下古生界海相碳酸盐岩干酪根成熟度研究方法

中国下古生界海相碳酸盐岩干酪根成熟度研究是目前在油气勘探过程中讨论的热点和难点问题之一 ,如何认识下古生界烃源岩中有机质热演化始终是一个悬而未决的问题。通过对以往常规成熟度指标的探讨 ,以及深入研究下古生界海相碳酸盐岩干酪根的特殊性 ,笔者提出了 3种最新方法 :(1)利用干酪根固体13 CNMR所测算的干酪根结构参数芳核平均结构尺寸Xb 较准确地反映碳酸盐岩的热成熟度 ;(2 )双金刚烷指标XMD作为高—过成熟碳酸盐烃源岩成熟度衡量标尺 ;(3)海相镜质组反射率能很好地反映缺乏陆源镜质体的下古生界碳酸盐岩的成熟度。利用这些成果对华北地区下古生界成熟度进行了测定 ,与地质背景甚为吻合 ,效果很好。证明它们确是评价下古生界海相碳酸盐岩干酪根成熟度行之有效的新方法。     

中国海相碳酸盐岩的生烃研究

碳酸盐岩成烃有机质丰度下限值的确定,涉及到盆地实际资料的统计,以及源岩有机质类型、热成熟度、矿物组成、古地温、生储配置关系等诸多因素。提出了一种具有实验依据的高、过成熟碳酸盐岩原始有机质丰度及生烃潜力恢复法,经在我国一些盆地下古生界海相源岩中使用,效果良好。海相镜质体形成机制的研究揭示,同一生源前生物(菌、藻),因其沉积环境和演化途径不同,可形成地化性质完全不同的地质聚合物。首次提出了利用固体~(13)C 核磁共振波谱获得的干酪根中的芳核平均结构尺寸 X_b 作为前泥盆纪碳酸盐岩有机质热成熟度的新衡量标尺。自然演化与热压模拟两个系列的对比研究表明:脂族碳是干酪根热降解成烃的主要贡献者,油潜力碳在热演化过程中呈“三段式”的阶段变化特征。利用固体~(13)C 核磁共振波谱所提供的不同母质类型和不同演化阶段干酪根中各类结构组成的碳分数变化特征,不仅可揭示油气生成机制及过程,还可对各类源岩生成油气的定量研究提供新的途径。     

核磁共振芳碳率作为成熟度指标的有效性讨论

石油地质学中,寻找油窗范围内较为有效的成熟度指标一直是油气地球化学家致力研究的科学问题之一。随着固体核磁共振技术在干酪根地球化学上的应用及发展,芳碳率被认为是具有潜力的有效成熟度指标。为对该问题进行深入探讨,对茂名盆地油柑窝组油页岩干酪根进行了高温高压黄金管热解实验,对生烃后的干酪根残渣进行了~(13)C DP/MAS核磁共振定量分析,并与美国绿河油页岩干酪根芳碳率的热演化特征进行对比;还调研了Ⅱ型及Ⅲ型干酪根芳碳率的热演化特征。结果显示,干酪根芳碳率均随成熟度的增加而增大,但不同类型干酪根的芳碳率的增长模式不同。未成熟阶段,芳碳率可以用来区分干酪根类型;生烃高峰之前,芳碳率随热成熟度增加而显著增加,可以用来指示成熟度,但与Ro关系要因类型而异;生烃高峰之后,不同干酪根的芳碳率演化趋于一致,若用来指示成熟度对NMR测试精度要求较高。若要得到精确的成熟度数据,最好建立研究区相关类型干酪根的芳碳率热演化曲线。     

干酪根的X射线衍射研究

本文讨论了干酪根X射线衍射（XRD）数据的处理方法,XRD的002峰参数t₀₀₂与化学结构参数芳碳率f_芳的关系及其计算;根据XRD谱图,研究了抚顺、茂名油页岩未成熟干酪根的化学结构。在干酪根的人工热模拟过程中,发现XRD参数t₀₀₂与芳核C轴高度L_c均随干酪根的类型和成熟度不同而变化,据此提出了不同类型干酪根的XRD(f₀₀₂-L_c)演化途经图。该图可以帮助我们判别干酪根的类型与成熟度。     

高磁场固态碳13核磁共振法研究干酪根的热降解成烃机理

用高磁场(75.46MH_Z)固态碳13核磁共振(NMR)波谱仪研究了抚顺油页岩在热降解模拟试验中干酪根的化学结构变化.为了消除旋转边带的干扰,在应用交叉极化与魔角自旋(CP/MAS)技术的同时,采用了Dixon TOSS技术,从而得到高分辨的波谱图。据此测定了热降解过程中干酪根各种碳结构组成的变化,计算了芳碳率、亚甲基基团平均碳原子数、环缩合指数等一系列干酪根的结构参数,并与干酪根的相对产油潜力相关联.发现干酪根的产油潜力直接与亚甲基基团的含量有关,而芳碳以及与芳碳相连的甲基碳则贡献甚微.文中还对干酪根的热降解成烃机理作了探讨。     

下古生界海相碳酸盐烃源岩地球化学的研究现状

本文对国内外下古生界海相碳酸盐岩研究四个主要方面作了总结：（１）有机质丰度及其影响因素;（２）有机质赋存形式;９３）下古生界海相碳酸协岩有机质丰度和生烃潜力 原理;（４）下古生界海相碳酸盐岩热成熟度研究。这四个方面是评价我 下古生界海相碳酸盐岩勘探剪影至关重要的因素,也是近年来我们研究了下古生界海相碳酸盐岩的热点和难点问题。     

鄂尔多斯盆地下古生界奥陶系碳酸盐岩生烃能力研究

产率比是有机质在某一成熟度下的气态烃类产物的产率与其最终气态烃产率的百分比,对相同类型有机质的不同阶段的产率比进行分析可建立该类型有机质的产率比与成熟度的关系.元素平衡法是指有机质及其生成物、残留物间存在的一种物质平衡关系.应用产率比法和元素平衡法对鄂尔多斯盆地下古生界奥陶系碳酸盐岩的生烃能力进行了讨论,指出下古生界奥陶系泥质碳酸盐岩具有一定的生烃能力,其气态烃最终产率可达420～430 m3/T*有机碳,相当于Ⅱ型干酪根的生烃能力;纯碳酸盐岩的生烃能力相对较低,气态烃产率只有120 m3/T*有机碳.     

应用海相镜质组反射率研究华北地区下古生界成熟度

如何评价下古生界高－过成熟海相碳酸盐岩成熟度是当前急需解决的问题,笔者通过对华北地区下古生界海相烃源岩的有机岩石学分析,确认下古生界高－过成熟碳酸盐岩中第相镜质全,建立了海相镜质体反射率与镜质组反射率之间的关系。     

海相碳酸盐岩二苯并噻吩类化合物成熟度参数研究进展与展望

热成熟度是评价各地质时期沉积盆地烃源岩和油气演化的必要参数。近二十余年国内外研究结果表明,二苯并噻吩系列化合物成熟度参数有望成为高 -过成熟阶段海相碳酸盐岩及其油气有效分子成熟度指标。建立高 -过成熟阶段碳酸盐岩烃源岩二苯并噻吩系列化合物成熟度参数与岩石Ro(通过沥青反射率或海相镜质体反射率换算 )之间的关系式是目前国内外石油地球化学界尚未解决的问题。该关系式的建立对我国下古生界和中上元古界碳酸盐岩来源之油、气成熟度Ro值的确定及油、气 /源岩对比研究将提供比较可靠的新方法。对指导我国海相地层油气勘探具有广阔的应用前景。     

塔东地区构造热事件及其对原油裂解的影响

塔东地区目前共有7口探井钻遇油气勘探潜力较大的寒武系-下奥陶统碳酸盐岩地层。主要对这7口井古生界的有机质成熟度资料做了系统分析,发现其中2口井古生界有机质成熟度剖面呈直线型,属于正常的地热演化剖面;另外5口井古生界有机质成熟度存在非常明显的拐点;7口井古生界与中新生界的有机质成熟度之间不连续,即有明显的“断层”,表明塔东隆起区及斜坡区古生界地层的有机质成熟度增加并不是由于沉积埋藏造成的,而是由于深部的异常热事件造成的。从成熟度变化分析,异常热事件在垂向上主要影响下古生界地层,在平面上异常成熟度现象分布在走滑性深大断裂带附近,远离走滑性深大断裂带的井中有机质成熟度表现为正常的热演化剖面,说明在塔东地区异常热事件与深大断裂有关,称之为构造热事件。构造热事件成为塔东隆起或斜坡区在中新生代时古生界原油裂解的主要热动力。7口探井中多期沥青的存在,进一步说明该地区有过后期原油裂解,同一样品中沥青反射率存在明显的差异,反映沥青是在不同阶段形成的。其中1期沥青分布区域没有受到异常热事件影响,沥青只是早期正常埋藏成因;对2期沥青分析说明有1期后期异常热事件,与该区断裂主要活动时期（J3末）是一致的;对3期沥青分析说明存在2期后期异常热事件,与车尔臣断裂带的2期活动（S₃-D₂、J₃末）一致。     

中国不同沉积类型页岩生烃有机孔发育差异

生烃有机孔的发育本质上受有机质化学结构以及生排烃规律的控制。腐泥型干酪根在"生油窗"内因对液态烃的滞留溶胀作用导致有机孔可见率低;腐殖型干酪根受制于自身弱的生烃潜力,无论成熟度高低有机孔发育均很差。另外,腐泥型干酪根在生油窗阶段释放到页岩基质中的沥青(原油)在高-过熟阶段因热裂解脱挥发分形成大量气孔,并成为有机孔发育的主导载体。但进入变质阶段后,有机质在碳化作用下有机孔发育变差,出现线性、针孔状有机孔。据此,原始干酪根类型为腐泥型的北方中、新生界陆相生油窗页岩因干酪根滞留烃效应导致有机孔可见率低;原始干酪根类型为腐泥型的南方下古生界海相过成熟页岩因基质滞留烃热裂解可见大量脱挥发分孔;而原始干酪根类型为腐殖型的二叠系过渡相页岩受Ⅲ型干酪根化学惰性结构的影响,无论成熟度高低有机孔均很少见。     

下古生界海相原油之中蜡的成因分析－－－－干酪根PY－GC分析提供的证据

塔里木盆地海相原油一般具有低－中含蜡的特征，油源对比表明其生油岩为下古生界寒武、奥陶系。下古生界海相干酪根主要由菌藻类无定形体组成，且具有较高的成熟度。干酪根热解气相色谱分析表明，热解产物中ｎＣ具有较高的含量。结合原油的运移效应，从而可以建立海相原油之中含蜡的成因模式。该模式突破了较高含蜡量的原油只能来源于高等植物的传统观点，指出较高成熟度下的细菌母源是塔里木盆地海相原油含蜡的主要成因。     

从滨里海盆地上古生界油气探讨中国海相碳酸盐岩油气勘探的科学思路

中国海相碳酸盐岩油气勘探“久攻不克”,其中碳酸盐岩有机质丰度和油气运移是两大难题。滨里海盆地上古生界油气储量的地质成藏条件分析提供了一种碳酸盐岩油气成藏模式,即碳酸盐岩油气生成与地幔流体以及与中地壳的低速、高导层有关。原油、沥青、干酪根的 Pb、Sr、Nd 同位素组成、碳酸盐岩矿物与含水矿物的高温、高压实验、热液条件下 HCO_3~-与 H_2的实验均证实了上述认识,油气可以通过无机反应生成。根据这一油气生成模式,应该重新审视中国油气勘探的方针。近期可在西部三大克拉通盆地(塔里木盆地、四川盆地、鄂尔多斯盆地)及南方海相碳酸盐岩地区以“碳酸盐岩—生物礁(白云岩化)—膏盐”的岩性结构为模式有望找到大型、超大型油气田,关键是对生物礁的勘探及识别技术的突破、白云岩孔洞、裂缝储层的识别、预测及膏盐层钻井技术的改进。     

中国南方海相生烃成藏研究的若干新进展(二) 南方四套区域性海相烃源岩的地球化学特征

南方四套区域性高、过成熟海相烃源岩的地球化学特征有:(1)干酪根显微组分以Ⅱ型为主;各层系干酪根和沥青"A"的δ13C随时代变新而变重,反映了高等植物输入的增多。(2)上古生界烃源岩沥青"A"和总烃含量比过成熟的下古生界烃源岩高出6～10倍;与相同层系低成熟烃源岩比较,高、过成熟烃源岩已大量排烃。(3)下古生界烃源岩抽提物正烷烃的双峰型分布代表了两类具不同脂肪链结构的藻类输入;上古生界既有双峰型又有单峰型分布,反映了水生生物与高等植物的不同贡献。(4)Pr/Ph比和甾、萜烷常规生物标志物的分布在高、过成熟热演化阶段已经趋同和失效,难以区分不同层系烃源岩和用作油源对比。(5)三芳甾烷、甲基三芳甾烷,特别是三芳甲藻甾烷等生物标志物,可以区分不同地区、不同层系烃源岩,并可用作油源对比。     

煤中干酪根的成熟度与菲的吸附行为间的关系

将云南先锋褐煤采用热模拟的实验方法制得一组成熟度不同的煤,并将煤中的干酪根用于对菲的吸附研究.结果表明:随着干酪根成熟度的增加,有机质结构变得紧密、刚硬,还原性和芳香性增强.不同成熟度干酪根的内部结构和性质与菲的吸附行为间存在一定的关系.随着干酪根内部结构的刚性和芳香性的增强,吸附等温线的非线性逐渐增强.对于成熟度相对较低的干酪根,随着成熟度的增加,吸附容量逐渐增大,而对于成熟度相对较高的干酪根,随着成熟度的增加,吸附容量却减小.     

下古生界海相原油之中蜡的成因分析－－干酪根PY－GC分析提供的证据

塔里木盆地海相原油一般具有低－中含蜡的特征，油源对比表明其生油岩为下古生界寒武、奥陶系。下古生界海相干酪根主要由菌藻类无定形体组成，且具有较高的成熟度。干酪根热解气相色谱分析表明，热解产物中ｎＣ+₂₁具有较高的含量。结合原油的运移效应，从而可以建立海相原油之中含蜡的成因模式。该模式突破了较高含蜡量的原油只能来源于高等植物的传统观点，指出较高成熟度下的细菌母源是塔里木盆地海相原油含蜡的主要成因。     

南堡凹陷下古生界流体包裹体特征及成藏期研究

通过流体包裹体的透射光和荧光镜下观察、包裹体均一温度测定,对南堡凹陷下古生界碳酸盐岩流体包裹体特征及油气成藏期进行了研究。结果表明:南堡凹陷下古生界碳酸盐岩储层流体包裹体较为发育,主要在碳酸盐岩脉中沿愈合裂缝呈带状分布,烃类包裹体在荧光下呈黄白色--蓝白色,说明研究区油气成熟度相对较高;由包裹体均一温度实测结果可知,该区包裹体均一温度具有明显的双峰特征,峰值分别为70℃~80℃和130℃~140℃;结合埋藏史和热演化史进行综合研究,认为研究区下古生界碳酸盐岩储层主要经历了两期油气充注,第一期为25~22 Ma(东营末期—馆陶早期),第二期为8~5 Ma(明化镇中期)。     

江苏句容二叠三叠系中有机质热演化研究及其意义

从五十年代末,就在江苏句容地区开辟了中、古生界找油的领域,在比较多的地段和层系发现了油气显示。近年来,本文作者之一通过油源对比,提出句容背斜下青龙组碳酸盐岩中的油属于自生自储类型和成熟度较低的海相原油,并研究了江苏地区中、古生界有机质丰度和热演化程度,用多种有机地球化学分析成果论证江苏中、古生界生油岩系演化程度比较低,改变了过去认为我国东部碳酸盐岩地区由于时代老、埋藏深、经历构造运动多,有机质演化普遍较深的认识。     

奥陶系未成熟藻干酪根水解下动力学参数的计算

利用爱沙尼亚奥陶系含藻干酪根未成熟生油岩样品的加水热模拟实验结果,计算了下古生界藻干酪根在各不同演化阶段的平均表观活化能和频率因子。发现其演化的整个过程不完全符合化学反应的一级反应,而是分段符合,动力学参数随演化程度的升高而先降低后增加。其计算结果对于我国下古生界及中上元古界生油层盆地模拟和资源评价具有重要的参考价值。     

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。