鄂尔多斯盆地东南缘黄陵矿区中生代煤系烃源层构造—热演化过程与生物气生成

煤系烃源层的构造—热演化过程研究对揭示煤系气的生成机制具有重要意义.为揭示鄂尔多斯盆地东南缘黄陵矿区向斜核部中生代煤系烃源层的构造—热演化过程、生排烃阶段及煤系气成因类型,根据含煤地层岩性、剩余地层现今埋深、储层孔隙度、镜质组最大反射率、甲烷碳氢同位素组成和生物甲烷产率等数据,运用Petromod 1D模拟软件与回剥反演法及EASY％Ro法对研究区煤系烃源岩的受热和生烃演化过程进行重建.研究结果表明:黄陵矿区自晚三叠世以来,煤系主要经历了3～4次"沉降—抬升"过程,其生烃演化过程可分为原生生物成因气、热成因气和次生生物成因气3个阶段.晚三叠世末期至中侏罗世早期,煤系烃源岩镜质组最大反射率演化至0.3％,对应原生生物成因气生成阶段;中侏罗世早期至早白垩世末期,煤系埋深及受热温度逐渐升高至最大值,镜质组最大反射率演化至0.67％～0.74％,热解生烃作用停止,对应热成因气生成阶段;自始新世早期至今,煤系发生抬升且埋深浅于2077～2148 m,受热温度低于75℃,对应次生生物成因气生成阶段.侏罗系延安组3号和2号煤层中甲烷碳、氢同位素组成数据和微生物降解煤岩生成生物气实验(甲烷累计产率为10.5～16.1μmol/g)为该区存在次生生物成因气提供了直接证据.     

贵州织纳煤田水公河向斜上二叠统8煤层三史模拟

埋藏史、受热史和有机质成熟史(简称"三史")模拟技术已广泛应用于油气地质研究,但其在煤和煤层气地质领域则应用较少。根据实测煤的镜质组最大反射率、古地温梯度和地层残余厚度等资料,运用Petromod 1D模拟软件对贵州织纳煤田水公河向斜上二叠统8煤层"三史"演化过程进行研究。结果显示,水公河向斜地质演化史可分为3个阶段:第1阶段从晚二叠世至侏罗纪末,煤层埋深增加,最大至5 925~5 959 m,地温梯度为2.91/hm℃,受深成变质作用影响,煤级从褐煤演化至焦煤阶段;第2阶段从侏罗纪末至白垩纪末,受燕山运动影响,煤层埋深降低,地温梯度为3.29~3.46/hm℃,区域岩浆热变质作用使煤级从焦煤演化至无烟煤阶段;第3阶段从白垩纪末至今,地层少量沉积后发生抬升作用,地温梯度为2.78℃/hm,煤化作用基本停止。总之,深成变质作用是向斜煤层气生成的主要影响原因,距今230~170 Ma是煤有机质生烃的关键时期。      

四川盆地上三叠统须家河组烃源岩埋藏史 及热演化特征

根据地层分层数据和古热流分析,运用PetroMod-1D软件对四川盆地的51口探井进行模拟,得到了盆地内上三叠统的埋藏史、成熟度演化史及烃源岩受热史,初步划分了上三叠统烃源岩的成熟阶段和生烃期次。结果表明,川北、川中地区须家河组烃源岩分别在中晚侏罗世进入生烃门限;川南地区大约在早白垩世达到生烃门限,此后地层不断埋深,热演化持续进行,在晚白垩世达到最大埋深,之后由于燕山末期及喜山期构造运动,地层发生整体抬升,干酪根的热演化也因此受到了遏制。     

四川盆地上三叠统须家河组烃源岩埋藏史及热演化特征

根据地层分层数据和古热流分析,运用PetroMod-1D软件对四川盆地的51口探井进行模拟,得到了盆地内上三叠统的埋藏史、成熟度演化史及烃源岩受热史,初步划分了上三叠统烃源岩的成熟阶段和生烃期次。结果表明,川北、川中地区须家河组烃源岩分别在中晚侏罗世进入生烃门限;川南地区大约在早白垩世达到生烃门限,此后地层不断埋深,热演化持续进行,在晚白垩世达到最大埋深,之后由于燕山末期及喜山期构造运动,地层发生整体抬升,干酪根的热演化也因此受到了遏制．     

羌塘盆地中部侏罗系埋藏史和生烃史

综合野外观测、地震反射、钻探标定及镜质体反射率、古地温等相关资料,分析羌塘盆地中部不同地区侏罗系海相沉积地层的埋藏史、热史和生烃史。结果显示,羌塘盆地万安湖地区、半岛湖背斜、阿木错地区、比洛错古油藏早侏罗世海相泥页岩在沉积之后,中、晚侏罗世埋深快速增加,镜质体反射率Ro随之增大,晚侏罗世早中期下侏罗统泥页岩镜质体反射率 R o增至05%,主力烃源岩进入生烃门限开始生烃;早白垩世早期145~143Ma侏罗系海相地层埋深、古地温和 R o达到极大值,比洛错油页岩开始早期生油,阿木错主力烃源岩进入第一期生烃高峰。早白垩世构造隆升及风化剥蚀导致侏罗系海相地层向上折返,埋深减小,晚白垩世和古近纪早期前陆凹陷和红层沉积导致侏罗系海相地层埋深增加。比洛错古油藏Toarcian期油页岩晚白垩世末期古地温和 R o达到最大值,~66Ma形成生烃高峰;阿木错地区Toarcian期含油泥页岩始新世中期~43Ma埋深达到最大值,形成第二期生烃高峰。     

柴北缘含煤区构造演化与构造控煤作用

采用共轭剪节理古应力场反演、沉降史反演和平衡剖面分析方法,将柴北缘含煤区构造演化划分为5个阶段：前中生代、基底形成阶段;早、中侏罗世伸展沉降阶段;晚侏罗世-白垩世构造反转、挤压抬升剥蚀阶段;古新世-渐新世强烈挤压阶段;中新世以来盆地定型阶段。印支期后多次大规模的构造运动,使得煤系展布呈现出南北分带、东西分区的基本规律。三条隆起带南麓,含煤地层抬升变浅,多遭受剥蚀;三条凹陷带内煤系广泛分布,浅部形成较大面积的有利勘查开发区块,为柴北缘预测找煤的重点区域。     

柴达木盆地德令哈坳陷石炭系烃源岩成熟度演化史

德令哈坳陷是柴达木盆地石炭系具有勘探前景的地区。综合区域调查、平衡剖面反演、镜质体反射率等分析,获取了柴达木盆地主要构造运动期次,并结合盆地模拟技术,重建了石炭系埋藏史;结合石炭系烃源岩油气地化指标,研究了德令哈坳陷石炭系烃源岩热演化史。研究表明,德令哈坳陷内石炭系烃源岩广泛发育,有机质丰度较高,埋深较大,但未发生变质,处于成熟-高成熟阶段。德令哈坳陷石炭系埋藏史主要表现为晚石炭世、中侏罗世早期-晚白垩世、渐新世晚期-中新世为快速埋藏期,早二叠世-晚三叠世、早白垩世-始新世为稳定期,晚三叠世末-晚侏罗世、始新世末-中新世、中新世末以来为强烈抬升剥蚀期,沉降史与抬升剥蚀史新生代以来存在着差异;石炭系烃源岩热演化史主要表现为"二次生烃、晚期生烃为主"的特点,主要受控于区域构造运动。晚古生代以来柴达木盆地热演化总体表现为缓慢降低的特征,主要受控于柴达木盆地岩浆热事件与构造活动特征。      

二连盆地胜利煤田含煤地层埋藏史及热史分析

根据地层岩性数据及热物理参数,利用50组镜质组反射率数据、46组泥岩声波时差数据以及3个钻孔的地温数据,重建胜利煤田晚白垩世以来的埋藏史、热演化史和生烃史。结果表明:1）胜利煤田表现出“早期沉降伴随抬升,晚期终止”的埋藏特征。阿尔善组至都红木组1段沉积期,研究区处于加速-快速沉降期,其沉积末期发生第一期抬升剥蚀,剥蚀量约410 m;都红木组2段至赛罕塔拉沉积期,研究区再次进入快速沉降期,而后发生第二期抬升剥蚀,剥蚀量约580 m;赛汗塔拉沉积末期至今,研究区处于缓慢-终止沉降期;2）阿尔善期至都红木1段沉积期,研究区地温逐渐升高,在都红木组1段沉积末期地温达到峰值约90 ℃,随后在第一期抬升剥蚀作用下,地温迅速下降;在赛汗塔拉组沉积期地温迅速升高,沉积末期达到峰值120 ℃,处于异常高地温状态,而后经过第二期抬升剥蚀作用,地温下降,此后研究区地温处于稳定阶段;3）烃源岩成熟度受控于古地温,阿尔善组和腾格尔组烃源岩处于低成熟-成熟阶段,有一定的生烃潜力,而都红木组和赛汗塔拉组处于未成熟阶段,几乎无生烃潜力。     

鄂尔多斯盆地渭北隆起西南缘奥陶系热演化史恢复与生烃史——以麟游-旬邑地区为例

本文应用古地温恢复法及盆地模拟法,恢复鄂尔多斯盆地渭北隆起西南缘奥陶系最大古地温梯度、热演化史和生烃史。根据钻孔测温曲线求得渭北隆起现今地温梯度为3.12℃/100m。该区在二叠纪和三叠纪进入快速沉降阶段,早侏罗世早白垩世进入缓慢沉降阶段,晚白垩世以来进入抬升剥蚀阶段,剥蚀厚度在1100~1300 m。旬邑地区奥陶系烃源岩在早二叠世约270 Ma进入生油窗,晚三叠世约210 Ma进入成熟生油阶段。晚侏罗世约150 Ma开始大量生气,在早白垩世末期96 Ma左右,地层达到最大埋深及最高古地温,达到生气高峰。热史恢复及模拟结果表明旬邑地区早白垩世地温梯度最高可达到5.0℃/100 m,是主要生气期。     

沁水盆地地层剥蚀量研究

沁水盆地自晚三叠世以来不断抬升,遭受了多次剥蚀,但其累积剥蚀量一直悬而未决,不利于盆地模拟和资源评价。本文在沁水盆地沉积-构造演化史、热演化史研究的基础上,根据野外露头和钻井资料,以镜质体反射率反演方法为主,辅以声波时差法和构造剖面法,较为准确地确定了沁水盆地中新生代以来的累积地层剥蚀量。研究表明,沁水盆地石炭-二叠系煤层在燕山运动时期遭受最高地温,其后回返抬升并伴有地温梯度下降。参照济阳坳陷连续沉积剖面建立了镜质体反射率与深度的关系,经地温梯度校正后,计算出了沁水盆地石炭-二叠系最大埋深,从而得到其此后抬升过程中的累积剥蚀量,经与声波时差法、构造剖面法计算结果对比,三者计算结果较为符合。研究结果表明,晚三叠世以来沁水盆地累积地层剥蚀量在1400～3300m之间,其中盆地中部剥蚀量较少,一般小于2500m,盆地边缘剥蚀量较大,可达3000m以上。主要剥蚀时期为晚白垩世至新近纪,地层剥蚀量可达2000m以上;其次为晚三叠世至早侏罗世,地层剥蚀量一般小于1000m。     

鄂尔多斯盆地黄陵、东胜地区地温场对比

鄂尔多斯盆地黄陵、东胜铀矿区分别处于盆地南部渭北隆起的北侧边缘和盆地北部伊盟隆起的东部,赋矿层位都是中侏罗统直罗组。盆地南、北铀矿区在现今地温场及古地温场都存在明显差异,南部现今大地热值及热演化程度明显高于北部。对于下侏罗统延安组和石炭—二叠系煤层,黄陵地区镜质体反射率都高于东胜地区。通过镜质体反射率资料得出同一埋深的一套地层经历的最大古地温和对应的古地温梯度也有南部高于北部的现象。由于早白垩世后期盆地普遍整体抬升使得现今地温相对古地温降低,南部黄陵地区抬升剥蚀量大于北部东胜地区,导致古、今地温差异也大于后者。盆地南部庆阳—富县一带局部构造热运动,导致南部异常地温场的形成,使得南部热演化程度高于北部。     

镜质体成烃反应动力学模型的标定及其在热史恢复中的应用

镜质体反射率（Ｒｏ）与其生烃率有关，因此，由Ｒｏ应可求取其生烃率；同时，在求取了镜质体成烃反应动力学参数之后，若已知其受热史，则可计算出镜质体的生烃率；反过来，若已知镜质体的生烃率，应可反推其受热史。基于这一基本原理，本文在建立和标定镜质体成烃反应动力学模型的基础上推导了可将其应用于存在着抬升、剥蚀和古地温非线性变化等复杂地质条件下热史恢复的原理模型，结合海拉尔盆地海参７井的实测Ｒｏ值，有效地恢复了其古热史     

镜质体成烃反应动力学模型的标定及其在热史恢复中的应用

镜质体反射率（Ｒｏ）与其生烃率有关，因此，由Ｒｏ应可求取其生烃率；同时，在求取了镜质体成烃反应动力学参数之后，若已知其受热史，则可计算出镜质体的生烃率；反过来，若已知镜质体的生烃率，应可反推其受热史。基于这一基本原理，本文在建立和标定镜质体成烃反应动力学模型的基础上推导了可将其应用于存在着抬升、剥蚀和古地温非线性变化等复杂地质条件下热史恢复的原理模型，结合海拉尔盆地海参７井的实测Ｒｏ值，有效地恢复了其古热史。     

鄂尔多斯盆地渭北隆起烃源岩成熟度分布特征与热演化史恢复

渭北隆起发育多套烃源岩,是寻找油气的重要战略区。对渭北隆起不同层位烃源岩的热演化程度变化规律及热演化历史缺乏深入研究。本文利用大量反射率测试资料及裂变径迹分析资料,确定了研究区不同层位热演化程度及变化规律,在恢复剥蚀厚度及埋藏史的基础上,恢复了渭北隆起的构造热—演化史及生烃史。研究结果表明：渭北隆起上三叠统延长组处于生油阶段、石炭—二叠系、奥陶系处于生气阶段,不同层位热演化程度总体上具有北高南低、西高东低的特点。渭北隆起不同层位镜质体反射率与深度关系为似线型,镜质体反射率随深度增加而增加。渭北隆起自早白垩世末以来经历了大规模抬升冷却,具有南早北晚的特点,40 Ma以来,研究区整体快速抬升冷却。热演化史研究表明渭北隆起不同层位最高热演化程度是在早白垩世达到的,从寒武纪到侏罗纪,地温梯度总体较低;中生代晚期早白垩世,受构造热事件影响,古地温梯度最高可达46.0 ℃/km;晚白垩世以来,由于地温梯度降低及地层大规模抬升剥蚀,地层温度明显降低。渭北隆起奥陶系、石炭—二叠系烃源岩天然气生气高峰期、上三叠统延长组烃源岩生油高峰期均在早白垩世,生油、生气高峰期受中生代晚期高地温梯度、构造热事件的控制。新生代以来渭北隆起大规模抬升剥蚀,地层快速抬升冷却,地层温度明显降低,烃源岩生烃过程停止。     

大黄山一号井地质构造特征及其对煤层瓦斯赋存的影响

为了分析地质构造及其演化对新疆大黄山一号井煤层瓦斯赋存的影响,对井田地质构造及演化特征、含煤地层埋藏-抬升史、煤层变质作用、瓦斯生成与赋存特征等开展研究,为大黄山一号井瓦斯灾害防治提供理论指导。研究表明：井田地处博格达山北缘逆冲推覆构造带之山前弧形逆冲断褶带,受高角度叠瓦状逆冲断层及南北向构造挤压应力控制,井田主体构造表现为一南北翼被NE、NW向共轭走滑平移断层切割的轴面南倾的弧形紧闭倒转向斜。井田含煤地层沉积后主要经历了两个阶段：第Ⅰ阶段为快速沉降,并于晚侏罗世至最大埋深4 000m左右,煤层达到气煤变质阶段,煤层瓦斯大量生成;第Ⅱ阶段为持续挤压抬升形变,煤层瓦斯大量逸散。受切向应变主动褶皱作用控制,井田向斜南北两翼向核部,煤层所受挤压应力越来越大,导致煤层孔隙率、透气性系数愈来愈小,煤层瓦斯含量及瓦斯压力愈来愈高。受东西差异性挤压弧形构造背景控制,北翼西部煤层瓦斯含量及瓦斯压力普遍高于东部,且表现出由西向东逐步降低的趋势。受走滑斜移断层控制,断层附近煤层瓦斯含量及瓦斯压力出现局部高值。     

惠民凹陷含煤地层生气潜力分析

从有效气源岩的概念出发,通过实验测定了该区含煤地层最大吸附气量,结合模拟实验中产气量与总有机碳(TOC)、热解生烃潜力(S₁+S₂)、氢指数(HI)、最大镜质组反射率(R_max)等指标的相关关系,提出了不同演化阶段煤系地层有机质生气潜力下限及各指标适用范围,并据此对惠民凹陷石炭二叠系煤岩、泥岩等气源岩进行了评价,证实了该区煤岩和泥岩可以作为有效气源岩。该成果对该区的煤型气勘探有一定指导作用,对渤海湾盆地其他地区煤系源岩评价也有一定参考价值。      

沁水盆地地层剥蚀量研究

[摘 要]沁水盆地自晚三叠世以来不断抬升,遭受了多次剥蚀,但其累积剥蚀量一直悬而未决,对盆地模拟和资源评价产生了不良影响。本文在沁水盆地沉积-构造演化史、热演化史研究的基础上,根据野外露头和钻井资料,以镜质体反射率反演方法为主,辅以声波时差法和构造剖面法,较为准确地确定了沁水盆地中新生代以来的累积地层剥蚀量。研究表明,沁水盆地石炭-二叠系煤层在燕山运动时期遭受最高地温,其后回返抬升并伴有地温梯度下降。参照济阳坳陷连续沉积剖面建立了镜质体反射率与深度关系,经地温梯度校正后,计算出了沁水盆地石炭-二叠系最大埋深,从而得到其此后抬升过程中的累积剥蚀量,经与声波时差法、构造剖面法计算结果对比,三者计算结果较为符合。研究结果表明,晚三叠世以来沁水盆地累积地层剥蚀量在1400～3300m之间,其中盆地中部剥蚀量较少,一般小于2500m,盆地边缘剥蚀量较大,可达3000m以上。主要剥蚀时期为晚白垩世至新近纪,地层剥蚀量可达2000m以上;其次为晚三叠世至早侏罗世,地层剥蚀量一般小于1000m。     

修正的镜质体反射率剥蚀厚度恢复方法

针对目前用的地层剥蚀厚度恢复镜质体反射率差值法所存在问题,在考察地层沉降、抬升、再沉降埋藏史过程的基础上,根据有机质演化累积性和不可逆性原则,利用经典的有机质成熟度时温关系模型（ＴＴＩ）,建立了修正的镜质体反射率剥蚀厚度恢复方法。该方法不仅考虑了剥蚀界面上下镜质体反射率的相对值,还考虑了各自绝对量,与以往仅考虑镜质体反射率差值相比,有较大改进。     

华北地区上古生代煤系有机质热演化与二次生烃探讨

根据实测和收集整理华北地区各区块约2000余个镜质组反射率R的分析数据,结合前人研究成果,本文较为系统地阐述了华北地区上古生代煤系有机质的热演化特征与成烃演化阶段性,探讨了其二次生烃条件,并初步确定了华北地区二次生烃的分布范围。      

华北地区上古生界煤系有机质热演化与二次生烃探讨

根据实测和收集整理华北地区各区块约2000余个镜质组反射率Ro的分析数据,结合前人研究成果,较为系统地阐述了华北地区上古生界煤系有机质的热演化特征与成烃演化阶段性,探讨了其二次生烃条件,初步确定了华北地区二次生烃的分布范围。