地质微生物作用与油气资源

地质微生物作用与油气资源的生成、保存、破坏、开采和勘探的各个环节都有着密切的联系.微生物(细菌)本身不仅是良好的成烃母质,还是促使有机物转化为石油烃的主要营力.微生物作用使沉积有机质向更有利于生烃的物质转化,并使有机质中表征成熟度的一些指标在尚未受热成熟作用前就显示成熟特征.沉积环境中微生物的发育对有机质的贡献与保存有积极作用,细菌对有机质的降解也有利于有机质中成烃组分的保存与富集.微生物作用生成的天然气、煤层气和甲烷水合物在世界各地已成为有商业开采价值的资源.然而,微生物对已成藏的油气资源又具有破坏作用.储层中喜氧与厌氧菌的存在,不仅破坏石油储量,还使原油质量明显下降.     

地质微生物作用与油气资源

地质微生物作用与油气资源的生成、保存、破坏、开采和勘探的各个环节都有着密切的联系。微生物（细菌）本身不仅是艮好的成烃母质，还是促使有机物转化为石油烃的主要营力。微生物作用使沉积有机质向更有利于生烃的物质转化，并使有机质中表征成熟度的一些指标在尚未受热成熟作用前就显示成熟特征。沉积环境中微生物的发育对有机质的贡献与保存有积极作用，细菌对有机质的降解也有利于有机质中成烃组分的保存与富集。微生物作用生成的天然气、煤层气和甲烷水合物在世界各地已成为有商业开采价值的资源。然而，微生物对已成藏的油气资源又具有破坏作用。储层中喜氧与厌氧菌的存在，不仅破坏石油储量，还使原油质量明显下降。     

热液烃的生成与深部油气藏

热液烃不仅分布于洋底,在大陆也有广泛分布,实验表明:热液对碳酸盐岩和沉积有机质的作用均有油气生成;洋底火山岩流体包裹体、原油、有机质Pb、Sr、Nd同位素均表明地幔流体在油气生成中的作用。认识热液烃的存在对开拓深部油气藏的勘探有重要意义。     

蒸发岩与油气生成、保存的关系

油气与蒸发岩共生的现象揭示蒸发岩与油气的生成、保存及成藏具有密切关系。从油气生成条件看,细菌、藻类及咸水盆地底层的岩性对油气的生成具有重要作用,此外红层中的粘土对烃类的生成起到催化的作用,碱金属可使生成的烃类发生流动;从有机质的保存条件看,蒸发岩盆地水体中具有密度分层的特点,在高密度层以下的沉积物具有强的氧化还原电位,从而使有机质保存下来。蒸发岩往往与油气共生,形成多种形式的成藏模式,我国东濮凹陷、济阳坳陷深水成因的蒸发岩实例,均已揭示了蒸发岩地区油气勘探的巨大潜力。     

铀对(Ⅱ型)低熟烃源岩生烃演化的影响Ⅱ

在油、气、煤、铀多种能源矿产形成演化富集成藏(矿)过程中,有机-无机相互作用是普遍存在的,在有机质的强大吸附作用及其所提供的还原环境为铀的富集成矿起促进作用的同时,铀也改变了烃源岩的生烃演化进程。本文在Ⅱ型低熟烃源岩中加入碳酸铀酰溶液的条件下进行了生烃模拟实验,对比无铀-加铀样品生烃模拟实验产物的相关参数,以探讨油气生成过程中无机铀所起的作用。从实验结果可以看出,铀可以使产物中不饱和烃向饱和烃转化;促进长链烃的裂解,促进低分子量烃类的产生,从而使CH4的含量提高,使生成的烃类的干气化程度增加。铀可以在低温阶段促进有机质的成熟度,降低烃源岩的生烃门限,使低熟烃源岩早期生成烃类;同时在高温阶段阻止有机质过度成熟,利于所生成烃的保存。因而铀可能是未熟-低熟油气生成可能的无机促进因素之一。     

火山活动对烃源岩形成与演化的影响

火山活动是自然界中一种常见的地质活动,地球内部蕴藏的巨大热能及丰富的地表罕见的化学物质,都可由于火山活动而释放出来。针对火山活动对烃源岩形成与演化影响的调查研究表明,火山活动不仅给水生生物带来了大量的营养物质,为优质烃源岩的形成奠定了丰富的物质基础,而且可以使水体含盐度增加,形成还原环境,为有机质的保存和转化提供有利条件;另外,火山活动带来的巨大热能量可以提高有机质热演化程度,使生油门限变浅,加快烃源岩向油气转化;火山热液中携带的大量过渡族金属元素可以促进烃源岩早生烃,有利于低熟油的形成;火山矿物橄榄石、沸石、辉石及其蚀变矿物参与了烃源岩有机质的生烃演化过程,加速了其生排烃过程,加大了其生排烃量。     

地壳动力学在石油开发中的应用(一)——构造应力场与石油生成

一、引言地壳动力学用于石油开发,是近年来的一个新研究领域。本文专门讨论构造应力场在石油生成中的作用。研究有机质演化成烃的动力学原因,是石油开发中所要解决的一个新课题,其结果将成为石油勘探和开采中所要考虑的重要物理因素,并将会从石油生成理论的研究开始,促进地壳动力学在指导找油和采油领域的应用及发展。二、构造应力场能为油气生成提供足够的地温     

微生物在石油生成中的作用(二)--氢代谢及多源输入

产氢菌的发现是近代微生物学研究的一大重要进展。地质体中的氢代谢（氢的生成和利用）是微生物降解有机质形成烃类的重要环节。在石油生成过程中,氢是重要的中间产物及主产物。大分子化合物分解为小分子化合物、脱去含氧基团、烯烃成为饱和烃均需要补充氢。没有氢代谢便没有石油的大量生成。产氢菌含有氢化酶,具有生成H₂的能力。一部分微生物在降解有机质的过程中形成H₂,另一部分微生物利用H₂进行生命活动,产氢耗氢一直处于一种稳定的动态平衡,产氢微生物只有在耗氢微生物存在下才能生长。耗氢微生物的耗氢作用又促进了产氢反应的连续进行,这种微生物的互营联合,发生在石油形成过程中的各个阶段。氢转移是厌氧降解有机质区别于有氧降解有机质的最重要特征。微生物生长繁殖受温度、营养及沉积环境的影响,从浅层至深层,微生物种群不断更替,原有的种群因环境改变而死亡,新的种群又会大量繁殖,死亡的微生物输入至沉积层便成为烃类。酶是一种具有催化活性的蛋白质,微生物的一切生命活动都离不开酶。一种酶只能催化一种反应或一类反应的完成,各阶段都有独特的酶系统,酶在完成专属代谢途径后,可转化成石油组分,如叶绿素转化成甲烷菌F430辅酶,再转化成卟啉。地层温度促进了有机质热裂解,使有机质中的C-C键断裂发生得更加频繁;厌氧微生物的降解作用也使有机质发生降解。二者方向相同,互为融合,使有机质的裂解加速。微生物对有机质改造形成烃类,其中脱去含氧官能团、产氢用氢形成饱和烃等作用,对讨论石油和天然气的形成具有重要意义。     

川东北地区海相深层多源生烃动态转化机制——以普光气田为例

海相碳酸盐岩层系深层-超深层油气形成机制是石油地质学研究的热点和难点。以川东北普光气田为例,通过烃源(岩)评价及其与原油、储层沥青和天然气之间的地球化学对比、油气藏形成演化与保存过程分析,结合不同类型天然气组分、流体包裹体以及多种烃源生烃模拟等实验数据,对油气来源和成烃成藏过程进行了系统分析。结果表明,在多期沉积构造活动背景下,海相深层烃源岩系和主力产层均经历过高温高压环境与高热演化,形成了不同类型的干酪根、以分散和富集状态赋存的可溶有机质,以及以有机酸盐形式存在的不溶有机质等多种形式烃源,并普遍存在不同类型烃源、不同成因油气的连续或叠置动态相态转化,及其对油气成藏贡献的接替过程,呈现出"来源的多样性、转化的接替性、过程的多期性和成因的复合性"之油气形成演化特点,提出"多源生烃动态转化"是深层油气形成演化的主要机制,将烃源生气过程延续到更高的演化阶段,有利于深层-超深层条件下油气藏的再充注和聚集保存。     

油气成因二元论及其地质-经济意义

文章分析了我国含油盆地的多旋回、二元结构、叠合盆地特征,提出了"油气成因二元论"的观点,认为石油和天然气既可由沉积有机质转化而成,也可由来自地球深部流体中的无机物生成烃,并列举出二元成烃八个方面的证据.油气成因二元论将对扩大找藏领域和深部找矿提供依据,对丰富矿床学理论、创建油气矿产-金属矿床-非金属矿床的成矿系列具有重要意义.按照油气成因二元论的思路,我国油气中的氦资源、金属元素将会在综合利用中获得巨大的经济效益.     

微生物在石油生成中的作用(一)--降解和去含氧基团

近20~30年来,高温微生物学研究取得了迅猛发展,已发现高温菌（大于50℃~60℃）约70个属140种。最适合生长的温度普遍在60℃或80℃以上,最高生长温度可达110℃~113℃。在沉积物的浅层至深层,由低温至高温都广泛分布着厌氧微生物群体。它们分布在深层水中或岩石表面,包括各种分解菌、产氢菌、产甲烷菌等。这些菌种生存的温度同石油生成的主要温度段（60℃~100℃）大体相同。微生物是单细胞生物,个体小,结构简单。当环境变化时,每个细胞能直接感受到环境的刺激,更易发生适应作用,发生遗传上的变异。高温、高压、高盐环境成为嗜热菌生存的良好环境。嗜热菌的大量发现为认识生命起源、油气藏的形成提供了坚实的理论基础。沉积物中有机质转化成石油是由大分子有机质（分子量可达数万至数十万）降解成中、低分子化合物的过程,由有机质富含含氧基团、杂原子变成基本不含含氧基团的过程。这些功能主要是由微生物作用完成的。碳是构成生命的核心原子,微生物需要从有机质中吸取碳源组成细胞壁、细胞膜、细胞质、细胞核等细胞物质。大分子有机质需逐步分解成简单的有机质才能被微生物吸收,如蛋白质分解成二肽,碳水化合物水解成单糖便可被微生物利用。厌氧微生物不断获取碳使有机质逐步变成简单化合物。微生物的厌氧呼吸使有机质中的含氧化合物减少,形成一些较原来基质更为还原的化合物。在沉积物的厌氧呼吸中,作为最终电子受体的物质是有机物结构上的羟基、羧基等官能团,除去含氧基团便形成了烃类。     

新近纪以来中国构造演化特征与天然气田的分布格局

中国地处三大板块间的三角地带 ,是世界上新近纪以来构造运动活跃地区之一 ,与油气成藏及保存条件相关的主要特征是 :(1)在西部 ,古老造山带的重新活跃 ,在其前缘形成前陆盆地及逆冲构造 ,新近纪以来的急剧沉降、快速沉积 ,促进了深部源岩有机质的演化进程 ,也为生物气藏的形成创造了有利的地质条件 ;(2 )多期次的构造热事件及高热流值促进了有机质的快速演化、成藏 ,以及异常高压及泥拱等特殊构造的形成 ;(3)多期次构造运动为油气的快速运聚、幕式充注成藏提供了优质输导系统 ,为超晚期快速成藏提供了储聚场所 ;(4 )大断裂、岩浆及深部热流体的活动 ,不仅促进有机成因油气藏的形成 ,也是无机成因气的主要释放和聚集时期。新近纪以来构造演化特征在西部影响最广泛 ,也最深刻 ,形成的前陆盆地是中国重要天然气聚集区之一 ,是这些盆地本部气藏最终形成、定型时期 ,并在造山带内形成了近百个小型断陷盆地 ,形成了新的油气勘探领域。在中部 ,是四川盆地所有气田最终的形成、定型时期 ;在鄂尔多斯盆地促进了靖边至乌审旗地区天然气进一步富集。在东部 ,渤海海域形成一批大中型油气田 ,促进了其他盆地 (坳陷 )不同成因气藏的形成 ;在近海海域 ,既促进了有机成因气藏快速形成 ,也促进了无机成因非烃气藏以及无?     

有机质演化与沉积矿床成因(Ⅱ)--煤成烃类与层控矿床

成煤物质被埋藏以后,在其煤化作用过程中可生成大量气体烃(即煤成气)与少量液体烃(即煤成油)。按照B. JI.科兹洛夫计算值一吨煤产生的甲烷量，褐煤阶段为68M3，到焦煤达270M3，到无烟煤可超过400M3     

上扬子三江地区中新生代构造变形的油气地质意义

上扬子地台是我国南方的海相油气富集区, 其周缘地区分别处于不同的构造带中, 构造变形差异显著, 致使海相油气的盖层和保存条件各异.在揭示上扬子三江地区中新生代构造变形特点的基础上, 结合岩相古地理和油气成藏要素的演化, 探讨后期构造活动对海相油气分布和高原低熟油气形成的控制.研究认为, 印支运动的推覆挤压破坏了早期的海相生储盖组合, 同时也导致山前带挠曲下陷, 发育新的成藏组合.燕山运动期间, 在稳定的盆地裂陷过程中沉积了一套区域性海泛湖相泥岩, 既是优质源岩, 也是有效的区域盖层.在白垩纪至古近纪的盆地萎缩过程中, 发育了区内最重要的景星组(K₁j)储层, 以及古近系膏泥岩层, 该套地区性盖层对高-过成熟的裂解气有重要保存意义.新近纪以来, 强烈的走滑断陷和高原隆升过程对海相油气的后期保存十分不利, 同时, 控制了一系列小型山间断陷盆地的形成, 这些盆地陆源和水生有机质都佷丰富, 在低热演化阶段, 源岩遭受微生物降解, 形成未熟-低熟油气, 尽管该类油气资源有限, 但对于青藏高原低演化油气的勘探有所借鉴.      

中国非常规油气的战略思考

本文基于非常规油气的内涵,分析了致密砂岩油气和泥页岩油气的成藏地质条件,论述了非常规油气资源潜力巨大,指明中国非常规油气资源战略发展方向。研究表明,中国非常规油气藏是富集在近源储集体或烃源岩的低孔、低渗的微米级纳米级的储集空间中连续油气聚集,淡化了圈闭、油气藏边界的概念。依据成藏地质条件和油气资源潜力的差异,非常规油气藏主要指致密砂岩油气和泥页岩油气藏。致密砂岩油气藏多位于斜坡、坳陷区,具有广覆式有效烃源岩;源、储关联密切,多呈互层式;油气运移距离短,以非达西渗流为主;储集体渗透率、孔隙度极低。泥页岩油气藏圈闭概念淡化,典型的储源一体;多形成于盆地坳陷或斜坡区,泥页岩大面积连续分布;有机质丰度大,热演化成熟度高;多发育纹层结构,纳米级孔隙、裂缝储集系统;储集层脆性系数大,地层压力高。烃源岩呈现多时代、多层系、多沉积环境特征,从震旦系到第三系均有富含有机质的烃源岩发育,沉积环境囊括陆相海、陆交互相海相,非常规油气资源潜力巨大。常规与非常规油气在时、空域的紧密伴生和规律聚集,使得常规非常规油气在平面上和纵向上形成“有序聚集”体系。对“有序聚集”的不同类油气藏进行“整一化勘探、整一化部署、整一化开采”,实现常规非常规油气整一化科学有序开发,避免整体油气资源的破坏和遗漏;从而丰富油气地质理论,促进油气勘探由“点带面”向综合有序三维空间迈进。     

深部热流体对油气成藏的影响

深部热流体是一种由多元组分构成的超临界流体 ,其上升活动可使地球内部的物质与能量发生调整或再分配。对油气而言 ,深部热流体携带的高热能可使沉积盆地的古地温升高 ,加快烃源岩的热演化进程 ,增加有效烃源岩的体积 ,促进烃类的生成 ;在上升过程中 ,因其具很强的溶解和扩散能力 ,故可萃取、富集沉积物中的分散有机质 ,同时又对生烃产生显著的加氢作用 ,从而为油气的形成补充物源。此外 ,热流体与围岩储层发生化学反应 ,可改善储层的孔渗条件 ,有利于油气的聚集成藏 ,而且因其具有较高的压力和含水量 ,可抑制烃类的热裂解而有利于油气的保存。     

陆相致密油与页岩油藏特征差异性及勘探实践意义: 以渤海湾盆地黄骅坳陷为例

陆相致密油和页岩油同属低孔低渗油气藏,二者具有很大相似性,常具有共生关系,然而其成藏特征存在较大的差异,不加区分极易误导油气勘探.利用系统取心、测井、录井和各类测试化验分析资料,综合分析渤海湾盆地黄骅坳陷孔店组、沙河街组,梳理致密油和页岩油的成藏条件及其富集规律差异性,进一步探讨致密油与页岩油勘探选区评价方法.研究结果表明,从岩性上看,致密油储层岩石类型多样,包括致密砂岩、致密碳酸盐岩、致密火成岩等;页岩油气以细粒沉积为主,其矿物成分多样,岩性可细分为碳酸质页岩、长英质页岩、粘土质页岩、混合质页岩等.从物性上看,二者均为低孔低渗型储层,致密储层分先天致密和后天致密两类,主要发育粒间孔、晶间孔、溶蚀孔隙、裂缝等,多以微米级孔隙为主;页岩储层以先天致密为主,发育有机孔、粒间孔、页理缝、裂缝等,多以纳米级孔隙为主.从生烃运移过程来看,二者油气来源均与优质烃源岩密切相关,致密油岩层本身不生烃,原油依靠临近富有机质泥页岩干酪根生烃增压造成的源储压差,经历短距离运移与充注,源储压差高则充注程度高;页岩油本身即为生油岩,系已生成、尚未排出而滞留在页岩孔隙或裂缝之中的石油.从可压裂性上看,致密储层本身具有较好脆性,脆性条件不是致密油甜点的决定性因素,而页岩脆性因成分不同存在较大差异,是页岩油甜点评价的关键因素.从勘探选区来看,致密油优势储集相带、优质烃源岩及二者之间的匹配关系控制有利致密油富集区,"三明治"式最有利,源上源下次之;页岩油受成熟富有机质页岩及脆性岩相控制,强调在富含滞留烃中寻找具有较高脆性的页岩.      

A unified model for the formation and distribution of both conventional and unconventional hydrocarbon reservoirs

The discovery and large-scale exploration of unconventional oil/gas resources since 1980s have been considered as the most important advancement in the history of petroleum geology;that has not only changed the balance of supply and demand in the global energy market,but also improved our understanding of the formation mechanisms and distribution characteristics of oil/gas reservoirs.However,what is the difference of conventional and unconventional resources and why they always related to each other in petroliferous basins is not clear.As the differences and correlations between unconventional and conventional resources are complex challenging issues and very critical for resources assessment and hydrocarbon exploration,this paper focused on studying the relationship of formations and distributions among different oil/gas reservoirs.Drilling results of 12,237 exploratory wells in 6 representative petroliferous basins of China and distribution characteristics for 52,926 oil/gas accumulations over the world were applied to clarify the formation conditions and genetic relations of different oil/gas reservoirs in a petroliferous basin,and then to establish a unified model to address the differences and correlations of conventional and unconventional reservoirs.In this model,conventional reservoirs formed in free hydrocarbon dynamic field with high porosity and permeability located above the boundary of hydrocarbon buoyancy-driven accumulation depth limit.Unconventional tight reservoirs formed in confined hydrocarbon dynamic field with low porosity and permeability located between hydrocarbon buoyancy-driven accumulation depth limit and hydrocarbon accumulation depth limit.Shale oil/gas reservoirs formed in the bound hydrocarbon dynamic field with low porosity and ultra-low permeability within the source rock layers.More than 75%of proved reserves around the world are discovered in the free hydrocarbon dynamic field,which is estimated to contain only 10%of originally generated hydrocarbons.Most of undiscovered resources distributed in the confined hydrocarbon dynamic field and the bound hydrocarbon dynamic field,which contains 90%of original generated hydrocarbons,implying a reasonable and promising area for future hydrocarbon explorations.The buried depths of hydrocarbon dynamic fields become shallow with the increase of heat flow,and the remaining oil/gas resources mainly exist in the deep area of“cold basin”with low geothermal gradient.Lithology changing in the hydrocarbon dynamic field causes local anomalies in the oil/gas dynamic mechanism,leading to the local formation of unconventional hydrocarbon reservoirs in the free hydrocarbon dynamic field or the occurrence of oil/gas enrichment sweet points with high porosity and permeability in the confined hydrocarbon dynamic field.The tectonic movements destroy the medium conditions and oil/gas components,which leads to the transformation of conventional oil/gas reservoirs formed in free hydrocarbon dynamic field to unconventional ones or unconventional ones formed in confined and bound hydrocarbon dynamic fields to conventional ones.     

中国油气地球化学理论研究进展

本文全面地,概括性地论述了目前中国在石油和天然气地球化学理论研究方面的现状和进展,包括非常规油气藏地球化学,油藏地球化学和天然气地球化学三个方面,其中,在非常规油气藏部分又分陆相低熟油气地球化学,高－过成熟油气地球化学（中国海相碳酸盐岩的油气生成）和煤成油气地球化学三个部分讨论。     

云南保山盆地第三系成烃地球化学特征及其评价

本文系统地研究了保山盆地保参１井第三系成烃地球化学特征,并对其油气显示,天然气成因及古地温进行了探讨,研究结果表明,盆地第三系虽然具有一定规模的形成烃源岩的物质基础,但其有机质成熟度表现偏低,羊邑组（Ｎ２ｙ）属于未成熟带,南林组（Ｎ１ｎ）属于低成熟带,成熟的烃源岩展布规模有限,生物成因天然气及未成熟,低成熟油是保山盆地主要的油气资源。