盐岩对地层温度及烃源岩热演化的影响:以加蓬盆地X区块为例

应用钻井、测井、地震等资料及盆地数值模拟技术,以加蓬盆地X区块为例,探讨了盐岩对地层温度及烃源岩热演化的影响。结果表明:研究区盐岩体呈带状或点状分布,厚度介于0～3 723m之间,均值808.5m。盐岩的热导率是其他沉积岩的2～4倍,因此受高热导率的影响,使得盐上地层温度及烃源岩成熟度升高,盐下地层温度及烃源岩成熟度降低;且盐岩层越厚,这一影响越大,对于盐下地层,盐厚2 000m时温度差为25.1℃,Ro差值为0.6%。离盐岩层越近,烃源岩成熟度受盐岩的影响越大,对于盐下地层,离盐岩层近的Vembo组Ro差值最大可达1.2%以上。因此,受制于盐岩体的厚度、形态等变化,不能利用钻井揭示的烃源岩成熟度及其演化过程来预测盐岩发育区周围烃源岩的成熟度及演化。     

中国东南地区岩石热导率值的分析

测定我国东南地区７１２块岩石样品的热导率数据，计算了各类岩石的平均热导率值。该区中沉积岩的热导率值普遍高于华北地区同类岩石的热导率值。砂岩和泥岩的平均热导率值分别为３．４１±１．２２Ｗ／ｍ．Ｋ和３．５９±１．１９ｗ／ｍ．Ｋ，而且在区域上同类岩石的热导率值变化幅度很大。研究结果表明，这些岩石的热导率值主要受控于其矿物成分，特别是石英的含量。为了确保该地区实测热导率数据的可靠性，对部分样品进行了多种方法的检测，并在此基础上选送７块样品到美国地质调查所用稳态的分棒法进行检测，结果十分一致。在计算热流值时，根据该地区沉积岩的特点采用厚度加权平均热导率值，从而使我国东南地区的实测热流值具有较高的质量和可靠性。     

敏感性分析在烃源岩成熟度史模拟中的应用——以川东北地区普光5井古生界海相烃源岩为例

通过分析输人模型的参数对输出结果的影响,可以确定影响烃源岩成熟度史模拟的敏感性参数.本文应用Easy% Ro化学动力学模型,以普光5井为例,对川东北地区各期构造运动剥蚀厚度、古地表温度和古地温梯度进行了相关的敏感性分析.分析结果表明:研究区下寒武统、下志留统、下二叠统和上二叠统烃源岩现今成熟度状态完全受控于燕山运动晚幕...     

泌阳凹陷深凹区古流体压力演化与油气充注耦合关系

泌阳凹陷深凹区蕴含可观的岩性油气藏，现今压力大多显示为常压-弱超压系统.利用盆地数值模拟和流体包裹体热动力学模拟相结合，揭示了深凹区古压力演化历史.生烃历史显示泌阳凹陷持续埋藏到廖庄组沉积末期达到最大埋藏深度（约23.03 Ma）时，达到生烃高峰期；随后地层抬升，生烃强度减弱并趋近于停止.深凹区砂岩储层中检测到两种不同成分油包裹体，即成熟度低的橙黄色荧光油包裹体和成熟度相对较高的蓝绿色荧光油包裹体.包裹体均一温度结合埋藏史显示深凹区油气充注时间分别为35.4~30.3 Ma和27.8~26.5 Ma.盆地数值模拟显示深凹区从39.3 Ma开始压力持续增加，到约23.03 Ma时，即埋藏最深时发育显著的超压，压力系数可达1.5左右，之后超压减弱，演化至现今的常压-弱超压系统.包裹体热动力学模拟恢复的古压力也显示相似的演化趋势.总体上，生烃期，充注期以及超压形成期三者在时间上的耦合表明深凹区是由生烃增压下驱动两期油气充注以至形成现今的岩性油气藏.      

基于花岗闪长岩矿物成分的热导率预测模型

岩石矿物成分的种类及相应体积分数是影响岩石热导率的主要因素,通过室内实验测定花岗闪长岩的热导率及矿物成分的含量,研究矿物成分对岩石热导率的影响规律。将岩样各矿物成分体积分数转化为相同平板面积的壁面厚度,建立了花岗闪长岩矿物成分对其热导率影响规律的预测模型,预测值与实测值误差在0.2～0.6 W/(m·K)之间,通过修正系数调整模型使误差控制在5%范围,同时分析模型得到花岗闪长岩热导率随石英体积分数与长石体积分数比值的增加而变大,为开发利用干热岩地热能和岩石热物性研究提供理论参考。     

两淮煤田煤系地层岩石热导率特征

基于对淮北和淮南煤田煤系地层所测定的127块岩石样品的热导率结果,对测试的岩石热导率结果进行校正,还原 岩石初始压力和温度环境下的热导率,校正结果值略大于实测值。同时结合区内前人的实测数据,全面报道了两淮煤田岩 石热导率参数及其特征,并从多方面分析了影响热导率大小的因素。结果表明：两淮煤田煤系地层岩石热导率变化范围为0.37～ 4.36 W/mK,平均值2.54 W/mK;热导率与岩性、埋藏深度、地层时代和密度等相关密切,砂岩的热导率普遍大于泥岩和 煤,热导率和深度、密度均表现为正相关关系。     

新疆库鲁克塔格地区盆山构造热演化史

利用磷灰石构造热年代学年龄、有机质成熟度指标、磷灰石裂变径迹热史模拟和单井EASY%Ro反演等方法,对新疆库鲁克塔格地区盆山系统开展盆山构造热演化史研究。结果表明,磷灰石年龄记录了早白垩世（99~1244 Ma）、晚白垩世（66~87 Ma）和古近纪（284~63 Ma）3次抬升过程;有机质成熟度指标和磷灰石裂变径迹热史模拟反映出海西期构造抬升过程。单井热史模拟表明,孔雀河斜坡下古生界烃源岩在志留纪末-早泥盆世到达最大热演化程度,模拟最大古地温梯度为356 ℃/100 m,侏罗纪末古地温梯度为31 ℃/100 m,焉耆盆地南部凹陷侏罗纪晚期模拟最大古地温梯度达415 ℃/100 m。海西期剧烈的造山运动使孔雀河斜坡由沉积转入剥蚀演化阶段,对油气成藏具有重要意义,晚白垩世隆升使孔雀河斜坡及焉耆盆地侏罗纪烃源岩热演化停止。     

四川盆地东北地区古地温梯度模拟

四川盆地东北地区古地温梯度一直缺乏研究。以普光气田已有的实测反射率数据为依据,应用EasyRo模拟计算方法,研究了该区主要生烃期的古地温梯度。结果表明,对川东北地区主要埋藏与生烃期(三叠纪—早白垩世)进行的成熟度模拟计算,应用古地温梯度为3.0℃/100m的古地温模式计算所得的结果与实测结果非常吻合。进一步提出了该区的简化古地温模式为[3.0℃/100m(96Ma)—2.8℃/100m(65Ma)—2.2℃/100m(0Ma)]。     

新疆准噶尔盆地克-乌大逆掩断裂带烃类热成熟作用

本文应用定量方法研究了逆掩断裂带在逆掩发生后,断层上下盘岩石由热传导作用导致的热效应,并将这种逆掩热效应和洛-韦TTI方法结合起来,利用镜煤反射率等成熟度指标,进行该带生油岩热模拟和古地温的恢复;介绍了简单的一次逆掩和较复杂的多次逆掩热效应定量研究方法;通过对逆冲盘厚度不同的克-乌逆掩大断裂、扎伊尔逆掩断裂带对比研究,探讨了逆掩热效应的主要影响因素,最后对上下盘烃类热成熟作用过程进行了讨论。     

低温热年代对黄陵隆起中新生代古地形的约束

低温热年代技术已经广泛应用于造山带的剥露作用和古地形演化的研究。本文对黄陵隆起进行了裂变径迹和(U-Th)/He热年代学研究,分析计算其隆升剥露速率和厚度,恢复黄陵隆起中新生代古地形。依据岩石样品冷却历史计算出的剥露速率以及剥露厚度结果,综合黄陵隆起现今地形起伏,均衡回弹作用以及古海平面变化情况,获得了黄陵隆起早侏罗世、早白垩世、晚白垩世、晚始新世以及现今5个时期的古地形变化情况。结果表明黄陵隆起地形表现为持续降低的趋势,并存在两期剧烈的隆升剥露阶段。分析认为,白垩纪(140~80 Ma±),黄陵隆起的快速隆升剥露作用与秦岭大别造山带大规模的挤压作用密切相关,晚始新世以来(40~0 Ma)黄陵隆起的快速抬升剥露作用则是对喜山期构造运动的响应。     

随机固-热耦合模型与岩石热破裂数值试验研究

1. 大连轻工业学院 信息科学与工程学院,大连 116034;2. 辽宁工程技术大学 力学与工程科学系,辽宁 阜新 123000     

Magnitude of latent heat in thermally loaded clays

Temperature changes are known to induce specific couplings in clay, in particular, an anomalously high thermal pressurization in undrained conditions or a thermal compaction in drained conditions, both of which are potential threats for the mechanical stability and sealing capacity of the geomaterials. Thermodynamical analysis of those peculiar thermomechanical couplings points to a potentially important latent energy, which in turn could limit the temperature change upon heating or cooling. The direct measurement of latent energy developed during a laboratory geomechanical test is challenging. Instead, proper identification of thermal hardening in conventional experiments with temperature changes provides an alternative route to estimate latent energy. In this work, existing laboratory thermomechanical tests of clays are analyzed with a rigorous thermodynamic framework to quantify the magnitude of latent energy in thermomechanically loaded clays. A thermodynamically consistent constitutive model for fully saturated clays that combines two key features, (a) the temperature dependence of the blocked energy and (b) the framework of bounding plasticity, is proposed. The performance of the model is validated by reproducing results obtained in laboratory tests for Boom and Opalinus clays. The thermomechanical loads considered to validate the model performance were then used to estimate the percentage of work that remains latent in the clayey material during plastic yielding. We find that the magnitude of latent energy is quite significant, typically a few tens of percent of the total dissipated energy, and increases significantly with temperature. Accordingly, it is expected to play an important role in the thermomechanical response of clays.     

温度对粘性土介质力学特性的影响

分析了温度效应对粘性土介质若干基本力学特性的影响。对粘性土的热固结问题、温度对粘性土介质渗透特性的影响、粘性土中的热传导规律及热阻抗特性、土-水体系在温度效应下的作用机理、温度作用下粘性土的本构规律等进行了深入研究。特别就温度诱致的孔隙水压力的变化机理及不同性质土类粘性土体积变化的可逆性问题进行了探讨。     

热棒技术加强高原冻土区路基热稳定性的应用研究

热棒是传热效率很高的热导装置，适合于增强青藏高原多年冻土区建筑物地基的热稳定性，介绍了青藏高原多年冻土区内某试验路基中使用热棒的一些基本情况，分析了热棒的工作状态和制冷作用半径，并针对不同的气候情况对路基本体和路基基底的地温场分布状况变化进行了对比分析。结果发现，使用热棒后经过1a时间，路基基底的冷储量得到了显的增加，在路基工程中使用热棒保护冻土和增强路基热稳定性是成功有效的，最后对热棒路基的设计参数提出了一些建议。     

煤田自燃烧失量的计算方法探讨

在定量分析地面红外辐射温度与地面热流密度的基础上,归纳了二者之间的相互关系,探讨了根据地面的红外辐射温度计算地面热流密度和煤田自燃烧失量的方法,在此基础上提出利用陆地卫星LandsatTM第六波段计算煤田自燃烧失量的方法.     

石墨热稳定性分析

采用差热分析，高温热解方法对石墨产品热稳定性进行了试验分析，进一步证明通氮保护测定石墨产品挥发分方法的科学性和必要性。     

Determination of paleoheat-flux using multiple thermal indicator tomography

Multiple thermal indicator tomography is a non-linear inversion procedure which permits simultaneous determination of geological, chemical kinetic, and thermal parameters in the burial and thermal histories of sediments. The procedure is based on inverting measurements with depth in a well of multiple thermal indicators, each of which must have experienced the same thermal history. For two wells from diverse geological settings, tomography is used to assess the paleoheat-flux variations with time most consistent with all the thermal indicator data. Resolution and sensitivity of the results are also addressed. For the case history of well X in the North Sea, with both vitrinite reflectance and sterane isomer thermal indicators, a generally decreasing heat flux from past to present is obtained roughly halving every 50 Ma. The activation energy for the sterane isomer is also determined simultaneously to be 42±20 kJ/mole. For the second case history of the Irma Mclean well in the onshore Gulf of Mexico, data from four thermal indicators are available: vitrinite reflectance, sterane and hopane isomers, and sterane aromaticity. A general decrease in paleoheat-flux from amount 2.8 heat flux units (HFU) at 100 MaBP to 1.25 HFU at the present day is obtained, the activation energy for the sterane isomer is simultaneously determined to be around 50±20 kJ/mole, while the corresponding values are around 80±20 kJ/mole for the hopane isomer, and around 65±20 kJ/mole for sterane aromatization.     

中国东西部典型盆地中—新生代热体制对比

沉积盆地的热体制和热历史是盆地动力学和油气成藏研究的重要内容,中国东西部盆地受不同构造背景和动力学机制影响,热体制存在明显差异。文中从盆地的热历史、热岩石圈厚度和岩石圈热结构3个方面对渤海湾和塔里木这两个中国东西部典型盆地中—新生代的热体制进行了分析,表明东西部盆地在中—新生代时期的热体制存在较大差异。中—新生代时期渤海湾盆地经历了早白垩世—晚白垩世早期(K1—K12)和始新世—渐新世(E2—E3)两期热流高峰,而塔里木盆地热流值是逐渐降低的过程;渤海湾盆地的热岩石圈厚度在中—新生代经历了早白垩世晚期和古近纪中—晚期两次快速的减薄高峰,减薄高峰时期岩石圈厚度仅为43~55km;而塔里木盆地则经历了中生代缓慢增厚—古近纪以来快速增厚的过程。由地幔热流与地表热流比值确定的岩石圈热结构揭示出渤海湾盆地经历了三叠—侏罗纪的"冷幔热壳"型和白垩纪以后的"热幔冷壳"型;塔里木盆地则由"热幔冷壳"型在新近纪末期转变为"冷幔热壳"岩石圈热结构。深部岩石圈的热结构和热状态的这种差异与岩石圈热-流变结构和岩石圈变形特征密切相关,通过对沉积盆地中—新生代时期的热历史和岩石圈热结构演化的研究,可以揭示沉积盆地深部的热状态,为中—新生代以来的成盆动力学机制研究提供有科学意义的参考。     

鄂尔多斯盆地上古生界泥页岩热模拟实验

采用高压釜热模拟实验对鄂尔多斯盆地上古生界太原组、本溪组的4块泥页岩样品进行了生烃过程模拟分析。在热模拟实验过程中,甲烷气是最主要的气态烃类产物,其产率在热模拟过程中持续增加,在温度600℃时可达50 mg/g。C2～C5的产率变化在热模拟过程中表现出相似的特征,均是先增大至峰值后开始减小,C2～C5的热裂解是甲烷产生的主要来源。样品的气态烃产率主要与有机质热成熟度有关,热成熟度越低,样品有机质的生烃潜力越大,在热模拟过程中气态烃的产率越高。