烃源岩生气增压定量评价模型及影响因素

Ⅲ型干酪根烃源岩生气增压定量评价是一个复杂过程, 因为Ⅲ型干酪根以生气为主的同时伴生少量的油生成, 而且在达到一定的温度条件下原油还将逐渐裂解成天然气.在考虑烃源岩生烃过程中天然气的渗漏和排出、氢指数对生烃量的影响、原油裂解成气、生烃作用产生的超压对孔隙水, 油和干酪根的压缩作用、天然气在孔隙水和石油中的溶解作用等因素的基础上建立了Ⅲ型干酪根烃源岩生烃增压定量评价模型, 并对模型参数进行敏感性分析.Ⅲ型干酪根烃源岩生气增压受到烃源岩孔隙度、成熟度、有机质丰度、天然气残留系数等多种参数的影响.有机碳含量、氢指数和天然气残留系数3个参数中以氢指数对Ⅲ型干酪根烃源岩生烃增压产生的影响最大, 天然气残留系数影响最小.天然气残留系数只要大于0.2就可以产生超压, 表明保存条件不是Ⅲ型干酪根烃源岩形成生烃增压最主要的控制因素.      

准噶尔盆地腹部侏罗系地层超压成因机制——以东道海子北凹陷为例

准噶尔盆地腹部地区侏罗系地层超压普遍发育,超压层段与声波时差、电阻率两者之间具有较好的响应关系,尤以电阻率响应最为显著,超压层段声波时差表现为异常高值,电阻率为异常低值的特征。利用准噶尔盆地腹部地区大量测井、测试及相关地质资料综合论述超压成因,指出泥岩和砂岩中发育的超压并非由压实不均衡、构造挤压等作用导致,而主要由生烃作用造成的。研究表明有以下几方面主要证据：1）超压泥岩密度不具有异常低值特征;2）超压段泥岩密度与岩石颗粒垂直有效应力之间不存在线性关系;3）超压砂岩不存在异常高地温梯度现象;4）超压顶界面深度范围为3 800～4 300 m,侏罗系烃源岩现今成熟度（Ro%）范围为0.6%～0.9%,温度范围分布在90 ℃～125 ℃;5）超压层段的侏罗系烃源岩现今生烃转化率最高可达70%,现今平均生油率可达90 mg/g·TOC,仍具有较强的生烃能力;6）泥质烃源岩本身对超压具有很好的封闭作用;7）侏罗系烃源岩内发育大量低角度或高角度微裂缝;8）超压储层主要以油层为主,无水层,准噶尔盆地东道海子北凹陷砂岩中超压主要是通过烃源岩中排出的高压流体运移至储层发生超压传递的结果。     

准噶尔盆地腹部超压地层烃源岩热演化史研究

以往的研究认为准噶尔盆地腹部二叠系烃源岩成熟生烃时期较早,与油气晚期成藏的认识不一致。因此,本文通过盆地热历史恢复和超压对烃源岩抑制作用的详细分析,重新厘定了准噶尔盆地腹部主要烃源岩的成熟度演化史。结果表明,因二叠纪盆地构造热体制的转变,准噶尔盆地中二叠世-早侏罗世经历了快速降温的过程,超压全面抑制了准噶尔盆地腹部主要烃源岩的热演化过程,且抑制程度随压力系数增大而增大,当压力系数达到最大值后抑制程度也达到极限（Ro偏低0.6%左右）,利用与压力系数相关联的超压因子调节 Easy% Ro模型中的化学反应频率因子能够有效地反映Ro值受抑制的特征,采用改进模型模拟的烃源岩成熟度演化史表明,盆1井西凹陷和沙湾凹陷中-上二叠统烃源岩主要生油期为白垩纪,侏罗系八道湾组烃源岩目前仍处于生油高峰期,明显滞后于传统生烃模式的预测结果,为深源油气晚期快速成藏提供了有利的烃源条件。     

超压泥岩盖层封闭性演化规律及其研究意义

为了研究超压泥岩盖层封闭性演化规律,在超压形成与演化分析的基础上,通过超压演化规律的定量研究,对超压泥岩盖层封闭性演化规律进行了定量研究,结果表明超压泥岩盖层封闭性演化是按阶段进行的,每一次超压释放表明上一次封闭性演化阶段的结束,下一次封闭性演化阶段的开始,每一次演化过程中封闭性逐渐增强,在超压释放期封闭性降至最低点。研究超压泥岩盖层封闭性演化规律不仅可以准确评价目前封闭能力和预测封闭能力演化,而且还可以研究封闭油气的有效性。实例应用结果表明,古龙凹陷嫩一、二段超压泥岩盖层目前已刚刚结束第3阶段演化,开始第4阶段演化,具6.0 MPa的超压。随着演化进行,超压值将继续增大,封闭性继续增强。嫩一、二段超压盖层封闭性演化史与青山口组源岩生烃史匹配关系较好,可封闭住青山口组源岩生成的大量油气,有利于青山口组源岩生成的油气在萨、葡、高油层中聚集和保存。     

异常压力对有机质的抑制作用及其石油地质意义

板桥凹陷异常压力发育,在板深35井中发现有机质的演化明显的受到了超压的抑制作用,具有和活化能、热导率、水动力等因素造成的热演化异常明显不同的特征。综合地质、地球化学分析表明,异常孔隙流体压力对有机质热演化的抑制作用是有条件的,在超压早期发育、高原始有机质丰度和高有机质热演化产物滞留的情况下超压对有机质的演化具有明显的抑制作用,超压对有机质演化的抑制作用在深层勘探方面具有重要的意义。     

辽东湾地区辽中北洼超压的发育演化 及油气幕式成藏

基于地层测试数据,利用声波时差的等效深度法以及数值模拟方法对辽中北洼地区超压的分布和演化进行了研究。结果表明本区超压普遍发育,储层超压主要发育于古近系及潜山,最大压力系数193;东二下亚段及以下地层泥岩段中普遍发育欠压实,计算压力系数可达到19以上。不均衡压实和生烃作用是泥岩层超压发育的主要成因,它源传导型是储层超压发育的主要机制。沙河街组沉积以来,烃源岩中超压开始发育并逐渐增加,东营组沉积末期达到高峰,随后开始泄放降低,明下段沉积期开始,超压再次积累增大直至现今。JZ20 2凝析气田的储层流体包裹体及温压方面的证据、油气成熟度和烃源岩生烃史方面的证据以及原油物性方面的证据表明其油气成藏为晚期幕式快速充注成藏。同时研究区断裂发育少,活动性弱,油气沿断层垂向运移受限,充注期主力烃源岩发育强超压,产生水力破裂微裂缝成为油气幕式排放的通道,同时为油气长距离的侧向运移提供了充足的动力,属于超压主导型油气晚期幕式快速成藏。     

沾化凹陷渤南洼陷沙四段～孔店组的热史及超压演化

利用EASR%Ro模型,计算了渤南洼陷沙四段～孔店组(Es4-Ek)的古地温和古地温梯度的演变值。古地温的演变与盆地的构造演化关系密切,抬升剥蚀期地层温度下降,沉降期地层温度升高,地史过程中地温梯度的变化呈逐渐降低的趋势。采用盆地模拟技术,恢复且再现了渤南洼陷Es4-Ek地史期的超压演化过程。此过程与该区构造演化和有机质生烃增压作用紧密相关,沉积和剥蚀速率及地层地史期的孔渗性决定了早期超压幅度的高低,而后期构造运动的改造及有机质的生烃作用,决定了现今压力系数的大小。压力在漫长的发展演化过程中,经历了超压积累～破裂泄压～超压再积累～再破裂泄压的反复过程,说明盆地的压力场是一个动态发展的过程,其间伴随着高压流体的幕式排放。     

准噶尔盆地腹部地区生烃增压定量化评价——东道海子北凹陷为例

目前准噶尔盆地腹部地区超压演化过程仅提供了相对时间、概念、定性的认识,并未达到定量化。本文以东道海子北凹陷为例,基于流体包裹体、单井一维和剖面二维烃源岩成熟生烃史模拟技术,采用生烃增压模型定量化评价了侏罗纪八道湾组顶部和底部烃源岩的生烃增压演化过程。研究结果表明侏罗纪八道湾组为东道海子北凹陷主力烃源岩,具有幕式排烃的特点。八道湾组底部烃源岩经历了3 次超压增加和两次超压释放的过程,顶部烃源岩经历了两次超压增加和一次超压释放的过程。八道湾底部烃源岩3 次超压增加的时间分别为距今170～70 Ma、55～23 Ma、10～0 Ma,对应最大压力系数均为2.0,最大剩余流体压力50 MPa,两次超压释放的时间分别为70～55 Ma、23～10 Ma;八道湾组顶部烃源岩两次超压增加的时间分别为130～40 Ma、23～0 Ma,对应流体最大压力系数最大亦可达2.0 左右,最大剩余流体压力44 MPa,超压释放的时间为40～23 Ma。     

渤海湾盆地南堡凹陷地层压力演化及其成藏意义

渤海湾盆地南堡凹陷2 900 m以下超压现象较普遍,然而超压成因演化研究较为薄弱.基于数值模拟技术对南堡凹陷古超压的形成与演化进行了恢复,结合沉积速率演化、生烃演化及孔隙度演化研究了超压的成因演化特征,并进一步探讨了地层压力演化的成藏意义.研究表明,南堡凹陷地层压力演化经历了原始积累(东营组剥蚀期以前)、超压释放(东营组抬升剥蚀期)及超压重新积累(东营组末期至今)3个阶段;东营组剥蚀期以前超压成因以欠压实为主,超压幕式排放利于油气幕式排出,东营组剥蚀期发生超压卸载,超压卸载使得早期形成的油气藏进行一定程度的调整,东营组末期至今以生烃增压为主,生烃增压期与2次重要成藏期及油源断层活动增强期相耦合,一方面大量油气沿断裂及岩性通道运移形成源内成藏组合,另一方面在源储剩余压力差作用下,油气沿活化的油源断层运移形成源上成藏组合;油气有利聚集区与压力分布密切相关,在相应层段油层压力系数分布区间内,总体油层厚度与压力系数具有正相关关系,因此建议将勘探重点放在相应层段压力系数分布区间内的压力系数高值区.      

新疆库车坳陷克拉苏构造带异常高压及其成藏效应

异常高压在新疆库车坳陷克拉苏构造带是十分普遍的地质现象 ,它具有地层压力大、压力系数高、异常高压带上方广泛发育巨厚的塑性盐岩和膏泥岩封隔层以及异常高压体内的压力变化不规则的特征。克拉苏构造带的异常高压是由构造抬升和挤压引起的 ,明显具有压力封存箱的特征 ,对该地区油气藏的形成和保存起到十分重要的作用。由于异常高压和断层的影响 ,在克拉苏构造带上形成了上第三系它源、开放的静水压力油藏和白垩系—下第三系它源、半封闭的异常高压气藏两种油气成藏模式     

储层超压流体系统的成因机制述评

储层超压流体系统的基本要素包括压力封闭层、超压流体、岩石骨架和输导通道；由于储层超压系统所处环境的差异，其超压强度可以大于、等于和小于环境的超压强度；超压传递、不均衡压实、裂解气的生成和浮力作用是储层超压形成的重要机制；大多数储层超压是油气聚集的结果；超压释放是超压流体系统内部油气成藏的必要条件，研究储层超压流体系统将更直接地揭示超压盆地中油气运移和聚集的过程。     

膏盐岩对异常高压形成与分布的控制--以柴达木盆地狮子沟地区为例

异常高压在一定程度上影响和控制油气藏的分布,膏盐岩的发育与异常高压的分布存在明显的对应关系。通过对柴达木盆地狮子沟地区膏盐岩发育特征的详细研究,结合实测和计算地层压力资料对该区地层压力分布规律进行分析,探讨膏盐岩和地层压力的关系。研究表明,狮子沟地区膏盐岩纵向上具有四种沉积序列,横向上与砂岩呈“此消彼长”的关系,与泥岩呈“同增同涨”的关系。该区地层压力纵向上表现出分段特征:常压段、增压段和强压段。这种分段性在膏盐岩不发育的区域没有发现。狮子沟地区异常高压横向范围覆盖了膏盐岩的发育范围,地层压力系数随着膏盐岩厚度的变薄而减小。因此,膏盐岩对异常高压的分布具有明显的控制作用,其沉积脱水、致密性、塑性、流动性、高热导率等性质是促使异常高压形成的根本原因。     

柴达木盆地西部第三系盐湖相有效生油岩的识别

柴达木盆地西部第三系发现了储量可观的油气资源,但是总体上讲这里的生油层钙质含量高、有机质丰度低;如何识别有效生油岩,正确评价油气资源潜量,成为这里油气勘探和地球化学的首要问题。通过上、下干柴沟组生油岩的沉积特征和地球化学分析,可发现盐湖相存在许多有机质丰度较高的生油岩;利用热解和模拟实验等方法确定出有效生油岩的有机碳含量下限为 0.4%。这样既为该区生油岩提供了评价标准,又找到大量有效生油岩,解决了研究区油气资源预测的基本问题.     

Hydrocarbons generation potential of the Jurassic–Lower Cretaceous Formation, Ajeel field, Iraq

Organic geochemical analysis and palynological studies of the organic matters of subsurface Jurassic and Lower Cretaceous Formations for two wells in Ajeel oil field, north Iraq showed evidences for hydrocarbon generation potential especially for the most prolific source rocks Chia Gara and Sargelu Formations. These analyses include age assessment of Upper Jurassic (Tithonian) to Lower Cretaceous (Berriasian) age and Middle Jurassic (Bathonian–Tithonian) age for Chia Gara and Sargelu Formations, respectively, based on assemblages of mainly dinoflagellate cyst constituents. Rock-Eval pyrolysis have indicated high total organic carbon (TOC) content of up to 18.5 wt%, kerogen type II with hydrogen index of up to 415 mg HC/g TOC, petroleum potential of 0.70–55.56 kg hydrocarbon from each ton of rocks and mature organic matter of maximum temperature reached (T_max) range between 430 and 440 °C for Chia Gara Formation, while Sargelu Formation are of TOC up to 16 wt% TOC, Kerogen type II with hydrogen index of 386 mg HC/g TOC, petroleum potential of 1.0–50.90 kg hydrocarbon from each ton of rocks, and mature organic matter of T_max range between 430 and 450 °C. Qualitative studies are done in this study by textural microscopy used in assessing amorphous organic matter for palynofacies type belonging to kerogen type A which contain brazinophyte algae, Tasmanites, and foraminifera test linings, as well as the dinoflagellate cysts and spores, deposited in dysoxic–anoxic environment for Chia Gara Formation and similar organic constituents deposited in distal suboxic–anoxic environment for Sargelu Formation. The palynomorphs are of dark orange and light brown, on the spore species Cyathidites australis, that indicate mature organic matters with thermal alteration index of 2.7–3.0 for the Chia Gara Formation and 2.9–3.1 for the Sargelu Formation by Staplin's scale. These characters have rated the succession as a source rock for very high efficiency for generation and expulsion of oil with ordinate gas that charged mainly oil fields of Baghdad, Dyala (B?aquba), and Salahuddin (Tikrit) Governorates. Oil charge the Cretaceous-Tertiary total petroleum system (TPS) are mainly from Chia Gara Formation, because most oil from Sargelu Formation was prevented passing to this TPS by the regional seal Gotnia Formation. This case study of mainly Chia Gara oil source is confirmed by gas chromatography–mass spectrometry analysis for oil from reservoirs lying stratigraphically above the Chia Gara Formation in Ajeel and Hamrine oil fields, while oil toward the north with no Gotnia seal could be of mainly Sargelu Formation source.     

川中古隆起震旦系-下寒武统温压演化及其对天然气成藏的影响

根据热史研究成果,结合川中古隆起沉积埋藏史,恢复了震旦系-下寒武统烃源岩成熟度演化历史,确定了原油裂解的时期。利用盆地模拟方法,恢复了一维单井和二维剖面的压力演化历史,分析了川中古隆起震旦系-下寒武统异常压力的成因机制。烃源岩成熟度演化历史表明,震旦系-下寒武统烃源岩经历了早期生油、二次生油、干酪根裂解生气及晚期原油裂解四个演化阶段;原油裂解的开始时间大致是中、晚三叠世。川中古隆起震旦系-下寒武统主要经历了常压-增压-卸压的压力演化过程,白垩纪中期寒武系达到最大压力系数约1.7;威远-资阳地区压力系数较低,高石梯-磨溪构造带压力系数相对较高。研究发现快速埋藏、生烃作用及原油裂解是该地区超压形成的主要因素;燕山-喜山期的构造抬升使剩余压力降低,现今寒武系在局部地区仍保持超压。温压演化对天然气生成、运移、成藏及后期保存具有重要影响。     

Organic acids from source rock maturation: generation potentials,transport mechanisms and relevance for mineral diagenesis

Hydrous pyrolysis has been used to simulate maturation of source rocks with respect to the generation of organic acids and CO₂. The results from pyrolysis experiments on eight different source rocks at this laboratory are given and compared with published data. The investigation show levels of generation for acetic acid equivalent to 0.2–1.2% of the TOC of the source rock and total acids at a level of 1–2% of the TOC. The generated CO₂ is equivalent to 1–10% of the TOC. The relative amounts of CO₂ and organic acids and the maturity dependence of the yield are a function of the source rock type.The amounts of acids generated are sufficient to give significant concentrations in the fluid phases of the source rock and, after migration, in adjacent rocks. Reaction and equilibration with minerals will occur at the first contact, which in most cases will be in or close to the source rock. The organic acids may initially be dissolved in the oil phase, but their high aqueous solubilities will make them diffuse rapidly out of the oil phase and into the surrounding water phase as soon as the oil has migrated into porous carrier beds. The migration of the petroleum phase is driven by buoyancy and there is no equivalent drive for water flow from source rock to reservoir. If the distance between source and reservoir s large, the organic acids found in the reservoir formation waters must therefore have been transported in the oil phase or generated in situ from emplaced oil or disseminated kerogen. The high water solubility of the acids will, however, limit the distances they can be transported in the oil phase. In situ generation in the reservoir must therefore be seriously considered.     

湖相致密油资源地球化学评价技术和应用

湖相致密油或页岩油资源量和可采性评价关键问题:一是在什么地方;二是有多少;三是有多少可采出。本文讨论了解决这3个问题的关键性地质技术和理论。湖相致密油勘探层空间分布识别的关键是高有机丰度源岩层段和含油夹层精细识别。利用源岩测井地球化学评价技术可识别出湖相地层中不同w(TOC)区间的源岩层段,利用氢指数(I_H)与w(TOC)的相关性,可实现湖相源岩层非均质性精细表征。湖相致密油勘探层油的赋存形式分为两类:一是致密油勘探层中砂岩、粉砂岩和碳酸盐岩夹层中的油,呈游离态;二是富有机质源岩中的油,包括了吸附态和游离态。吸附油在目前的技术条件下难以开采,现阶段真正有工业价值的是游离油。根据实际地球化学数据可标定出源岩中游离油量和吸附油量模型,从而可计算出游离油量、吸附油量和总原地油量。致密油流动性控制了其可采性,而源岩成熟度和生烃转化率是控制烃类流动性的关键。利用湖相高丰度源岩(w(TOC)>2%)I_H演化可较高精度地标定源岩的成熟度和转化率。以泌阳盆地为例展示了如何从源岩生烃模型和实际岩石热解数据预测页岩油的流动性。     

明格布拉克油田超压流体封存箱特征

费尔干纳盆地明格布拉克油田属于超深层油气藏,油气层普遍存在超压异常,压力系数可达2.0以上,地层发育盐岩、膏盐层,低孔隙储层中裂缝发育,油田的这些特征与流体封存箱的形成和存在有很大关系。通过研究认为,不均衡压实及构造挤压环境是新近系地层形成超压的宏观成因机制,而发育岩盐层且累积厚度达到了200 m以上是现今油田保存超压的重要条件;古近系及新近系下部地层中存在两个超压流体封存箱,上部封存箱的地层压力系数略大于下部封存箱,上、下超压封存箱内流体性质存在较大的差异,是两个相对独立的成藏系统。上部封存箱又被2个岩盐封隔层分隔为3个次一级的、呈阶梯式的超压箱。封存箱内的超压、微裂缝以及岩盐层是钻探过程中发生井涌、井漏及卡钻等钻井事故的主要原因;除已发现的下部封存箱和上Ⅲ次级封存箱油气藏外,上Ⅱ次级封存箱的底部具有一定的勘探潜力;超深层的高密度原油与超压流体封存箱的存在有关,封存箱内的超高压使油气藏储层裂缝处于开启状态,有利于形成高产油气流,但同时也易于早期见水。     

The effect of organic matter type and organic carbon content on Rock-Eval hydrogen index in oil shales and source rocks

The amount of “gas-prone” kerogen (woody, fungal and “inert”) and the organic carbon content (TOC) are the two predominant factors affecting the hydrogen index (HI) in the 226 samples of lacustrine and marine oil shales and source rocks studied. HI decreases as a function of the amount of “gas-prone” kerogen and increases as a function of TOC. In addition, the type of amorphous kerogen influences the hydrogen index, and this can be roughly estimated from the fluorescence intensity of the amorphous kerogen. Nearly eighty percent of the variation in HI in these samples can be accounted for by the percentage of “gas-prone” kerogen, the TOC content, and the fluorescence of the amorphous kerogen in a multiple regression analysis.Hydrogen index increases as a function of TOC up to about 10% TOC (the relationship can be approximated by a quadratic equation) and then levels off. A possible explanation for this is that the capability of a rock to generate and expel hydrocarbons during pyrolysis increases with TOC. When the retention capacity of the rock matrix is saturated (at about 10% TOC) further increases in TOC have no effect on HI. It is also possible that the quality (i.e. oil-proneness) of the amorphous kerogen is poorer in low TOC samples than in high TOC samples.The samples came from the following oil shales and source rocks: Rundle (Queensland Eocene-Miocene), Mae Sot (northwestern Thailand, Eocene-Pliocene), River River (northwestern Colorado, Eocene), Toolebuc (western Queensland, Late Albian), the “Posidonienschiefer” (southwestern Germany, Toarcian), an Argentinian lacustrine deposit (Eocene-Miocene), the Kimmeridgian sections from four North Sea wells (blocks 21, 30, and 210), Monterey Shale (California, Miocene), and sections from six wells from the Alaskan Tertiary (North Slope, North Aleutian Shelf, Navarin Basin, Norton Sound). Most samples appear to be thermally immature (T.A.I. less than 1.8; R_o less than 0.6%) so they should be considered only potential source rocks.The lacustrine oil shales have a higher conversion ratio (yeild/TOC or S₁ + S₂/TOC) than do the marine oil shales in samples with only amorphous and algal kerogen. These, in turn, have a higher conversion ratio than the marine source rocks. These differences are roughly reflected in the fluorescence intensity of the amorphous kerogen. Free hydrocarbons are higher in the marine source rocks than in the marine oil shales, and are lowest in the lacustrine oil shales.     

东营凹陷牛庄洼陷地层压力演化及其成藏意义

东营凹陷牛庄洼陷现今的地层压力垂向分带、平面分区, 地层超压与Es₄上和Es₃下亚段成熟烃源岩分布密切相关, 并以洼陷周围的大型控洼断层为界, 洼陷内超压强烈, 洼陷外超压程度明显减弱.正演模拟表明, 洼陷内超压演化总体上经历了早期形成-下降调整-晚期再次增大3个阶段, 超压成因机制上从以欠压实为主发展到现今欠压实和生烃作用双重控制, 而控洼断层和Es3中亚段下部富泥型地层形成的侧向和垂向封闭, 控制了超压的空间分布状态.超压为Ed末期及Ng末-Nm二次重要成藏期的油气运移提供了重要的源动力; 超压演化与构造活动演化的相互耦合控制了牛庄洼陷附近断阶带上的油气成藏.