吐哈盆地生物气-低熟气评价的元素平衡法及其应用

吐哈盆地探明的源于非高温热成因天然气(生物气—低熟气)的储量虽然已近千亿方,但尚未见评价其生成量及资源量的有效方法报道,这影响了对其勘探潜力及有利目标的决策。针对这一难题,考虑到无论生物气、低熟气的生成机理如何,都是一个有机元素之间的物质平衡过程,探索并建立了评价生物气—低熟气生成量的元素平衡法。利用吐哈盆地大量的实际分析数据,对这一评价方法(模型)进行了标定和应用。结果表明,吐哈盆地Ⅱ型有机质产生物气—低熟气的成气率高于Ⅲ型,二者分别累计可达134.40 ml/g和83.99 ml/g,吐哈盆地生物气—低熟气的生成总量约为1 436.28×1012 m3;资源量可能介于7.09×1011～24.42×1011m3之间。表明吐哈盆地的非高温热成因气具有较大的勘探潜力。台北凹陷的J2x和J1及其附近层位是勘探的有利目标。     

台北凹陷煤中有机质的成烃动力学模型及其初步应用

在恒速升温热解实验和ＰＹ－ＧＣ分析结合的基础上，利用数学优化求解技术，建立并标定了台北凹陷煤有机质成油成气的化学动力学模型。结合我们近期报导的木栓质体成烃的动力学模型，定量计算了干酪根成油、木栓质体成油的理论剖面，并进一步定量探讨了吐哈盆地台北凹陷烃源岩评价中的生烃门限、木栓质的早期生烃及有机质原始生烃潜力和原始丰度的恢复等问题。     

应用化学动力学法评价塔中地区志留系沥青生气潜力

我国西北部叠合盆地普遍存在沥青,而目前尚无沥青生气定量评价方法。针对这一问题,从沥青生气机理出发,将成功应用于有机质成油、成气及油成气生成量评价的化学动力学方法应用到沥青成气的评价中。建立了沥青成气及氯仿沥青"A"族组成成气动力学模型,并以塔里木盆地塔中地区志留系沥青砂为靶区,根据标定的动力学参数和靶区地热史进行地质应用。结果表明,研究区非烃成气进程相对较早,在埋深3 500 m左右转化率明显升高,其次为沥青质成气,饱和烃成气进程最晚,大约在埋深4 200 m处成气转化率显著升高。应用建立的模型计算研究区沥青砂生气结果显示,饱和烃成气、芳香烃成气、非烃成气和沥青质成气总量分别为8 160.68×108m3、6 573.21×108m3、9 719.3×108m3和5 926.82×108m3,累计生气总量达30 377.97×108m3。     

干酪根分子结构在低熟阶段的演化特征：基于红外光谱分析

为研究低熟气形成过程中大分子结构的变化情况,对吐哈盆地侏罗系八道湾组的煤与碳质泥岩干酪根在不同升温速率下进行了热解实验,借助于红外光谱分析,研究了不同热模拟温度下干酪根结构的特征与变化。结果表明,随热演化的进行,煤与碳质泥岩干酪根的芳香结构不断缩合,含氧官能团不断脱落,碳质泥岩干酪根中的脂肪族类有所降低。吐哈盆地低熟气主要来源于煤与碳质泥岩干酪根中的含氧官能团--羧基与甲氧基,以及碳质泥岩干酪根上的脂肪族。从干酪根结构上揭示了低熟气主要来源于Ⅲ型有机质的原因。     

塔里木盆地原油高压条件下裂解成气的化学动力学模型及其意义

针对塔里木盆地油藏保存深度明显大于其它沉积盆地的实际情况,本文设计进行了可以模拟塔里木盆地高压条件的油裂解成气实验.不同压力条件下的实验产物特征和产率表明,压力的确对油裂解成气过程有明显影响.由带压条件下的实验数据所建立和标定的化学动力学模型显示,轻质油较正常油成气的活化能高.与由非高压条件下油裂解成气实验所得化学动力学参数相比,高压条件下油裂解成气的加权平均活化能明显偏高.从而定量证明了高压对油裂解成气进程的抑制作用及含杂原子较少的轻质油更难裂解成气的实质。     

评价生物气生成量、生成期的碳同位素平衡法及其应用

生物气的生成期对其成藏有至关重要的制约作用,但目前国内外尚缺少可信、有效方法来对此进行评价。针对这一难题,考虑到无论生物气的生成机理如何,转化前的有机质和转化后的残余有机质及产物的13C、12C的总量应该守恒,本文探索并建立了评价生物气生成量的碳同位素平衡法,并利用松辽盆地的实际分析数据,对这一评价方法（模型）进行了标定和应用。结果表明:Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型有机质累计产生物成因甲烷气的量分别约为193.94 ml/g、175.64 ml/g、161.71 ml/g。区内源岩生物气的生成量约为385.4×1012 m3;生物气的主要生成期在嫩江组沉积末期之前;区内生物气的可能资源量介于11.40×1011～24.8×1011 m3之间。     

关于煤成油形成演化阶段及有关问题的讨论

煤成油形成演化阶段问题是关系到煤系地层油气勘探的重大理论课题。本文综合研究提出了煤成油的形成演化阶段与模式,并就低成熟阶段后期可溶有机质的热缩聚作用,吐哈盆地侏罗系煤成油形成阶段,轻质油形成机理及第三纪煤系地层低熟油形成条件等问题进行了讨论。     

未熟-低熟油生成机理的化学动力学研究及其初步应用

对树脂体、木栓质体、可溶有机质、富硫有机质、经细菌强烈改造过的有机质等各类与未熟─低熟油产出密切相关的样品及部分参照样品所进行的系统的化学动力学定量研究显示,虽然未熟─低熟油的产出和富集可能与多种不同的地质条件或因素有关,但它们的共同之处在于这些有机质较常规有机质具有明显偏低的成烃活化能。化学动力学模型的初步应用显示,这些有机质的确能在浅于常规生烃门限的地质条件下开始大量成烃,从而定量阐明了业已报道的各种地质条件下未熟─低熟油产出和富集的机理.     

吐哈盆地低煤阶煤层气地质特征与成藏控制因素研究

我国低煤阶煤层气资源丰富,气煤以下的低煤阶煤层气资源量15.13×1012m3。迄今为止尚无成功开发先例,地质成藏基础研究亟待加强。论文通过对吐哈盆地煤层气成藏条件、成藏特征分析,探讨了地质构造、聚煤作用、煤系特征、生物气形成与保存等低煤阶煤层气成藏控制因素,初步确定了吐哈盆地煤层气成藏类型及其分布特征,把吐哈盆地煤层气成藏模式划分为盆内凹陷成藏模式、盆缘陡坡成藏模式和盆缘缓坡成藏模式3种类型,根据成藏过程的匹配特征把煤层气藏类型划分为储-逸型低压逸散式、储-运-逸型运移储集式两种类型,该划分方案有助于指导低煤阶煤层气成因研究与资源勘探开发。     

含油气盆地油气同位素地球化学研究概述

以气体地球化学国家重点实验室工作为主，简要概述了对我国含油气的同位素地球化学研究。1．烃气的同位素地球化学：讨论了天然气成因新模式与气藏烃气同位素组成的关系，低演化阶段天然气同位素分馏的二阶段模式，云南中小盆地天然气低演化系列同位素特征及用储层解析气作油气源对比。2．稀有气体同位素地球化学：阐述了^3He/^4He值与中国构造分区，幔源氮的复合成藏和幔源甲烷问题以及气源对比等。3．液态烃同位素地球化学：简述了轻烃碳氢同位素特征及氢同位素作为判别古沉积介质盐度的指标，概述了未熟一低熟油同位素特征及在自然剖面上油和源油抽提物碳同位素分馏特征及其机理。     

Low-mature gases and their resource potentiality

In the 80’s of last century, based on the advances in natural gas exploration practice, the concepts of bio-thermocatalytic transitional-zone gas and early thermogenetic gas were proposed, and the lower limit Ro values for the formation and accumulation of thermogenetic natural gases of industrial importance have been extended to 0.3%–0.4%. In accordance with the two-stage model established on the basis of carbon isotope fractionation involved in the formation of coal-type natural gases, the upper limit Ro ...     

青海祁连山冻土区天然气水合物的气体成因研究

在祁连山冻土区发现天然气水合物之后,其气体成因或来源便成为一个重要的科学问题。开展了气体组成和同位素特征及δ13C1-1/n、C1/(C2+C3)-δ13C1、δDCH4-δ13CCH4、(δ13C2-δ13C3)-ln(C2/C3)、ln(C2/C3)-ln(C1/C2)等关系图解的综合研究,结果显示:祁连山冻土区天然气水合物的气体以轻烃为主,具湿气特征,其同位素表现为正碳同位素系列特征。研究区天然气水合物的气体为有机成因,且以热解成因为主,夹少量微生物成因(醋酸根发酵),其中,热解成因气主要与原油裂解气、原油伴生气有关,少部分与凝析油伴生气、煤成气、干酪根裂解气有关。这一分析结果可能意味着研究区天然气水合物的气体来源与油型气密切相关,而与煤型气关系不大。     

高效气源灶及其对形成高效气藏的作用

厘定了高效气源灶的概念和评价指标。高效气源灶是指具有一定分布范围的高有机质丰度气源岩在特定的热力或生物化学营力作用下高效生气,且这一过程与天然气聚集成藏作用在时、空间有良好耦合关系,从而在大中型气藏形成中高效发挥作用的气源灶。包含两方面涵义,生气的物质基础和生气的热动力学过程。因此,评价指标从三方面考虑,一是气源灶生气强度大,这里沿用戴金星提出的形成大中型气田的评价指标,大于20×108m32     

鄂尔多斯盆地延长组长1段烃源岩有机地球化学特征

鄂尔多斯盆地三叠系延长组长1段发育一套深湖相浊积岩及数层暗色泥岩。根据实测的有机碳含量、可溶有机质及族组分含量、有机元素和同位素等数据可知,该泥岩为一套较好—好的烃源岩。镜质体反射率及生物标志化合物成熟度指标显示,该段烃源岩有机质处于低成熟到成熟阶段。该套烃源岩的发现为陕北地区寻找新的油气勘探目标提供了依据。      

应用CH_4/N_2指标估算塔里木盆地天然气热成熟度

通过对塔里木盆地满加尔凹陷低成熟煤岩在开放在线程序升温体系的热模拟实验,获得煤岩在不同温度点的热分解产物CH4、CO和N2,并对模拟后残留产物进行了镜质体反射率测试,建立了镜质体反射率与对应受热温度之间的关系。煤岩镜质体反射率与热温度之间的二阶关系表达为:Ro=0.0014×T+0.109,r=0.9931(Ro<0.6%);Ro=0.0067×T-1.5855,r=0.9996(Ro>0.6%)。通过上述方程建立CH4/N2值与煤岩镜质体反射率之间的对应关系,并利用CH4/N2值对塔里木盆地库车坳陷天然气热成熟度进行了预测。预测结果与实际地质分析结果相吻合,说明CH4/N2值可以作为塔里木盆地煤成气热成熟度预测指标应用于油气勘探中。     

南海北部边缘盆地氮气气源追踪与判识

南海北部边缘盆地油气勘探中陆续发现较丰富的二氧化碳(CO2)和氮气(N2)等非烃气气藏,同时亦发现了一些含N2、富N2的天然气层。这些CO2和N2非烃气主要富集于西北部边缘莺歌海盆地中央泥底辟带新近系及第四系浅层中。根据N2地质地球化学特征,可将本区N2划分为大气成因、壳源型有机成因和壳源型有机-无机混合成因三种主要成因类型。结合温压双控热模拟岩石产氮气实验结果,以及N2等非烃气在平面上分区分块、剖面上分带分层的局部性富集特点,追踪判识并确定N2气源主要由来自不同成熟演化阶段的中新统及上新统海相泥岩气源岩的N2与多种物理化学和岩石脱气作用所形成的无机N2相互混合而构成。     

惠民凹陷含煤地层生气潜力分析

从有效气源岩的概念出发,通过实验测定了该区含煤地层最大吸附气量,结合模拟实验中产气量与总有机碳(TOC)、热解生烃潜力(S₁+S₂)、氢指数(HI)、最大镜质组反射率(R_max)等指标的相关关系,提出了不同演化阶段煤系地层有机质生气潜力下限及各指标适用范围,并据此对惠民凹陷石炭二叠系煤岩、泥岩等气源岩进行了评价,证实了该区煤岩和泥岩可以作为有效气源岩。该成果对该区的煤型气勘探有一定指导作用,对渤海湾盆地其他地区煤系源岩评价也有一定参考价值。      

泥灰岩的生、排烃模拟实验研究

本文采用加水热模拟实验方法对东濮凹陷卫城地区下第三系低熟泥灰岩进行了生、排烃模拟实验研究，重点分析了液态产物（热解油、沥青Ａ、沥青Ｃ）的特征及演化规律。热解油中轻质烃（Ｃ₆－Ｃ₁₄）占有重要的地位，其相对含量随演化程度的增高变化特征是从大到小然后再增大，轻质烃的准确定量为评价泥灰岩的生油量提供了重要参数；热解油、沥青Ａ、沥表Ｃ三者的产率及组成变化的对比研究反映了泥灰岩（碳酸盐岩）中不同赋存状态有机质对成烃的贡献以及排烃机制。     

Hydrocarbon Generation and Expulsion of the Upper Triassic T3x5 Source Rocks in the Western Sichuan Depression: Assessment for Unconventional Natural Gas

Tight-sand gas in the Jurassic and shale gas within the fifth member of Xujiahe Formation(T3x5) in the Western Sichuan Basin(WSD) are currently regarded as the most prolific emerging unconventional gas plays in China. This study conducted a conventional evaluation of T3x5 source rocks in the WSD, and investigated their hydrocarbon generation and expulsion characteristics, including intensity, efficiency and amount. The results show that, the T3x5 source rocks are thick(generally 200 m), and have a high total organic content(TOC), ranging from 2.5 to 4.5 wt%. It is thus indivative of a great hydrocarbon generation potential when they underwent high thermal evolution(Ro1.2%) in the area. In addition, an improved method of hydrocarbon generation potential is applied, indicating that the source rocks reached a hydrocarbon expulsion threshold with vitrinite reflectance(Ro) reaching 1.06%, and that the comprehensive hydrocarbon expulsion efficiency is about 60%. The amount of hydrocarbon generation and expulsion from T3x5 source rocks is 3.14×1010 t and 1.86×1010 t, respectively, with a residual amount of 1.28×1010 t within them. Continuous-type tight-sand gas is predicted to have developed in the Jurassic in the Chengdu Sag of the WSD because of the good source-reservoir configuration; the Jurassic sandstone reservoirs are tight, and the gas expelled from the T3x5 source rocks migrates for very short distances vertically and horizontally. The amount of gas accumulation in the Jurassic reservoirs derived from T3x5 source rocks is up to 9.3×108 t. Geological resources of shale gas are up to 1.05×1010 t. Small differences between the amounts calculated by the volumetric method and those obtained by hydrocarbon generation potential method may be due to other gas accumulations present within interbedded sands associated with gas shales.