吐哈盆地低熟气评价的化学动力学方法及其应用

针对目前尚无公认的有效方法评价低熟气生成量的难题,本文从低熟气的（低温）热成因机理出发,认为被广泛、成功应用于成熟的热成因天然气生成量评价的化学动力学理论仍然应该是评价低熟气生成量的有效方法。在此基础上,建立并标定了吐哈盆地代表性泥岩、煤岩干酪根成气的化学动力学模型,与可能部分成为低熟气先质的非烃、沥青质的化学动力学模型一起,构成了评价低熟气生成量的方法。标定结果表明,盆地内有机质成气的平均活化能低于其成油的活化能,而且成气过程中低活化能组分的含量也高于成油过程。这可能正是吐哈盆地的有机质在大量生油之前的低成熟阶段,能开始规模性地生成低熟气、从而导致工业性的低熟气聚集的内因所在。应用表明,吐哈盆地低熟气的总生成量可观,达到632．15×10^11 m^3,而且生气强度较高,最高达到100×10^8m^3／km^2以上。吐哈盆地低熟气资源量约为3．16×10^11～12．62×10^11 m^3。可见,盆地内低熟气具有可观的勘探潜力。本文所建立的方法应该可被推广应用到其他含低熟气盆地的低熟气的评价当中。     

评价生物气生成量、生成期的元素平衡法及其应用

生物气的生成期对其成藏有至关重要的制约作用,但目前国内外尚缺少可信、有效方法来对此进行评价。针对这一难题,考虑到无论生物气的生成机理如何,都是一个有机元素之间的物质平衡过程,文章探索并建立了评价生物气生成量的元素平衡法,并利用松辽盆地大量的实际分析数据,对这一评价方法(模型)进行了标定和应用。结果表明,松辽盆地生物气的生成可能主要发生在800m以浅的埋深条件下;区内源岩生物气的生成量约为285.0×1012m3;生物气的主要生成期在嫩江组沉积末期之前。     

评价生物气生成量、生成期的碳同位素平衡法及其应用

生物气的生成期对其成藏有至关重要的制约作用,但目前国内外尚缺少可信、有效方法来对此进行评价。针对这一难题,考虑到无论生物气的生成机理如何,转化前的有机质和转化后的残余有机质及产物的13C、12C的总量应该守恒,本文探索并建立了评价生物气生成量的碳同位素平衡法,并利用松辽盆地的实际分析数据,对这一评价方法（模型）进行了标定和应用。结果表明:Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型有机质累计产生物成因甲烷气的量分别约为193.94 ml/g、175.64 ml/g、161.71 ml/g。区内源岩生物气的生成量约为385.4×1012 m3;生物气的主要生成期在嫩江组沉积末期之前;区内生物气的可能资源量介于11.40×1011～24.8×1011 m3之间。     

吐哈盆地丘东次凹低熟气的生成与动力学研究

采用黄金管—高压釜封闭体系,对吐哈盆地艾试1井的泥岩和煤岩进行了低温热解实验。根据实验结果,分别求取了干气（C1）、湿气（C2～C5）生成过程的初始动力学参数,然后将单一活化能的动力学参数进一步优化为具有高斯分布的活化能,优化后的动力学参数能较好拟合实验数据。利用优化后的动力学模型模拟了吐哈盆地丘东凹陷八道湾组天然气早期生成过程,并将模拟结果与实际地质资料进行了对比。结果表明,经过优化后的低温恒温热解动力学,能有效评价早期生气过程;在丘东次陷发现的天然气,与八道湾组源岩关系密切。     

百色盆地低熟油的地球化学特征及成因机制

对百色盆地几个典型低熟油进行了常规的有机地球化学分析,并重点以百－５井低熟油为对象,详细总结了饱和烃,芳烃生物标志物地球化学特征及其组合,结果表明陆生高等植物和微生物大量繁衍及其对高等植物的改造的贡献可能是形成百色盆地第三系低熟油的主要原因。     

基于模糊层次分析方法的泥质有效低熟气源岩评价

在特定地质背景下,低熟气可以聚集成藏。由于沉积盆地的古环境、母质类型及有机质演化程度的不同,仅以低熟气源岩物理化学性质为侧重点的烃源岩评价方法很难对不同沉积盆地中的烃源岩的生烃潜力进行相对优劣排序。因此,为了快速有效评价低熟气源岩的生烃潜力,分析了w(TOC)、I_H、w("A")等10个因素对气源岩生气能力的影响,建立有效低熟气源岩评价指标体系。并运用层次分析法和模糊数学,建立低熟气源岩生烃潜力评价模型。应用此模型对乌连戈伊气田进行了生烃潜力评价,评价结果表明:Achimov气藏、Bazhenov气藏、Vasyugan气藏、Pokur气藏烃源岩是低熟气源岩;Neocomian气藏和Tyumen气藏烃源岩介于低熟气源岩和常规气源岩之间;Tampey气藏烃源岩属于常规气源岩。这与Galimov所得结论是完全吻合的,说明模型的评价结果是可靠的,可以实现低熟气源岩的综合评价,值得推广应用。     

氨基酸、脂肪酸对过渡带气、低熟原油形成的意义

对草海盆地泥炭、柴窝堡盆地第四系沉积物以及辽河东部凹陷、胜利东营凹陷、苏北金湖凹陷等第三系烃源岩中氨基酸、脂肪酸进行定性、定量分析，并开展热模拟实验。研究表明氨基酸主要赋存于沥青中，分解后可以生成烃类气体和Ｎ_２气，对过渡带气的形成可作出贡献。烃源岩干酪根和沥青中的脂肪酸含量不少，沥青中脂肪酸以一元酸为主，具偶碳优势，干酪根中脂肪酸以二元酸为主，不具偶碳优势。沥青和干酪根中脂肪酸脱羧基后产生烷烃，对过渡带气和低熟油都可作出贡献，沥青中脂肪酸是生成低熟油中具奇碳优势正烷烃的主要物源。     

中国低熟油的几种成因机制

在对国内外文献详尽检索研究基础上，根据对国内９个二级沉积凹陷和５个中、小型盆地的有机地球化学、有机岩石学和同位素地球化学的系统研究，作者建立了木栓质体、树脂体、细菌改造的陆源有机质、藻类与高等植物生物类脂物以及富硫大分子（非烃、沥青质和干酪根）等五种早期生烃形成低熟油的成因机制。     

不同沉积环境湖相低熟原油的芳烃分布特征

研究表明,不同沉积环境湖相的低熟原油芳烃生物标志物分布具有较大的差异。淡水湖相低熟原油芳烃以萘和菲系列化合物为主要组份、膏岩盐湖相低熟原油芳烃以脱羟基维生素Ｅ和三芳甾烷为主要组份、盐岩湖相低熟原油芳烃则以三芳甾烷为主要组份、其它生物标志化合物组份的相对丰度均较低。本次研究的低熟原油芳烃中普遍检测出明显的苯并藿烷系列化合物、盐湖相低熟原油芳烃中还检测出藿烷酮化合物,表明该地区古环境中细菌、微生物发育     

低熟煤型气的成因化学

用水介质热压模拟、_１３Ｃｎｍｒ分析表明，Ｒｏ＝０.７%以前，煤型有机质中的芳环结构的变化主要是官能团的变化，芳环仍然保留着单环的结构特征，并未发生明显的缩合作用。即在早期热演化过程中由邻甲氧基苯酚结构向邻苯二酚类结构转化，进而转化为烷基酚类结构，同时脱去甲氧基中的甲基。甲氧基含量从Ｒｏ＜０.３%开始迅速减少，到Ｒｏ＝０.７%时已基本脱除完毕。煤型有机质中的甲氧基在热演化早期通过自由基反应脱去甲基，对低熟煤型气有重要贡献。     

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。     

柴达木盆地三湖地区生物气横向运聚成藏研究

本文系统研究了地层水盐度对微生物菌生长发育的制约，矿化度对生物气在地层水中溶解度的影响，泥岩盖层中高矿化度地层水对封盖性能的控制作用。柴达木盆地三湖（台吉乃尔湖，涩聂湖，达布逊湖）地区主要受南缘昆仑山冰雪溶水的补给，地层水从南向北运移，北斜坡第四系地层水的矿化度最高，北斜坡泻水-汇水区高盐度条件下生物菌的活跃程度受到抑制，影响生物气大量生成并从水中游离出来，中央凹陷及其南部低矿化度条件下更适宜生物气的生成，生物气在地层水中的溶解度随矿化度的增高明显降低，南缘低矿化度水中饱含的生物气经地层水从南向北携带，在北斜坡高矿化度条件上大量游离出来，实验测试证明泥岩饱和高矿化度地层水时，其突破压力增加约100倍，封盖性能大大提高，有效地保存了北斜坡游离相生物气，研究显示生物气总体上具有向北斜坡以水溶气方式进行横向运聚的特征，展示了北斜坡气源补给充足，具有满坡含气的巨大勘探潜力。结合生物气本身的发育特征和三湖地区的水文地质条件，提出了生物所首先以水溶气方式发生远距离的横向运移以后再以游离相进行垂向运聚成藏，这一结论对下一步三湖地区生物气勘探具有直接的指导意义。     

Radiogenesis of Low Maturity Natural Gas in the Turpan-Hami Basin, NW China

The origin of the Jurassic low maturity natural gas in the Turpan-Hami Basin has attracted scientists’ attention for some time, and it is known that radiogenesis may have played a role. However, little has been done on the uranium-rich background of the whole basin. Based on plentiful logging and geological data for the Jurassic strata in the Turpan-Hami Basin, this research examined the features and factors controlling the distribution of rocks with high gamma reading. The results show that 70%...     

吐哈盆地低煤阶煤层气地质特征与成藏控制因素研究

我国低煤阶煤层气资源丰富,气煤以下的低煤阶煤层气资源量15.13×1012m3。迄今为止尚无成功开发先例,地质成藏基础研究亟待加强。论文通过对吐哈盆地煤层气成藏条件、成藏特征分析,探讨了地质构造、聚煤作用、煤系特征、生物气形成与保存等低煤阶煤层气成藏控制因素,初步确定了吐哈盆地煤层气成藏类型及其分布特征,把吐哈盆地煤层气成藏模式划分为盆内凹陷成藏模式、盆缘陡坡成藏模式和盆缘缓坡成藏模式3种类型,根据成藏过程的匹配特征把煤层气藏类型划分为储-逸型低压逸散式、储-运-逸型运移储集式两种类型,该划分方案有助于指导低煤阶煤层气成因研究与资源勘探开发。     

柴达木盆地三湖地区第四系生物气源岩中可溶有机质丰度及地质意义

柴达木盆地东部第四系生物气源岩有机质丰度是控制该区生物气资源的关键因素。通过重新设计实验流程,建立了针对未成熟生物气源岩的有机质丰度评价方法。柴达木盆地第四系生物气源岩可溶有机质含量约是不溶有机质含量的2.6倍,有机质大部分以可溶的形式存在。鉴于未成熟生物气源岩有机质赋存形式的特殊性,提出了柴达木盆地东部第四系生物气源岩的有机质丰度评价标准。大量存在的可溶有机质揭示柴达木盆地东部地区第四系仍处于生物甲烷生成阶段,较高的气源岩有机质丰度为生物气勘探提供了重要的资源保障。     

估算天然气成熟度的新指标--金刚烷指标

采用天然气重烃富集及MID/GC/MS分析技术,从天然气中检测出单、双金刚烷类化合物。根据琼东南盆地生油岩中金刚烷指标 (Ⅱ )与镜煤反射率 (Ro)的实测值,结合应用塔里木盆地、鄂尔多斯盆地的上述实测数据点,建立了双金刚烷指标与镜煤反射率 (Ro)数值对应关系。根据这种关系成功地确定和研究了莺-琼盆地三个构造天然气的成熟度。研究成果不仅提供了检测天然气中金刚烷类化合物的方法,扩大了金刚烷类化合物的应用范围,而且表明金刚烷类化合物是研究天然气成熟度的一个有效指标     

油型气湿度和成熟度的关系研究

通过分析国内外鄂尔多斯、四川、Fort Worth、Arkoma等盆地373个样品油型气湿度与镜质体反射率的关系,发现随热演化程度升高,油型气湿度变小,二者呈负对数相关关系,油型气湿度与热演化程度的这种负对数相关关系,可为页岩气勘探和天然气资源评价提供科学依据。同时,分析天然气湿度与热成熟度关系曲线图,发现干酪根降解气湿度随着热演化程度升高迅速减小,而裂解气湿度相对稳定,这也证实原油裂解气与干酪根直接降解生气的分子热动力学模型存在较大差异。     

柴达木盆地三湖地区第四系地下水流场与生物气藏成因分析

本文论述了柴达木盆地三湖地区（西台吉乃尔湖、涩聂湖、达布逊湖）水系径流的主要特征及其地下水在山前基岩边界条件的制约下,形成了两个有显著差异的径流系统。其中,那陵格勒河流域的基岩裂隙水及其山前第四系洪积扇孔隙水构成了统一的高势地下水含水系统,其区域流场受到厚层湖相泥岩和高矿化度地层水的阻滞,在北斜坡区形成较为局限的泄流区,这种流场特征与化学场和温度场的资料相吻合。根据水文地质和油气钻探资料,建立了那陵格勒河山前至北部驼峰山地区地下水流动系统的简化模型,计算出区域流动系统的流速为13.14m/a,循环周期为9361a,以水溶气方式运移的生物气在北斜坡的聚集资源量为129×10^8m^3。这个聚集资源量主要集中分布在区域流场泄流区附近,有利于形成富集成藏优势。进而将生物气成藏条件归纳为：：①长流程、深循环区域流场的存在,沿区域流线流程方向,其压力环境和温度环境变化满足了有机质热演化、生气、运移和脱气的要求。②区域流场有较高的循环速度和径流强度,能够携带足够量的生物气抵达北斜坡区,满足生物气聚集量大于散失量的动态成藏的基本条件。③区域流场泄流区附近垂直分量增加,流线的温度、压力快速降低,此区是生物气脱气、散失和聚集的主要场所,该泄流区附近的构造圈闭是生物气富集的最有利部位。     

New Approaches and Markers for Identifying Secondary Biogenic Coalbed Gas

According to the adsorption-desorption characteristics of coalbed gas and analysis of various experimental data, this paper proposes that the generation of secondary biogenic gas (SBG) and its mixing of with the residual thermogenic gas at an early stage inevitably lead to secondary changes of the thermogenic gas and various geochemical additive effects. Experimental results also show that the fractionation of the carbon isotope of methane of coal core desorption gas changes very little; the δ13C1 value of the mixed gas of biogenic and thermogenic gases is between the δ13C1 values of the two “original” gases, and the value is determined by the carbon isotopic compositions and mixing proportions of the two “original” methanes. Therefore this paper proposes that the study on the secondary changes of the thermogenic gas and various additive effects is a new effective way to study and identify SBG. Herein, a systematic example of research on the coalbed gas (Huainan coalbed gas) is further conducted, revealing a series of secondary changes and additive effects, the main characteristics and markers of which are: (1) the contents of CO2 and heavy-hydrocarbons decrease significantly; (2) the content of CH4 increases and the gas becomes drier; (3) the δ13C and δD values of methane decrease significantly and tend to have biogenetic characteristics; and (4) the values of δ13C2 and δ13CCO2 grow higher. These isotopic values also change with the degradation degrees by microbes and mixing proportions of the two kinds of gases in different locations. There exists a negative correlation between the δ13C1 vs δ13CCO2 values. The △δ13CC2–C1 values obviously become higher. The distributions of the △δ13CCO2–C1 values are within certain limits and show regularity. There exist a positive correlation between the N2 versus Ar contents, and a negative correlation between the N2 versus CH4 contents, indicating the down forward infiltration of the surface water containing air. These are important markers of the generation and existence of SBG.