碳酸盐岩有机质二次生烃的化学动力学研究及其意义

对低成熟度的灰岩样品进行人工熟化实验, 获得了不同成熟度的可用于对比研究二次生烃作用的系列样品. 之后, 将人工熟化后的样品在抽提前、后分别置于Rock-Eval热解仪上进行“二次”生烃实验, 在考察其热解产率特征的同时, 探讨各样的化学动力学特征. 结果表明, 二次生烃的是否“提前”或“滞后”及二次生烃潜力与一次生烃是否排出有关, 与初次成烃的中止成熟度有关. 人工熟化样品抽提后, 其平均活化能随成熟度的升高总体上呈增大趋势. 但未经抽提样品的动力学特征则相反. 所标定的经抽提处理和不经抽提处理化学动力学模型在渤海湾盆地和松辽盆地的初步应用表明, 两者的结合可以解释一些前人有关二次生烃研究中存在的相互矛盾的认识, 同时也可以方便地实现对二次生烃量的定量评价.     

鄂尔多斯盆地上古生界煤的生烃动力学研究

通过有压力的生烃动力学模拟实验, 获得了鄂尔多斯盆地上古生界太原组和山西组煤成C₁-C₅烃类组分的生成动力学参数. 结合鄂尔多斯盆地上古生界的古地温演化特征, 对鄂尔多斯盆地东部和中部地区的上古生界太原组和山西组煤成气的生成演化历史进行了恢复, 认为在早白垩世末盆地抬升降温过程中不存在大规模的二次生烃. 对影响煤成气行为的一些因素进行了讨论, 强调烃源岩母质的性质是决定其生烃行为的最本质原因.     

有机质生烃动力学参数研究进展:回顾和展望

生烃动力学,作为一种动态的研究方法,在研究有机质生烃机制和解决油气勘探实际问题中具有独特的优势,因此得到了极大的发展.由于在不同地质背景下形成的不同或相同类型的有机质,其生烃动力学参数存在明显差异,这动摇了以典型干酪根类型为基础发展起来的传统生烃模式,给实际应用带给困难.所以,必须针对具体盆地特定烃源岩进行生烃动力学实验,求取特定烃源岩的生烃动力学参数,这样才能准确地模拟出盆地的生烃过程.为了逼近地质实际,更加精确地描述有机质生烃动力学参数,应加强对有机质分子结构的研究,探讨温、压共同作用下有机质生烃动力学模型.此外,中国南方海相碳酸盐岩生烃动力学的研究将是今后生烃动力学的重要发展趋势之一.     

油气盆地生烃史模拟的动力学方法

油气盆地生烃史动力学模型的建立以化学反应动力学理论为基础,利用开放系统和封闭系统的生油岩热解进行动力学模型的参数反演,从面确定模型的动力学参数,正确评价生油岩潜在的油气资源.     

塔里木盆地下古生界烃源岩二次生烃范围研究

塔里木盆地是一个多旋回叠合盆地,下古生界烃源岩具有典型的二次生烃特征.当前关于二次生烃的研究集中在通过热模拟方法认识生烃机理和模式等方面,关于典型盆地二次生烃发生范围、分布规律、影响因素研究相对较少.本文在认识塔里木盆地构造背景和热演化规律的基础上,选取不同构造单元具有代表性的50余口井,利用Basin Mod 1D盆地模拟软件对多口井进行烃源岩成熟史模拟,结合现有的镜质体反射率数据,研究奥陶系和寒武系烃源岩是否存在二次生烃以及二次生烃发生时期和规律.综合分析单井模拟结果发现,奥陶系烃源岩二次生烃发生范围分布在沙雅隆起、卡塔克隆起中部和古城墟隆起西端,寒武系烃源岩二次生烃发生范围分布在沙雅隆起、巴楚隆起和卡塔克隆起中部.不同构造单元二次生烃开始的时间不同.二次生烃生烃史受盆地构造-热演化史控制,且对油气藏形成和分布有一定影响.     

陆相湖盆生物类脂物早期生烃机制研究

以临清坳陷东部和苏北盆地为例,从低熟油的地球化学特征,烃类和显微组分生源构成剖析入手,揭示藻类生物类脂物和高等植物蜡质混合生源输入,是陆相半咸水-咸水湖盆低熟油生烃母质的基本特征。     

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.     

碳酸盐岩生烃机制及“三段式”成烃模式研究

碳酸盐岩有别于碎屑岩的成岩机理和过程决定了其含有多种赋存状态的有机质.大量碳酸盐岩样品的有机岩石学观察和有机地球化学分析均证实了不同赋存状态有机质的存在.通过对热模拟实验样品中不同赋存状态可溶有机质的产率、地球化学特征研究及其对比,表明不同赋存状态有机质在不同演化阶段对成烃的贡献不同,由此提出了碳酸盐烃源岩的“三段式”生烃模式,即早期的生物大分子解聚生烃阶段、中期的干酪根热降解生烃阶段以及高演化阶段碳酸盐告包裹体有机质的大量生烃阶段.     

塔里木盆地烃源岩干酪根的分子结构: Py-GC-MS和甲基化-Py-GC-MS研究

用Py-GC-MS和甲基化-Py-GC-MS技术研究了塔里木盆地部分烃源岩干酪根的分子结构. 塔里木盆地奥陶系、三叠系干酪根的热解产物主要为正构烷烃/1-烯, 具逐渐降低的碳数分布特征, 甲基化-热解的主要产物为正构饱和脂肪酸甲酯, 具有明显的C₁₆和C₁₈碳数优势, 表明主要的母质来源可能是浮游藻类类脂物. 三叠系干酪根热解产物中含有较丰富的C₂₀~C₂₆脂肪酸和C₁₅~C₂₅正构烷烃/1-烯, 可能指示了三叠系和奥陶系干酪根母源中藻类种属上的差异. 上奥陶统干酪根TAC1-1的甲基化-热解产物中检出了少量的甲氧基苯羧酸甲酯类化合物, 为塔里木盆地苔藓类陆生植物最早出现于上奥陶统提供了分子证据. 奥陶系干酪根热解产物中的藿烯、17β(H)-三降藿烷、17β(H), 21α(H)-30-降莫烷和17β(H)-莫烷的相对含量明显低于三叠系干酪根, 17α(H)-三降藿烷和17α(H)-30-降藿烷高于三叠系干酪根, 三叠系干酪根热解产物中检出了姥鲛-1-烯, 这些结果较一致地反映了奥陶系和三叠系干酪根在结构和成熟度上的差异. 甲基化-Py-GC-MS和Py-GC-MS可较全面地反映地质大分子的结构并可用于有机质类型、成熟度和油源对比等研究.     

铀在Ⅲ型烃源岩生烃演化中作用的实验研究

有机-无机相互作用在矿产资源形成中存在普遍、意义重要,有机油气煤和无机铀同盆共存、富集成藏(矿)的深层原因即为有机-无机相互作用.本文在Ⅲ型低熟烃源岩中加入碳酸铀酰溶液的条件下进行生烃热模拟实验,以探讨油气生成过程中无机铀所产生的影响.生烃实验结果揭示,铀的参与,可使烃源岩中烃气产出率有所提高,总气量增加,产出的总烃量(重量或体积)增加;并可降低烃源岩生烃门限温度,在相对较低温阶段生成液态烃.铀可使产物中饱和烃增多,促使低分子量烃类产生,从而使CH4的产出量提高,生成的烃类的干气化程度增加.铀可能是未熟-低熟油气生成可能的无机促进因素之一.     

松辽盆地北部基底浅变质岩热模拟实验及其气态产物地球化学特征

松辽盆地北部徐深气田探明储量已超过1000×108m3,是中国潜在的一个大气田区.但是,关于深层天然气的成因和来源仍存在较多争议.盆地北部基底浅变质岩分布广泛,是深层天然气的可能气源岩.主要通过对松辽盆地北部基底浅变质岩的热模拟实验,对其生烃潜力及其气态产物地球化学特征进行研究.将取自盆地基底石炭-二叠系浅变质岩在半封闭体系下从300℃加热到550℃进行生烃模拟,温度间隔为50℃,并对每个温度点气态产物进行定量与地球化学分析.实验结果表明:热模拟生成气体烷烃碳同位素组成δ13C1<20‰,δ13C1<δ13C2<δ13C3或δ13C1<δ13C2>δ13C3,表现为高过成熟煤成气的特征;均不具有无机气反序的特征(即δ13C1>δ13C2>δ13C3),与兴城气藏烷烃气碳同位素特征不符,而与取自盆地基底的天然气样碳同位素相近;模拟气体与高过成熟煤成气或油型气混合均不能使烷烃气碳同位素系列反序.浅变质岩具有一定的生烃潜力,相当于烃源岩Ro在2.0%～3.5%范围内,生烃强度为3.0×108～23.8×108m3/km2.     

鄂尔多斯盆地下古生界油气地质动力学研究

以鄂尔多斯盆地奥陶系烃源岩为主要研究对象 ,采用盆地动态数值模拟和成藏动力学的方法研究其地史、热史、生烃史及排烃史等油气地质动力学特征 .结果表明 :奥陶系总体上经历了原始沉积、抬升剥蚀、快速沉降、升沉交替和差异抬升剥蚀阶段 ;盆地大地热流值总体较低 ,奥陶系的古热流演化可划分为白垩纪前的较高热流和白垩纪后的较低热流两大阶段 .奥陶系烃源岩有机质热演化整体都已进入高成熟 过成熟阶段 ,生气强度大于生油强度 ,烃类相态以天然气为主 ;单位时间的排油、排气曲线为“多峰型” ,累计排气强度大于累计排油强度 ,具良好的天然气勘探远景 .     

塔里木盆地奥陶系海相源岩中两类生烃母质

中上奥陶统海相源岩是塔里木盆地的主要油源岩, 高有机质丰度生油岩发育在台缘-坡灰泥丘相之中. 中等成熟的(等效镜质体反射率0.8%-1.3%)这类油源岩中明显存在两类生烃母质, 表现为两类不同光性有机显微组分. 一是具明显黄色和褐黄色荧光的富氢组分, 主要为结构藻类体、 层状藻类体、 碎屑类脂体, 主要来源于浮游藻类和疑源类; 二是不具荧光的, 光性上类似于镜质体的相对贫氢组分, 显微镜下其形态多呈条带状. 宏观化石和显微有机组分对比分析表明, 镜状体来源于底栖叶状体植物(如较贫氢的褐藻类). 对更多的元古界和下古生界宏观藻化石的有机岩石学分析揭示原始贫氢的有机质在前泥盆系海相源岩中广泛存在, 这是一些浅水碳酸盐岩有机质类型较差(IIB型和III型)的主要原因.     

阳信洼陷古近系湖盆复合生烃系统的地球化学特征

用粒径小于100 μm的泥沙分别配置浊度为30、60和90 NTU(Nephelometric Turbidity Units)的混浊水体,将穗花狐尾藻(Myriophyllum spicatum L.)成体植株分别种植于上述水体中,2个月后,利用水下饱和脉冲荧光仪(Diving-PAM)测定植株叶片的叶绿素荧光参数.结果表明,水体悬浮泥沙对狐尾藻成体植株Fv/Fm和Fo影响不显著,植株PSⅡ无显著损伤.用30 μmol photon/(m2·s)的光化光照射10 s,在30和60 NTU的混浊水体中植株△Fv/Fm、qP和rETR与对照的差异不显著;在90NTU的水体中,qP、rETR与对照的差异显著(P＜0.05);qN值≤0.1,表明在低光化光照射下叶片的热耗散少,能量更多的参与了光化学反应.在悬浮泥沙水体中植株的rETR日变化幅度显著小于对照,植株的光合作用随水体浊度的增加显著降低.Fv/Fm日变化呈较为平缓的"V"形变化,植株受到的光抑制程度低;泥沙浊度≥60 NTU时,Fv/Fm恢复变慢,但与对照差异不显著.rETRmax随泥沙浊度升高呈下降趋势,光合作用能力显著降低.结果表明穗花狐尾藻是一种较为耐受悬浮泥沙水体的沉水植物,悬浮泥沙对植株光合系统PSⅡ、抗光抑制能力无显著影响,但对光合作用能力影响显著(P＜0.05).     

高成熟和过成熟海相碳酸盐岩生烃条件评价方法研究

提出了以源岩烃降解率为基础的残余有机碳和残余生烃潜力的恢复方法。研究表明,各类源岩残余有机碳恢复系数与镜质体反射率呈线性函数关系。而残余生烃潜力恢复系数与镜质反射率呈二次函数关系。经塔里木盆地和华北地区寒武系、奥陶系高演化海相碳酸盐岩残余有机碳及残余生烃潜力恢复,结果表明,碳酸盐源岩生烃有机质丰度及生烃潜力下限值与碎屑岩基本相同。     

塔里木盆地英南2井气藏生烃动力学研究

英南2井是塔里木盆地东部地区一口重要的预探井,该井在侏罗系获得高产工业油气流.天然气组分与碳同位素组成表明该气藏中的天然气属于腐泥型天然气.由于该区存在多套源岩,天然气来自干酪根气还是原油裂解气存在一定争议.通过应用生烃动力学与碳同位素动力学的方法,认为英南2井天然气以原油裂解气为主,约占72%,气源来自寒武-下奥陶统干酪根的二次生气、中上奥陶统油藏的裂解气.英南2井侏罗系气藏主要充注时间在65Ma之后,属晚期成藏,持续充注.     

影响天然气保存的TSR反应体系模拟实验研究

对CH₄-CaSO₄反应体系在模拟实验的基础上, 通过分析确定了反应的途径, 进行了热力学和动力学研究, 并对反应机理进行了初步探讨. 结果表明, 该反应在热力学上是可行的, 能够自发进行, 在550~700℃的条件下可以发生, 生成硫化氢、碳酸钙和水, 根据动力学模型计算出的活化能以及根据动力学推算的地质条件下TSR的反应速率, 和前人根据地质实例进行推测的结果基本吻合, 验证了本实验研究的可行性, 从而为研究天然气保存死亡线的确定提供了新的理论依据.     

汶川Ms8.0地震动力学背景的数值模拟实验

2008年5月12日汶川Ms8.0地震发生在龙门山断裂带.地球物理研究者利用多种方法对此次地震的动力学成因及过程进行了研究,本文从研究断层错动行为的角度出发来探索影响汶川地震断层初始破裂及破裂的传播过程的动力学因素.     

下扬子中生代构造-热事件及其对海相烃源岩生烃的影响

温度是控制烃源岩有机质生烃的主要因素,构造-热事件下的高温作用对烃源岩的增熟和生烃历程具有显著影响.通过地质分析和磷灰石、锆石裂变径迹、磷灰石U-Th/He低温热年代学数据、火山岩年龄数据分析认为,下扬子中生代存在印支期(T3-J2),燕山期(J3-K1)构造-热事件,沉积盆地达到最高古热流的时间大约为130~110 Ma.古温标镜质体反射率热史反演结果揭示句容地区最高地表古热流达到~94 mW·m-2,泰兴地区为~78 mW·m-2,热事件的强度由西至东减弱.基于EASY%Ro模型的生烃史正演结果揭示:寒武系烃源岩在常州地区主生气期为早二叠世晚期至晚三叠世末,在句容、泰兴地区主生气期为晚三叠世-早白垩世.由于T3-J1-2前陆盆地沉积和早白垩世岩浆活动热事件的双重作用,海相烃源岩有机质在早白垩世末达到最高古地温.虽然K2-E期间在句容、泰兴和常州部分地区具有一定的沉降幅度,甚至使得部分地区海相烃源岩的埋深超过早期的埋深,但由于K2以来大地热流降低,海相烃源层地层温度却低于早期的地温,有机质未能普遍进一步增熟生烃,即这些地区不存在大面积的二次生烃.     

鄂尔多斯盆地海相层系中有机酸盐存在以及对低丰度高演化烃源岩生烃潜力评价的影响

鄂尔多斯盆地海相烃源岩TOC多处于0．2％～0．5％,按照形成工业油气藏TOC含量不低于0．5％（高．过成熟区可降低至0．4％）标准是无法形成大型天然气藏,但靖边气田油气源对比分析确实存在海相烃源岩贡献．为了证实低TOC高演化烃源岩中有机酸盐对TOC的影响,本文选择了鄂尔多斯盆地南部某一口探井奥陶系海相和二叠系海陆过渡相烃源岩进行了红外光谱和色质等分析．实验结果表明,无论海相还是海陆过渡相烃源岩中均存在干酪根有机酸和有机酸盐转化酸,其中有机酸盐转化酸主要为有机酸盐完全酸化而来的有机酸,证实了海相烃源岩中确实存在有机酸盐．尽管酸化前后有机酸均以C16：0为主峰,但有机酸盐转化酸在C16：0以前相对丰度明显低于干酪根有机酸和游离有机酸的相对丰度,暗示了干酪根有机酸和游离有机酸以脱羧基生成链烷烃为主,而有机酸盐转化酸以高碳数有机酸裂解为低碳数有机酸为主．利用十六烷酸钙为标准对干酪根有机酸和有机酸盐转化酸进行定量分析表明,TOC含量（大于2．0％）高的海相烃源岩中有机酸盐含量低,而TOC含量低（0．2％～0．5％）的烃源岩有机酸盐含量均比较高．因此,对于TOC含量介于0．2％～0．5％的海相烃源岩,有机酸盐在高演化阶段可能是一种潜力的气源．