中国陆相油页岩特征及成因类型

中国油页岩资源丰富,以陆相沉积为主,主要赋存于中新生界,颜色通常为黑色-深灰色和灰褐色-棕褐色,且富矿油页岩一般比贫矿油页岩的颜色深.油页岩中矿物成分以石英、长石和黏土矿物为主,黏土矿物中高岭石含量相对较高.中国陆相油页岩总体质量特征为中等偏好,含油率大于5%的页岩油资源占67.64% ,灰分产率一般为53.27% ～84.35% ,多属高灰分油页岩.发热量各地区差别较大,最小值为4.19 MJ/kg,最大值可达34.60 MJ/kg,而且同一地区不同层位的油页岩发热量也不相同.就伴生元素而言,油页岩中富含大量的稀土元素和微量元素,使油页岩具有巨大的综合利用潜力.从有机成因角度,中国陆相油页岩可以分为腐泥型油页岩、腐殖腐泥型油页岩和腐泥腐殖型油页岩;从油页岩的沉积环境成因角度,可以划分为拗陷湖成油页岩、断陷湖成油页岩和断陷湖泊-沼泽油页岩;从油页岩形成的水体性质角度,可以划分为淡水油页岩和半咸水油页岩.中国陆相油页岩中湖泊-沼泽油页岩一般与煤伴生,多为腐殖腐泥型油页岩和腐泥腐殖型油页岩;而湖成油页岩一般单独存在或为煤层顶板,多为腐泥型油页岩和腐殖腐泥型油页岩.     

中国陆相盆地油页岩形成环境与成矿机制

近10年来,油页岩勘探开发和成矿理论研究取得重要进展.作者在前期研究和系统调研的基础上,概要总结了中国陆相油页岩的形成环境和成矿机制.总体表明,油页岩易形成于相对较高的O2和低CO2浓度的大气背景下,具有4个主要成矿期次;盆地内构造和古气候协同控制油页岩的矿床规模,补偿环境易于形成深水油页岩,而过补偿环境沉积浅水油页岩...     

青海-甘肃民和盆地油页岩的成因类型及特征

利用岩心、钻井和分析测试资料,对民和盆地油页岩的沉积环境、层序地层、赋存、工业品质和地球化学特征进行了研究,将民和盆地油页岩划分为3种成因类型:油一层为深湖-半深湖低含油率腐泥型油页岩,油三层为浅湖相低含油率腐殖-腐泥型油页岩,油四层为湖沼相中含油率腐泥-腐殖型油页岩.研究成果表明:形成于深湖-半深湖相的油一层分布范围广,厚度较大,油页岩含油率不高,属高灰分低含油率的油页岩;形成于湖沼相的油四层厚度较小,平面上分布不稳定,含油率较高,属中灰分中含油率的油页岩.     

老黑山盆地下白垩统穆棱组油页岩与煤含油率控制因素

我国陆相盆地内普遍存在油页岩与煤共生的地质现象。本文以老黑山盆地下白垩统穆棱组油页岩与煤为研究对象,基于工业分析（含油率、灰分、挥发分、全硫和发热量）和有机地球化学分析（有机碳、岩石热解、显微组分和生物标志化合物）,对油页岩与煤含油率的控制因素开展研究。根据含油率等工业品质特征,将研究区油页岩与煤进一步划分为高含油率油页岩（HOS）、低含油率油页岩（LOS）、高含油率煤（HC）和低含油率煤（LC）4种亚类。其中HC的总有机碳质量分数和生烃潜力最高,其次为LC、HOS和LOS,4种亚类的有机质类型以Ⅱ型干酪根为主,均处于未成熟的热演化阶段。沉积环境与有机质来源是控制油页岩与煤含油率的关键因素,HOS主要形成于陆源有机质供给中等的湖沼环境,而HC主要形成于陆源有机质供给丰富的泥炭沼泽环境。油页岩与煤形成时期的高等植物以松科、柏科/杉科、南洋杉科、罗汉松科和蕨类植物为主,这些植物可以提供充足的树脂和蜡质有机质,从而使油页岩与煤具有相对较高的含油率。     

中国陆相盆地油页岩成因类型及矿床特征*

针对油页岩成因类型,国内外学者做过一些有益的探讨,但尚不存在统一的分类方案。鉴于中国油页岩以陆相成因为主,作者从油页岩的沉积环境出发,总结出从深湖-半深湖到湖沼环境,油页岩中湖泊生物来源的有机质所占比例逐渐减少,陆源有机质影响变大,并以此把中国陆相盆地油页岩分为深湖腐泥型油页岩、半深湖腐殖腐泥型油页岩和湖沼腐泥腐殖型油页岩3种成因类型。通过系统梳理中国29个陆相含油页岩盆地矿床特征,发现深湖腐泥型油页岩主要赋存于大中型坳陷盆地,往往具有分布范围广、空间展布稳定、品质和厚度中等的特点;发育在小型断陷盆地中的深湖腐泥型油页岩矿床具有分布范围小、横向差异大、品质良好和厚度巨大的特点。半深湖腐殖腐泥型油页岩在断陷盆地和坳陷盆地都有分布,具有分布范围小、空间上品质和厚度差异明显。湖沼腐泥腐殖型油页岩主要沉积于断陷盆地中,具有分布局限、品质好、厚度薄的特点。     

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.      

中国陆相盆地油页岩形成环境与成矿机制*

近10年来,油页岩勘探开发和成矿理论研究取得重要进展。作者在前期研究和系统调研的基础上,概要总结了中国陆相油页岩的形成环境和成矿机制。总体表明,油页岩易形成于相对较高的O₂和低CO₂浓度的大气背景下,具有4个主要成矿期次;盆地内构造和古气候协同控制油页岩的矿床规模,补偿环境易于形成深水油页岩,而过补偿环境沉积浅水油页岩;深水油页岩沉积于半深湖和深湖环境中,湖底均处于贫氧—缺氧的状态,生物生产力为控制油页岩品质的关键因素,有利条件的持续时间和低含氧区范围决定油页岩矿床的规模;浅水油页岩沉积于湖沼环境中,富营养化和浊水藻型湖泊是沉积油页岩的前提,湖泊自身恢复和古气候调节作用导致油页岩厚度小、横纵向非均质性强;部分地质事件,缺氧、火山活动和热液、海侵,有助于提高生物生产力和形成缺氧环境,促进油页岩沉积。基于油页岩形成环境归纳,总结出深水和浅水油页岩成矿机制。进一步结合中国大陆区域构造演化,认为中国油页岩时空分布主要受控于古亚洲、特提斯和环太平洋构造域的影响。     

地表水中总有机碳含量测定的优化研究与应用

利用multi N/C3100型总有机碳/总氮分析仪直接测定环境水样中的总有机碳(total organic carbon,TOC)含量,简便快捷,但是能否完全去除无机碳,这对结果的准确性有一定影响。文章研究了不同吹扫时间对环境水样中TOC测定值的影响,对南京市湖泊水TOC含量进行连续6天测定。结果表明:吹扫时间为4 min时,无机碳去除完全,方法的检出限为0.05 mg/L,准确度及精密度均可满足日常生产需要。总有机碳分析仪直接测定环境水样中的总有机碳含量,简便快捷,灵敏度高,重复性好,准确可靠,适用于环境水样中总有机碳的日常测定。     

海相油页岩的生烃动力学特征——以燕山地区下马岭组油页岩为例

油页岩是未来重要的补充与替代能源。通过开放体系程序升温热模拟实验,对燕山地区下马岭组海相油页岩进行了研究。结果表明:其热裂解反应主要发生在440～480℃,表观生烃活化能集中分布于170～290 kJ/mol,主峰约为240 kJ/mol,明显高于陆相油页岩(抚顺油页岩和茂名油页岩),而与下古生界海相烃源岩(甘肃平凉奥陶系灰岩及爱沙尼亚奥陶系Kukersite油页岩)活化能分布范围及主峰位置相似。以ICP技术规范为例,在相同热历史条件下,通过数值模拟认识到下马岭组海相油页岩主生烃温度为275～325℃,高于湖相油页岩(265～305℃),而与下古生界海相烃源岩相似,表明其可能具有与古生界海相有机质相似的生烃机理。     

鹤庆钻孔沉积物总有机碳、氮含量测定的前处理方法及其环境意义

湖泊沉积物中的总有机碳含量(TOC)、总有机氮含量(TN)和碳氮比值(C/N)已被广泛应用于第四纪湖泊古环境研究中。对湖泊沉积物样品进行TOC和TN测定前, 首先要有效去除沉积物中的无机碳酸盐, 同时较好地保留有机质组分, 才能使实验结果较准确地反映古气候环境的变化。选取鹤庆钻孔不同深度的不同岩性样品, 分别进行粒度、盐酸浓度、洗除残留酸方法等对去除碳酸盐和总有机碳测定结果影响的前处理条件实验, 根据测得的TOC、TN和C/N, 结合总无机碳酸盐含量(TIC), 确定了鹤庆钻孔沉积物有机碳含量测定的前处理方法:室温条件下, 将磨得足够细(无需过筛处理)的样品与足量浓度为2mol/L盐酸充分反应24小时, 期间超声震荡3次, 采用离心加速沉淀的方法清洗酸处理样品至中性, 烘干, 研磨均匀上机测定。结果显示, 该流程可有效去除沉积物中的无机碳酸盐, 测得的TOC、TN数值具有很好的稳定性和可重复性。在此基础上测定了鹤庆钻孔沉积物样品的TOC、C/N和TIC, 它们间存在很好的正相关关系, 指示了西南季风强度的变化。      

富有机质的黑色页岩和油页岩的有机岩石学特征与生、排烃意义

用近代有机岩石学与有机地球化学分析相结合的方法，对比研究了我国四川盆地等下古生界富有机质沉积的海相黑色页岩,和渤海湾盆地下第三系湖相油页岩的显微有机组成特征与热演化生烃、排烃作用的关系。观测分析结果表明:黑色页岩热演化程度很高，目前热解烃含量很低，但残余有机碳含量达1％～3％，黑色页岩中保存了早期生油阶段由无定型有机质生油作用转化而形成的微粒体有机质，和未排出的石油演变而来的残余沥青，表明其为原始生烃性能很好的烃源岩。根据黑色页岩中微粒体和残余沥青的含量，可用来了解已生—排烃量和再沉降埋深过程中古油藏储层沥青、微粒体和残余沥青再生气对古生界碳酸盐气藏的贡献。富有机质沉积的下第三系湖相油页岩热演化程度不高，游离烃（S1为0.2～1.4 mg/g）和热解烃（S2为8～44 mg/g），有机碳含量达2.4％～8％，是生油性能很好的烃源岩，油页岩中不仅存在强荧光的藻和无定型有机质，而且油页岩的纹层中广泛存在富有机质的荧光沥青，反映了有利于排烃运移的信息，表明是本区生油贡献最大的烃源岩。富有机质黑色页岩和油页岩的沉积结构构造特征、有机质的赋存形式、热演化中变化过程的对比观察结果表明:其生烃、排烃作用既有很多相似性，又有一定差别。     

灼烧法中有机质与总有机碳换算关系的重建及其在页岩分析中的应用

有机质与总有机碳(TOC)的换算关系为wo=1.724×wTOC,难以满足当前页岩气开发的现场测定要求,需要作出修正。本文以鄂尔多斯盆地南部页岩样品为研究对象,在传统灼烧法基础上,采用X射线荧光光谱仪测定页岩组成,得出影响烧失量的因素;用热重-差热仪研究页岩灼烧情况,确定了无机盐不分解而有机质分解的最佳灼烧温度和时间。通过线性拟合灼烧法测得的有机质含量与仪器法测得的有机碳含量间的换算关系,建立了一种通过测定烧失量来换算总有机碳含量的新方法。在页岩最佳灼烧温度480℃,灼烧时间1.5 h条件下线性拟合建立了两种新的换算关系,获得TOC测定值与仪器法的标准值相对误差分别为1.691%、0.486%,检出限分别为0.41%、1.60%。综合它们的优缺点,可将测定页岩类样品的换算关系重建为wo=2.125×wTOC。重建的方法通过严格控制灼烧温度,解决了传统灼烧法中烧失量因无机盐高温分解造成有机质代表性不足的问题,可用于精确测定页岩中的有机质或有机碳含量。     

西北地区油页岩形成条件及找矿方向

西北地区是我国油页岩资源最丰富的地区之一,不仅在鄂尔多斯、准噶尔、塔里木、柴达木、额济纳旗—银根等大型沉积盆地广泛分布,而且在大青山、阴山地区的海流图、固阳、石拐沟、卓资及乌兰花等陆相山间盆地,祁连—河西走廊地区的盆地群(西起敦煌盆地,东至六盘山盆地—巴音浩特盆地,南抵柴达木盆地包括了众多的以古生界为基底的中新生代中小型沉积盆地)的许多中小型盆地也广泛分布。通过对西北地区不同沉积盆地油页岩形成条件与成因类型分析,总结了西北地区油页岩的3种成因类型,即深湖-半深湖相成因;海陆交替相成因和沼泽相成因。认为大型内陆湖盆深湖-半深湖相沉积,由于沉积环境稳定,富含有机质,形成的油页岩矿床具有分布面积广、厚度大、含油率稳定的特点,往往形成大型油页岩矿床,为最有利勘探区。     

中国典型盆地油页岩特征及赋存规律

我国陆相盆地油页岩矿床特征多样,尚未形成统一的分类体系,本文以典型盆地松辽盆地、抚顺盆地和桦甸盆地、准噶尔盆地以及鄂尔多斯盆地为例,分别开展了离散型大陆裂谷盆地、转换型走滑盆地、汇聚型前陆盆地及板内型克拉通盆地4种类型解剖,总结了各类型盆地油页岩特征及矿床赋存规律。其中：离散型大陆裂谷后热沉降坳陷演化阶段沉积的油页岩具有有机质类型Ⅰ型、含油率中等、厚度中等、分布面积广的特征,易形成特大型油页岩矿床;离散型大陆裂谷同裂谷沉降断陷阶段沉积的油页岩具有有机质类型Ⅱ₁-Ⅱ₂型、含油率中等、厚度中等、分布面积小的特征,易形成中型油页岩矿床;转换型走滑盆地油页岩具有有机质类型Ⅱ₁-Ⅱ₂型、矿床赋存特征差异较大的特征,这主要取决于走滑运动断陷的构造沉降量,该类型盆地既发育中等含油率、巨厚的油页岩矿床,也发育高含油率、厚度薄的油页岩矿床,但总体分布范围较小,易形成中小型油页岩矿床;汇聚型前陆盆地陆相磨拉石阶段沉积的油页岩具有有机质类型主要为Ⅰ和Ⅱ₁型、含油率较高、厚度大、分布局限、地层产状变化大的特征,易形成大型油页岩矿床;克拉通型盆地陆内坳陷阶段沉积的油页岩具有有机质类型主要为Ⅰ和Ⅱ₁型、含油率中等、厚度稳定、分布面积广的特征,易形成特大型油页岩矿床。在所有盆地类型中,半深湖-深湖环境、高水位体系域和水进体系域是油页岩形成的有利场所。     

陆相盆地油页岩成矿规律:以东北地区中、新生代典型盆地为例

油页岩作为常规油气的重要替代或补充能源,在全球资源战略中的地位日益彰显。为了更好地揭示我国陆相油页岩的特征与分布规律,在总结多年油页岩勘查成果的基础上,分析了东北地区松辽和桦甸典型含油页岩盆地矿床特征及成矿特点,揭示了陆相坳陷与断陷盆地油页岩成矿规律。油页岩主要发育于三级层序的高水位体系域和水进体系域;古气候和沉积环境对大型坳陷盆地油页岩的形成有重要的控制作用,温暖湿润的气候条件使湖泊自身生产力大大提高,为油页岩形成提供丰富的物质基础;油页岩的平面分布受控于沉积环境的变化,主要分布于深湖—半深湖相,盐度较高使水体处于盐度分层,有利于有机质保存。构造条件对小型断陷盆地油页岩成矿起着至关重要的控制作用,通过控制可容纳空间而影响了油页岩的厚度分布及品质特征,油页岩主要富集相带为靠近控盆同生断裂一侧的半深湖—深湖环境,且靠近控盆同生断裂一侧油页岩厚度明显加厚和含油率增大;同时,干湿交替的气候控制了油页岩的层数和保存条件。对比分析表明:坳陷含油页岩盆地规模多为大型,油页岩矿单独存在、分布面积大,以中薄层中低含油率为典型特点;断陷含油页岩盆地规模多为小型,油页岩矿单独存在或与煤相伴生,以薄层高含油率或巨厚层中等含油率为典型特点。在三级层序的水进和高水位体系域中,有机质丰度和湖泊生产力较高,层状藻和结构藻较为繁盛,外源输入较低、水体盐度较大、还原性较强,且呈碱性环境,是油页岩形成的有利时期。因此,古构造、古气候和沉积环境综合控制下的丰富有机质来源和良好的湖水盐度分层是油页岩有机质富集的有利因素。     

利用测井技术评价松辽盆地南部油页岩

为了利用松辽盆地南部已有钻井的测井资料评价油页岩,分析了松辽盆地南部嫩二段油页岩的测井响应特征,充分利用测井资料连续性的优势,采用5口井93块油页岩岩心的有机碳、含油率化验分析数据和测井响应特征,建立嫩二段油页岩的有机碳含量与含油率之间定量关系式T^a=0.548 6TOC+0.18和△logR、自然伽玛与有机碳含量之间的定量关系式TOC=6.262 8×△logR+1.05,进而建立利用测井资料定量评价油页岩含油率模型T^a=0.546 8a×△logR＋0.548 6×△TOC＋0.18。通过模型计算出的油页岩段的含油率与油页岩实测含油率数据基本一致,而且计算出的含油率值连续。     

黑龙江省达连河油页岩地球化学特征及成因探讨

论述了达连河含煤段油页岩及油页岩段油页岩的地球化学特征,探讨了两套油页岩成因。这两套油页岩地球化学性质有很多相似之处,主要表现为油页岩都属于中熔或难熔的硅质灰分,SiO₂、Al₂O₃及Fe₂O₃含量很高;无机元素 Mn/Ti小于0.1,Sr/Ba为0.1～0.5,V/Ni为2.6～7.0;有机质类型以腐泥腐殖型为主,正构烷烃OEP值为1.55～3.67,具奇碳数优势,主峰碳为nC₂₃和C₂₉,Pr/Ph比值平均高达2.30,具强烈的姥鲛烷优势,Pr/nC₁₇比值为1.18～3.20,说明这两套油页岩都形成于淡水、近岸及弱氧化-弱还原的湖沼相沉积环境。但含煤段油页岩沉积时期高温、湿润的古气候条件下的喜湿植物面貌,使油页岩母质类型具有较多的富氢组分,这是造成两套油页岩品质差异的主要原因。     

西藏伦坡拉盆地油页岩特征及分布规律

伦坡拉盆地有较大规模的油页岩出露,根据油页岩工业划分标准,伦坡拉油页岩属于含油率较高的高灰分、特低硫型油页岩。伦坡拉油页岩主要发育于丁青湖组之中,形成于半深湖-深湖相沉积环境。通过岩相古地理研究,发现伦坡拉油页岩厚度受沉积相带控制,呈规律性展布,从深湖-半深湖-浅湖-滨湖呈环带状由中心向四周逐渐减小的变化趋势,位于盆地中央半深湖-深湖相区的伦坡日、蒋日阿错地区油页岩厚度相对较大,具有广阔的开发利用前景。     

山东黄县断陷盆地油页岩特征及生成机制

古近纪的黄县断陷盆地中,煤与油页岩交互发育,呈旋回式出现。其中油页岩主要呈褐黑色、棕黑色,层理构造不发育,表现为致密坚硬块状。油页岩中有机质质量分数高达45%,并以I型干酪根为主。古生态学显示,古近纪黄县盆地中周期性发生海侵作用,油页岩生成于海水（咸水）与大陆淡水混合的微咸水-半咸水环境中。咸水与淡水混合时发生的凝胶作用是生成该块状油页岩的主要因素。当盆地基底沉降速率较快、发生海侵时,主要为油页岩沉积时期;盆地基底沉降速率较慢、无海侵作用时,盆地为泥炭沼泽环境,主要发育煤层。这种基底沉降速率变化及周期性海水进退,是造成煤与油页岩呈旋回式沉积的主要原因。