碳酸盐岩烃源岩排烃过程的模拟

在评述排烃模拟研究现状的基础上，综合排烃研究的最新成果及若干碳酸盐岩烃源区的实际地质情况，认为碳酸盐岩油气运移的主要机理为压力驱动下沿微裂缝的独立烃相排出。含烃饱和度和破裂压力是控制烃类运移的二个主要因素，排烃遵循“压力增长—岩石微破裂—烃类排出—微裂缝弥合”这一往复过程；最后，将该模式应用于鄂尔多斯盆地的排烃研究中，定量、动态模拟出下古生界下马家沟组碳酸盐岩烃源岩的排油史和排气史     

碳酸盐烃源岩排烃的若干特点

通过典型碳酸盐型油气田的野外调查研究和对未成熟碳酸盐生油岩在外加温、外加压条件下所作的生烃一排烃模拟实验结果，获得下列新的认识：（１）碳酸盐烃源岩排烃的驱动力主要不是来自地层的压实作用，而是由于生烃过程中分子体积膨胀所产生的内应力（即生烃增压）。该应力与周围环境形成潜在的压力梯度，这是排驱动力的内在因素。但是单凭此因素尚不足以造成排烃，只有当后来烃源层受到外力作用（如导致微裂隙产生的区域性构造活动、造成溶蚀交代出现缝缝洞洞的地下水活动等）生成裂隙空间，并在源岩与裂隙间出现真正的压差时，才引发烃源层中积蓄的应力释放，从而造成排烃。因此、区域性的外力作用是排烃的控制因素。（２）碳酸盐烃源岩中生烃时间甚早，一般在Ｒ＿０为０．４５％左右时就开始生成低熟原油。但由于碳酸岩岩石粒间孔径甚小，虽有低熟油生成，却不能象泥质烃源岩那样在其烃浓度超过最低石油运移饱和度时就可排烃。事实证明，无论生烃量多大，只要碳酸盐烃源岩中不出现有效的通道，排烃作用可能永远不会进行。因此，当碳酸盐烃源岩中油气生成之后，裂隙发生的时间就成为决定碳酸盐烃源岩排烃时间的基本因素。（３）碳酸盐烃源岩中烃类初次运移基本上是以全烃相进行的，这与碳酸盐岩在后     

LDW海域LZ凹陷古近系烃源岩排烃特征分析

辽中凹陷古近系发育有四套烃源岩,各套烃源岩对于辽中凹陷油气成藏的贡献大小不同。在对烃源岩评价的基础上,利用排烃门限理论及生烃潜力法,对辽中凹陷古近系东二下段、东三段、沙一段和沙三段烃源岩的排烃特征进行研究,并对其排烃强度进行评价。经研究发现,各套烃源岩层的排烃门限深度分别为2 400m、2 900m、2 700m和2 500m左右,通过排烃强度的计算可知,沙三段烃源岩平均排烃强度最高。根据对各套烃源岩层厚,各项烃源岩评价参数,以及现今排烃强度等参数的综合分析认为,辽中凹陷沙三段烃源岩对于辽中凹陷油气成藏贡献最大,是辽中凹陷主力烃源岩。     

准噶尔盆地南缘侏罗系烃源岩排烃效率研究

准噶尔盆地南缘下部成藏组合勘探日趋重要,其主力烃源岩生烃潜力和排烃效率的研究亟待加强。根据排烃门限理论,利用生烃潜力法建立了准噶尔盆地南缘侏罗系烃源岩的生、排烃模式,并计算了烃源岩的生烃量、排烃量和排烃效率。研究表明,准噶尔盆地南缘侏罗系泥质烃源岩和煤层的排烃门限对应的镜质组反射率均为0. 7 %。侏罗系烃源岩的总生烃量为3 973. 84 x 108t,总排烃量为1 402. 71 x108t,其中八道湾组烃源岩排烃量占总排烃量的69.85%。准噶尔盆地南缘侏罗系烃源岩的平均排烃效率为35. 30%,不同层系不同岩性烃源岩,其排烃效率明显不同,泥质烃源岩排烃效率远大于煤层。综合分析认为,准噶尔盆地南缘侏罗系烃源岩生、排烃量大,排烃效率较高,下部成藏组合以侏罗系烃源岩为主力烃源岩,具有良好的资源潜力。     

碳酸盐烃源岩有机质分布与排烃特征

通过碳酸盐岩地层中的纯碳酸盐岩、缝合线缝隙物和泥质条带有机质含量和残留烃量分析表明,碳酸盐岩地层中不同的组成部分之间有机质的分布是不均匀的,其中缝合线缝隙物和泥质条带具有高的TOC值和较低的S1/ TOC 值,而纯碳酸盐岩TOC值则很低,但其S1/ TOC 却很高。这说明缝合线缝隙物和泥质条带发生了明显的排烃作用,而纯碳酸盐岩排烃作用不明显。因此可以认为高有机质丰度的缝合线缝隙物和泥质条带是碳酸盐岩地层烃源的主要贡献者。压溶作用对碳酸盐岩的排烃起重要作用。     

碳酸盐烃源岩有机质分布与排烃特征

通过碳酸盐岩地层中的纯碳酸盐岩、缝合线缝隙物和泥质条带有机质含量和残留烃量分析表明,碳酸盐岩地层中不同的组成部分之间有机质的分布是不均匀的,其中缝合线缝隙物和泥质条带具有高的 Ｔ Ｏ Ｃ 值和较低的 Ｓ１／ Ｔ Ｏ Ｃ 值,而纯碳酸盐岩 Ｔ Ｏ Ｃ 值则很低,但其 Ｓ１／ Ｔ Ｏ Ｃ 却很高。这说明缝合线缝隙物和泥质条带发生了明显的排烃作用,而纯碳酸盐岩排烃作用不明显。因此可以认为高有机质丰度的缝合线缝隙物和泥质条带是碳酸盐岩地层烃源的主要贡献者。压溶作用对碳酸盐岩的排烃起重要作用。     

鄂尔多斯盆地长9烃源岩发育与排烃效率

鄂尔多斯盆地长9优质烃源岩主要集中在志丹—英旺地区,但目前仅在志丹地区发现了典型长9源岩所生原油。对源岩排烃效率的定性和定量研究表明,英旺地区长9烃源岩排烃效率明显低于志丹等其他地区,仅为44%,其余地区平均为82%。排烃效率低应是英旺地区长9原油勘探未能取得突破的重要原因。沉积埋藏史和测井资料研究证实,与其他地区相比,英旺地区地质时期所经历的最大埋深明显较小,由此造成源岩孔隙度较高,残留烃量较大,导致英旺地区排烃效率低。另外,与志丹地区相比,英旺地区单位源岩生烃量较小,由此会造成其残烃量相对较高,这也是造成英旺地区排烃效率较低的一个原因。     

辽河油田曙光—欢喜岭潜山带烃源岩生排烃模拟实验研究

对辽河油田曙光－欢喜岭潜山带沙三段和沙四段典型的未成熟源岩样品进行了高温高压干体系的生排烃热压模拟实验。研究结果表明：３００－４００℃为该区域烃源岩的主要生排烃阶段;沙四段具有更好的生排油潜力,可能是曙光－欢喜岭潜山带较好的烃源岩;生排烃作用对排出油和残留油中生物标志物的组成具有明显的影响,在油／源对比时应特别注意。     

地质条件下湖相烃源岩生排烃效率与模式

烃源岩排烃研究是油气地球化学研究中最薄弱的环节,而排烃效率又是准确评价常规油气与非常规页岩油气资源的关键参数。目前对于烃源岩排烃效率的认识差异很大,尚未建立完整的各种类型有机质湖相烃源岩在地质条件下生排烃效率与模式。本文以中国渤海湾、松辽等4个大型湖相含油气盆地以及酒泉青西凹陷、泌阳凹陷等9个中小型湖相富油盆地/断陷为对象,通过15000余个湖相烃源岩样品在自然热演化过程中热解生烃潜力指数的变化研究,揭示了湖相烃源岩在地质条件下的生排烃特征,构建了湖相烃源岩在地质条件下的生排烃效率与模型。无论是大型湖相沉积盆地还是中小型断陷盆地,甚至是盐湖相沉积盆地,烃源岩生排烃特征基本一致。随着成熟度的增高,湖相烃源岩排烃效率逐渐增高,在低成熟阶段排烃效率较低,在成熟与高成熟阶段具有高或很高的排烃效率。Ⅰ型、Ⅱ型有机质类型烃源岩排烃模式相似,相对排烃效率在低成熟阶段小于45%,成熟生油高峰时达85%~90%,至生油窗下限时达90%以上;累积排烃效率在低成熟阶段小于10%,生油高峰时达50%~60%,生油窗下限时达75%~85%,主要的排烃阶段在镜质组反射率0.7%~1.2%之间,生油窗阶段生成并排出了绝大部分烃类。湖相Ⅲ型有机质烃源岩排烃效率明显低于Ⅰ、Ⅱ型有机质烃源岩,生油窗阶段累积排烃效率仅为50%左右,主要生排烃阶段在镜质组反射率0.8%~2.0%之间。控制湖相烃源岩排烃量和排烃效率的主要因素是有机质丰度、类型和成熟度,而盆地类型、断裂发育程度、烃源岩沉积环境、相邻输导层孔渗条件等因素均不影响烃源岩排烃与排烃效率。     

利用生排烃动力学研究海相及煤系烃源岩的残留烃及其裂解成气特征

以煤与海相泥岩的块状样品为研究对象进行多升温速率下的排烃模拟实验,借助生烃动力学方法处理实验模拟结果,对煤与海相泥岩的残留烃特征进行了研究。结果表明:海相泥岩残留烃在Ro为1.0%时达到高峰,然后逐渐降低,而煤中残留烃在Ro为1.0%时达到高峰后便基本上保持稳定。煤吸附能力比海相泥岩的强,其残留烃量也比海相泥岩大。成熟作用对于煤及海相泥岩残留烃都有很大的影响。高过成熟阶段海相地层中烃类构成以油藏或输导层中原油裂解气为主,源岩中的残余液态烃也有一定的贡献,而煤在排烃结束以后煤中分散液态烃对裂解气的贡献更大些。煤中残留烃主要是前期形成的烃类由于排烃效率不高而聚集起来的,而海相残留烃基本上随着残余生烃潜力的降低而降低,这一方面说明海相残留烃受生烃作用的影响,另一方面也受排烃效率的影响。模拟样品中的残留烃及残余生烃潜力均可以与自然样品对比,表明了该方法的实用性。     

排烃门限存在的地质地球化学证据及其应用

排烃门限概念的提出为有效源岩的判识奠定了理论基础, 它在油气勘探与资源评价中具有重要意义.采用地球化学的方法论证了排烃门限的客观存在.研究表明, 源岩进入排烃门限后, 其反映生烃潜能的指标(S₁+S₂)/TOC、氢指数以及反映烃源岩残留烃量的指标氯仿沥青“A”都开始明显降低; 烃源岩中可溶有机质的化学成分、生物标志物的含量与分布特征也都发生明显的变化, 没有进入排烃门限的源岩可溶有机质与原油差别大, 进入门限后的源岩可溶有机质开始与原油组分较为一致.渤海湾盆地东营凹陷沙四段泥岩和页岩的排烃门限分别为2 200 m和2 000 m左右, 排烃强度分别为0~1 100 kg/m2和0~150 kg/m2, 累积排出烃量为7.365×108 t和1.435×108 t.      

塔里木盆地库车坳陷烃源岩生成甲烷的动力学参数及其应用

根据压力下黄金管封闭体系热模拟实验结果 ,应用 Kinetics和 GOR- Isotope Kinetics专用软件 ,获得了塔里木盆地库车坳陷三叠系—侏罗系烃源岩的生烃动力学参数及碳同位素动力学参数。库车坳陷侏罗系煤、煤系泥岩及三叠系泥岩热解生成甲烷具有各自的活化能分布范围 ,分别是 197～ 2 6 8k J/ mol、180～ 2 6 0 k J/ mol、2 14～2 89k J/ m ol,频率因子各为 5 .2 6 5× 10 1 3s- 1、9.76 1× 10 1 1 s- 1、2 .2 70× 10 1 4s- 1 ,反映它们的生烃行为有所差异 ;其相应的碳同位素动力学参数也有差别 ,平均活化能分别是 2 2 8k J/ mol、2 0 5 k J/ mol、2 31k J/ mol。在此基础上 ,应用这些动力学参数 ,并结合地质背景 ,进一步探讨了依南 2气藏天然气的成因和运聚成藏模式。研究表明 ,依南 2气藏天然气主要来源于库车坳陷阳霞凹陷中心侏罗系煤系烃源岩 ,主要聚气时间为 5～ 0 Ma,对应 Ro 为 1.2 5 %～ 1.95 % ,天然气散失率为 2 5 %～ 30 %。该研究对塔里木盆地 ,乃至我国其他地区天然气藏的成因评价与成藏过程研究具有参考和借鉴意义。     

海相高演化烃源岩总有机碳恢复系数研究

在5000余块海相烃源岩样品筛选结果的基础上, 根据90余块不同类型未成熟-成熟烃源岩的加水热压模拟实验结果, 并与自然演化剖面相结合, 对烃源岩有机质的变化规律及其恢复系数进行研究.海相优质烃源岩在未成熟-低成熟阶段(R_o < 0.8%) TOC (totalorganiccarbon) 变化不明显, 在成熟阶段中晚期TOC_残余随成熟度增加逐渐降低, 到高成熟-过成熟阶段变化又不明显.高成熟-过成熟优质烃源岩TOC_原始一般Ⅰ型最高降低40%, 恢复系数1.68;Ⅱ₁型最高降低32%, 恢复系数1.48;Ⅱ₂型最高降低24%, 恢复系数1.32.低有机质烃源岩(一般指0.3% < TOC < 1%) 随TOC变低, 降低幅度和恢复系数均逐渐变小, 当0.3% < TOC < 0.5%时, TOC_原始恢复系数约1.2, 当TOC < 0.3%时, TOC_原始恢复系数接近1, 可以不进行恢复.固体沥青和高有机质页岩(TOC > 30%) TOC_原始高成熟-过成熟阶段也不需要进行恢复.海相烃源岩(0.3% < TOC < 30%) 自然剖面生烃潜量的减少和模拟生排烃量的增加与TOC_残余的减少相吻合.      

碳酸盐岩油源岩有机质丰度分级评价标准

碳酸盐岩油源岩分级评价标准研究具有重要的理论和实际意义。以塔里木、渤海湾、鄂尔多斯盆地地质参数（地层、地史、热史）为例分别计算了不同地质条件下单位面积碳酸盐岩的生油量及源岩和围岩的残留油量，进而根据物质平衡原理（排油量＝生油量－残油量）计算出排油量，以排油量为指标给出划分油源岩分级评价的标准，并计算出其对应的有机质丰度。模拟计算显示油源岩有机质丰度工业下限值TOCgy随源岩厚度的增加而减小；随成熟度的增加先减小后增加；随有机质类型（生烃潜力）的变好而减小，碳酸盐岩油源岩评价标准随地质条件的不同变化很大。建立了塔里木、渤海湾、鄂尔多斯盆地碳酸盐岩油源岩的分级评价表。经过分析综合，归纳出我国碳酸盐岩沉积区有机质类型为Ⅱ型的成熟油源岩“非、无效、差、中、好”各级对应的TOC界限值分别为“0.25、0.5、0.8、1.5”。     

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。     

Sedimentary Environments of Cambrian–Ordovician Source Rocks and Ultra-deep Petroleum Accumulation in the Tarim Basin

The Tarim Basin is the only petroliferous basin enriched with marine oil and gas in China. It is presently also the deepest basin for petroleum exploration and development in the world. There are two main sets of marine Source Rocks (SRs) in the Tarim Basin, namely the high over-mature Cambrian–Lower Ordovician (∈–O1) and the moderately mature Middle–Upper Ordovician (O2–3). The characteristic biomarkers of SRs and oils indicate that the main origin of the marine petroleum is a mixed source of ∈–O1 and O2–3 SRs. With increasing burial, the hydrocarbon contribution of the ∈–O1 SRs gradually increases. Accompanied by the superposition of multi-stage hydrocarbon-generation of the SRs and various secondary alteration processes, the emergence and abnormal enrichment of terpenoids, thiophene and trimethylaryl isoprenoid in deep reservoirs indicate a complex genesis of various deep oils and gases. Through the analysis of the biofacies and sedimentary environments of the ∈–O1 and O2–3 SRs, it is shown that the lower Paleozoic high-quality SRs in the Tarim Basin were mainly deposited in a passive continental margin and the gentle slope of the platform, deep-water shelf and slope facies, which has exhibited a good response to the local tectonic-sedimentary environment. The slope of the paleo-uplift is the mutual area for the development of carbonate reservoirs and the deposition of marine SRs, which would be favorable for the accumulation of petroleum. Due to the characteristics of low ground temperature, the latest rapid and deep burial does not cause massive oil-cracking in the paleo-uplift and slope area. Therefore, it is speculated that the marine reservoirs in the slope of the Tabei Uplift are likely to be a favorable area for deep petroleum exploration, while the oil-cracking gas would be a potential reserve around the west margin of the Manjiaer Depression. Hydrocarbons were generated from various unit SRs, mainly migrating along the lateral unconformities or reservoirs and the vertical faults. They eventually brought up three major types of exploration fields: middle and lower Cambrian salt-related assemblages, dolomite inner reservoirs and Middle and Lower Ordovician oil-bearing karst, which would become the most favorable target of marine ultra-deep exploration in the Tarim Basin.     

潜江凹陷蚌湖向斜带烃源岩特征及生排烃史

在烃源岩分布特征及有机质丰度、类型和成熟度分析的基础上,应用含油气盆地数值模拟技术,定量恢复了主力烃源岩中国地质大学资源学院层系的生排烃史.研究表明,蚌湖向斜带潜江组各层系烃源岩均具有较高的有机质丰度,有机碳质量分数平均为0.78％,最高可达11.5％;有机质类型以Ⅰ型和Ⅱ1型为主;但有机质成熟度具有明显的差异,潜一段...