中国稠油区浅层天然气地球化学特征与成因机制

在我国发育稠油的含油气盆地中,广泛分布着浅层天然气,浅层气资源潜力巨大.研究发现这些浅层天然气与稠油具有密切的成因关系,是厌氧微生物降解原油过程中形成的次生成因的生物气,也称为稠油降解气,它们一般分布在稠油油藏的上倾方向或周围.这种天然气以干气为主,主要成分是甲烷,乙烷以上的重烃类含量较低,非烃中N2含量较高;甲烷的碳同位素值偏轻,一般介于生物气与热解气之间,乙烷的碳同位素偏重,可能混合有热成因气;CO2显示出异常重的碳同位素值,因此,在微生物降解原油过程中碳同位素分馏效应十分明显.稠油降解气的生成是一个十分复杂的地质地球化学和微生物地球化学过程,是在多种微生物群体参与下发生的一系列有机-生物和水-烃反应综合作用的结果,受多种因素控制.     

松辽盆地北部原油烃类组成特征及黏度预测

原油烃类组成特征及黏度预测是油气勘探开发的重要基础.在松辽盆地北部西部斜坡、龙虎泡大安阶地、齐家古龙凹陷选取原油及稠油样品54件、探井油砂样品17件,利用全二维气相色谱和全二维气相色谱-飞行时间质谱对原油及稠油样品开展分析及定量研究.实验结果表明,西部斜坡原油以稠油为主,稠油烃类组成总体呈现链烷烃单环芳烃环烷烃非烃等双环芳烃三环芳烃四环芳烃,芳烃含量最高、非烃等含量最低,链烷烃、环烷烃、芳烃和非烃等组成含量多数相差在15%以内的特征;有次生型和混合型稠油,生物降解是西部斜坡稠油及次生型稠油的主要形成机制,包括轻度、中度和严重生物降解稠油,随生物降解程度的增大,稠油及原油呈现链烷烃含量减小、芳烃和非烃等含量增大、环烷烃含量先增大后减小的趋势,严重生物降解阶段环烷烃降解速率及程度明显大于芳烃和非烃,为原油及稠油不同生物降解阶段烃类组分的抗降解能力及降解机理研究提供了新方法.龙虎泡大安阶地和齐家古龙凹陷主要为常规原油,总体呈现链烷烃含量最高且占绝对优势、芳烃含量最低的特征,龙虎泡大安阶地个别油井萨尔图油层为中度生物降解稠油、葡萄花油层为轻度生物降解原油.生物降解原油尤其是中度和严重生物降解稠油的饱和烃与芳烃参数一般不能真实反映其母质类型及成熟度,Ts/(Ts+Tm)参数能反映原油及稠油的成熟度;利用原油烃类组成及黏度指数预测探井油砂稠油黏度,为油藏原油非均质性、试油方案和产能评价等勘探开发提供了有效方法及途径.     

塔里木盆地柯克亚地区凝析油气藏成因特征研究

对塔里木盆地柯克亚地区油气藏中天然气和原油的地球化学剖析,发现天然气的C2/C3与C1/C2,C1/C3、干燥系数等的分布关系揭示出研究区不仅存在两种明显不同类型的天然气,而且在空间分布上也具有规律性.一类天然气为原油裂解气,分布在浅层X25以上储层中;另一类天然气为干酪根裂解气,分布在深层X27~X8及E2k储层中.原油正构烷烃摩尔浓度的分布反映该地区原油经历了多种类型次生变化作用,且这些次生变化作用都与原油成藏后气态烃类的充注过程有关.根据柯克亚地区油气藏中乙烷、丙烷单体烃的碳同位素值、原油和凝析油中轻烃异庚烷值、庚烷值以及芳烃成熟度参数,指出柯克亚地区油气藏原油和天然气不是同期注入的产物.     

准噶尔盆地南缘凝析油、蜡质油与稠油的形成机理

对于发育多套不同成熟度烃源岩、存在多种类型原油及天然气的复杂含油气区,如何准确判断油气来源与成因一直是非常困难的事情.准噶尔盆地南缘中部地区存在正常原油、轻质油、凝析油、蜡质油和稠油,同时也发现了大量天然气,长期以来对该地区凝析油的来源与成因一直存在很大争议,而对于蜡质油与稠油的形成则几乎没有研究.本文以该地区为研究实例,探讨复杂油气区凝析油、蜡质油与稠油成因判识地质地球化学方法,揭示该地区多种类型原油并存的原因与地球化学过程.南缘中部地区40多个原油、轻质油、凝析油和稠油化学组成及其变化特征精细分析对比表明,该区凝析油以低碳数正构烷烃为主,含有丰富的环己烷、甲基环己烷等环烷烃和苯、甲苯、二甲苯等低碳数芳烃,庚烷值在19~21%,异庚烷值在1.9~2.1,甲苯/正庚烷比值在1.5~2.0之间,其烷烃的分布与高密度蜡质原油和稠油呈镜像关系.结合该区原油、凝析油油源及天然气气源对比结果认为,该区凝析油是白垩系湖相烃源岩生成的成熟原油油藏,在后期遭受了侏罗系生成的高成熟天然气气侵改造的产物,为蒸发分馏/相控运移分馏作用形成的凝析油.蜡质油是蒸发分馏/相控运移分馏作用过程的中间产物或阶段产物,稠油是蒸发/相控运移分馏作用的残留物.蒸发/相控运移分馏作用是南缘凝析油、蜡质油、稠油形成的主要成因机理,其导致油藏原油及凝析油的正庚烷、甲基环己烷、甲苯等轻烃化合物含量发生很大变化,使凝析油的甲苯/正庚烷等比值具有很大的不确定性.因此,不能依据凝析油中甲苯/正庚烷与正庚烷/甲基环己烷比值简单地套用Thompson图版判识其成因,而必须从研究区地质条件、烃源岩成烃演化与生烃历史、各种类型油气分子组成与分布特征、不同物理化学性质油气在纵向及区域上分布等方面综合分析判识凝析油的成因.     

普光气田深部优质白云岩储层形成机制

普光大型气田的发现为我国深层海相碳酸盐岩的勘探提供了重要参考.普光气田发现了目前国内最好的深部白云岩储层,储层不仅厚度大,分布范围广,而且次生孔隙也异常发育.研究认为,普光气藏的油气充注时间早、埋藏深、有机质热演化程度高,烃(油气)-岩(碳酸盐岩储层)-水相互作用的时间长.该地区次生孔隙的发育受多期次成岩作用的影响,成因机理复杂.通过对普光气田长兴组-飞仙关组沉积环境、沉积相带和储层孔隙特征的研究,认为普光优质白云岩储层的形成是发育在有利沉积相带的基础上,受表生溶蚀、埋藏溶蚀、超压作用和构造运动等多种因素共同作用的结果,其中TSR对储层的埋藏溶蚀作用和有机质热演化形成的超压作用对长兴组-飞仙关组次生孔隙发育的具有重要的影响.     

准噶尔盆地西北缘车排子地区新近系沙湾组油源探讨

位于准噶尔盆地西北缘车排子地区的车89井在新近系沙湾组地层中获得高产工业油流,为准噶尔盆地南缘前陆斜坡带新近系勘探开辟了新的领域.车排子地区与四棵树和沙湾二个生烃凹陷毗邻,存在石炭系、二叠系、三叠系、侏罗系和古近系等多套烃源岩,具有形成混源原油的地质和地球化学条件.车89井新近系样品原油碳同位素、族组成及生物标志化合物组成特征等地球化学分析表明,新近系沙湾组原油与单纯的二叠系、侏罗系烃源岩既有某种程度的类似,又都存在一定的差异,没有明确的油源关系,为二者的混源产物.地球化学分析及地质研究表明,古近系乌伦古河组砂岩抽提物与新近系沙湾组原油和砂岩抽提物为同源但不是同期充注,乌伦古河组中的油气在新近系地层沉积前已完成充注,并遭受较为严重的生物降解和氧化水洗作用,从另一方面证明车89井新近系沙湾组原油不可能来自古近系烃源岩.     

利用储层流体包裹体的PVT特征模拟计算天然气藏形成古压力——以鄂尔多斯盆地上古生界深盆气藏为例

利用PVTsim软件, 通过对鄂尔多斯盆地上古生界山西组砂岩储层中的次生液态烃包裹体和同期含气态烃包裹体的研究, 建立起利用它们的二元一次等容线方程二者联立求得该期包裹体的捕获温度和压力的方法. 研究结果表明, 鄂尔多斯盆地上古生界石炭-二叠系储层砂岩次生包裹体的捕获压力为21~32 MPa, 均一温度在100~110℃范围的含气态烃包裹体, 其最小捕获压力比真正捕获压力低6~7 MPa, 其均一温度比捕获温度低2~3℃; 包裹体的捕获温度和压力从南向北有逐渐减小的趋势; 包裹体的捕获压力远小于当时的静水压力. 这些特征与该深盆气藏形成的地质地球化学条件相一致.     

生物降解作用对辽河原油芳烃组成与芳烃成熟度参数的影响

借助于定量GCMS分析技术,系统分析了一组取自辽河油田生物降解程度不同的原油样品的芳烃馏分,结果表明随生物降解作用程度的加深,原油中各类芳烃系列的浓度和分子组成特征均在发生相应的变化.就各类芳烃化合物的浓度而言,常规的烷基萘系列、烷基菲系列和烷基二苯并噻吩系列的浓度均呈现出随生物降解作用的加深而下降,而三芳甾烷系列的浓度则随生物降解作用的加深而升高,表明在生物降解过程中芳烃化合物也很容易遭受降解破坏,但不同的芳烃化合物具有不同的抗生物降解能力.芳烃分子地球化学参数二苯并噻吩与菲(DBTH/P)和甲基二苯并噻吩与甲基菲(MDBTH/MP)的比值可以很好地反映烃源岩沉积环境的氧化还原性和水体盐度的相对大小,但值得注意的是这两个比值在生物降解过程中随降解程度的加深而显著升高,这一现象说明对生物降解原油而言,它们已不具有其原有的地球化学意义,不能用以判断烃源岩沉积环境的性质.甲基菲指数、甲基菲比值和甲基二苯并噻吩比值是常用的确定原油成熟度和缺乏镜质体的烃源岩中有机质成熟度的重要芳烃参数,但在生物降解原油中这些芳烃分子成熟度指标均呈现出随生物降解程度的加深而下降的趋势,从而表明对遭受了生物降解作用改造的原油而言这些参数...     

塔里木盆地环哈拉哈塘海相油气地球化学特征与成藏

环哈拉哈塘凹陷是一个油气十分富集的含油气系统,但是各地区油气的性质与分布差异很大.研究认为已发现的原油和天然气均主要来自于O2 3烃源岩.油气性质的差异主要受油气充注成藏的控制.综合研究认为环哈拉哈塘凹陷油气藏主要经历了三期重要成藏期:晚加里东-早海西期油气主要来自满加尔凹陷寒武系烃源岩,原生古油藏中的烃类遭受强烈降解,目前在塔北隆起高部位形成大量残余干沥青;晚海西期,满加尔凹陷内中上奥陶统烃源岩开始大量生烃并在塔北隆起高部位聚集成藏,在海西期末期因遭受生物降解变成稠油;燕山-喜山期,哈拉哈塘凹陷南部及其以南的满加尔凹陷边缘的中上奥陶统烃源岩开始进入大量生液态烃阶段,生成的油气聚集在印支-燕山期之前形成的圈闭中,其中部分地区稠油遭到不同程度的稀释,或者受到强烈的气侵,导致原油出现明显的差异.     

四川盆地WR区块页岩气藏孔隙压力分布特征

页岩气储层孔隙压力是页岩气藏保存条件综合评价过程中的一项重要指标.常规基于欠压实成因的地层孔隙压力预测方法并不适用于存在大量有机质生烃增压过程的页岩气储层.本文在页岩储层岩石物理建模的基础上,通过在模型中添加有机相来间接考虑有机质生烃作用对泥页岩正常压实趋势的影响,结合有效应力原理,形成了面向页岩气储层的孔隙压力预测技术.该技术在四川盆地南部WR区块页岩气藏实际预测结果表明,研究区五峰组-龙马溪组页岩气藏属于典型的超压气藏.在纵向上,五峰-龙马溪组底部的有机碳含量高的优质页岩层段表现为明显的超压特征,压力系数介于1.6～2.1之间.在平面分布上,深凹区压力系数大,西部深凹区保存条件比东部隆起区要好.压力系数预测结果与钻井实测吻合率大于97％,该方法有效提高了钻前地层压力预测精度.     

页岩气储层压力测井评价模型研究——以涪陵地区龙马溪组页岩为例

欠压实/构造抬升背景下附加生烃增压是形成页岩气储层异常高压的主要成因机制,单一成因机制的压力评价方法无法准确解决这类储层压力评价难题.本研究以页岩孔隙组分测井评价为基础,分析页岩储层压力与不同类型孔隙的成因关系,依据压实平衡原理,评价欠压实/构造抬升作用形成的"背景孔隙压力",进而推导Ⅰ型高-过熟干酪根生烃附加增压测井...     

柴达木盆地西部第三系盐湖相天然气碳同位素特征、成因与分布

柴达木盆地西部坳陷区第三系是典型的内陆盐湖相沉积. 对于系统采集于该区第三系13个油气田的34个天然气样品, 测定了其化学组成的百分含量和碳同位素组成. 根据天然气碳同位素分布, 结合烃源岩和原油地球化学特征, 将天然气划分为腐泥型原油伴生气、混合型原油伴生气、煤成气和混合气. 天然气碳同位素特征、成因类型及分布主要与不同湖水盐度条件下的生源注入类型和分布有关. 根据湖水盐度的区域变化可以预测天然气成因类型与分布. 与中国其他盆地相比较, 柴达木盆地第三系盐湖相天然气重烃碳同位素普遍明显偏重, 因此在该盆地划分天然气成因类型应充分考虑这一因素.     

鄂尔多斯盆地东缘煤层气甲烷碳同位素分布及成因

鄂尔多斯盆地东缘煤层气甲烷碳同位素分布及其成因对认识该区煤层气藏的形成和分布规律,煤层气资源评价具有重要意义.在系统总结该区煤层气组分和煤层气碳同位素的地域、时域和煤阶分布特征的基础上,结合煤储层演化过程,分析了甲烷碳同位素的变化规律.该区甲烷碳同位素分布范围宽,同位素组成总体偏轻,地域上由北往南呈现"变轻-加重-变轻"的趋势,针对性分析认为北部低煤阶次生生物气的生成,中部水动力活跃地区引起的水溶解分馏,南部构造演化过程中地层抬升造成的解吸分馏,以及局部岩浆运动引起的快速增温生烃分馏是造成该区甲烷碳同位素普遍偏轻的主要因素.     

生物气中轻烃分布特征及其成因

在对柴达木盆地涩北1号气田、保山盆地保山气田和松辽盆地阿拉新气田、葡浅气藏和敖南气藏生物气组分及碳、氢同位素分析基础上,应用轻烃分析技术对这些气田(藏)生物气轻烃进行了研究.天然气轻烃中异构烷烃含量与δ13C1值之间具有良好的负相关性,在涩北1号和葡浅气藏生物气δ13C1值小于-60‰,轻烃中的异构烷烃含量很高,大于40%,并且在异构烷烃中主要由细菌来源的2,2-二甲基丁烷和2-甲基戊烷具有优势分布,认为这些气田(藏)生物气中轻烃成因以微生物作用为主;而生物气轻烃中环烷烃含量与δ13C1值呈正相关性,在生物气δ13C1值大于-60‰的阿拉新气田和敖南气藏,环烷烃平均含量大于44%,认为这两个气田生物气轻烃成因以催化作用为主;保山气田生物气轻烃中异构烷烃和环烷烃含量均较高,可能这两种成因都存在.生物气轻烃成因研究对完善有机质地质演化过程中轻烃生成的演化序列和生物气及低熟气的鉴别提供了重要的依据.     

中国沉积盆地大中型气田分布与天然气成因

中国沉积盆地丰富的天然气资源是由我国独特的地质环境决定了的.古生界海相高演化程度的烃源岩、广泛分布的煤系地层以及第四系低温盐湖相地层等,都决定了中国境内天然气的资源前景相当广阔.迄今已在东部、中部、西部及海域的大多数含油气盆地,从前寒武系、古生界、中生界至新生界几乎所有的地质时期,都发现了大规模的天然气聚集.这些大中型天然气藏主要以烃类气体为主,干燥系数大,非烃含量少,碳同位素值分布范围宽,成因多种多样,几乎包括了所有成因类型的天然气,如煤成气、油型气、生物气和无机气等.其中煤成气在天然气资源中占主导地位,特别是已探明的几个千亿方的大型气田,如克拉2、苏里格、大牛地等,均属于煤成气或以煤成气为主;油型气在我国海相盆地占有重要地位,如四川盆地海相天然气田,主要是由原油裂解形成的;在柴达木盆地和松辽盆地西斜坡,分别发现了原生型的生物气大气田和稠油降解成因的次生生物气;无机成因气主要分布在中国东部,尤其是近年来在松辽盆地发现的较大规模的CO2和烃类气体的聚集,意味着无机成因气在中国东部将有很大的勘探潜力.     

四川东部飞仙关组鲕滩气藏储层含自然硫不混溶包裹体及硫化氢成因研究

据显微观测和流体包裹体的激光拉曼分析结果, 在四川省开县, 金株-罗家地区下三叠统飞仙关组, 含H₂S气藏的碳酸盐岩储层样品中发现含元素硫、液态烃、沥青等多种形态特殊的不混溶包裹体. 根据地层岩性、埋藏史和流体包裹体均一温度、沥青反射率等测定结果, 气藏中H₂S的成因主要是含烃储层在晚白垩世时期, 经受140~170℃的高温油裂解成气阶段, 烃类与含膏云岩层段中的CaSO₄热反应生成的(TSR). 储层中大量不混溶包裹体的研究结果, 揭示了元素硫的形成是在第三纪区域抬升降温减压阶段, 含H₂S的天然气储层在温度86~89℃, 压力(305~340)×10⁵Pa的地质流体中, 部分H₂S受氧化以及硫硫酸盐与烃类和H₂S进一步反应的结果. 同时在此期间生成的石膏-硬石膏、方解石矿物捕获了元素硫等微粒, 形成了一批形态特殊的不混溶包裹体, 它们充分记录了储层流体的复杂情况与气藏中H₂S和元素硫的成因信息.     

和田河气田凝析油油源及油气成因关系判识

运用有机地球化学方法,对和田河凝析油进行了油源对比,并对相伴生的凝析油与天然气的成因关系进行了判识.研究结果表明,和田河凝析油具有高的姥鲛烷/植烷比(Pr/Ph),高的C28规则甾烷相对含量(25%),丰富的C26-C27三芳甾烷和三芳甲藻甾烷以及较重的碳同位素组成等地球化学特征,与寒武系烃源岩具有良好的可比性,应源自寒武系烃源岩.多项分子化合物成熟度参数表明,和田河凝析油成熟度并不高,为成熟-高成熟原油范畴.和田河凝析油与天然气虽均源自寒武系烃源岩,天然气亦为原油裂解气,但一系列证据表明,和田河气田的天然气并不是由伴生的凝析油裂解而成,原油裂解生成天然气的过程也不是在现今储层内发生的(非原位裂解气).井口条件下产出的液态凝析油应该是呈分散状溶解在天然气中,是由天然气携带注入气藏的.     

中国低孔渗大气区地质特征、控制因素和成藏机制

在对低孔渗大气区地质特征、控制因素分析的基础上,剖析了不同类型气藏的形成机制．低孔渗砂岩连续型大气区的主要地质特征表现在：大范围、低丰度、连续分布、大气区的天然气聚集特征;广覆式优质烃源岩与紧密接触式生储盖组合;主要发育于大型陆相坳陷或海陆交互相浅水河流三角洲体系：大范围准层状岩性型、成岩型和毛细管压力型为主的多种圈闭类型共生;存在达西流和非达西流双重渗流机理;多种类型气水关系并存,气水分布复杂化;甜点高产、带状富集、宏观连片的资源分布规律．低孔渗砂岩大气区形成的主要控制因素是：稳定的动力学背景和平缓的构造格局控制广覆式砂泥岩大范围交（间）互分布;大型缓盆弱水动力条件控制大范围浅水三角洲连续性低孔渗储层的形成;区域性差异成岩作用和非均一性成岩相控制有利储层和成岩圈闭群的发育;弱小弥散的成藏动力导致大范围连续分布的气藏资源丰度低．不同圈闭类型的低孔渗砂岩大气区具有不同的成藏机制：岩性圈闭气藏的分隔式压差交互机制;成岩圈闭气藏的分流式差异汇聚机制;毛细管压力圈闭气藏的非达西渗流机制．研究结果对深化和完善我国天然气地质理论,实现低孔渗天然气的预测评价和有效勘探具有一定的实践意义．     

浅水湖泊湖泛(黑水团)中的微生物生态学研究进展

"湖泛"是指湖泊水体中(包括沉积物)富含大量藻源性(或草源性)的生物质,在微生物的分解作用下,大量消耗氧气,出现厌氧分解,微生物在还原条件下,促进许多"黑臭"物质的形成,进而影响水质和湖泊生态系统结构与功能乃至造成环境灾难.与湖泛发生时的环境特征(如低溶解氧,低p H,高有机质,高总磷、总氮)相对应的是其简化的食物网结构和特殊的微生物类群.本文将主要针对湖泛中的微生物群落及其在物质循环中的作用展开综述.研究显示湖泛水体中主要微生物类群,如真菌、细菌厚壁菌门的梭菌以及产甲烷古菌等,在有机质的快速分解和厌氧矿化过程中发挥着重要作用;沉积物中主要的微生物功能群,如硫酸盐还原细菌、铁还原细菌、甲烷厌氧氧化菌和反硝化细菌等,是湖泛致黑物质形成的关键.缺氧及厌氧条件下碳、硫和铁等元素生物地球化学过程的相互关联以及多种微生物之间形成的互营共生可能是湖泛过程中功能微生物的重要特征.湖泛中微生物功能的进一步研究,亟需借鉴海洋低氧区及深海沉积物的经验,引用先进研究手段,提出可靠的生物地球化学证据.浅水湖泊湖泛(黑水团)中的微生物生态学探索将有助于从机理上揭示湖泛黑臭的成因.     

中国典型叠合盆地与油气成藏研究新进展——以塔里木盆地为例

我国的含油气沉积盆地以经历过多次构造与沉积叠加为特征, 可用“叠合盆地”去统称那些由两种或两种以上类型的原型盆地叠加或复合在一起的盆地. 这些盆地的特性可概括为“多期成盆、多期改造、多套烃源岩、多次生排烃、多期运聚散”. 针对叠合盆地的特性, 应用波动分析方法进行“成盆-成烃-成藏”过程分析, 建立油气成藏体系理论将有助于提高此类盆地的油气勘探效率. 以塔里木盆地为例, 重点介绍当前在成盆、成烃及成藏研究过程中的重大进展. 成盆研究进展有: (ⅰ) 地球物理综合剖面揭示了塔里木板块向天山造山带的“层间插入消减”以及具有东西分段特征; (ⅱ) 沉积-地球化学综合剖面研究成果揭示了库车坳陷中新生代的演化阶段及盆地性质; (ⅲ) 野外调查及应力恢复结果显示, 第四纪以来库车坳陷处于天山挤压隆升后的浅层重力伸展阶段. 成烃研究进展有: (ⅰ) 建立了海相碳酸盐岩优质烃源岩发育的环境指标; (ⅱ) 确立了有效碳酸盐岩烃源岩的有机质丰度下限. 成藏研究进展有: (ⅰ) 建立起适应不同条件下流体包裹体古压力与古温度确定方法; (ⅱ) 通过油源对比分析, 指出轮南、塔河地区的原油可能源于中上奥陶统源岩; (ⅲ) 对轮南地区不同时代储层石油包裹体进行分期并探讨其形成时间.