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。     

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。     

乍得Bongor盆地Ronier油田油气成因特征与生烃演化史分析

Bongor盆地是在中非剪切带影响下发育起来的中—新生代陆内被动裂谷盆地,其生储盖组合以下白垩统为主,盆地整体勘探程度低,对含油气资源和勘探前景认识有限。以Ronier油田为例,通过系统有机地球化学分析,结合该区的区域地质资料,从烃源岩及生烃潜力、生物标志化合物和生烃演化等方面进行综合研究,认为盆地下白垩统烃源岩TOC含量均值可达3.5%以上,为下白垩统暗色泥岩,饱和烃气相色谱、甾烷、萜烷特征显示,烃源岩发育于半咸水-淡水、弱氧化-弱还原的湖相沉积环境,有机质发育和分布具有典型陆相湖盆特征;有机质类型Ⅰ、Ⅱ1、Ⅱ2型,烃源岩累计厚度大,生烃潜力巨大,为Ronier油田提供主要油气来源,以下白垩统湖相烃源岩生烃过程为主。西部凹陷与中部凹陷烃源岩演化存在差异,Tmax演化显示前者整体处于未成熟-成熟演化作用早期,油气发现以低成熟油气为主;中部凹陷烃源岩成熟演化程度高,对周围斜坡供烃效应明显。反转构造带与生烃演化史和有利岩相带结合控制了油气的有利富集。     

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。     

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。     

伊犁盆地伊宁凹陷二叠系与三叠系主要烃源岩特征对比研究

重点对伊利盆地伊宁凹陷二叠系与三叠系主要烃源岩的有机质丰度、有机质类型、有机质成熟度特征进行分析与对比。盆地二叠系主力烃源岩为铁木里克组,三叠系主力烃源岩为小泉沟群。该盆地二叠系铁木里克组烃源岩机质丰度较好,已处于成熟—高熟阶段,有利于油气的形成,是好的生油岩;盆地三叠系小泉沟群烃源岩表现为有机质丰度高,成熟度较低,生油能力较二叠系差,属于中等生油岩。二叠系铁木里克组烃源岩干酪根碳同位素δ13C介于-23.55‰~20.85‰,指示有机质母质类型为Ⅱ—Ⅲ型有机质。三叠系小泉沟群烃源岩δ13C介于-26.51‰~-20.45‰范围内,代表Ⅱ型有机质。通过镜质体反射率Ro、最高热解峰温、饱和烃轻重比、OEP值研究表明伊宁凹陷二叠系铁木里克组烃源岩有机质成熟度高,三叠系小泉沟群烃源岩成熟度相对低。总体评价认为二叠系铁木里克组烃源岩是伊犁盆地伊宁凹陷的主力烃源岩,生烃能力强,是盆地油气勘探的重点层位。     

Evaluation Criterion and Methods of the Hydrocarbon Generation Potential for China's Paleozoic Marine Source Rocks

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％;对于元古宇一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.     

地质条件下湖相烃源岩生排烃效率与模式

烃源岩排烃研究是油气地球化学研究中最薄弱的环节,而排烃效率又是准确评价常规油气与非常规页岩油气资源的关键参数。目前对于烃源岩排烃效率的认识差异很大,尚未建立完整的各种类型有机质湖相烃源岩在地质条件下生排烃效率与模式。本文以中国渤海湾、松辽等4个大型湖相含油气盆地以及酒泉青西凹陷、泌阳凹陷等9个中小型湖相富油盆地/断陷为对象,通过15000余个湖相烃源岩样品在自然热演化过程中热解生烃潜力指数的变化研究,揭示了湖相烃源岩在地质条件下的生排烃特征,构建了湖相烃源岩在地质条件下的生排烃效率与模型。无论是大型湖相沉积盆地还是中小型断陷盆地,甚至是盐湖相沉积盆地,烃源岩生排烃特征基本一致。随着成熟度的增高,湖相烃源岩排烃效率逐渐增高,在低成熟阶段排烃效率较低,在成熟与高成熟阶段具有高或很高的排烃效率。Ⅰ型、Ⅱ型有机质类型烃源岩排烃模式相似,相对排烃效率在低成熟阶段小于45%,成熟生油高峰时达85%~90%,至生油窗下限时达90%以上;累积排烃效率在低成熟阶段小于10%,生油高峰时达50%~60%,生油窗下限时达75%~85%,主要的排烃阶段在镜质组反射率0.7%~1.2%之间,生油窗阶段生成并排出了绝大部分烃类。湖相Ⅲ型有机质烃源岩排烃效率明显低于Ⅰ、Ⅱ型有机质烃源岩,生油窗阶段累积排烃效率仅为50%左右,主要生排烃阶段在镜质组反射率0.8%~2.0%之间。控制湖相烃源岩排烃量和排烃效率的主要因素是有机质丰度、类型和成熟度,而盆地类型、断裂发育程度、烃源岩沉积环境、相邻输导层孔渗条件等因素均不影响烃源岩排烃与排烃效率。     

济阳坳陷优质烃源岩特征与隐蔽油气藏的关系分析

通过对济阳坳陷优质烃源岩的研究,尝试建立勘探中、后期烃源岩研究的流程和工作方法。结合大量的分析资料,建立了本区优质烃源岩的评价标准,该标准可适用于中国的陆相断陷湖盆研究。对烃源岩的生排烃特征模拟结果表明,普通烃源岩、优质烃源岩以及有机质富集层三种不同类型的烃源岩生烃时间基本相同,但在排烃方面三者区别较大,普通烃源岩开始排烃最晚,优质烃源岩次之,而有机质富集层则最早进入排烃阶段。本区优质烃源岩的分布与隐蔽油气藏密切相关。沙四上亚段和沙三下亚段是本区广泛分布优质烃源岩的重点层位,它们与隐蔽油气藏的关系非常密切。优质烃源的分布直接或间接地决定了隐蔽油气藏勘探的成功率。对东营凹陷和沾化凹陷已经发现的隐蔽油气藏油气源的分析结果表明,在沾化凹陷,隐蔽油气藏主要以沙三段下部优质烃源岩为主。但罗家油田原油则是以沙四上亚段和沙三下亚段的碳酸盐岩源岩层所生成的混源油为主。沙四上亚段烃源岩主要形成地层性的隐蔽油气藏,而沙三下亚段烃源岩和沙四上亚段烃源岩均可以形成岩性型油气藏。在此基础上,建立了坳陷不同位置与其烃源岩和油气运移特点相关的隐蔽油气藏形成模式图。     

渤海湾盆地东营凹陷南坡东段孔二段烃源岩生排烃潜力分析

孔店组是渤海湾盆地济阳坳陷东营凹陷油气勘探向深层转移的重要层系,受演化程度较高的制约,东营凹陷南坡东段孔二段烃源岩生排烃潜能存在争议,为探讨东营凹陷深层含油气系统,明确孔二段烃源岩生排烃潜能,笔者等从含油气检测结合烃源岩分析的角度进行讨论。通过孔二段沉积时期古地貌恢复,结合地震剖面,明确了孔二段沉积时期的古地貌,探讨了孔二段烃源岩发育的平面分布特征;通过地化及薄片观察,对孔二段烃源岩有机质丰度、类型和成熟度进行研究,且对高成熟孔二段烃源岩进行原始有机碳含量恢复,结合流体包裹体测试、冷阴极发光、荧光观察等系统分析,判识孔二段烃源岩生排烃潜能。研究认为,孔二段烃源岩展布范围较大,且在沉降中心发育较厚的孔二段烃源岩层;孔二段烃源岩原始有机碳含量较高,有机质来源以高等植物为主,属于Ⅱ1-Ⅲ型有机质,成熟度较高,烃源岩已进入生气阶段,综合评定为中等—较好烃源岩。孔店组主要发生两期油充注和一期天然气充注：第一期油充注发生在沙三段沉积时期;第二期油充注发生在东营组沉积时期;第三期天然气充注发生在平原组沉积时期,结合东营凹陷古近系烃源岩生排烃模拟结果,认为孔店组原油具有孔二段烃源岩的生排烃贡献。通过分析孔二段烃源岩发育特征结合生排烃研究,判识孔二段烃源岩生排烃潜能,为东营凹陷深部含油气系统研究鉴定基础。     

裂谷盆地生油层中火山岩及其矿物与有机质的相互作用——油气生成的催化和加氢作用研究进展及展望

我国裂谷盆地生油层中常有火山岩发育。在研究它们共生模式的基础上,利用地球化学和模拟实验等手段探索埋藏成岩期火山矿物与有机质的相互作用。初步成果表明,一些火山矿物对有机质生烃具有催化和加氢作用,可以使生油岩在较低温度和压力条件下生成较多的油气。但是不同火山矿物对油气生成的催化加氢效果及其动力学特征、这种成因类型的油气识别方法、成藏模式等,还需深入研究。因此,本研究对于丰富油气成因理论、提供新的找油领域具有重要意义。     

烃源岩催化酯生烃动力学研究——以东营凹陷沙河街组三、四段烃源岩为例

烃源岩生烃动力学广泛应用于含油气盆地烃源岩评价与勘探中。为模拟低成熟烃源岩的实际沉积环境,实验选取了抽提有机质后的东营凹陷下第三系沙河街组三、四段烃源岩为矿物催化剂,以十八烷酸甲酯为模型化合物,在高压下做矿物低温催化脂肪酸酯脱羧生烃动力学实验。求取了化学反应的动力学参数,并分析了烃源岩层段的pH值与Eh值。结果表明,矿物对脂肪酸酯的脱羧生烃具有明显的催化作用,用连串反应模型处理脂肪酸酯的水解反应基本上为一级反应,而生烃反应则基本上为零级反应。认为对于同一类型的烃源岩,其所处的氧化还原环境对有机质的生烃有较大的影响;而对于不同的烃源岩,矿物的组成则起着非常重要的作用。     

Catalysis and hydrogenation: volcanic activity and hydrocarbon generation in rift basins,eastern China

Major oil reserves in rift basins in eastern China are correlated with high quality source rocks. The high quality source rocks and their hydrocarbon generation are often related to volcanic activity in the basins. Three kinds of volcanic rocks in source rocks have been defined in the Songliao, Bohaiwan and North Jiangsu basins. Some of the volcanic rocks were formed in lacustrine environments during the deposition of source rocks. It is remarkable that a part of volcanic-derived materials serves as a source of nutrients for lacustrine organisms which resulted in the formation of the organic matter in source rocks with high organic C contents. Besides hydrothermal alteration, the volcanic minerals contributed catalysis and H₂ to thermal alteration of organic matter into hydrocarbons during burial and diagenesis of source rocks and volcanics. A series of thermal laboratory simulations were performed with various combinations of immature source rocks and natural mineral assemblages. Results indicate that a significant volume of H₂ was produced from the source rock mixed with olivine and zeolite; moreover, this combination provided a 3-fold increase in hydrocarbons. It is proposed that catalysis and hydrogenation by the volcanic minerals promote hydrocarbon generation, although organic matter type is significantly variable. Hydrocarbons are generated at a lower degree of thermal stress when the reaction mixture contains volcanic minerals, and have a heavier C isotopic composition, compared to the control set of experiments.     

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。     

渤海莱州湾凹陷不同类型烃源岩活化能影响因素分析

选取不同干酪根类型的低熟烃源岩作为剖析对象,从干酪根类型、干酪根中有机硫含量、可溶有机质和黏土矿物对烃源岩活化能的影响进行研究,结果表明:Ⅱ₁和Ⅰ干酪根活化能分布范围窄,Ⅱ₂和Ⅲ干酪根活化能分布范围宽,干酪根平均活化能Ⅲ>Ⅱ₂>Ⅰ>Ⅱ₁;有机硫含量高的干酪根平均活化能低,有机硫对烃源岩生烃起催化作用;可溶有机质的存在影响烃源岩平均活化能的大小和分布特征,可溶有机质分布在活化能低值区间,对烃源岩生烃起催化作用;烃源岩黏土矿物中伊/蒙混层含量高,平均活化能高;伊利石含量高,平均活化能低,伊利石对烃源岩生烃起催化作用。      

Quantitative study on hydrocarbon expulsion mechanism based on micro-fracture

The significance of source rocks for oil and gas accumulation has been indisputably acknowledged. Moreover, it has been gradually realized that there is difference between hydrocarbon generation capacity and hydrocarbon expulsion capacity, and this has prompted research on hydrocarbon expulsion efficiency. However, these studies dominantly highlight the results of hydrocarbon expulsion, and investigation into the corresponding process and mechanism is primarily from a macroscopic perspective. Despite its wide acceptance as the most direct hydrocarbon expulsion mode, hydrocarbon expulsion through micro-fractures is still not sufficiently understood. Therefore, this study obtains observations and performs experiments on two types of source rocks (mudstones and shales) of the Chang 7 oil group of the Yanchang Formation in Ordos Basin, China. Microscopy reveals that organic matter is non-uniformly distributed in both types of source rocks. Specifically, mudstones are characterized by a cluster-like organic matter distribution, whereas shales are characterized by a layered organic matter distribution. Thermal evolution simulation experiments demonstrate that the hydrocarbon generation process is accompanied by the emergence of micro-fractures, which are favorable for hydrocarbon expulsion. Moreover, based on the theories of rock physics and fracture mechanics, this study establishes micro-fracture development models for both types of source rocks, associated with the calculation of the fracture pressure that is needed for the initiation of fracture development. Furthermore, the relationship between the fluid pressure, fracture pressure, and micro-fracture expansion length during micro-fracture development is quantitatively explored, which helps identify the micro-fracture expansion length. The results indicate that the development of micro-fractures is commonly impacted by the morphology and distribution pattern of the organic matter as well as the mechanical properties of the source rocks. The micro-fractures in turn further affect the hydrocarbon expulsion capacity of the source rocks. The results of this study are expected to provide theoretical and practical guidance for the exploration and exploitation of tight oil and shale oil.     

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。     

Diversified roles of mineral transformation in controlling hydrocarbon generation process,mechanism,and pattern

Organic matter(OM)is intimately associated with minerals in clay-rich mudstones,leading to widespread organic-mineral interaction during hydrocarbon generation in argillaceous source rocks.What we are concerned is the effects of the different mineral properties on hydrocarbon generation process and mechanism during mineral transformation.In this way,pyrolysis experiments with smectite-octadecanoic acid complexes(Sm-OA and Ex-Sm-OA)were conducted to analyze correlation of mineralogy and pyrolysis behaviors.Based on organicmineral interaction,hydrocarbon generation process was divided into three phases.At 200–300℃,collapse of smectite led to desorption of OM,resulting in high yield of resin and slight increase in saturates.Subsequently,enhanced smectite illitization at 350–450
℃was accompanied with large amounts of saturates and a mere gaseous hydrocarbon.Featured by neoformed plagioclase,ankerite,and illite,500
C saw plenty of asphaltene and methane-rich gaseous hydrocarbons,revealing cracking reactions of OM.Noteworthy is that saturated and gaseous hydrocarbons in Ex-Sm-OA were considerably more than that in Sm-OA during second and third phases.Quantitative calculation of hydrogen revealed organic hydrogen provided by cross-linking of OM could not balance hydrogen consumed by cracking reactions,but supply of inorganic hydrogen ensured cracking could readily occur and consequently greatly promoted hydrocarbon generation.Further investigating characteristics of mineralogy and pyrolytic products,as well as effects of solid acidity on hydrocarbon generation,we concluded desorption of OM and decarboxylation promoted by Lewis acid were dominated at 200–300
C,resulting in lowdegree hydrocarbon generation.While high yield of saturated and gaseous hydrocarbons in second and third phases,together with occurrence of ankerite,indicated predominance of decarboxylation and hydrogenation promoted by Lewis and Br?nsted acid,respectively.Variations in organic-mineral interactions indicated(1)the controls of mineral transformation on hydrocarbon generation process and mechanism include desorption,decarboxylation,and hydrogenation reactions;(2)clay minerals acted as reactants evolving together with OM rather than catalysts.These findings are profoundly significant for understanding the hydrocarbon generation mechanisms,organic-inorganic interactions,and carbon cycle.     

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。