烃源岩热解生烃动力学及其应用

本文利用热解气相色谱仪（Ｐｙ－ＧＣ），对我国吐哈盆地烃源岩样品进行了热解模拟实验，采用等温一级反应动力学模型，求得了烃源岩热解生成油和气的动力学参数，结合地温梯度等地质参数，计算出了吐哈盆地具有代表性的井位，在不同地质时期的油、气生成率和生成强度。该方法基于化学反应动力学理论，与以往使用的资源评价方法相比，将更为科学，更符合实际情况。     

压力对有机质生烃演化作用的研究进展

在研究压力对有机质热演化作用的影响过程中,模拟实验主要采用金管热解的方法,所得结果大多没有发现压力对有机质演化存在明显影响。而采用定体积高水压反应釜含水热解实验通常得出压力抑制有机质成熟度的结论。超压盆地的研究结果认为,采用定体积高水压反应釜含水热解实验比较接近实际地质条件,但考虑静岩压力的WYMN-3型温-压生烃模拟仪（兰州油气资源研究中心）或地层孔隙热压生排烃模拟实验仪（无锡石油地质研究所）更具优势。实验与理论相结合的分析认为,高水压通过增大PV来增大反应活化能（E_a）,通过减小熵变（ΔS）来减小反应频率因子（A）。现阶段研究超压盆地比较适用的是PreRoTM模型和T-P-R_o模型,但两者都只考虑了超压而非孔隙流体压力。因此需要进一步对含流体压力的动力学模型进行研究。另外,目前学界采用的研究方法并不统一,这掣肘了同类实验间的对比,需要一套标准实验体系进行系统性研究。此外,高过成熟度页岩气的勘探与开发为研究压力对高过成熟有机质生气作用的影响提供了宝贵地质资料,但亟需解决海相页岩成熟度的精确测定问题。     

苏里格庙气田煤系烃源岩生烃特征评价

通过热解法对苏里格庙气田煤系源岩的有机质丰度、生烃潜力及其有机质类型进行了研究.结果表明:苏里格庙气田太原组、本溪组以及山西组的煤和碳质泥岩为非烃源岩,大部分山西组煤系泥岩属于差-中等烃源岩,少部分为非烃源岩,太原组则为非烃源岩.源岩中有机碳含量和生烃潜量不受其成熟度的影响,且有机碳含量和生油潜量呈明显的正相关关系.苏里格庙气田太原组和本溪组源岩为Ⅲ型干酪根;山西组源岩中1个样品为Ⅱ2型干酪根,其余都为Ⅲ型干酪根.     

碳酸盐岩排烃条件及其对烃源岩有机质丰度下限的影响

碳酸盐岩排烃问题一直是地球化学界争论和研究的焦点问题之一,也是模拟实验中的一个难点。通过对碳酸盐岩与泥岩生排烃过程中的产物和排烃动力的定量模拟实验研究,确定了碳酸盐岩烃源岩的有效排烃方式,讨论了碳酸盐岩在排烃临界条件下的有机质丰度的取值范围。实验结果表明,碳酸盐岩排烃模式与泥岩的模式不同,有其特殊的排烃方式;在碳酸盐岩排烃过程中生烃增压是主要的排烃驱动力;有机质丰度下限值不是一个定值,正好相反,随着热演化温度的不同,有机质丰度下限值也不尽相同。根据碳酸盐岩特殊的排烃模式,源岩有机碳含量0.4%～0.5%可能是满足碳酸盐岩源岩有效排烃条件的临界有机质丰度范围值。     

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     

近临界特性的地层水及其对烃源岩生排烃过程的影响

研究利用特制的地层孔隙热压模拟实验装置, 开展了模拟地层孔隙空间高压液态水热体系烃源岩生排烃模拟实验.模拟实验施加的流体压力为38±2 MPa, 温度为290~390 ℃.模拟实验结果显示了有关高压液态水及其与之相联系的流体压力和孔隙空间等因素对烃源岩生排烃影响作用的一些重要现象, 实验发现高压液态水介质条件有利于液态油的生成和保存, 不利于液态油向气态烃的转化, 而且干酪根的生烃潜力和排油效率有一定的提高.这些新的实验现象可能主要与近临界特性的高压液态地层水的作用有关, 进一步推断近临界特性的高压液态水参与干酪根向油气的转化反应, 增加了水对油气的溶解能力.在地下实际烃源岩生排烃的温压(100~200 ℃, 30~120 MPa)条件下, 岩石孔隙中的地层水是一种相对低温高压压缩液态水, 这种地层水可能具有近临界特性, 对烃源岩生排烃过程有重要影响.但目前对这种现象的机理和石油地质意义还知之较少.因此, 加强高压地层水近临界条件下烃源岩生排烃热压模拟实验研究, 对进一步深入理解地层条件下的近临界水介质、流体压力、孔隙空间因素对生排烃过程的影响, 深化烃源岩生排烃机理的探讨, 建立地质尺度上的烃源岩生排烃动力学模型, 都具有重要的理论和实际意义.      

煤中有机质二次生烃迟滞性及其反应动力学机制

采用自然成熟度系列与其预热残渣系列样品相结合方式, 通过热解模拟方法, 对煤中有机质二次生烃迟滞性显现特征和化学反应动力学机制进行了探讨.结果表明: 二次生烃起始成熟度增高, 二次生烃峰位成熟度呈规律性后移, 二次生烃作用“死线”位于R_o=4.0 %左右; 二次生烃峰位成熟度与起始成熟度之差随起始成熟度的增高呈抛物线式演化, 二次生烃的绝对迟滞性和相对迟滞性均呈阶段性演化, 由此可对二次生烃迟滞深度进行预测; 二次生烃半峰宽随起始成熟度呈阶段性演化, 暗示二次生烃起始成熟度位于生油高峰附近的烃源岩, 其生烃量可能相对较大.同时, 原始样品平均活化能的演化经历了4个阶段, 它们与热解生烃量及二次生烃迟滞性的阶段性演化特征高度吻合, 揭示出二次生烃作用严格受控于反应动力学的地球化学机制.      

Hydrocarbon Generation Kinetic Characteristics from Different Types of Organic Matter

In order to contrast the hydrocarbon generation kinetic characteristics from different types of organic matter (OM), 18 samples from different basins were pyrolyzed using Rock-Eval-II apparatus under the open system. From the experimental results, the curve of hydrocarbon generation rate vs. temperature can be easily obtained, which usually can be used to optimize kinetic parameters (A, E, F) of the hydrocarbon generation model. In this paper, the parallel first-order reaction with a single frequency factor model is selected to describe the hydrocarbon generation kinetic characteristics. The hydrocarbon generation kinetic parameters reveal that the types of compound structures and chemical bonds of the lacustrine facies type I OM are relatively homogeneous, with one dominating activation energy. The types of chemical bonds of the lacustrine facies type II2 OM and the terrestrial facies type III OM are relative complex, with a broad activation energy distribution, and the reaction fraction of the preponderant activation energy drops with the decrease of hydrogen index. The impact of the activation energy distribution spaces on the geological extrapolation of kinetic parameters is also investigated. The results show that it has little effect on the hydrocarbon transformation ratio (TR) and therefore, the parallel first-order reaction model with proper number of activation energies can be better used to describe the hydrocarbon generation process. The geological extrapolation results of 18 samples of kinetic parameters show that the distribution range of the hydrocarbon generation rate of the type I OM is relatively narrow and the hydrocarbon generation curve is smooth. In comparison, the distribution range of the hydrocarbon generation for type II1 and type II2-III OM are quite wide, and the hydrocarbon generation curves have fluctuation phenomena. The distribution range of the hydrocarbon generation rate and the fluctuation phenomena are related to the kinetic parameters of OM; the narrower the activation energy distribution, the narrower the hydrocarbon generation rate distribution, and the smoother the hydrocarbon generation curve, and vice versa.     

低熟源岩可溶有机质成烃动力学特征

本文针对陆相低熟烃源岩中可溶有机质的成烃动力学特征进行研究。结果表明：（１）可溶有机质的存在可影响源岩动力学参数活化能的大小和分布特征：（２）分布在源岩活化能低值区间上的可溶有机持具有相对较低生烃温度,热模拟条件下一般不超过３３５℃,（）在镜质组反射率Ｒ０＝０．２４％￣０．５０％,且热模拟温度不大于３３５℃的低熟条件下,可溶有机质的累积生烃率变化范围为３％￣３５％,累积生烃率与镜质反射率有良好的正     

滇黔桂地区海相生油岩有机质类型的恢复

首次将热模拟实验这种新的手段应用于高演化的滇黔桂地区震旦纪-三叠纪海相生油岩的有机质类型的研究.这种方法在高演化的滇黔桂地区震旦纪-三叠纪海相生油岩的有机质类型的研究中获得了极好的效果.     

低丰度高演化海相碳酸盐烃源岩有机质原生性研究

碳酸盐烃源岩有机质原生性直接影响到其生烃能力的客观评价,特别对于低丰度高演化海相碳酸盐烃源岩生烃能力评价的影响尤为严重。文章阐述了碳酸盐岩的普遍存在运移沥青,以及识别烃源岩有机质原生性的各种方法,并以鄂尔多斯盆地下古生界为例,建立了一套适合于低丰度高演化海相碳酸盐烃源岩有机质原生性识别的有效方法。     

Effect of Uncertainty of the Pre-Exponential Factor on Kinetic Parameters of Hydrocarbon Generation from Organic Matter and its Geological Applications

The source rock sample of the Shahejie Formation（upper Es₄） in Jiyang Sag was pyrolyzed under open system with the Rock-Eval-Ⅱapparatus,and then kinetic model parameters were calibrated for investigating the effect of uncertainty of pre-exponential factors on kinetic parameters and geological applications,where the parallel first-order reaction rate model with an average pre-exponential factor and discrete distribution activity energies was used.The results indicate that when the pre-exponential factor changes from low to high,an extreme value for residual errors occurs.And with the increasing pre-exponential factor,the distribution shape of activation energies are nearly the same,but the values of activation energies move higher integrally,and the average activation energy increases about 12 kJ/mol for every 10-fold of the pre-exponential factors.Extrapolating the geological heating rate of 3.3℃/Ma,the results show that with the increases in pre-exponential factor, the geological temperature corresponding to TR_0.5（transforming ratio of hydrocarbon generation is 50%） increases gradually,and the additional temperature gradually decreases.Combined with geochemical data of source rock,the kinetic parameters with different pre-exponential factors are used to calculate the transformation ratio of hydrocarbon generation,and the result indicates that kinetic parameters corresponding to the better optimized pre-exponential factor are more suitable.It is suggested that the risk assessment of hydrocarbon generation kinetic parameters should be enhanced when using the kinetic method to appraise the oil-gas resources.Meantime,the application result of different kinetic parameters should be verified with geological and geochemical data of source rock in the target area;therefore,the most suitable kinetic parameters for target can be obtained.     

The Diversity of Organic Matter in Marine Sediments and the Suspiciousness of Source Parameters: A Review

There are various types of Organic Matter (OM) in marine sediments, and it is of great significance to accurately estimate the source of them. The methods used in most researches include element ratio (C/N), stable isotopes (δ¹³C) and biomarkers (BIT), all of which are used for the whole sample as objects and calculated by end-member of terrestrial and marine source OM, respectively. However, OM is preserved in different ways, such as on its own recalcitrance or combining with inorganic minerals. Preservation differences make their respective parameter values change. After differential sedimentary by gravity or other factors,different preservation types of OM are enriched or dispersed, making some parameters distorted and even meaningless in some areas. Therefore, the parameters of OM measured by the whole sample are influenced by the source of OM and the way of deposition and preservation. Therefore, it is unreliable to use these parameters to study the source of OM without considering the way of preservation. Based on this, this paper put forward a method of particle separation to separate the sediment in different propertied and preservation types. According to the composition and characteristics of the OM at the specific grain level, the corresponding index and end-members value were used to calculate more accurate proportion of the OM. It is of profound significance to understand the production, aggregation, occurrence, migration and deposition of OM and its evolution in the entire carbon cycle.     

影响海相烃源岩热解生烃过程的地质条件

热解生烃实验是研究油气生成机理与定量评价烃源岩生烃潜力的重要方法.烃源岩热解生烃模拟结果不仅与温度、压力和时间等因素有关,而且与地层孔隙水及压实成岩作用等地质因素密切相关.采用高压流体和高压釜(低压水蒸气)两种生烃热模拟方法对低成熟海相二叠统大隆组(P₂d)黑色泥岩进行了热解生烃实验模拟.对比分析两组实验结果表明地层孔隙热解实验有利于液态油的生成,不利于液态油向气态烃的转化,并极大地提高了干酪根的生油气潜力,显示了高压液态水、流体压力和孔隙空间等地质因素对烃源岩中有机质热成熟生烃反应的重要影响.这种影响可能与高压液态水的近临界特性有关,近临界特性地层水的参与改变了干酪根热力生烃反应的物理化学行为.推断在实际地质温压(100~200 ℃,30~120 MPa)条件下,烃源岩孔隙中的地层水是一种相对低温高压液态水,具有水的近临界物理化学特性,因此高压流体生烃热模拟实验与实际地层情况更为接近,能更有效地评价烃源岩生烃潜力.      

烃源岩有限空间温压共控生排烃模拟实验研究

烃源岩的生烃反应是在其限定的孔隙空间中承受高静岩压力和流体压力下进行的,然而受实验装置和条件的限制,目前大多数的生排烃模拟实验都是在一个低压、相对较大的生烃空间下进行的,与实际地质情况差异较大。通过对同一样品分别进行有限空间和常规高压釜方式加水模拟实验对比研究发现:（1）有限空间热压模拟实验的气态产物更接近地质实际。气体组分中烃气占有更大的比重;重烃气的保存下限大于常规模拟,延迟了重烃气向甲烷的转化;烯烃含量比常规加水模拟条件下更少,基本检测不到。（2）有限空间的限制使水介质参与成烃反应的作用增强,其限定空间内较高的流体压力延迟了油向烃气的转化过程,有利于液态油的生成和保存。（3）有限空间下高压液态水介质条件有利于烃类的排出。     

泥质烃源岩密度分级分离与有机碳分配

选取东营凹陷第三系11 块泥质烃源岩样品,粉碎后按小于1.6 g/cm3,1.6~2.2 g/cm3 和大于2.2 g/cm3 的密度,分离成1,2,3 三个组分,希望可以把烃源岩中游离的有机质、无机矿物与有机黏土复合体分别提取出来。对各组分进行质量、有机碳及扫描电镜分析,探讨不同密度组分中有机质赋存形式及有机碳分配方式的差异性。密度分组后各组分的质量、有机碳量回收率基本上达到100%,表明密度分离方法可信,且对烃源岩的破坏较弱。通过扫描电镜观察发现,1 组分中存在大量的生物碎屑有机质,经盐酸处理后,有机质颗粒表面干净,而2,3 组分中只见有大量的矿物颗粒,但能谱分析显示了C 元素的存在。这些特征表明1 组分为生物碎屑有机质,而2,3 组分中有机质与无机矿物相混合。有机碳分析表明,1 组分有机碳含量平均高达14.24％,但其仅占全岩有机碳量的1.11%;2,3 组分中有机碳含量分别为3.26%,2.77%,两者占全岩有机碳量的90% 以上。由此看来与无机矿物相结合是烃源岩中有机质较为重要的赋存方式,这部分有机质对全岩生烃量的贡献不容忽视。     

有机岩石学在油气勘探中的应用

有机岩石学是在煤岩学和孢粉学基础上发展起来的一门学科，在油气勘探和评价中已成为一种重要的研究手段。综述了有机岩石学在显微组分分类、有机质成熟度、有机质丰度、类型、成烃作用和烃类生成、运移和聚集方面的进展，讨论了流体包裹体、储层沥青在油藏地球化学方面确定油气水界面、成藏期方面的应用。提出了有机岩石学在油气勘探中的发展方向。