对含量(25%),丰富的C26-C27三芳甾烷和三芳甲藻甾烷以及较重的碳同位素组成等地球化学特征,与寒武系烃源岩具有良好的可比性,应源自寒武系烃源岩.多项分子化合物成熟度参数表明,和田河凝析油成熟度并不高,为成熟-高成熟原油范畴.和田河凝析油与天然气虽均源自寒武系烃源岩,天然气亦为原油裂解气,但一系列证据表明,和田河气田的天然气并不是由伴生的凝析油裂解而成,原油裂解生成天然气的过程也不是在现今储层内发生的(非原位裂解气).井口条件下产出的液态凝析油应该是呈分散状溶解在天然气中,是由天然气携带注入气藏的.     

裂解气相色谱技术在煤成烃评价中的应用

根据干酪根热降解成烃理论,运用裂解色谱(PY-GC)技术,提出了煤成烃产率计算新方法,并对Powell提出的煤成烃产率评价指标进行了重新评定,初步确定煤系地层有效气源岩的烃产率门限值(HC/TOC)为30mg/g,有效油源岩的烃产率门限值为60mg/g,进一步证实了裂解产物中C1～C5总烃、C6～C14链烷烃+链烯烃、C15~+链烷烃+链烯烃三端元组分的相对含量是判识煤系地层源岩有机质成烃类型的有效方法。     

原油裂解气和干酪根裂解气的地球化学研究(Ⅰ)——模拟实验和产物分析

采用高温模拟技术,对原油、氯仿沥青"A"、原油族组分(饱和烃馏分、芳烃馏分、非烃馏分和沥青质馏分)、烃源岩和干酪根样品进行模拟实验并对其产物进行系统地球化学研究.结果表明不同类型样品模拟实验的气态烃产率特征存在着明显差异,尤其是原油组分中各馏分由于化学结构上的不同,这种差异性更加明显.此外,不同类型样品裂解气体组分中C2/C3值不仅与C2/iC4值而且与模拟温度具有较好的对应关系,模拟温度在500~550℃时,C2/C3值约为2,对应的C2/iC4值约为10.当模拟温度大于500℃以后,烃源岩和干酪根裂解气的C1/C2,C1/C3明显高于原油和氯仿沥青"A"的裂解气.在同样的模拟温度下,烃源岩和干酪根裂解气的干燥系数明显高于原油和氯仿沥青"A"裂解气,当模拟温度在500~800℃范围内,两者的差值总体上在10%以上.这些特征为原油裂解气和干酪根裂解气的区分提供了重要理论依据和地球化学参数.     

准噶尔盆地西北缘车排子地区新近系沙湾组油源探讨

位于准噶尔盆地西北缘车排子地区的车89井在新近系沙湾组地层中获得高产工业油流,为准噶尔盆地南缘前陆斜坡带新近系勘探开辟了新的领域.车排子地区与四棵树和沙湾二个生烃凹陷毗邻,存在石炭系、二叠系、三叠系、侏罗系和古近系等多套烃源岩,具有形成混源原油的地质和地球化学条件.车89井新近系样品原油碳同位素、族组成及生物标志化合物组成特征等地球化学分析表明,新近系沙湾组原油与单纯的二叠系、侏罗系烃源岩既有某种程度的类似,又都存在一定的差异,没有明确的油源关系,为二者的混源产物.地球化学分析及地质研究表明,古近系乌伦古河组砂岩抽提物与新近系沙湾组原油和砂岩抽提物为同源但不是同期充注,乌伦古河组中的油气在新近系地层沉积前已完成充注,并遭受较为严重的生物降解和氧化水洗作用,从另一方面证明车89井新近系沙湾组原油不可能来自古近系烃源岩.     

塔里木盆地海相烃源岩与原油芳烃单体烃碳同位素分布特征及其意义

芳烃化合物是原油和烃源岩抽提物中的主要馏分,经过小型氧化铝两步层析法,可以得到分离度高的二环芳烃和三环芳烃化合物.塔里木油田不同地区的上奥陶统烃源岩和寒武系‐下奥陶统烃源岩抽提物芳烃馏分的GC-IRMS分析表明芳烃单体烃碳同位素组成除受热演化程度影响外,还受有机质来源、沉积环境和成烃过程的影响.无论是烷基萘、烷基联苯、烷基菲的亚系列,还是单体化合物,如1-甲基菲、9-甲基菲、2,6-二甲基菲等的δ13C值均表现为寒武系‐下奥陶统烃源岩偏重,两套烃源岩之间亚系列的δ13C差值最高可达16.1‰,单体烃之间差值可达14‰.综合塔里木盆地不同时代烃源岩和原油的生物标志物组合特征及单体烃的碳同位素组成,可为油源对比提供强有力的佐证.塔中地区大部分奥陶系原油9-甲基菲具有偏负的δ13C组成,贫伽玛蜡烷,富含升藿烷,主要来自于上奥陶统烃源岩;而塔东地区原油和部分塔中地区原油富伽玛蜡烷、贫升藿烷,9-甲基菲的δ13C组成明显较重,表明其主力油源岩为寒武系‐下奥陶统烃源岩.     

塔里木盆地志留系沥青砂破坏烃量定量研究

塔里木盆地演化经历了多期构造运动,特别是晚加里东构造运动造成了志留系油藏的严重破坏.早期成藏规模及后期破坏烃量的大小是关系志留系油气勘探前景的关键问题.本文采用体积法,在确定志留系沥青砂岩有效厚度及原油演化为沥青的恢复系数后,计算了形成志留系沥青砂岩的古油藏破坏烃量(86.30×108t).有效沥青砂岩厚度主要采用岩心观察、物性测定、含油包裹体颗粒指数(GOI)及定量颗粒荧光(QGF)指数等方法,通过对沥青砂岩中的"黑砂"与"白砂"进行对比研究,得出"白砂"没有油气进入或进入的油气量很少;在大量志留系不同源原油、沥青物性资料分析的基础上,假定原油形成沥青过程中非烃和沥青质不变的原则,获得了原油形成沥青的恢复系数.计算结果更科学和接近实际,比前人计算结果量小,预示志留系具有更大的勘探前景.     

川东北长兴-飞仙关组原油裂解型气藏成藏史分析

采用储层流体包裹体、固体沥青有机岩石学与^13C—NMR（CP／MAS）谱分析,结合盆地模拟技术,对川东北普光地区油气成藏历史进行了分析．根据固体沥青包裹体特征、储层固体沥青双反射和高芳碳率特征,证实了川东北长兴．飞仙关组储层固体沥青的为高演化阶段的原油裂解形成的焦沥青,天然气具有原油裂解成因．通过单井热史、生烃史的盆地模拟,结合流体包裹体均一化温度及构造演化历史分析,本人认为川东北飞仙关组天然气藏经历了三期的油气充注过程：第一期油气充注发生于185～180Ma的早侏罗世中晚期,主要是下志留统烃源岩的大量生烃,对应包裹体均一化温度在80～110℃,代表了燕山早期阶段初始油藏的形成过程：第二期油气充注在165～138Ma,代表了燕山中期快速沉降阶段二叠系烃源岩大量生油阶段的油气充注过程,对应充注温度在120—155℃;第三期油气充注发生在110-65Ma,主要代表了储层原油裂解生气过程,对应充注温度160—210℃．喜马拉雅期的调整改造造就了现今气田的分布面貌．     

前梨园地区深层致密气超压特征及成藏效应

以致密气藏为代表的非常规油气藏勘探在国内逐渐得到重视.前梨园洼陷是东濮凹陷最大的生油气洼陷,展示了极好的深层超压天然气勘探前景.在实测压力基础上,结合声波时差及地震速度计算,利用东濮凹陷丰富的测井、测试和地质资料综合分析超压分布和成因.结果表明:前梨园地区地层压力在纵向上具有典型双层结构,其中沙三中下亚段超压普遍发育.泥岩层的压力分布与砂岩储层的压力分布特征具有一定差异,泥岩欠压实所产生的增压并不显著,生烃作用尤其是大量生气为区域超压形成的主要机制.超压的存在对天然气运聚成藏产生重要的影响.超压通过对成岩作用的影响,改善了深部砂岩储层物性从而提高储集性能.相同深度和储集条件下,油气层压力越高,相应含油气饱和度增高.加强超压相关研究对于本区深层致密砂岩气藏勘探意义重大.     

利用储层流体包裹体的PVT特征模拟计算天然气藏形成古压力——以鄂尔多斯盆地上古生界深盆气藏为例

利用PVTsim软件, 通过对鄂尔多斯盆地上古生界山西组砂岩储层中的次生液态烃包裹体和同期含气态烃包裹体的研究, 建立起利用它们的二元一次等容线方程二者联立求得该期包裹体的捕获温度和压力的方法. 研究结果表明, 鄂尔多斯盆地上古生界石炭-二叠系储层砂岩次生包裹体的捕获压力为21~32 MPa, 均一温度在100~110℃范围的含气态烃包裹体, 其最小捕获压力比真正捕获压力低6~7 MPa, 其均一温度比捕获温度低2~3℃; 包裹体的捕获温度和压力从南向北有逐渐减小的趋势; 包裹体的捕获压力远小于当时的静水压力. 这些特征与该深盆气藏形成的地质地球化学条件相一致.     

海湾盆地八面河地区油气运聚与成藏特征分析

采用地质与地球化学原理与方法对渤海湾盆地八面河油气区进行系统测试和分析, 定量估算该油田的油源分配, 提出了相应的运移通道和成藏机理. 研究结果表明, 虽然八面河油田附近埋藏较浅的沙四段烃源岩提供的“未熟-低熟油”在八面河地区原油中占一定的比例, 但这些原油的主体应来自相邻的生油洼陷——牛庄和广利洼陷内埋深超过2700 m的沙四段成熟烃源岩. 定量计算表明, 八面河地区未熟-低熟油的含量不超过20％, 其余为正常原油. 来自生烃洼陷的油气的运移受断层、砂体运载层等优势通道共同控制, 八面河油田只是运移优势通道的指向之一. 新提出的原油来源与运聚模式已为近期油气勘探实践所证实.     

应用原油GC-AED苯并噻吩类谱图判识沉积环境及成熟度

利用新开发的色谱 等离子体原子发射光谱 (GC AED)技术对我国 1 0个含油气盆地不同沉积环境的原油和轻质 (凝析 )油中有机硫化物进行了分析和鉴定 .研究结果表明 ,不同沉积环境中形成的原油 ,其有机硫化物的分布具有明显差别 .海相碳酸盐岩生成的原油具有十分丰富的含硫化合物 ,海陆交互相和滨海相源岩生成的原油有较高的含硫化合物 ,而淡水湖相和沼泽相源岩形成的原油含很少或在仪器检测范围未检出含硫化合物 .这对油源对比研究提供了一种新的有效的方法 ,并初次尝试用原油中二苯并噻吩化合物的各项参数 ,与伴生天然气的甲烷碳同位素的相关关系探讨油气演化程度 .     

油源断裂输导油气至多套盖层运移区预测方法及其应用

含油气盆地下生上储式生储盖油气分布明显受到油源断裂输导油气至多套盖层运移区分布的控制,基于油源断裂输导油气至多套盖层运移模式研究的基础上,通过油源断裂、多套盖层封闭区和不封闭区分布的确定,将其叠合建立了一套用于预测油源断裂输导油气至多套盖层运移区的方法,并选取渤海湾盆地南堡凹陷中浅层作为实例利用上述方法对其油源断裂输导天然气至东三段、东二段泥岩和馆三段火山岩3套盖层运移区的进行了预测,结果表明:南堡凹陷油源断裂输导天然气至东三段、东二段泥岩盖层和馆三段火山岩盖层运移区分布特征不同,输导天然气至东三段泥岩盖层运移区主要分布在凹陷的中部和东部局部地区,分布面积相对较大.油源断裂输导天然气至东二段泥岩盖层运移区主要分布在凹陷北部的东部和西部及南部的局部地区,分布面积也相对较大.油源断裂输导天然气至馆三段火山岩盖层运移区主要分布在凹陷西南局部地区,分布面积相对较小.油源断裂输导天然气穿过三套盖层运移区主要分布在凹陷东南地区和北部及西部边部地区,分布面积相对较大.与目前南堡凹陷中浅层已发现天然气分布有着很好的吻合关系,证实利用该方法用于预测油源断裂输导油气至多套盖层运移区是可行的.     

塔东地区天然气生成地质模式及其封盖条件评价

针对塔东地区天然气勘探面临的是否具有大量晚期原油裂解气气源供给和气藏封盖条件优劣的两个成藏关键问题,采用原油裂解气生成动力学方法和盖层微观参数评价方法对该区气藏形成条件进行评价研究.原油裂解气生成动力学研究和储层沥青统计结果表明塔东地区原油裂解气生成层位在寒武系顶部至奥陶系底部之间,原油裂解气至少有两种生成地质模式,即满东1井原油裂解气早期快速生成(中奥陶世-志留纪末)、大量裂解(天然气转化率>90%)模式和英南2井原油裂解气两阶段生成模式,英南2井晚期阶段原油裂解成气对塔东地区天然气勘探评价意义重大.盖层评价结果表明下部组合寒武-奥陶系泥岩或灰岩盖层微观参数明显好于上部组合,封闭能力强,相对于上部组合来说,盖层突破压力较大,压力封闭效果较好,天然气散失主要以扩散散失为主.根据上述研究结果,通过综合分析认为塔东地区环满加尔坳陷的孔雀河斜坡、塔东低凸起和英吉苏凹陷下部组合寒武-奥陶系天然气勘探前景广阔.     

致密油藏不同开发方式原油动用规律实验研究

致密油是重要的非常规石油资源,但由于其一次采收率低,需要开展提高采收率研究。由于致密油储层孔隙结构复杂,不同孔隙对产量的贡献差异很大,需要深入研究不同孔隙中原油的动用情况进而优化开发方式。本文采用核磁共振测试与驱替实验相结合的方法开展研究,直观反映不同注入条件下注入介质与原油的驱替过程,明确了注水和注CO₂两种开发方式不同孔隙中原油的动用规律。结果表明:水驱和CO₂驱不同孔隙区间原油动用程度随着驱替压差逐渐增大而增大;水驱和CO₂驱大孔隙中的原油绝大部分被动用,随着孔隙半径逐渐减小,原油动用的比例逐渐降低;小于0.01μm微小孔隙中CO₂驱动用效果明显好于水驱,致密油藏中CO₂更易进入小孔隙提高致密油采收率。      

塔里木盆地和田河气田天然气地球化学特征及成藏过程

和田河气田是塔里木盆地在古生界克拉通地区迄今发现的一个最大气田,探明地质储量为616.94×108m3.和田河气田主要产层为石炭系巴楚组的生屑灰岩段、砂砾岩段和奥陶系碳酸盐岩潜山.天然气主要为源自寒武系烃源岩的原油裂解气,经历了晚加里东-早海西期油藏的形成、晚海西期天然气的运聚与散失与喜马拉雅期和田河次生天然气藏形成的3个主要阶段.和田河气田发现的最大意义就是在古生界克拉通地区的新构造运动圈闭中可以形成大气田.     

墨西哥湾GC955H井天然气水合物储层声波衰减特征

墨西哥湾GC955H井钻遇两种不同的水合物储层,浅层裂隙充填型水合物和深层砂岩型水合物.浅层水合物充填在细粒泥质沉积物的裂隙中,由电阻率测井计算的饱和度平均值为25%.深层水合物充填在砂岩孔隙中,由电阻率计算的饱和度平均为65%.基于声波全波形数据,本文计算了GC955H井储层的声波衰减大小,结果发现两种水合物层对声波衰减的影响不同.泥岩水合物层中的声波衰减与上覆背景泥岩沉积层基本相当.砂岩水合物层的声波衰减大于0.1,最大0.15,远高于上覆和下伏的背景砂岩层.对声波频率的分析发现,GC955H井泥岩层中水合物对声波频率的影响不大,砂岩水合物层的声波频谱与上下背景砂岩层相比发生变化,主频增大.通过对比两种水合物储层的特征,本文初步定性分析了造成水合物对储层声波传播影响不同的原因,包括岩性、水合物饱和度、水合物赋存方式等;但对此的定量描述需要未来更详尽地讨论和研究水合物的声波衰减机制.