碳酸盐岩层系热历史恢复的有机质自由基古温标研究

古温标是恢复沉积盆地热演化历史的重要指标之一。目前,有众多的古温标用于碳酸盐岩层系热历史的恢复,既有沥青反射率(Rb)、牙形石色变指数(CAI)、镜状体反射率、有机质自由基浓度(N)、激光拉曼光谱等有机质古温标,也有矿物的裂变径迹热定年、岩石声发射、伊利石结晶度等矿物古温标,但他们都有不同的适用范围。本文针对有机质自由基浓度作为古温标在碳酸盐岩层系热历史恢复中的应用进行了探索研究。根据不同受热时间和加热温度下的热模拟试验,分析了型和型有机质的自由基浓度的热演化特征,得到了自由基浓度与时间-温度(TTI)的定量关系;由此建立了自由基浓度(N)与时间-温度(TTI)的定量模型并将之应用于塔里木盆地TZ12井的热历史研究。依据自由基浓度古温标模拟得到的TZ12井区奥陶纪时期的古地温梯度为3℃/100m左右,该结果与前人对该地区热史研究的结论及本研究中依据磷灰石裂变径迹模拟的结果相一致。对于经历了多期构造运动的下古生界碳酸盐岩层系的热史恢复,最好是多种古温标并用,多种方法综合运用,才能精确地恢复有机质的热演化史。     

沉积盆地下古生界碳酸盐岩地区热历史恢复方法探索

古温标是目前恢复沉积盆地热历史最常用方法之一,但在下古生界高过成熟碳酸盐岩由于没有合适的成熟度标定参数(古温标),对其经受的热历史和成烃史的恢复一直是困扰中国海相碳酸盐岩油气勘探的问题。目前常用的沥青反射率、牙形石色变指数、镜状体反射率等各类古温标,在用于早古生代碳酸盐岩地区的热历史恢复时都是借助于它们各自与镜质体反射率之间的关系,再利用现有的镜质体反射率模拟热历史方法来恢复热历史,因而存在不同的缺陷。重点介绍了利用有机质自由基浓度作为碳酸盐岩地区古温标的可能性。通过不同时间和温度下的热模拟得到的有机质自由基浓度数据,初步建立了三种类型有机质的自由基浓度(N)与时间-温度指数(TTI)的定量模型。这种有机质自由基浓度与TTI的关系式为碳酸盐岩地区古地温的恢复提供了新的方法。     

沉积盆地热历史研究方法的基本原理与进展

沉积盆地的热历史研究对盆地的动力学研究和油气成藏研究都具有重要的意义,已经成为当前盆地分析的一个热点及前沿领域。沉积盆地的热历史研究包括岩石圈尺度上的构造热演化法和盆地尺度上的古温标法,而两者都经历了从定性到半定量再到定量的发展过程。文章综述了目前沉积盆地热历史研究方法的基本原理和进展。构造热演化法按照不同的动力学机制将盆地划分成不同的类型:伸展盆地、前陆挠曲盆地、克拉通盆地、走滑拉分盆地。不同类型盆地的定量模型彼此各不相同。古温标方法的种类繁多,但各种方法都拥有自身的特点。文章综述了镜质体反射率、沥青反射率及镜状体反射率、裂变径迹、(U-Th)/He定年方法、有机质自由基浓度、岩石热声发射等古温标方法。利用古温标法进行热史反演,主要通过随机演化法、古地温梯度法、古热流法3种基本方法。此外,采用多种古温标耦合同步反演可以极大程度上提高反演结果的质量。因为单纯使用构造热演化法或古温标法存在较大的不确定性和多解性,所以利用计算机软件将二者结合使用成了沉积盆地热历史研究的趋势。     

沉积盆地热历史恢复方法及其在油气勘探中的应用

沉积盆地热历史的研究在油气勘探和油气成藏研究中占有重要地位。恢复沉积盆地热历史的方法主要有古地温指标法和动力学模拟法两类。古地温指标法中最常用的为有机质成熟度和矿物裂变径迹,动力学模拟法中最常用的是盆地的拉张模型和挤压模型。恢复下古生界碳酸盐岩地区所经受的热历史还存在一系列问题,需探索新方法。介绍了盆地热历史恢复的思路和技术,并结合中国西部盆地的实例阐述了盆地热历史恢复在盆地动力学、烃源岩成烃演化和油气成藏期次研究中的应用。     

叠合盆地深层构造—热演化研究方法:以四川盆地为例

与简单盆地和叠合盆地中-浅层相比,叠合盆地深层往往缺乏镜质体反射率等传统古温标,海相碳酸盐岩层次往往缺乏磷灰石、锆石等重矿物而无法开展裂变径迹和（U-Th）/He分析,而且经历了多期复杂热史,古温标早期热记录被后期构造-热事件叠加改造,因此单一古温标和单一的热史恢复模式难以满足叠合盆地深层构造-热演化研究。本文从沉积盆地构造-热演化基本研究方法入手,着重介绍了发展迅速的多种显微组分荧光分析（FAMM）和二元同位素技术。针对叠合盆地深层多期复杂热史恢复的难点,以四川盆地为例总结了开展叠合盆地深层构造-热演化研究的思路和工作方法。叠合盆地深层构造-热演化研究应坚持今古地温场并举、盆地热演化与区域构造演化相结合、地质-地球物理-地球化学三位一体的总体工作思路,多温标耦合,正、反演结合,既考虑岩石圈热演化的动力学规律,又考虑该演化过程对盆地基底沉降、地层发育、古温标热演化程度的影响,只有这样才能保证叠合盆地深层构造-热演化研究结果的可靠性。     

沉积盆地中镜质组反射率异常的物理化学环境探讨

根据实测的压力和镜质组反射率数据讨论了沉积盆地中镜质组反射率异常的物理化学环境.认为异常压力并不是导致镜质组反射率受到抑制的唯一原因;沉积盆地中有机质镜质组反射率异常的原因除与有机质本身的性质有关外,还与其所处的温度、压力等物理环境及其周围的流体性质、无机元素(矿物)的组成等化学因素密切相关.通过对钻井异常高压带和正常压力带剖面密集取样进行的微量元素与镜质组反射率分析表明,偏酸性、低盐度的流体介质有利于有机质镜质组反射率的增加;通过分析泥岩中的某些元素丰度与镜质组反射率的对应关系,初步确定钙、锰、锶、硼、钡、磷等元素对镜质组反射率的演化有抑制作用,而铁、钴、锌、镍、铷等元素对有机质的热演化具有催化作用.本研究对于有机质成熟校正、油气资源评价和利用成熟度古温标恢复盆地热历史都具有意义.     

沉积盆地热史恢复的一种优化方法

沉积盆地的热史恢复可在岩石圈和盆地两个尺度上进行。在盆地尺度上可利用地层中的镜质体反射率、磷灰石裂变径迹、氢指数、矿物或流体包裹体等各种古温标来反演地层热历史和盆地热流史。利用古温标进行热史恢复可分为正演和反演两种途径 ,在实际工作中通常采用正演的方法进行计算 (Ｊ .Ｊ .Ｓｗｅｅｎｅｙ和Ａ .Ｋ .Ｂｕｒｎｈａｍ ,1990 ;Ｉ.Ｒ .Ｄｕｄｄｙｅｔａｌ.,1991;胡圣标等 ,1998,1999)。本文提出的正反演相结合最优化方法则首先建立反映古温标计算值与实测值差异的目标函数 ,然后以现今大地热流 (或地温梯度 )与地表温度为初始条…     

沉积盆地热体制研究的基本原理和进展

沉积盆地动态热体制研究可以分别在盆地和岩石圈两种尺度上进行，其目的是盆地热历史的重建或恢复。在盆地尺度下，热历史是通过地层中古温标（直接或间接的）反演而获得的；在岩石圈尺度下，则是通过盆地构造热演化模拟正演而获得的。古温标的动力学模型和盆地数学模型是正、反演过程的基础。本文综述了镜质体反射率、磷灰石裂变径迹和蒙脱石－伊利石转化三种主要古地温计的动力学模型和不同类型盆地成因模型的发展概况，勾画了盆地热历史重建正、反演方法程序的基本框架，并就几个相关问题提出了意见。最后介绍了新近开发出的油气盆地热历史及构造热演化模拟系统。     

西藏中部伦坡拉盆地古近系沉积有机质特征及意义

西藏中部班公湖-怒江缝合带之上发育一些新生代陆相沉积盆地.与西藏海相沉积盆地相比,这些陆相沉积盆地沉积有机质丰度高、类型好及热演化程度中等,具有很好的油气勘探前景.伦坡拉盆地是其中的代表并且是目前西藏唯一的获得工业油流的盆地.本文对伦坡拉盆地古近系丁青湖组与牛堡组实测剖面有机岩石学及有机地球化学分析研究表明:丁青湖组页岩沉积于半深湖-深湖环境,有机碳含量在2.84%～6.92%之间,有机质类型为Ⅰ型和Ⅱ1型,母质主要来源于藻类及少量高等植物的输入,有机质镜质组反射率(Ro)在0.46%～0.63%之间;牛堡组泥岩和页岩为滨浅湖相沉积,有机碳含量在0.25%～5.99%之间,有机质类型为Ⅰ型和Ⅱ 1型,母质主要来源于藻类及极少量高等植物的输入,镜质组反射率(Кo)在0.49%～0.66%之间;生物标志化合物组成分布特征显示丁青湖和牛堡组沉积于分层的水体且底部水体盐度较高.     

雅布赖盆地萨尔台凹陷古地温场与油气成藏期次

为了探明雅布赖盆地萨尔台凹陷中侏罗统烃源岩经历的古地温环境及其与油气成藏的关系,利用镜质体反射率(Ro)、磷灰石裂变径迹(AFT)、流体包裹体等古温标揭示古地温大小,并建立烃源岩热演化史模型,在此基础上结合流体包裹体均一温度进行油气成藏期次判定.研究区现今为低温传导型地温场,地温梯度为2.76 ℃/100m.不同次级构造单元古地温场特征不同:盐场次凹、小湖子次凹为传导型古地温场,古地温梯度为2.8~3.4 ℃/100m,古地温约81.2℃~128.1℃;黑沙低凸起带受凸起聚热或热异常作用的影响,古地温梯度明显高于沉积凹陷区域,达到4.0~4.8 ℃/100m,古地温约103.2℃~140.2℃.中侏罗统古地温高于现今地层温度,有机质成熟演化主要受古地温场的控制.热史模拟和油气成藏期次分析表明,萨尔台凹陷不同次级构造单元油气充注过程稍有差异,但对整个萨尔台凹陷中侏罗统储层来讲主要存在两期油气充注过程,分别发生在晚侏罗世早期(145.0~152.0 Ma)和早白垩世(100.0~134.0 Ma),与达到古地温峰值的时间大致相当,体现出古地温场演化在油气成藏过程中的重要性.     

Free Radicals in Organic Matter for Thermal History Reconstruction of Carbonate Succession

Geothermometer is one of the most useful methods to reconstruct the thermal history of sedimentary basins. This paper introduces the application of free radicals concentration of organic matter as a thermal indicator in the thermal history reconstruction of carbonate succession, based on anhydrous thermal simulation results of type I and H1 kerogen. A series of free radicals data are obtained under thermal simulation of different heating temperatures and times, and quantitative modds between free radical concentration （Ng） of organic matter and time-temperature index （TTI） for types I and type H1 kerogen are also obtained. This Ng.TTI relation was used to model the Ordovician thermal gradients of Well TZ12 in the Tarim Basin. The modeling result is corresponding to the results obtained by apatite fission track data and published data. This new method of thermal history reconstruction will be benefit to the hydrocarbon generation and accumulation study and resource assessment of carbonate succession.     

Temperature and time effect on the concentrations of free radicals in coal: Evidence from laboratory pyrolysis experiments

The relationships between free radical concentration (N_g) and vitrinite reflectance (%R_o) of coal were tested through 36 laboratory anhydrous pyrolysis experiments. The experiments were carried out at isothermal reactor with pyrolysis temperatures ranging from 300 to 550 °C over 30–480 min. The effects of temperature and retention time on the N_g were investigated. The concentrations of free radicals in pyrolysis coal samples increase with increasing time and temperature of experiments and reach a maximum value at about 1.75 %R_o, and then decrease with further maturation. The Temperature Time Index (TTI) integral equation was applied to establish the relationship between the TTI and N_g in this paper. As the free radical concentration in organic matter is strongly maturity dependent, it may prove to be a valuable geothermometer for paleogeotemperature study in sedimentary basins.     

Evolution of sedimentary basins from the standpoint of petroleum origin and accumulation—an approach for a quantitative basin study

Generation, migration and accumulation of petroleum in a sedimentary basin is a function of geologic, hydrodynamic and thermodynamic development of the basin and the type and amount of organic matter. Temperature history not only determines rate of hydrocarbon generation, but also affects paleohydrodynamics and physical and thermal properties vs depth relationships. Therefore, paleotemperature is the most important parameter. Paleohydrodynamics together with geologic history of the basin is important in shaping secondary migration patterns and accumulation of hydrocarbons.Quantification of all the above processes is complicated. Steps in constructing a deterministic dynamic model for calculation of petroleum potential during a sedimentary basin development are stated and analyzed in this paper. The effect of paleotemperature variations on petroleum generation and on physical properties of sedimentary sequences are illustrated by numerical examples. Computer models will enable exploration geologists to make quantitative exploration predictions in sedimentary basins.     

地质条件下湖相烃源岩生排烃效率与模式

烃源岩排烃研究是油气地球化学研究中最薄弱的环节,而排烃效率又是准确评价常规油气与非常规页岩油气资源的关键参数。目前对于烃源岩排烃效率的认识差异很大,尚未建立完整的各种类型有机质湖相烃源岩在地质条件下生排烃效率与模式。本文以中国渤海湾、松辽等4个大型湖相含油气盆地以及酒泉青西凹陷、泌阳凹陷等9个中小型湖相富油盆地/断陷为对象,通过15000余个湖相烃源岩样品在自然热演化过程中热解生烃潜力指数的变化研究,揭示了湖相烃源岩在地质条件下的生排烃特征,构建了湖相烃源岩在地质条件下的生排烃效率与模型。无论是大型湖相沉积盆地还是中小型断陷盆地,甚至是盐湖相沉积盆地,烃源岩生排烃特征基本一致。随着成熟度的增高,湖相烃源岩排烃效率逐渐增高,在低成熟阶段排烃效率较低,在成熟与高成熟阶段具有高或很高的排烃效率。Ⅰ型、Ⅱ型有机质类型烃源岩排烃模式相似,相对排烃效率在低成熟阶段小于45%,成熟生油高峰时达85%~90%,至生油窗下限时达90%以上;累积排烃效率在低成熟阶段小于10%,生油高峰时达50%~60%,生油窗下限时达75%~85%,主要的排烃阶段在镜质组反射率0.7%~1.2%之间,生油窗阶段生成并排出了绝大部分烃类。湖相Ⅲ型有机质烃源岩排烃效率明显低于Ⅰ、Ⅱ型有机质烃源岩,生油窗阶段累积排烃效率仅为50%左右,主要生排烃阶段在镜质组反射率0.8%~2.0%之间。控制湖相烃源岩排烃量和排烃效率的主要因素是有机质丰度、类型和成熟度,而盆地类型、断裂发育程度、烃源岩沉积环境、相邻输导层孔渗条件等因素均不影响烃源岩排烃与排烃效率。     

Time-temperature and organic maturation relations at some wells at the northern Nile Delta,Egypt

Integrated time-temperature analysis of seven wells along an east-west profile in the northern Nile Delta is carried out. The level of organic metamorphism (LOM), total maturity level (ΣMAL) and total time-temperature index (ΣTTI) are calculated in order to identify the most appropriate analytical method of calculation of the maturation level inside each well at each sediment layer. Sediments in four of the seven wells (Sidi Salim, Abadiya, Abu Madi and El-Wastani) are found to have entered the oil window, as deduced from the three techniques. In Qawasim well, the LOM and ΣMAL show that this well enters the oil window at a specific depth. For the following wells, the mature depths are found to be 4031 m (Sidi Salim), 3777 m (Qawasim), 3717 m (Abadiya), 3603–4155 m (Abu Madi) and 3713 m (El-Wastani). The LOM method is found to quantitatively overestimate the level of organic metamorphism at shallow depths, and underestimate it at deeper levels relative to the other two maturity techniques. The ΣMAL and ΣTTI give results which compare more closely with previous published work than the LOM.     

镜质体反射率在重建盆地古地温中的应用──中国东部、西部中、新生代沉积盆地古地温特征

在总结前人关于镜质体反射率重建盆地古地温方法的基础上,讨论了各方法的理论基础、应用效果及其局限性。选择理论上与实际应用效果较好的EasyR0方法,重建了东部苏北盆地、辽河盆地和西部柴达木盆地、三塘湖盆地典型探井的古地温演化模式。结果表明我国东部中、新代大陆架谷型盆地,具有比酉部中、新生代前陆型盆地更高的古地温梯度。中生代末至第三纪早期,东部盆地的古地温梯度大于4．0℃/100m,而西部盆地的在3．0～2．5℃/100m。我国中、新生代沉积盆地古地温普遍具有从高到低的演化趋势,而柴达木盆地则相反,古地温梯度自早第三纪的2．5℃/100m升高到现今的3．0℃/100m。这几个盆地古地温的成功恢复,证实EasyR0方法对热演化各异的不同类型盆地古地温恢复具有广泛的适应性,而且,准确性高。过去常用的TTI－R0方法过高地计算了有机质的成熟度,使重建的古地温偏低。     

沉积盆地热流体活动及其成藏动力学意义

在分析、总结国内外一些含油气盆地的典型资料的基础上,论述了热流体活动的若干重要表现形式及主要研究方法,强调了热流体活动对有机质热演化和油气生成的强化作用。根据控制热流体活动的主要因素之一---流体活动通道,将沉积盆地内的热流体活动类型划分为岩性型、不整合型、断裂型和复合型四大类。最后,探讨了热流体活动对成藏动力学研究的重要意义,认为其可为有机质演化异常提供新的成因解释途径,扩大油气勘探领域;为油气运移的研究提供线索,优化勘探目标选择;为成岩-孔隙演化的动态研究提供依据,预测深部储层发育层段.