未熟烃源岩中矿物低温催化脂肪酸脱羧生烃动力学模拟实验研究

在150～160 ℃和未熟烃源岩矿物的催化下,使十八烷酸脱羧生烃,用测定反应放出的CO2量随时间的变化关系直接研究了我国7个油田未熟烃源岩对脂肪酸催化脱羧生烃的动力学.由所得到的动力学参数与未熟烃源岩中碳酸盐含量的关联中发现,在低温、常压、无水条件下或低温、高压、碱性盐水条件下未熟烃源岩对脂肪酸催化脱羧生烃的动力学参数与其碳酸盐的含量有关,一般碳酸盐含量高反应速率常数大,而反应活化能低.     

未熟烃源岩中矿物低温催化脂肪酸脱羟生烃动力学模拟实验研究

在１５０～１６０℃和未熟烃源岩矿物的催化下,使十八烷酸脱羟生烃,用测定反应放出的ＣＯ２量随时间的变化关系直接研究了我国７个油田未熟烃源岩对脂肪酸催化脱羟生烃的动力学。由所得到的动力学参数与未熟烃源岩中碳酸盐含量的关联中发现,在低温、常压、无水条件下或低温、高压、碱性盐水条件下未熟烃源岩对脂肪酸催化脱羟生烃的动力学参数与其碳酸盐的含量有关,一般碳酸盐含量反应速率常数大,而反应活化能低。     

辽河西部凹陷古近系烃源岩生烃动力学特征

针对辽河西部凹陷不同岩性、不同干酪根类型18块样品进行了较详细的开放体系生烃动力学研究, 模拟结果反映出相同岩性不同有机质类型烃源岩动力学特征存在较大的差异, 有机质类型越好, 平均活化能越小, 主频活化能对应的反应分数越大, 活化能分布范围越窄, 表明有机质类型对烃源岩生烃动力起着决定性作用.应用平行一级反应模型, 结合埋藏史、热史对辽河西部凹陷古近系烃源岩生烃史进行了定量研究, 层位上, 西部凹陷沙三、沙四段是主力烃源岩, 分别占总生烃量的63.9%和18.5%, 其次为沙一二段和东营组, 4套烃源岩累计生烃量为328.09×108t;东营期是主要的生烃时期.      

生油岩矿物低温催化脂肪酸脱羧生烃的活性评价

在地质低温条件下,未熟生油岩矿物催化脂肪酸脱羧生烃反应生成的ＣＯ２含量很低,因此,通过金属镍催化剂将ＣＯ２转化为ＣＨ４后再用氢离子火焰检测器检测其含量,以提高检测的灵敏度。运用该方法评价了我国七个油田未熟生油岩矿物催化脂肪酸脱羧生烃活性实验结果表明,脂肪酸在未熟生油岩矿物低温催估作用下,其脱羧率与未熟生油岩矿物中的碳酸盐及过渡金属Ｆｅ元素的含量有关。     

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。     

中国古生界海相烃源岩生烃潜力评价标准与方法

中国古生界海相高、过成熟烃源岩原始生烃潜力评价问题是一个没有解决的老问题,至今没有可靠的评价方法与统一评价标准。低成熟元古宇—古生界海相泥岩/页岩与碳酸盐岩地球化学分析揭示,由于有机质组成不同,不同时代烃源岩的有机碳含量与热解生烃潜力之间存在着不同的线性关系。按照岩石热解生烃潜力来衡量,泥岩/页岩与碳酸盐岩作为有效烃源岩的有机质丰度下限没有本质区别,其有机碳含量必须大于0.5%;对于元古宇-下古生界海相烃源岩,达到中等生烃潜力的有机碳含量必须大于0.75%,好烃源岩的有机碳含量必须大于1.5%,很好烃源岩的有机碳含量大于2%,有机碳含量大于4%的属于极好的烃源岩;上古生界海相泥岩各级烃源岩相应的有机碳界线值高于下古生界泥岩。按照低成熟元古宇—古生界烃源岩有机碳含量与热解生烃潜力之间的关系方程,由有机碳含量基本上可以定量评价高、过成熟的元古宇—古生界烃源岩的原始生烃潜力。     

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。     

天然矿物低温催化脂肪酸酯生烃反应动力学研究

选择十八烷酸甲酯为模型化合物,以 10种天然矿物为载体,通过动力学方法考察了天然矿物对脂肪酸酯生烃反应的催化作用.结果表明,地质低温条件下天然矿物对脂肪酸酯生烃反应具有催化作用.矿物的催化作用主要体现在对反应活化能和指前因子的影响上.粘土、碳酸盐和金属元素对于脂肪酸酯生烃反应具有不同的催化作用,碳酸盐矿物相对于粘土矿物使生烃反应的活化能降低,过渡金属化合物矿物存在时,催化反应活化能介于碳酸盐和粘土矿物之间.天然矿物的存在能够升高或降低反应指前因子.     

辽东湾古近系烃源岩生烃动力学研究

辽东湾海域勘探面积超过1.5×104 km2,200余口探井集中在构造高部位,洼陷部位烃源岩样品很少,这给油气资源评价带来很大困难。为了查明不同洼陷、不同层位、不同性质烃源岩的油气生成情况,进行了生烃动力学研究,得到了定量评价油气生成的效果。首先根据地球化学分析,选出不同类型的未成熟烃源岩样品,进行生烃热模拟实验,对实验数据进行了一级平行生烃反应的活化能计算,得到不同母质类型烃源岩活化能分布模型;再根据不同洼陷、不同层位烃源岩热演化历史和生烃动力学特征,计算了它们的油气生成率,再现了各个洼陷和层位烃源岩的油气生成过程。这为辽东湾烃源岩评价和油气资源预测提供了依据。     

应用岩石热解数据S2-TOC相关图进行烃源岩评价

应用岩石热解数据评价烃源岩的传统方法具有一定的局限性。由于矿物基质的吸附或“死碳”的影响,有机质类型的“范氏图解”往往夸大烃源岩有机质类型的非均质性。对松辽盆地上白垩统不同有机质丰度和有机质类型的烃源岩生烃动力学研究表明,它们具有相似的生烃动力学特征,说明尽管有机质丰度存在较强的非均质性,但其有效源岩类型（区别于应用范氏图划分的有机质类型）是一致的。这些烃源岩的岩石裂解烃（S2）与有机质丰度（TOC）的相关系数很高,与生烃动力学的分析结果一致,表明应用S2-TOC相关图划分烃源岩的有机质类型可以更真实地反映烃源岩的有效源岩类型,S2-TOC相关图是评价烃源岩有效源岩类型的有效手段。过去岩石热解数据用于反映烃源岩成熟度的主要指标是tmax,tmax对于偏Ⅱ／Ⅲ型的烃源岩比较适用,而对于Ⅰ型烃源岩,由于生油窗内变化不明显,tmax不能完全反映有机质的成熟过程;而且tmax也受运移油等其他因素影响。不同成熟度的烃源岩的S2-TOC图分析结果显示,随着成熟度的增加,S2-TOC的回归斜率和TOC逐渐减小;利用不同成熟度的烃源岩建立的S2-TOC图可用于评价烃源岩的成熟度。松辽盆地不同沉积相中烃源岩的S2-TOC相关图的特征表明。只要有有利的有机质保存条件,各沉积相下均可发育优质的烃源岩;S2-TOC相关图可以反映烃源岩形成的沉积环境和有机质保存条件。     

莺琼盆地中新统海相烃源岩地球化学特征及生烃潜力评价

通过有机碳测定、岩石热解分析、显微组分定量分析、饱和烃色谱、色谱-质谱等实验分析,对莺琼盆地中新统海相烃源岩的地球化学特征进行了研究,探讨了不同层位烃源岩的生烃潜力。结果表明：莺琼盆地中新统海相烃源岩有机质丰度总体较低,大部分烃源岩为中等烃源岩,有机质类型以Ⅱ2型和Ⅲ型为主,有机质热演化主要处于成熟阶段。烃源岩显微组分组成具有富含镜质组、壳质组+腐泥组次之、贫含惰性组的特征。烃源岩沉积环境主要为弱氧化-弱还原环境,具有陆生高等植物和低等水生生物生源混合输入的特征。莺歌海盆地梅山组烃源岩综合评价为中等烃源岩,生烃潜力相对较好,三亚组烃源岩综合评价为较差—中等烃源岩,具有一定的生烃潜力。琼东南盆地梅山组和三亚组烃源岩综合评价为中等烃源岩,具有相当的生烃潜力。     

南黄海盆地二叠系烃源岩孢粉相特征及其形成环境

以沉积环境控制烃源岩发育理论为指导,应用孢粉相分析方法,以南黄海盆地二叠系大隆组、龙潭组和栖霞组烃源岩层段为研究对象,对典型钻井剖面的孢粉及沉积有机屑进行系统的分析。根据沉积有机屑的丰度特征和组分类型,探讨三套烃源岩的形成环境,初步评价其生烃潜力。研究结果表明,利用孢粉相分析方法,可以有效地对高成熟海相烃源岩的生烃潜力和形成环境进行客观评价:栖霞组为缺氧远陆架沉积环境,以无定形有机质为主,水体分层缺氧,是烃源岩形成的有利环境;大隆组为缺氧和少氧的陆架环境,也较有利于烃源岩的形成,生烃潜力较栖霞组差;龙潭组煤质型有机质较为丰富,为充氧的陆架区,以陆源输入为主,沉积区水体较浅,含氧量高,不利于富氢烃源岩的形成。     

碳酸盐岩烃源岩判识与实践——以四川盆地为例

碳酸盐岩可以成为烃源岩,并为油气藏提供丰富的烃源,但不是所有碳酸盐岩都可以视为烃源岩。碳酸盐岩在成藏进程中,往往作为输导层或储集层,并常有外源有机质的干扰。碳酸盐岩烃源岩应该是有机质原生赋存(与矿物结合成为沉积的一部分),具有一定丰度值,在适宜的热成熟阶段,同样可以形成液态烃和气态烃。碳酸盐岩烃源岩发育于低能环境的沉积相——开阔海台地相、局限海台地相、生物泥丘相、斜坡相,等等。泥质泥晶灰岩,生物泥—粒泥岩—泥粒岩微相,应该是碳酸盐岩烃源岩的主要岩类。碳酸盐岩烃源岩与油系泥质烃源岩比较,具有油窗凸显且高峰期前移、气态烃峰期不明显且有后延、液态烃产率高的特点。据对碳酸盐岩烃源潜量的评估,它在四川盆地烃源中占20%～25%,为油气成藏作出了重要贡献。     

柴达木盆地石炭系烃源岩和煤岩生物标志物特征及其地球化学意义

采自柴达木盆地东北部石炭系烃源岩和煤岩的生物标志化合物研究表明,研究样品的有机质演化已达高成熟阶段,其母质来源以水生生物为主,同时有较丰富的陆源物质输入。除煤岩的沉积古环境较氧化且经历过较强的降解过程外,其余样品的沉积古环境均属于较还原环境,沉积介质为咸水环境,有机质总体丰度高。因此该区石炭系海陆交互相含煤沉积是一套较一般侏罗系为好的烃源岩系,有较好的生烃潜力。     

玛湖凹陷风城组烃源岩特征与生烃模式

基于最新油气勘探成果及烃源岩有机地化分析数据和热模拟实验结果,评价了准噶尔盆地玛湖凹陷下二叠统风城组烃源岩的生烃能力,并进一步建立其生烃模式。研究区风城组发育一套沉积环境、岩性复杂多变的碱性湖泊相烃源岩,沉积水体盐度、碱度及成岩环境等变化快,致使源岩岩性复杂多变。其残余有机质丰度不高,类型为Ⅰ—Ⅱ型,大部分处于成熟阶段,热演化进程较慢。该组三个地层段均发育中—好烃源岩,少部分为很好烃源岩。风城组碱性湖泊相源岩生烃能力、模式与正常湖相源岩基本一致,为单峰式生油高峰,但其特点为生油持续时间长、总产油率远高于产气率、转化率高,主体处于生油阶段。油气勘探实践也证实玛湖凹陷是以含油为主的油气系统,在浅层或深层均以形成油藏为主。     

烃源岩非均质性对有机质生烃动力学参数影响及评价

烃源岩的非均质性、动力学模型中频率因子的不确定性、热模拟实验条件(开放/封闭程度、加水与否、升温速率)以及热模拟实验的再现性都将影响有机质成烃动力学模型参数, 进而影响油气资源潜力评价结果的可信度.对此, 从多个盆地不同类型有机质样品(18块)的开放体系(Rock-Eval)热模拟实验入手, 选取SFF模型和MFF模型来描述不同类型有机质样品成烃动力学特征, 对比地质外推结果的差异性.其中采用SFF模型低估了具有较低和较高活化能有机质的生烃潜力(反应分数), 而采用MFF模型可以避免这一问题, 同时频率因子随活化能的升高而升高, 能有效解决频率因子不确定性的问题.同时采用算术平均法和依据S₂加权平均法对不同类型样品的动力学参数求取平均动力学参数, 并以3.3 ℃/Ma的升温速率进行外推, 对比分析了不同类型有机质外推结果的差异性.最后, 通过对两种模型依据S₂加权平均法获得的动力学参数在松辽盆地黑鱼泡凹陷实际应用表明, 应用MFF模型计算得出的生烃门限深度为1 700 m, 与前人研究结论一致.表明采用MFF模型和S₂加权平均法获得的动力学参数进行资源评价具有较高可信度.      

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。     

河流-三角洲体系微相控烃及机理研究:以珠江口盆地恩平组煤系烃源岩为例

河流-三角洲体系煤系烃源岩是重要的油气来源,传统的研究方法主要为单井点分析,对研究区的勘探程度和资料情况的依赖性大,而且认识滞后于勘探,很难在油气勘探和有利生烃洼陷的预测中发挥作用。对珠江口盆地恩平组煤系烃源岩进行系统研究,揭示煤系烃源岩发育的特征和有利地质条件,并将沉积微相分析与烃源岩的地球化学指标(有机质丰度、生烃潜量、氢指数)相结合,提出微相控烃的特点及机理,建立了珠江口盆地恩平组河流-三角洲体系煤系烃源岩的发育模式。珠江口盆地恩平组沉积时期构造稳定,沉积、沉降速率近平衡;气候温暖湿润,植被繁茂,并且河流和三角洲环境的广泛分布为煤系烃源岩的发育提供了有利条件。河流和三角洲环境发育的煤层均呈薄层状产出,纵向上发育层数多,横向连续性差;河流和三角洲环境发育的煤系烃源岩有机质丰度均较高,生烃潜力和氢指数相近,有机质主要来自陆生高等植物。研究区煤系烃源岩非均质性很强,呈现明显的微相控烃的特点,由河道、分流河道向远离河道、分流河道的河漫沼泽、沼泽有机质丰度增高,有机质类型变好,河流的河漫沼泽和三角洲平原沼泽微相是最有利的沉积相带。各微相的古地形、水动力条件、氧化还原条件等古地理条件的不同是造成各微相烃源岩发育差异的重要原因。在上述研究的基础上,建立了反映研究区河流和三角洲环境各微相烃源岩发育差异及煤层展布特征的煤系烃源岩发育模式。