高演化海相碳酸盐烃源岩地球化学综合判识--以鄂尔多斯盆地为例

针对中国海相碳酸盐岩烃源岩的成熟度高、有机质丰度低等特殊性,以鄂尔多斯盆地下古生界为例, 通过微量元素富集系数计算、稀土元素的配分模式、元素和碳同位素等的数理统计分析及三维图解等多元综合分析, 结合必要的有机参数, 反演了盆地烃源岩发育环境, 评价碳酸盐岩烃源岩及其分布. 就鄂尔多斯盆地而言, TOC为0.2%是个重要的界限值, 研究表明: 在TOC>0.2%的层段中, Ba富集,δ13Ccarb正偏移, δ13Corg<-28‰, 反映出古生产力、有机质埋藏量较高, 具较好生烃潜力, 稀土元素分异强, 指示沉降速率低, 有机质保存条件好, 利于烃源岩发育.克里摩里组、乌拉力克组具一定规模, 可视为潜在有效烃源岩. 而TOC＜0.2%的层段, Ba含量低, δ13Ccarb多为负值,δ13Corg为-24‰～-28‰,指示有机质埋藏量低,生烃潜力差,稀土元素分异弱,沉降速率较快,多属浅水高能氧化环境,不利于烃源岩发育.利用无机与有机地球化学方法综合评价高演化海相有潜力的碳酸盐岩烃源岩及分布是可行的.     

鄂尔多斯盆地长91湖相优质烃源岩的发育机制探讨

新近的钻探和有机地球化学测试与研究,在鄂尔多斯盆地上三叠统长9油层组上段发现了一套湖相优质烃源岩,其平均TOC达5.03%,平均沥青"A"含量达0.8603%,有机母质类型——以低等水生生物为主要来源的腐泥型,并已达到了生油高峰的热演化阶段.湖相优质烃源岩发育于湖盆的局部凹陷.各项有机、无机地球化学参数反映出长91优质烃源岩形成于淡水—微咸水、弱氧化—弱还原的半深湖相沉积环境.因此,高生产力是该套优质烃源岩形成的主控因素.薄层凝灰岩、纹层状凝灰岩的沉积,以及Eu显著正异常的发现,佐证了同期可能存在与火山喷发有关的缺氧地质事件.地质事件对长91优质烃源岩的发育起着重要的作用.     

广西桂中地区泥盆系沉积环境及沉积有机质特征

通过野外地质剖面实测,室内岩石学、沉积学、古生物学以及烃源岩的地球化学综合分析认为,广西桂中地区泥盆系发育一套以碳酸盐岩为主的海相沉积地层,岩性以灰岩为主,白云岩次之,局部有碎屑岩发育.地层实测厚度2041m,共划分为14个地层组,识别出碳酸盐潮坪相、局限台地相、开放台地相、陆棚相、台地边缘斜坡相和藻丘相等6个沉积相带.沉积有机质TOC值分布在0.07%~1.96%之间,平均TOC值为0.21%;有机质类型为Ⅰ型和Ⅱ1型;干酪根镜质体反射率(Ro)分布范围为0.99%~2.03%,有机质演化处于成熟-高成熟阶段;对取自于陆棚相区和潮下带的典型样品的研究表明:不同的沉积环境下沉积的烃源岩,其有机质类型和生物标志化合物的特征存在一定的差异.     

华南中二叠统栖霞组海相烃源岩形成的地球生物学过程

华南中二叠统栖霞组海相烃源岩是中国南方四套区域性烃源岩的重要组成部分,对其形成机制的研究具有重要的科学和经济意义.前人的研究成果表明中二叠世栖霞期具有较高的初级生产力和相对缺氧的环境,但是对于高生产力和缺氧环境的形成机制一直存有争议.本文利用地球生物学正演评价的思路,整合研究程度相对较高的四川广元上寺剖面的研究成果,对华南栖霞组海相烃源岩的形成过程进行了阐述.利用现实主义原理,恢复了栖霞期的古洋流格局,认为较高的生产力是海平面上升诱发的赤道上升流的结果,其营养元素来自沿赤道自西向东的赤道潜流.高生产力输出大量有机质而消耗水体中的可溶氧,形成栖霞组独特的古氧相特征.在水体较深的生境型中,有机质经过厌氧氧化作用而被保存,成为栖霞组海相烃源岩的物质基础.地球生物学为研究栖霞组海相烃源岩的形成机制提供了新的思路.     

碳酸盐岩生烃机制及“三段式”成烃模式研究

碳酸盐岩有别于碎屑岩的成岩机理和过程决定了其含有多种赋存状态的有机质.大量碳酸盐岩样品的有机岩石学观察和有机地球化学分析均证实了不同赋存状态有机质的存在.通过对热模拟实验样品中不同赋存状态可溶有机质的产率、地球化学特征研究及其对比,表明不同赋存状态有机质在不同演化阶段对成烃的贡献不同,由此提出了碳酸盐烃源岩的“三段式”生烃模式,即早期的生物大分子解聚生烃阶段、中期的干酪根热降解生烃阶段以及高演化阶段碳酸盐告包裹体有机质的大量生烃阶段.     

海相碳酸盐烃源岩评价的地球生物学方法

中国前侏罗纪海相烃源岩评价的难点,在于其通常处于高-过成熟阶段,因而多数传统评价方法不适用.唯一常用的参数TOC（%）,在用于评价碳酸盐岩烃源岩时,其下限值在国内尚有争议.本文旨在寻找另一种途径以补充对此类烃源岩的传统评价方法,为此研究了中上扬子地台及黔湘桂盆地的19个显生宙剖面.我们应用了地球生物学途径,以追踪从生物生活阶段（初级生产力）到死后沉积阶段,再到埋藏保存阶段,有机碳（OC）的产出聚积.应用了四个生物学与地质学的参数,以代表上述三阶段有机碳的产聚状况.本文讨论了上述参数的一系列替代标志,并予以综合,从而建立了与TOC及其他传统方法评价不同的地球生物学评价体系.我们以四川广元剖面为例,进行了地球生物学评价.结果显示,碎屑岩中用地球生物学方法得出的优质烃源岩与高TOC烃源岩一致;但在碳酸盐岩中,地球生物学参数所选中的烃源岩,其TOC范围很广,为0.03%~1.59%,多数小于0.3%.因此我们认为,目前将华南前侏罗纪碳酸岩烃源岩的下限设为0.3%或0.5%,尚有可以进一步商榷之处.     

深部流体及有机-无机相互作用下油气形成的基本内涵

含油气盆地作为地球系统中相对稳定的克拉通块体,从早期烃源岩发育环境、油气形成、储层溶蚀改造到油气聚集或者破坏都受到地球系统演化的影响.深部流体作为联系盆地内、外因素的纽带,以有机-无机相互作用的方式贯穿了油气形成和聚集的全过程.深部流体携带的营养物质促进了成烃生物的勃发和碳氢源的额外补充,有利于优质烃源岩的发育和提高烃源岩生烃潜力,其携带的能量促进了烃源岩早熟和高成熟烃源活化加氢生烃.深部富CO_2流体对碳酸盐岩、碎屑岩储层的溶蚀改造,改善了深层储集体空间,使得油气储集空间向更深延伸.深部超临界CO_2对深层滞留原油的萃取和泥页岩中CH_4的驱替,提高了深层和致密储层中烃类流动性.同时,深部流体携带的物质(C、H、催化物质)和能量不仅能够促使费托合成无机CH_4,促使有机质热演化生烃形成"热液石油",而且也能使得有机来源的原油发生热蚀变.因此,从地球层圈相互作用的视角看,深部流体不仅对沉积盆地输入了大量的外源C和H,改善了油气赋存空间,而且也提高了油气富集聚集效率.     

高演化海相碳酸盐烃源岩地球化学综合判识

针对中国海相碳酸盐岩烃源岩的成熟度高、有机质丰度低等特殊性, 以鄂尔多斯盆地下古生界为例, 通过微量元素富集系数计算、稀土元素的配分模式、元素和碳同位素等的数理统计分析及三维图解等多元综合分析, 结合必要的有机参数, 反演了盆地烃源岩发育环境, 评价碳酸盐岩烃源岩及其分布. 就鄂尔多斯盆地而言, TOC为0.2%是个重要的界限值, 研究表明: 在TOC>0.2%的层段中, Ba富集, δ¹³C_carb正偏移, δ¹³C_org<&#8722;28‰, 反映出古生产力、有机质埋藏量较高, 具较好生烃潜力, 稀土元素分异强, 指示沉降速率低, 有机质保存条件好, 利于烃源岩发育. 克里摩里组、乌拉力克组具一定规模, 可视为潜在有效烃源岩. 而TOC＜0.2%的层段, Ba含量低, δ¹³C_carb多为负值, δ¹³C_org为&#8722;24‰~&#8722;28‰, 指示有机质埋藏量低, 生烃潜力差, 稀土元素分异弱, 沉降速率较快, 多属浅水高能氧化环境, 不利于烃源岩发育. 利用无机与有机地球化学方法综合评价高演化海相有潜力的碳酸盐岩烃源岩及分布是可行的.     

四川盆地震旦系-下古生界烃源岩热演化模式及主控因素

烃源岩热演化是含油气盆地烃源岩评价的基本内容之一,也是油气动态成藏研究的基础.通过系统分析地层沉积样式,结合盆地热史恢复结果,应用Easy%Ro化学动力学模型,模拟了四川盆地86口代表性钻井和200余口人工井点震旦系-下古生界烃源岩热演化史.结果表明,在盆地不同构造单元,下寒武统和下志留统烃源岩热演化特征存在明显差异,并据此建立了四种热演化模式:①加里东期成熟,早晚二叠世期间快速演化定型,以川南地区下寒武统烃源岩为代表;②加里东期未熟,早晚二叠世期间一次快速演化定型,以川西南下寒武统和川南下志留统烃源岩为代表;③加里东期成熟,晚海西-燕山期再次增熟,以川东、川北地区下寒武统烃源岩为代表;④加里东期未熟,晚海西-燕山期持续增熟,以川中地区下寒武统和川东、川北下志留统烃源岩为代表.通过对比研究沉积速率、热流和增温速率之间的耦合关系,剖析了四川盆地震旦系-下古生界烃源岩热演化的控制因素,即川西南和川南局部地区主要受控于早晚二叠世期间峨眉山地幔柱和玄武岩的异常热效应,而盆地其它地区则受沉积地层埋深增热和盆地热流演化的共同作用,其中沉积地层埋深增热对烃源岩增温效应更加显著.     

北华北中上元古界烃源岩发育环境及其控制因素

海相烃源岩发育机理问题制约了我国油气勘探产业的发展. 中上元古界洪水庄组、铁岭组和下马岭组是北华北地区重要的烃源岩, 查清其发育环境及其控制因素具有重要的科学理论和油气勘探意义. 基于沉积学(层序地层学)、古生态及沉积地球化学探讨了烃源岩沉积古地理及其发育模式. 研究表明这些烃源岩中有机质富集的主控因素包括适宜的古地理位置、中低纬度区的生物勃发事件、水底缺氧环境、沉积物中磷组分的富集以及粘土矿物在海相碳酸盐有机质富集保存过程中的赋存驻留作用.     

江汉盆地烃源岩中甲基化烷基色瞒系列的分布及其与成熟度的关系

分析研究了江汉盐湖盆地明钾1井古近系潜江组烃源岩的芳烃馏份中甲基化烷基色瞒的分布和相对组成及其变化.研究结果表明甲基化烷基色瞒系列的分布特征与古沉积环境的盐度关系密切,盐湖相形成的潜一至潜三段烃源岩具有甲基和二甲基烷基色瞒的优势,而非盐湖相形成的潜四段烃源岩呈现出以三甲基烷基色瞒为主,且这一分布特征与表征沉积环境盐度变化特定的生物标志物组合如低的姥植比、高伽马蜡烷指数和富含有机硫化物等具有协同变化.二甲基色瞒比值(5,8-二甲基色瞒/7,8-二甲基色瞒)与烃源岩中镜质体反射率Ro和烃源岩埋藏深度间存在良好的相关关系,且这一关系在镜质体反射率Ro小于0.65%的低成熟阶段特别明显,表明该比值是一个在低成熟阶段对有机质热演化程度的变化十分敏感的芳烃成熟度指标.     

峨眉山超级地幔柱对四川盆地烃源岩热演化的影响

四川盆地的构造、热演化与峨眉山超级地幔柱有密切关系.峨眉山超级地幔柱对四川盆地中二叠统之下的烃源岩热演化有着十分重要的影响.在四川盆地热历史恢复的基础上,研究了峨眉山超级地幔柱对盆地内烃源岩,特别是中二叠统之下的古生界烃源岩热演化的影响.结果表明,中二叠统及下伏烃源岩的热演化受中晚二叠世发生在盆地西南方向的峨眉山超级地幔柱的影响巨大,且具地区差异性.即在靠近峨眉山地幔柱中心的地区,有机质迅速成熟并达到其成熟度的最高值(以H1井为代表),古生界烃源岩迅速进入过成熟,此后未有二次生烃;而远离峨眉山地幔柱的盆地大部分地区,古生界烃源岩在二叠纪以来具有多次生烃过程.中生界烃源岩热演化,主要和前陆盆地阶段的构造过程包括前陆沉积和断裂的逆冲推覆等相关. 在烃源岩有机质成熟度演化史的基础上,从盆地热史和烃源岩热演化的角度指出了下二叠统及之下烃源层在四川盆地不同地区油气勘探中的不同意义.     

致密气藏烃源岩地化参数测井综合评价方法研究

针对塔里木盆地库车坳陷北部侏罗系烃源岩受泥浆污染、分析数据少、样品分布不连续及类型多样等问题突出,利用测井资料来对有机地球化学参数进行评价难度大,无法满足勘探需求.本文阐述了不同类型烃源岩的有机质级别、测井响应特征、有机地球化学参数定量计算及品质评价等多种方法,来研究富集区烃源岩对致密气储层的持续供气能力.文中介绍了煤层、碳质泥岩、暗色泥岩等3种类型烃源岩的有机质级别和测井响应特征.首先,提出分不同岩性烃源岩的ΔlogR法,其计算结果与铀曲线相关法、多元回归法对比,效果最好;再次建立了生烃潜率、氯仿沥青“A”及镜质体发射率等多个有机质地球化学参数的测井评价模型;最终,考虑能够反映烃源岩性质的参数来综合定义烃源岩品质指数,形成了完善的烃源岩测井综合评价方法研究技术.研究表明,利用这套地球物理技术提供了烃源岩定量评价和品质分类研究方法及实际应用案例.     

高成熟和过成熟海相碳酸盐岩生烃条件评价方法研究

提出了以源岩烃降解率为基础的残余有机碳和残余生烃潜力的恢复方法。研究表明,各类源岩残余有机碳恢复系数与镜质体反射率呈线性函数关系。而残余生烃潜力恢复系数与镜质反射率呈二次函数关系。经塔里木盆地和华北地区寒武系、奥陶系高演化海相碳酸盐岩残余有机碳及残余生烃潜力恢复,结果表明,碳酸盐源岩生烃有机质丰度及生烃潜力下限值与碎屑岩基本相同。     

鄂尔多斯盆地海相层系中有机酸盐存在以及对低丰度高演化烃源岩生烃潜力评价的影响

鄂尔多斯盆地海相烃源岩TOC多处于0．2％～0．5％,按照形成工业油气藏TOC含量不低于0．5％（高．过成熟区可降低至0．4％）标准是无法形成大型天然气藏,但靖边气田油气源对比分析确实存在海相烃源岩贡献．为了证实低TOC高演化烃源岩中有机酸盐对TOC的影响,本文选择了鄂尔多斯盆地南部某一口探井奥陶系海相和二叠系海陆过渡相烃源岩进行了红外光谱和色质等分析．实验结果表明,无论海相还是海陆过渡相烃源岩中均存在干酪根有机酸和有机酸盐转化酸,其中有机酸盐转化酸主要为有机酸盐完全酸化而来的有机酸,证实了海相烃源岩中确实存在有机酸盐．尽管酸化前后有机酸均以C16：0为主峰,但有机酸盐转化酸在C16：0以前相对丰度明显低于干酪根有机酸和游离有机酸的相对丰度,暗示了干酪根有机酸和游离有机酸以脱羧基生成链烷烃为主,而有机酸盐转化酸以高碳数有机酸裂解为低碳数有机酸为主．利用十六烷酸钙为标准对干酪根有机酸和有机酸盐转化酸进行定量分析表明,TOC含量（大于2．0％）高的海相烃源岩中有机酸盐含量低,而TOC含量低（0．2％～0．5％）的烃源岩有机酸盐含量均比较高．因此,对于TOC含量介于0．2％～0．5％的海相烃源岩,有机酸盐在高演化阶段可能是一种潜力的气源．     

中尺度流域次降雨洪水过程模拟——以太湖上游西苕溪流域为例

古近系沙河街组是阳信洼陷最重要的生烃层段.其湖盆充填具阶段性和沉积演化的旋回性,形成了由沙四段、沙三段与沙一段组成的复合生烃系统和不同的地球化学特征.利用Rock-Eval生油岩评价仪、色谱-质谱仪等实验分析技术对不同层系样品进行了地球化学特征分析研究,其中生烃潜力指标包括有机碳含量(TOC)、残余生烃潜量(S1 S2)、氢指数IH、氯仿沥青"A";成熟度指标包括热解峰温Tmax、奇偶优势参数OEP、饱和烃轻重比(C21 C22)/(C28 C29)及∑C21-/∑C22 、镜质体反射率Ro、莫烷/藿烷及甾烷生物标志物参数C29ββ(ββ αα)、C29ααα20S(20S 20R);古环境指标包括异构烷烃参数Pr/Ph、Pr/n-C17、Ph/n-C18及伽马蜡烷等.结果表明,沙四段为弱还原-还原性的半深湖沉积,沉积了一套中等厚度、分布局限的烃源岩(TOC平均为1.5%),其较深位置的烃源岩基本进入成熟阶段,多形成成熟油;沙三段属弱还原-还原性的半深湖-深湖环境,其烃源岩中有机质丰度较高(TOC平均为3.5%),大部分烃源岩处于未成熟-低成熟状态,主要形成未熟油;沙一段为湖水咸化、还原性的半深湖相环境,其烃源岩中有机质丰度高(TOC平均为5%左右),但处于未成熟阶段,主要生成生物气.     

中国海相碳酸盐岩烃源岩成气机理

突破传统研究烃源岩成气机理只从源岩自身特点出发的思想, 针对中国叠合盆地中下部海相碳酸盐岩烃源岩发育与分布的特点以及成气、成藏过程中的各种作用, 综合两者建立碳酸盐岩的复杂成烃模式. 不仅包括碳酸盐岩自身的三段式成气特点, 亦包括成气、成藏过程中原油热裂解生气以及次生有机质受热再次生气过程. 海相碳酸盐岩烃源岩优质生烃母质决定生烃过程中油气比高, 易形成古油藏, 这是有机质一次富集的过程. 古油藏热裂解形成天然气是高效形成天然气藏的重要途径. 储集性碳酸盐岩中次生有机质经二次深埋后可再次生气而成为一种有效的气源岩.     

多属性预测在涠西南凹陷烃源岩研究中的应用

寻找隐蔽油气藏是目前涠西南凹陷勘探的新领域,优质烃源岩描述是其中一个重要研究课题.涠西南凹陷流沙港组沉积时期为一断陷湖盆,流沙港组二段沉积阶段是湖盆发育的鼎盛时期,中深湖相泥岩或页岩发育,形成了一套良好的区域性烃源岩.油页岩是涠西南凹陷最重要的烃源岩.除油页岩外,流二段还沉积了厚套的中深湖相暗色泥岩,具备非常好的生烃能力.识别和弄清这些暗色泥岩在凹陷中的分布对定量评价涠西南凹陷的生烃潜力具有重要意义.本文尝试将地震多属性预测技术应用于优势烃源岩的研究.首先通过声波时差和电阻率曲线进行多元线性回归,拟合能够体现优势烃源岩特征的有机化学参数总有机碳TOC曲线,利用层位约束消除油页岩对属性优化的干扰作用,最后通过逐步回归的步聪法算法对多地震属性进行优化,找到最佳属性组合,实现TOC数据体的预测,揭示了流二段优质烃源岩的空间展布特征.     

松辽盆地陆相大规模优质烃源岩沉积环境的地球化学标志

在松辽盆地晚白垩世青山口组和嫩江组一段选取40块烃源岩样品,利用气相色谱-高分辨飞行时间质谱对烃源岩氯仿抽提物的饱和烃和芳烃化合物开展了定性分析,同时利用气相色谱-质谱对重要生物标志化合物开展了定量检测,目的是寻找陆相大规模优质烃源岩沉积环境的地球化学标志.检测结果显示,烃源岩（Ro〈0.7%）中生物标志物含量或分布的差异,指示不同的沉积环境.青一段烃源岩除萜烷、规则甾烷、4-甲基甾烷含量高外,还具有甲藻甾烷、C31甾烷、芳基类异戊二烯烃含量高的特征,并检测到单质硫和羊毛甾烷等特殊化合物,反映湖泊盐度高、水体分层的泻湖型沉积环境;青二、三段烃源岩各类生物标志化合物的含量较低,反映淡水、浅水的湖泊三角洲沉积环境;嫩一段烃源岩的萜烷、规则甾烷、4-甲基甾烷含量高,但甲藻甾烷、C31甾烷、芳基类异戊二烯烃含量低,反映水体盐度低、分层性差,细菌发育并对有机质改造强烈的淡水-微咸水开放湖泊型沉积环境.综合分析表明,陆相大规模优质烃源岩形成环境的主要地球化学标志是烃源岩C30藿烷含量一般大于1500μg g^-1,伽马蜡烷含量大于190μg g^-1,C27甾烷含量大于200μg g^-1,4-甲基甾烷含量大于100μg g^-1,芳基类异物二烯烃含量大于3μg g^-1,脱羟基维生素E含量大于10μg g^-1.     

塔里木盆地海相烃源岩与原油芳烃单体烃碳同位素分布特征及其意义

芳烃化合物是原油和烃源岩抽提物中的主要馏分,经过小型氧化铝两步层析法,可以得到分离度高的二环芳烃和三环芳烃化合物.塔里木油田不同地区的上奥陶统烃源岩和寒武系‐下奥陶统烃源岩抽提物芳烃馏分的GC-IRMS分析表明芳烃单体烃碳同位素组成除受热演化程度影响外,还受有机质来源、沉积环境和成烃过程的影响.无论是烷基萘、烷基联苯、烷基菲的亚系列,还是单体化合物,如1-甲基菲、9-甲基菲、2,6-二甲基菲等的δ13C值均表现为寒武系‐下奥陶统烃源岩偏重,两套烃源岩之间亚系列的δ13C差值最高可达16.1‰,单体烃之间差值可达14‰.综合塔里木盆地不同时代烃源岩和原油的生物标志物组合特征及单体烃的碳同位素组成,可为油源对比提供强有力的佐证.塔中地区大部分奥陶系原油9-甲基菲具有偏负的δ13C组成,贫伽玛蜡烷,富含升藿烷,主要来自于上奥陶统烃源岩;而塔东地区原油和部分塔中地区原油富伽玛蜡烷、贫升藿烷,9-甲基菲的δ13C组成明显较重,表明其主力油源岩为寒武系‐下奥陶统烃源岩.