正构二十四烷裂解成气碳同位素动力学模拟及其地质意义

以甲烷的量子化模型及正构二十四烷(n C24)金管限定体系裂解成气实验为基础,从理论上进一步论述了量子化模型应用于重烃气体（乙烷和丙烷）碳同位素动力学模拟的适应性,计算了甲烷、乙烷及丙烷生烃动力学与碳同位素动力学参数, 重点探讨了δ13C2与δ13C3变化的主控因素。研究结果表明, n C24裂解生成的气态烃碳同位素与早期报道的n C18、n C25及原油裂解生成的气态烃碳同位素具有可比性,可应用于地质条件下解释原油裂解气的某些地球化学特征。n C24生烃地质模型表明,其在150～160℃是稳定的,主要裂解温度介于180～200℃之间,与目前所报道的原油裂解地质模型吻合。随热解程度的增加,δ13C2与δ13C3体现了比δ13C1更明显的变化。气藏充注历史控制的同位素累积效应对天然气碳同位素有很大的影响,与累积聚集气相比,阶段聚集气的δ13C变重,并在更大程度上影响了演化曲线的分异。在此基础上,应用n C24裂解成气碳同位素分馏地质模型探讨了塔里木盆地某些油气藏天然气碳同位素值变化的原因。     

珠江口盆地番禺低隆起-白云凹陷北坡干酪根热演化模拟与生烃

通过密封金管-高压釜体系对珠江口盆地番禺低隆起-白云凹陷北坡恩平组炭质泥岩的干酪根(PY),在24.1 MPa压力、20℃/hr(373.5~526℃)和2℃/h(343~489.2℃)两个升温速率条件下进行热模拟生烃实验,分析气态烃(C1 5)和液态烃(C6 14和C14+)的产率,以及沥青质和残余有机质碳同位素组成。同时与Green River页岩(GR)和Woodford泥岩(WF)的干酪根,分别代表典型的I型和II型干酪根进行对比研究。结果显示PY热演化产物中总油气量明显低于GR和WF干酪根,且气态烃(C1 5)最高产率是液态烃的1.5倍,揭示恩平组炭质泥岩主要以形成气态烃为主。在热演化过程中,有机质成熟度和母质类型是控制油气比的主要因素,气态烃和轻烃的产率比值主要受热演化成熟度的影响。干酪根残余有机质碳同位素和沥青质碳同位素在热演化过程中受有机质成熟度的影响较小,δ13C残余和δ13C沥青质可以间接反映原始母质的特征,为高演化烃源岩油气生成提供依据。     

吐哈盆地丘东次凹低熟气的生成与动力学研究

采用黄金管—高压釜封闭体系,对吐哈盆地艾试1井的泥岩和煤岩进行了低温热解实验。根据实验结果,分别求取了干气（C1）、湿气（C2～C5）生成过程的初始动力学参数,然后将单一活化能的动力学参数进一步优化为具有高斯分布的活化能,优化后的动力学参数能较好拟合实验数据。利用优化后的动力学模型模拟了吐哈盆地丘东凹陷八道湾组天然气早期生成过程,并将模拟结果与实际地质资料进行了对比。结果表明,经过优化后的低温恒温热解动力学,能有效评价早期生气过程;在丘东次陷发现的天然气,与八道湾组源岩关系密切。     

开放体系和密闭体系恒速升温实验条件下有机质生烃动力学特征对比及意义

为了揭示不同实验条件下有机质生烃动力学特征及其地质应用的差异性,对松辽盆地煤样进行了开放体系(Rock-Eval)和密闭体系(金管)的恒速升温热模拟实验。根据实验产物产率与温度关系标定了开放系下的有机质成油、成气及密闭体系下有机质成气动力学模型;将标定的2种体系下的动力学参数以实验室升温速率和地质升温速率条件下进行外推,表明密闭体系下的成气转化率相对开放体系下的变化要慢,原因在于开放体系下煤样热解生气为初次裂解,而密闭体系下煤样生气是初次裂解和二次裂解共同贡献的结果。进一步将2种体系下获得的生气动力学参数结合松辽盆地徐家围子地区埋藏史、热史资料进行应用表明:应用开放体系获得的动力学参数外推计算的生气门限对应时间(115 Ma)要比实际生气门限对应时间(110 Ma)偏早;应用密闭体系获得的动力学参数外推计算的生气门限对应时间(92 Ma)要比实际生气门限对应时间偏晚。     

有机质碳同位素热力学分馏与天然气碳同位素组成

干酪根中不同结构和官能团具有不同的碳同位素组成,这种差异可以用有机质碳同位素热力学同位素因子（β因子）进行预测。煤岩模拟实验产物中,δ13CCO2相对烃类气体而言明显偏重,这与干酪根中羧基的β13C较大有关。含水实验产物的δ13CCO2轻于无水实验产物的δ13CCO2是由于含水实验中所增加CO2的碳同位素组成相对较轻造成的,含水实验增加的CO2产率是由β13C相对较小的部分亚甲基碳通过断裂、氢转移、以及与水反应转变而来。模拟实验低温阶段（≤300℃）,甲氧基中的甲基断裂可能的甲烷形成的主要方式。而甲氧基的β13C大于甲基,所以低温阶段出现了甲烷碳同位素组成先较重后变轻的现象。     

原油族组分成气的化学动力学模型及其标定

利用等温密封热解实验技术及恒速升温热解实验与PY—GC分析技术的结合,本文分别建立并标定了原油中各族组分,即饱和烃、芳烃、非烃和沥青质成气的化学动力学模型。结果表明,原油中不同族组分成气的过程均可用平行一级反应描述,但不同组分在平均活化能及活化能分布上有明显的差异。各族组分在地史过程中成气的过程可由各自的化学动力学模型来描述。这将使原油成气过程的定量、动态描述成为可能。     

惠民凹陷上古生界烃源岩的生烃动力学研究

以化学动力学方法定量评价烃源岩是近些年发展起来的一种新方法。本文采用金管-高压釜封闭体系研究了惠民凹陷上古生界烃源岩(碳质泥岩)生烃动力学,取得了热解产物C1和C2～C5烃类气体组分生成动力学参数,结合Kinetics生烃动力学专用软件计算,模拟了具体地质条件下的成烃规律。结果表明,生成CH4所需活化能较高,分布范围较宽;随着碳数的增加(C2～C5),所需活化能与甲烷相反。结合惠民凹陷埋藏史与受热史,烃源岩发生过二次生烃过程,模拟计算结果与实际地质背景相吻合,指出古地温演化模式对烃源岩的生烃行为有重要的影响。生烃动力学参数为计算含油气盆地烃源岩油气生成量提供了科学依据。     

黔南坳陷下寒武统烃源岩地球化学特征及成因

为明确黔南坳陷下寒武统烃源岩地球化学特征及成因,采用岩石热解、GC、GC-MS等方法对3个典型剖面样品进行了系统分析。结果表明:黔南坳陷下寒武统黑色岩系为一套区域性海相优质烃源岩,厚约50~150 m;烃源岩TOC值为0.13%～15.40%,平均3.31%(n=169);烃源岩干酪根δ13C值为-35.79‰～-29.88‰,平均-32.85‰(n=35),显微组分主要为腐泥组;烃源岩干酪根海相镜质体反射率值为1.95%～3.96%,其等效镜质体反射率值为2.02%～3.47%;烃源岩饱和烃正构烷烃分布多为单峰形,主峰碳多为C22,C30藿烷和C27规则甾烷含量高,规则甾烷多为C27>C29>C28,Pr/Ph值为0.27～0.62,具较高的伽马蜡烷和硫芴含量,OEP值为0.82~1.11,C31升藿烷22S/(22S+22R)值为0.56~0.63,平均0.59;烃源岩总体具有富集轻稀土元素,Ba、Mo、V、U等元素含量高,具较强Ce负异常、Eu正异常和较高U/Th值等特征。总之,黔南坳陷下寒武统海相烃源岩分布广,厚度较大,有机质丰度高,类型好,热演化程度高,是高古生产力和缺氧环境共同作用的产物,可为黔南坳陷油气生成提供雄厚的成烃物质。     

热液条件下CO2和H2反应产烃研究进展

热液条件下CO2和H2形成烷烃的反应,提供了自然条件下CO2转化为有机质的一条非生物途径。研究这一过程,对于油气费托非生物成因研究和海底热液生命起源的讨论具有重要意义。已有研究表明,热力学有利的温度、压强条件和合适的催化剂,是热液条件下CO2和H2发生反应形成烷烃的必需条件。在热力学有利的条件下,铬铁矿能够催化反应形成CH4、C2H6和C3H8,但还不清楚是否存在能够促使反应产生C4H10等长链烷烃的天然矿物催化剂。含一种或多种过渡金属元素的磁铁矿,可能是值得考察的对象。另外,研究热液条件下CO2和H2反应形成烷烃的过程和机理,建立反应所形成烷烃的C、H同位素综合判识指标,是今后值得探索的研究课题。     

塔里木盆地寒武系烃源岩的研究新进展

塔里木盆地的勘探程度较低,下古生界不同烃源岩的特征及其展布仍是困扰地质家的重大问题。通过详细分析已钻揭的寒武系烃源岩,深入探讨了寒武系烃源岩的地球化学特征。结果表明由于不同地区寒武系烃源岩的沉积环境存在差别,因此不同地区有机质的丰度、甾萜烷的分布特征以及“三芴”组成均存在一定的差异,因此进行寒武系的油源对比时应考虑到这种差别,以提高油源对比的精度。总体来讲,寒武系烃源岩的标志性特征主要包括甾烷中的C28含量较高（>25%）、伽马蜡烷的含量较高（峰高与C31H接近,G/C31H22R>0.89）、碳同位素比值偏重（δ13C饱重于-30‰,δ13C芳接近或重于-28‰）,三芳甾烷的分布特征也明显区别于中—上奥陶统烃源岩。     

柴达木盆地天然气的碳同位素地球化学特征及成因分析

依据天然气碳同位素中δ13C1、δ13C2、δ13C3的组成与划分标准，将柴达木盆地天然气划分为煤型气、裂解气、油型气与生物气四种类型，通过对天然气同位素中的δ13C1、δ13C2-δ13C1、δ13C3-δ13C2值的差异分析以及与对应的烃源岩干酪根碳同位素进行对比分析，探讨了柴达木盆地不同地区天然气的成因以及影响因素，这对于探索柴达木盆地的成气规律以及在不同地区天然气勘探的目标选择都有着现实意义。     

塔河油田原油甾藿烷系列化合物地球化学再认识

生物标志化合物是油气油源、成熟度、运移等领域研究中的一项得力工具。运用生物标志物色谱质谱技术，对比研究了塔河油田各油区原油生物标志化合物中甾、藿烷系列化合物特征。研究表明，塔河油田为一由晚期成熟高、轻微改造的原油与早期成熟度低、遭受较强降解原油混合而成的复合油藏，该油藏各区原油C27—C29甾烷同系物以及C27—C29重排甾烷特征反映出该区不同成熟度原油来自同一母源，原油Ts/(Tm+Ts)、重排甾烷/规则甾烷和ββ/(ββ+αα) C29比值关系立体图指示出原油的充注方向，印证了“塔河地区的油气主要来自于南部的满加尔坳陷”这一论点。     

东海陆架EA01孔沉积物常微量元素变化及其意义

以EA01孔为研究对象，运用元素地球化学数据并辅以古生物、矿物等指标探讨东海中陆架北部的地层划分及物质来源。首先在前人工作的基础上研究常微量元素垂向变化，发现EA01孔沉积物元素地球化学地层学信息可以作为指示地层和古气候信息的良好指标；同时运用因子分析，La/Yb—Ni/Co—Cr/V三角图和U/Th—(Zr+Hf)/(Al2O3+TiO2)散点图等多种方法分析了EA01孔沉积物的物质来源，认为EA01孔沉积物主要来源于长江，其物质成分可能部分受到古气候和沉积环境的影响。     

塔里木盆地塔北、塔中地区寒武系-奥陶系碳酸盐岩中鞍形白云石胶结物特征

通过对塔里木盆地中、北部地区寒武系—奥陶系碳酸盐岩的研究,发现鞍形白云石胶结物发育比较普遍,常见于孔洞或裂缝之中,乳白色,晶体粗大,晶面弯曲或呈阶梯状,镜下波状消光,晶体内部常见微裂缝,常与热液矿物共生。本文对28个鞍形白云石样品进行了碳、氧、锶同位素测试,结果显示鞍形白云石的δ13C和δ18O 值分别介于-2446‰～0686‰ 和-9101‰～-5117‰ 之间, 87Sr/86Sr 值介于0.7086～0.7102之间; 流体包裹体测温分析表明,鞍形白云石中气—液两相包裹体的均一温度（Th）介于121～1595°C之间,但集中分布在135～145 ℃之间; 根据最后冰融点温度（Tm）求得的白云岩化流体盐度介于21.3％～23.1％之间。这些数据表明,该类型白云石形成于热卤水（盐度是海水的5～8倍）之中。塔里木盆地鞍形白云石与世界范围内其它盆地的鞍形白云石的碳、氧同位素特征基本相似,但其87Sr/86S值相对偏低。导致这一现象的原因可能是鞍形白云石形成于来自深部的岩浆热液流体之中,这些流体伴随岩浆侵位或通过切穿基底的深大断裂及其与之相连的次级断裂系统从深部直接进入碳酸盐岩地层中,未经过碎屑岩输导层的长时间运移,所以导致其中形成的鞍形白云石87Sr/86Sr值偏低     

苏北盆地XH 1＃钻孔沉积物磁化率与粒度组分相关性变化特征及其意义研究

对苏北盆地XH 1#钻孔沉积物磁化率与粒度组分的相关性进行了研究，研究结果表明，此钻孔沉积物磁化率与粒度组分的相关性在不同深度段内有着不同的表现:在350～247 m深度段内，磁化率大小与中值粒径大小表现为负相关、与4～12Φ各粒级组分百分含量表现为正相关；在234～0 m深度段内，磁化率大小与中值粒径大小表现为正相关，与1～3Φ粒级组分百分含量表现为密切的正相关；247～234 m深度段是上述两种相关性变化的一个过渡阶段。环境磁学实验结果也揭示出在上下两个深度段内磁性矿物组成上也存在差异。这种不同深度段内磁化率与粒度组分相关性上的大的变化，以及磁性矿物组成上的差异共同揭示出，在深度247～234 m这段沉积物的沉积过程中，苏北盆地内可能发生了一次重大的事件，正是这次重大事件的发生导致了碎屑沉积物来源的改变，出现了上下两部分磁化率大小与粒度组分相关性上的差异。     

四川盆地飞仙关组气藏硫化氢成因及其依据

四川盆地东北部下三叠统飞仙关组鲕滩气藏天然气烃类气体以甲烷为主,含量主要分布在75%～90%之间,C2＋含量为0～0.15%;非烃气体以H2S和CO2为主,含量分别为5%～20%和1%～10%。已有观点认为H2S为飞仙关组气藏附近的石膏经硫酸盐热化学还原作用（TSR）而成。随着川东北气区大中型高含硫化氢气田的发现,硫化氢成因机理的研究备受关注。应用金管、高压釜和石英管等实验方法模拟了硫化氢气体的生成,同时检测了模拟生成的硫化氢和石膏、硫磺等硫化物的硫同位素。实验结果表明:硫磺与正己烷在较低温度即可生成大量的硫化氢气体,而正己烷与硫酸钙的反应总体上比较困难,且生成的H2S量较少;富含黄铁矿的低成熟泥灰岩模拟生烃过程中可以生成与甲烷相当,甚至超过甲烷含量的硫化氢气体;含硫化合物与烃类反应生成的硫化氢的硫同位素值比原始物质的硫同位素值重。地层中的SO2－4是海相地层中H2S气体形成的最初来源。含硫烃源岩直接生成高硫化氢天然气和储层中单质硫与烃类的反应是川东北飞仙关组天然气中硫化氢形成的主要原因。     

原油与硫酸盐的热化学硫酸盐还原反应模拟实验及动力学研究

利用高压釜反应装置,在一定温度和压力下考察了吐哈原油和胜利原油与硫酸镁的热化学还原反应,热模拟实验在350～450℃含水条件下进行。利用库仑仪和气相色谱仪对反应后的气体产物进行分析,油相的总硫含量用库仑仪进行测定,固体产物组成利用红外光谱仪与X射线衍射仪进行分析,并对反应动力学进行了研究。结果表明,原油中的LSC含量对...     

硫化氢形成与C2+气态烷烃形成的同步性研究几个模拟实验的启示

硫酸盐热还原（TSR）是高含硫天然气形成的主要原因,但是参与TSR反应的主要烃类组分仍存在争议。在对比分析湿气—硫酸镁反应体系、甲烷—硫酸钙反应体系以及重烃—硫酸镁反应体系模拟实验的基础上,通过对TSR化学反应表达式的分析以及化学动力学、热力学等理论的探讨,结合实际地质资料,认为甲烷是C₂₊烃类参与TSR反应的产物,TSR的发生与C₂₊气态烷烃的产生具有同步性,TSR的反应速率随着C₂₊气态烷烃的增加而加快,当湿气裂解为干气后,硫化氢含量几乎不再增加,从而形成干气伴生硫化氢。根据油气生成演化阶段分析,认为TSR主要发生在热裂解生凝析气阶段,原油裂解为硫化氢伴生天然气后,压力系统发生改变,天然气重新聚集成藏,如果构造环境发生改变就会进一步调整成藏。因此,天然气中硫化氢含量不仅受生成条件控制,还受运移通道、保存条件等因素控制。     

桂西南柳桥地区上二叠统大隆组层状硅质岩成因和沉积环境

对桂西南上二叠统大隆组层状硅质岩地球化学的研究发现:陆源主量元素Al、Ti等含量较高,并呈很好的相关性（R>0.90）;热液来源的主量元素Mn和Fe等含量偏低,并具有较小的负相关关系（R=－0.30）;陆源元素(Al、Ti、Hf、Zr、Th等)与总稀土元素含量具有较高正相关性（R为0.70～0.83）;Al Fe Mn三角图解指示研究区的硅质岩为非热液成因。这些说明陆源物质是硅质岩形成的重要物源,结合硅质岩中含有大量的硅质生物（放射虫和海绵骨针等）的事实,我们认为研究区硅质岩是在生物作用为主,并有大量物源物质和少量热液物质（可能与大断裂导致的玄武岩喷发有关）和火山物质混入的条件下形成的。Ce/Ce*、(La/Yb)Shale、(La/Ce)Shale和∑REE与细粒沉积物沉积环境的关系以及(La/Ce)Shale—Al2O3/(Al2O3 +Fe2O3)图解等说明研究区硅质岩沉积环境为大陆边缘的中下部。Th/U和Ceanom指示了硅质岩形成于氧化环境。 