原油族组分成气的化学动力学模型及其标定

利用等温密封热解实验技术及恒速升温热解实验与PY—GC分析技术的结合,本文分别建立并标定了原油中各族组分,即饱和烃、芳烃、非烃和沥青质成气的化学动力学模型。结果表明,原油中不同族组分成气的过程均可用平行一级反应描述,但不同组分在平均活化能及活化能分布上有明显的差异。各族组分在地史过程中成气的过程可由各自的化学动力学模型来描述。这将使原油成气过程的定量、动态描述成为可能。     

油成甲烷碳同位素分馏的化学动力学及其初步应用

利用金管实验装置,在高压、恒速升温的条件下对塔里木盆地2个油样进行了热解成气实验,结合GC和碳同位素分析,得到了甲烷生成率、甲烷碳同位素与实验温度和升温速率的关系。由此建立并标定了油成甲烷及其碳同位素分馏的化学动力学模型。结果表明：2个油样生成甲烷气时的平均活化能差别不大,但活化能的分布有所差异;¹²C生成的活化能在低值区稍高,而在高值区稍低,从而使生成¹²C的平均活化能稍低于¹³C。正是¹²C、¹³C甲烷生成的活化能分布上的这一微小的差异,导致了甲烷生成时碳同位素的明显分馏。所得模型在塔里木盆地的初步应用显示,英南2气藏天然气主要为晚近期的阶段聚集气,而满东1气藏天然气可能为累积聚集。     

原油裂解成气动力学研究进展

对于高温古油藏来说,原油裂解气是形成天然气藏的重要气源.原油裂解成气关系到天然气生成和原油消耗,因而客观评价这一过程对油气勘探有着重要意义.生烃动力学和热模拟实验是原油裂解成气动力学研究的基础.本文总结了原油裂解热模拟实验、原油裂解成气过程及判识指标,讨论了原油裂解成气动力学模型及碳同位素动力学,分析了原油裂解成气动力学研究的地质应用.指出现有的原油裂解成气判识指标难以确定有些天然气是属于原油裂解气还是干酪根裂解气,尤其是高-过成熟阶段生成的天然气;碳同位素动力学已逐渐成为当今国内外油气地球化学研究的前沿,而对原油裂解成气过程中的碳同位素分馏效应研究不够,其预测模型尚不完善.     

原油裂解成气动力学参数及其应用研究

采用黄金管限定体系,对塔里木盆地牙哈、哈得原油样品进行了热模拟实验,研究了原油样品热裂解生成气态烃的产率特征及其动力学参数。结果表明,牙哈、哈得原油样品裂解具有高的C1-5产率（738．87ml／g、598．98ml／g）和C2-5产率（256．85ml／g、188．63ml／g）。牙哈、哈得原油样品裂解成气动力学参数存在差异：牙哈原油样品裂解气甲烷、乙烷、丙烷生成的活化能范围分别为（66—83）×4．186kJ／mol、（59～72）×4．186kJ／mol、（59—65）×4．186kJ／mol,频率因子各为2．07×10^16s^-1、1．0×10^14s^-1、1．0×10^14s^-     

我国不同原油裂解成气动力学研究

提供了我国海相、湖相原油的黄金管裂解成气热模拟实验数据和裂解成气的动力学参数。对比分析典型样品裂解生气特征、升温速率与温度对油裂解成气的影响表明:我国海相、湖相原油裂解成气门限温度、消亡温度差异不大,但与国外样品差异明显;源内和源外原油裂解成气过程差别明显,源内原油热稳定性弱于源外原油热稳定性,在油裂解气评价中应该考虑排烃效率的影响;温度是原油裂解的主要控制因素,温度高于180℃时,原油裂解过程主要在10 Ma内完成,且液态烃消亡温度要高于200℃。本次研究的实验结果、动力学参数及相关结论可供盆地模拟和油藏勘探工作采用和借鉴。     

原油族群划分及其地球化学意义

本文阐述了原油族群与组群的概念及其在地球化学研究中的意义,分析了造成同一族群不同组群的原油之间地球化学特征差异的成因.在总结了前人研究工作的基础上提出,油藏内原油的地球化学特征除了受源岩有机相的制约外,还受到烃源岩的成熟度以及油气在成藏过程和成藏后所经历的各种地质、地球化学因素的影响,这些因素主要包括生物降解和水洗作用、流体岩石相互作用及地质色层作用、油气在运移过程中的相控分馏作用、热蚀变作用、不同期次聚集的原油的混合作用、浸析作用和热化学硫还原作用等.因此,必须在充分认识原油在运移、聚集和成藏后所经历的地球化学变化,划分原油族群以及在对造成不同组群原油组成差异的成因分析的前提下,才能客观地分析油气来源、进行油源对比,而不能以原油在化学组成上的异同性及其相关的地球化学参数作为油源对比的唯一依据.并介绍了原油族群划分的方法和应注意的问题.     

塔里木盆地原油噻吩类化合物的组成特征及地球化学意义

对塔里木盆地典型原油噻吩类化合物含量和组成特征研究,发现不同类型原油苯并萘噻吩和二苯并噻吩系列化合物占芳烃化合物的百分含量相差明显,海相油含量最高,湖相油次之,而煤成油最低。本文提出了４－甲基二苯并噻吩／二苯并噻吩、（２＋３）－甲基二苯并噻吩／二苯并噻吩比值是区分海相油和湖相油新的有机地球化学参数。二苯并噻吩系列化合物最大烷化度表明海相油呈现出高烷化度,而陆相油则表现为低烷化度,即从海相泥灰岩原油、海相碳酸盐岩原油到湖相油和煤成油依次减少。这是因为富硫与贫硫干酪根在生烃过程中的环化作用或支链化作用程度差异所造成的。     

正构二十四烷裂解成气碳同位素动力学模拟及其地质意义

以甲烷的量子化模型及正构二十四烷(n C24)金管限定体系裂解成气实验为基础,从理论上进一步论述了量子化模型应用于重烃气体（乙烷和丙烷）碳同位素动力学模拟的适应性,计算了甲烷、乙烷及丙烷生烃动力学与碳同位素动力学参数, 重点探讨了δ13C2与δ13C3变化的主控因素。研究结果表明, n C24裂解生成的气态烃碳同位素与早期报道的n C18、n C25及原油裂解生成的气态烃碳同位素具有可比性,可应用于地质条件下解释原油裂解气的某些地球化学特征。n C24生烃地质模型表明,其在150～160℃是稳定的,主要裂解温度介于180～200℃之间,与目前所报道的原油裂解地质模型吻合。随热解程度的增加,δ13C2与δ13C3体现了比δ13C1更明显的变化。气藏充注历史控制的同位素累积效应对天然气碳同位素有很大的影响,与累积聚集气相比,阶段聚集气的δ13C变重,并在更大程度上影响了演化曲线的分异。在此基础上,应用n C24裂解成气碳同位素分馏地质模型探讨了塔里木盆地某些油气藏天然气碳同位素值变化的原因。     

生物气生成的化学动力学模型及其应用——以柴达木盆地为例

针对国内外评价生物气资源量普遍采用的微生物厌氧发酵法中不能反映生气期的不足,本文从化学动力学角度出发,首先建立有机质生成生物气的化学动力学模型并结合实验条件下生物气产率数据,标定了地质样品的化学动力学参数。在此基础上,考虑菌体浓度和温度对动力学参数的影响,将所标定的动力学参数在柴达木盆地进行初步应用,结果表明柴达木盆地生物气生成速率随埋深先增大后减小,速率最大值对应的深度约为600m,与前人(戴金星等,2003)研究结论相近,说明根据实验室产气率数据标定所建立的动力学模型在考虑了菌体浓度和温度对动力学参数影响之后可以用来定量评价生物气生成期。     

未熟—低熟油的有机质成烃化学动力学模型

<正> 国内外大量的研究和勘探实践表明,虽然未熟—低熟油广泛存在,但并非所有的沉积盆地或层位均有未熟—低熟油产出并成藏。它们的产出和富集是与特定的地质条件相联系的,包括如下几个方面。(1)与特殊类型的有机质有关,如木栓质体、树脂体、某些藻类;(2)与强烈的细菌活动和改造有关;(3)与强还原环境有关;(4)与可溶有机质有关,黄第藩等则特别突出地强调了这种沉积可溶有机质作为未熟—低熟油气生成的主要母源的意义。有机质成油(包括未熟—低熟油)的过程是一个有机质     

深层海相天然气成因与塔里木盆地古生界油裂解气资源

我国海相地层时代老,演化程度偏高,高过成熟干酪根热降解生气潜力有限。针对深层海相天然气成因,提出了有机质接力成气机理,具体包含3方面涵义,生气母质的转换、生气时机的接替和气源灶的变迁。源内分散液态烃型气源灶继承了原生气源灶的特征,而源外分散和聚集型液态烃气源灶与原生气源灶相比,则发生了空间上的迁移。上述三部分液态烃在高—过成熟阶段均可裂解成气,但后者通常埋藏较前者浅,裂解成气的时机晚于前者,有利于晚期成藏。通过不同有机质丰度、不同岩性烃源岩生排烃模拟实验研究,建立了不同有机质丰度烃源岩的排油率图版,为源内、源外分散液态烃分配比例和数量研究提供了依据;从3个方面,生烃潜力评价指标S1、热成因沥青和储层的荧光特征,论证了塔里木盆地古生界地层中分散可溶有机质的数量、分布、裂解程度,肯定了塔里木盆地古生界海相烃源岩有机质接力成气的现实性;并用正演研究思路计算了塔里木盆地中下寒武统分散可溶有机质裂解成气数量。有机质接力成气机理的应用大大提高了塔里木盆地台盆区古生界找气的潜力和希望。     

塔东地区构造热事件及其对原油裂解的影响

塔东地区目前共有7口探井钻遇油气勘探潜力较大的寒武系-下奥陶统碳酸盐岩地层。主要对这7口井古生界的有机质成熟度资料做了系统分析,发现其中2口井古生界有机质成熟度剖面呈直线型,属于正常的地热演化剖面;另外5口井古生界有机质成熟度存在非常明显的拐点;7口井古生界与中新生界的有机质成熟度之间不连续,即有明显的“断层”,表明塔东隆起区及斜坡区古生界地层的有机质成熟度增加并不是由于沉积埋藏造成的,而是由于深部的异常热事件造成的。从成熟度变化分析,异常热事件在垂向上主要影响下古生界地层,在平面上异常成熟度现象分布在走滑性深大断裂带附近,远离走滑性深大断裂带的井中有机质成熟度表现为正常的热演化剖面,说明在塔东地区异常热事件与深大断裂有关,称之为构造热事件。构造热事件成为塔东隆起或斜坡区在中新生代时古生界原油裂解的主要热动力。7口探井中多期沥青的存在,进一步说明该地区有过后期原油裂解,同一样品中沥青反射率存在明显的差异,反映沥青是在不同阶段形成的。其中1期沥青分布区域没有受到异常热事件影响,沥青只是早期正常埋藏成因;对2期沥青分析说明有1期后期异常热事件,与该区断裂主要活动时期（J3末）是一致的;对3期沥青分析说明存在2期后期异常热事件,与车尔臣断裂带的2期活动（S₃-D₂、J₃末）一致。     

塔里木盆地熟化有机质成烃动力学模型原始参数的恢复及意义

针对塔里木盆地主力源岩层大多埋深较大、成熟度较高,对这些源岩所进行的模拟实验不能反映或描述样品在达到现今埋深这前所经历的成烃演化过程的难题,本文先由模拟实验数据出发,建立和标定各样品的化学动力模型,在此基础上,推导和建立了恢复化学动力的始参数的方法并利用塔里木盆地的样品进行了应用。结果表明,深埋样品有机质中有相当部分的低活化能组分已在其前期演化过程中被成烃反应所消耗。因此,要客观描述样品的全部成烃     

东营凹陷民丰地区天然气生成机理与化学动力学研究

民丰地区天然气存在源岩热解和原油裂解成因的争议。本文采用高压釜封闭体系对该区烃源岩和原油样品分别进行了热模拟实验,从烃类气体生成过程、气态烃与部分单体烃生成动力学特征讨论了二者的生气机理,认为原油裂解比源岩热解生气活化能高30～40 kJ/mol,原油比源岩生气需要更高的热力学条件。模拟实验证实,成熟阶段源岩热解气与原油裂解气相比,以环烷烃和芳烃相对含量低为特征,与民丰地区产出的天然气组成更接近,据此认为该区天然气主要为源岩热解成因。     

塔北地区构造和演化特征及其对油气成藏的控制

塔北隆起为塔里木盆地最富有油气的构造单元之一,其纵向上可分为中新生界和古生界两大构造层,上下特征有较大的差异性:古生界受到六条基底逆断层及其伴生断裂控制,构造格局可以划分为四隆两凹的构造单元:英买力低凸起、轮台低凸起、哈拉哈塘凹陷、轮南低凸起、草湖凹陷以及库尔勒鼻隆,该格局长期继承性发育,并逐层遭受剥蚀形成整个塔北残余古隆起,其上构造圈闭十分发育,同时由于暴露时间长,碳酸盐岩储层非常发育;中新生界整体上表现为南高北低的北倾斜坡形态,受到下伏古生界断层的后期活化影响,发育局部圈闭。塔北当前的构造格局在演化过程中主要形成于海西期,后期变化较小。研究表明,塔北地区构造演化大致经历了三大阶段:晚加里东-早海西期的稳定抬升剥蚀期,塔北在南倾的大斜坡背景上形成了北东-南西走向的轮南大型背斜,英买力低凸起初具雏形;晚海西-印支期的挤压抬升期,塔北隆起在原背景之上继承发展;燕山-喜山期为调整定型期,形成现今塔北地区构造格局。整体古生界构造格局形成早,稳定时间长,是库车油气和满加尔油气的长期指向区,控制了塔北地区油气分布,而多期的构造演化则控制了塔北地区油气藏不同时期的破坏和形成,也造就了目前塔北地区同时存在沥青、稠油、轻质油和天然气。