从生物脂类化合物到沉积有机质的变化及其对正演烃源岩有机质形成的启示

现代海洋生物有机组分的动态变化过程是利用正演法评价海相优质烃源岩的重要中间环节, 可以为估算沉积过程中有机质的损耗提供参考.从化学组成来看, 生物体的脂类与原油成分最为接近, 而且与其他生化组分相比, 脂类的化学性质相对稳定, 可以长期保存在地层中, 因此脂类是最重要的生油母质.温度、盐度、CO2等环境条件以及生物的种类和生长阶段对生物脂类组成有重要影响, 不同环境条件和不同种类的生物对烃源岩有机质的贡献也不同.海水中的有机质在沉积过程中受原始生产力和氧化还原条件的影响.在特定生境中, 在一定的生产力范围内, 沉积有机质的通量与生产力有正相关关系.超过此范围, 沉积有机质通量与生产力关系不大.氧化条件下有机质降解速度快, 而还原条件则有利于沉积有机质的保存.生物膜的形成不仅使有机质更容易沉积, 而且降低了有机质被降解的机会.地质历史时期生物膜的识别对研究烃源岩有机质的保存具有重要意义.      

On the geobiological evaluation of hydrocarbon source rocks

Hydrocarbon source rocks are characterized by the hydrocarbon discharge, and the alteration and variation in organic compositions and organic content due to the enhanced thermal maturation. These variations throw constraints on the application of the conventional inversion evaluation of hydrocarbon potential by assessing the residual organic matter left in source rocks. Geobiology, probing the interaction between the life system and the earth system, provides new principles in deciphering the whole dynamic processes related to the organic evolution history from living biomass to organic burial. Geobiological subdisciplines, including molecular geobiology, geomicrobiology, geoecology and biogeochemistry, offer new methodology and techniques to estimate the paleoproductivity, depositional organics and organic burial capacity and their components. Geobiofacies, newly proposed herein, is terminologized to define the geobiological dynamic processes through the combination of biofacies with organic facies and sedimentary facies, and expressed by the biohabitat types, paleoproductivity, depositional and preserved organics. Geobiofacies is identified as a useful means to create the geobiological evaluation system, which in turn rectifies the conventional evaluation system for the marine source rocks. __________ Translated from Earth Science—Journal of China University of Geosciences, 2007, 32(6): 727–740 [译自: 地球科学—中国地质大学学报]     

强烈风化作用对烃源岩评价指标的影响——以额济纳旗及邻区石炭系—二叠系为例

通过对雅干地区4口浅钻井样品与二叠系埋汗哈达组、阿其德组和哈尔苏海组露头样品、XT9井岩心样品、大狐狸山剖面干泉组露头样品的有机质丰度、类型、成熟度等烃源岩评价指标的对比研究,认为强烈风化作用对烃源岩有机质丰度和常规有机质类型评价指标(H/C-O/C)的影响范围超过50m,且对有机质丰度各评价指标的影响程度不尽相同,对TOC含量的影响最小,对生烃潜量的影响最大;生物标志化合物指标受风化作用的影响较小,能对露头样品有机质类型进行有效划分。风化作用对镜质体反射率(Ro)的影响范围在10m以内。     

柴达木盆地东部石炭系烃源岩评价

柴达木盆地东部地区石炭系暗色泥岩、碳酸盐岩、煤及炭质泥岩均发育.大量区域地质调查及有机地球化学分析表明,石炭系烃源岩主要以暗色泥岩和碳酸盐岩为主,炭质泥岩和煤可能具有生烃能力.暗色泥岩有机碳含量平均为1.13%,有机质类型以Ⅲ型和Ⅱ2型为主,为中等-好的烃源岩;碳酸盐岩有机碳含量低,平均为0.26%,有机质类型为Ⅱ1与Ⅱ2型,属中等-差的烃源岩.除都兰地区有机质成熟度过高、处于过成熟的生干气阶段外,其他地区有机质成熟度中等,正处于生、排烃高峰期,具有良好的油气勘探前景.石灰沟地区烃源岩厚度大、丰度高,暗色泥岩和碳酸盐岩分别达到了好烃源岩和中等烃源岩的标准,有机质成熟度中等,生烃潜力较大.     

柴达木盆地东部石炭系烃源岩评价

柴达木盆地东部地区石炭系暗色泥岩、碳酸盐岩、煤及炭质泥岩均发育。大量区域地质调查及有机地球化学分析表明,石炭系烃源岩主要以暗色泥岩和碳酸盐岩为主,炭质泥岩和煤可能具有生烃能力。暗色泥岩有机碳含量平均为1.13%,有机质类型以Ⅲ型和Ⅱ2型为主,为中等—好的烃源岩;碳酸盐岩有机碳含量低,平均为0.26%,有机质类型为Ⅱ1与Ⅱ2型,属中等—差的烃源岩。除都兰地区有机质成熟度过高、处于过成熟的生干气阶段外,其他地区有机质成熟度中等,正处于生、排烃高峰期,具有良好的油气勘探前景。石灰沟地区烃源岩厚度大、丰度高,暗色泥岩和碳酸盐岩分别达到了好烃源岩和中等烃源岩的标准,有机质成熟度中等,生烃潜力较大。     

近70年滇池有机质来源和生产力变化的沉积记录

总有机碳(TOC)、稳定碳同位素(δ¹³C)、岩石热解分析(Rock-Eval)和甾醇生物标志物等有机地球化学指标用于研究滇池过去70年沉积物有机质的来源及水体生产力的变化。C/N、δ¹³C、氢指数(HI)表明滇池沉积物有机质主要为水生来源, 且主要为藻类有机质。初级生产力指标(热解烃峰参数(S2)、HI、δ¹³C)和浮游植物甾醇(菜籽甾醇、甲藻甾醇)含量从2000年以后快速增加, 而从近几年开始增速放缓或开始下降, 说明滇池水体生产力在过去几十年不断上升, 不过在最近得到一定控制, 这与滇池沉积物营养盐的变化趋势相似。对生产力指标和浮游植物甾醇与环境因子如5年移动平均气温(T₅)、总氮(TN)、总磷(TP)进行相关分析, 结果表明滇池生产力变化与环境因子呈现显著的正相关关系, 说明气候变暖和营养盐增加均促进该水域藻类的繁殖; 此外, 多元线性回归分析结果表明, TN是影响滇池生产力变化的主要环境因子。研究结果对探寻水体富营养化过程及影响因子, 并对湖泊管理和水华防治工作提供科学依据。

     

中国海相碳酸盐岩评价中有关有机质丰度下限的几点讨论

综述了中国海相碳酸盐岩有机质下限研究的若干进展,认为针对不同需求,应提出碳酸盐岩烃源岩最低下限、有效烃源岩下限、战略选区下限3个不同的下限标准.高成熟碳酸盐岩原始有机质丰度恢复一直存在争议,根据生烃动力学,结合热史,可实现原始有机质总量的恢复.碳酸盐岩中泥质与有机质丰度、排烃能力是否相关仍存在争论,认为碳酸盐岩中泥质的作用仍有待进一步研究.     

中国海相碳酸盐岩评价中有关有机质丰度下限的几点讨论

综述了中国海相碳酸盐岩有机质下限研究的若干进展,认为针对不同需求,应提出碳酸盐岩烃源岩最低下限、有效烃源岩下限、战略选区下限3个不同的下限标准。高成熟碳酸盐岩原始有机质丰度恢复一直存在争议,根据生烃动力学,结合热史,可实现原始有机质总量的恢复。碳酸盐岩中泥质与有机质丰度、排烃能力是否相关仍存在争论,认为碳酸盐岩中泥质的作用仍有待进一步研究。     

内蒙古西部额济纳旗及其邻区石炭系—二叠系烃源岩的发育特征和生烃潜力评价

定量评价盆地的烃源岩生烃潜力是油气勘探首先要解决的问题之一。采用多项有机质丰度、类型和成熟度指标定量或定性地分析了额济纳旗及邻区石炭系—二叠系烃源岩的生烃潜力,证实额济纳旗及邻区的石炭系—二叠系发育了浅海陆棚相以泥页岩为主的烃源岩。研究表明,该区石炭系—二叠系的阿木山组、埋汗哈达组和哈尔苏海组3套烃源岩,厚度大,有机质丰度较高,有机质类型以Ⅲ型为主,热演化程度与构造活动、埋藏深度有关,多数有机质演化程度处于成熟阶段,显示区内石炭系—二叠系具有良好的油气资源前景。     

内蒙古西部额济纳旗及其邻区石炭系—二叠系烃源岩的发育特征和生烃潜力评价

定量评价盆地的烃源岩生烃潜力是油气勘探首先要解决的问题之一。采用多项有机质丰度、类型和成熟度指标定量或定性地分析了额济纳旗及邻区石炭系—二叠系烃源岩的生烃潜力,证实额济纳旗及邻区的石炭系—二叠系发育了浅海陆棚相以泥页岩为主的烃源岩。研究表明,该区石炭系—二叠系的阿木山组、埋汗哈达组和哈尔苏海组3套烃源岩,厚度大,有机质丰度较高,有机质类型以Ⅲ型为主,热演化程度与构造活动、埋藏深度有关,多数有机质演化程度处于成熟阶段,显示区内石炭系—二叠系具有良好的油气资源前景。     

内蒙古西部额济纳旗及其邻区石炭系-二叠系烃源岩的发育特征和生烃潜力评价

定量评价盆地的烃源岩生烃潜力是油气勘探首先要解决的问题之一.采用多项有机质丰度、类型和成熟度指标定量或定性地分析了额济纳旗及邻区石炭系-二叠系烃源岩的生烃潜力,证实额济纳旗及邻区的石发系-二叠系发育了浅海陆棚相以泥页岩为主的烃源岩.研究表明,该区石炭系-二叠系的阿木山组、埋汗哈达组和哈尔苏海组3套烃源岩,厚度大,有机质丰度较高,有机质类型以Ⅲ型为主,热演化程度与构造活动、埋藏深度有关,多数有机质演化程度处于成熟阶段,显示区内石炭系-二叠系具有良好的油气资源前景.     

Supercritical Carbon Dioxide Extraction of Organic Matter from Petroleum Source Rocks and Its Implications

Organic matter was experimentally extracted by supercritical fluids(CO2 1% isopropanol)from petroleum source rocks of different thermo-maturities at different buried depths in the same stratigraphic unit in the Dongying Basin.The results show that supercritical fluid extraction(SFE)is more effective than Soxhlet extraction(SE),with higher amounts and greater varieties of hydrocarbons and soluble organic matter becoming extractive.The supercritical CO2 extraction is therefore considered more valuable in evaluation of petroleum source rocks and oil resources,particularly those of immature types.     

松辽盆地松科1井青山口组沉积有机质特征及生烃潜力

对松辽盆地陆相白垩系科学钻孔松科1井青山口组连续取芯剖面开展了一系列有机地球化学分析,从有机质丰度、烃类组成、萜类生物标志物及岩石热解参数等方面对该层段沉积有机质组成分布特征和生烃潜力进行了系统研究。结果显示,松辽盆地青山口组有机质类型、丰度组成具有明显的阶段性分布;松科1井所在区域的青一段和青二三段底部总厚153．64m的沉积层段有机质丰度高,有机碳含量在2．32％～5．24％之间,有机质类型以腐泥质I型为主。IH指数在355～594mg／g之间,生烃潜力指数在11．8—27．0mg／g之间,是具有极高生烃潜力的优质烃源岩;青二三段中上部有机碳含量相对较低,岩石热解参数显示有机质类型以Ⅱ-Ⅲ型为主,其中顶部以Ⅲ型为主,中部以Ⅱ型为主;综合生烃潜力指数表明青二三段中下部仍具有一定的生烃潜力,属于中等至良好烃源岩。TOC与,H相关性显示有机质特征在剖面上的阶段性变化可能主要受原始有机质埋藏保存条件的控制,即在沉积环境条件不利于有机质埋葬保存时,有机质被大量氧化分解,造成有机质丰度降低、有机质类型变差;而当水体沉积环境有利于有机质埋藏保存时,大量有机质的堆积保存导致优质烃源岩的形成。要强调指出的是,松科1井所在区域青二三段底部厚达80m富有机质沉积是与青一段性质、厚度相当的优质富有机质烃源岩,应作为松辽盆地扩大油气资源潜力的重点勘探评价方向予以重视。     

全球白垩系烃源岩分布及沉积环境*

烃源岩是油气生成的物质基础,白垩系烃源岩以29%的比例居全球各层系之首。通过古地磁与地理信息数据耦合,以及对所有白垩系烃源岩层位数据的统计和对比,恢复了白垩系烃源岩的分布特征,分析了其发育环境。结果表明：(1)白垩系烃源岩主要发育于阿普特阶—土伦阶(占白垩系烃源岩的52 63%)。(2)白垩系烃源岩主要发育于2种构造、沉积环境：陆表海环境(非典型被动陆缘)和裂谷环境。(3)白垩纪早期,烃源岩干酪根以Ⅰ型为主;白垩纪中期,烃源岩干酪根过渡为以Ⅱ型为主,Ⅰ型较少;白垩纪晚期,Ⅲ型干酪根烃源岩迅速增多。(4)白垩纪大陆裂解边缘出现富有机质沉积,上升流促进生物繁盛,高温、干旱的气候使陆表浅海区盐度较高,其还原环境有利于烃源岩的保存。     

豫东地区煤系烃源岩有机质特征与煤系气资源潜力

为了评价豫东地区煤系烃源岩生烃潜力,基于有机碳含量（TOC）、镜质体反射率、干酪根类型及显微组成等测试分析结果,探讨了豫东地区不同区块煤系烃源岩的有机地球化学特征,对比分析了不同区块煤系气资源潜力,提出煤系气勘探有利区块。结果表明：区内煤系烃源岩的有机碳含量偏低（小于1.5%）;干酪根类型以Ⅲ型为主,偶见Ⅱ₂型干酪根,利于生气;煤系经历了中二叠-中晚三叠世和晚侏罗-早白垩世2个大量生烃阶段,烃源岩热演化程度较高,镜质体反射率（R_ran）为1.44%~3.80%,平均2.83%,有机质进入高成熟-过高成熟阶段,生烃量较充足。总体上,区内烃源岩生烃潜力属于差-中级别,砂泥岩储集性能相对较好,含气量高。煤系盖层主要为封盖性好的细砂岩、煤层、泥质岩类,煤系烃源岩气体保存条件好。研究认为研究区的睢西区块烃源岩具有埋藏深度较浅、有效厚度大、孔隙度高、含气量和含气饱和度高、有机质成熟度高的特点,为豫东煤系气勘探的有利区块。     

江汉盆地海相地层有效烃源岩的识别

海相地层或海相碳酸盐岩烃源岩地球化学评价的焦点问题之一是如何鉴定有机质丰度下限和划分有效烃源岩与非有效烃源岩.江汉盆地海相地层烃源岩的地球化学研究表明,在有机质成熟演化过程中,烃源岩有机碳(TOC)含量不会有明显的降低,有机碳含量是有机质丰度评价的有效地球化学指标.参考国内外有关碳酸盐岩烃源岩有机质丰度的评价标准,结合本区油气显示,该高演化区有效碳酸盐岩烃源岩有机碳的下限值为0.2%～0.3%,二叠系烃源岩为有效烃源岩.     

江汉盆地海相地层有效烃源岩的识别

海相地层或海相碳酸盐岩烃源岩地球化学评价的焦点问题之一是如何鉴定有机质丰度下限和划分有效烃源岩与非有效烃源岩。江汉盆地海相地层烃源岩的地球化学研究表明,在有机质成熟演化过程中,烃源岩有机碳(TOC)含量不会有明显的降低,有机碳含量是有机质丰度评价的有效地球化学指标。参考国内外有关碳酸盐岩烃源岩有机质丰度的评价标准,结合本区油气显示,该高演化区有效碳酸盐岩烃源岩有机碳的下限值为0.2%～0.3%,二叠系烃源岩为有效烃源岩。     

东海陆架泥质区沉积有机质的物源分析

色谱和色谱／质谱分析表明，济州鸟西南泥质区正构烷烃、姥鲛烷、植烷、藿烷和甾烷等生物标志物的特征与现代长江口、老黄河口和新黄河口的河流沉积物均区别很大，该泥质区的沉积有机质主要来源于海洋低等生物（如细菌和藻类等）以及陆源高等植物的输入，表现为不同来源和成熟度的生物标志物的混合，同时该泥质区沉积有机质与矿物碎屑沉积物来源不尽相同。长江口泥质区正构烷烃高相对分子质量部分与长江口沉积物相似，正构烷烃和藿烷所反映的有机质成熟度高于现代长江和老黄河口沉积物，甾烷的成熟度与长江相仿而明显高于老黄河口沉积物。长江口泥质区的沉积有机质主要来源于长江输入的陆源高等植物碎片和海洋源的低等生物。东海陆架近岸与远端泥质区沉积有机质的物源很不相同。     

塔里木盆地库车坳陷中生界油源岩有机成熟度和生烃历史

库车坳陷存在上三叠统黄山街组(T3h)和中侏罗统恰克马克组(J2q)两套湖相油源岩,从三个方面研究了这两套油源岩现今成熟度分布及其在地质历史中的演化:一是对钻孔和露头剖面两套油源岩样品镜质组反射率实测分析;二是从中下侏罗统煤系源岩,特别是煤中镜质组反射率实测数据限定分别位于中下侏罗统(J1y和J2k)煤系地层上下的两套油源岩的有机成熟度;三是从地层分层数据和地温史对人工井(中)两套油源岩成熟度的模拟分析.库车坳陷黄山街组和恰克马克组露头剖面油源岩镜质组反射率自东向西总体上呈现明显的增高趋势,在东部基本上处于临界成熟-成熟阶段,而西部则处于凝析油-湿气阶段或干气阶段.库车坳陷黄山街组油源岩主要生油阶段位于65～5 Ma,生油高峰约在23～12 Ma,油源灶最早(约65 Ma)出现在坳陷西部,不断向东部扩展;恰克马克组湖相油源岩主要生油阶段位于12 Ma至现今,生油高峰约在5～2 Ma,油源灶最早(约12 Ma)出现在拜城凹陷腹部,后向四周扩展.     

川东南—黔北地区龙马溪组沉积环境及对烃源岩的影响

川东南—黔北地区下志留统龙马溪组发育富含有机质泥页岩,是华南地区海相地层中的优质烃源岩之一,且分布广泛,厚度大,是有利的页岩气勘探区。通过研究区30条野外露头剖面和12口钻井的资料分析,结合岩性、元素地球化学、测井地球物理及古生物等相标志研究,对川东南—黔北地区下志留统龙马溪组沉积环境、沉积演化及其对烃源岩的影响进行了研究,在川东南—黔北地区龙马溪组识别出泥质深水陆棚、泥质浅水陆棚、砂泥质浅水陆棚、砂质浅水陆棚、灰泥质浅水陆棚、灰质浅水陆棚、浊流沉积、台地边缘浅滩-生物礁浊流等8种沉积类型,其中泥质深水陆棚是龙马溪组烃源岩形成的主要沉积环境。通过对沉积环境的研究,认为龙马溪组底部缺氧的滞留环境和缓慢的沉积速率是龙马溪组优质烃源岩发育的主要因素。研究为区内页岩气勘探开发提供有力保障。