盐湖相低演化烃源岩的生烃机理及生物标志物演化特征——沥青“A”热模拟

柴达木盆地盐湖相低演化烃源岩沥青“A”的热模拟研究表明:在热作用下其排烃高峰在热模拟温度较低区间220~270℃，且以非烃和沥青质相对丰度最高为特征。沥青“A”在由未熟—低熟—成熟的演化过程中，各系列生物标志物的成熟速率不同，表现为正构烷烃＞藿烷＞甾烷。非烃和沥青质中含杂原子的极性化合物在热模拟温度300℃后开始大量发生脱羟基、脱羧基、脱羰基及链断裂反应。沉积有机质在低演化阶段甾烷C29 ββ/(ββ+αα)值异常高表明该地区细菌微生物发育。柴达木盆地低演化烃源岩在较低温度区间大量排烃，是细菌微生物对沉积有机质改造后其活化能大大降低所致。     

未熟—低熟油的油气地球化学研究

作为油气地球化学研究的新领域之一，未熟－低熟油研究已引起人们重视。未熟－低熟油气形成条件及区域地球化学特征研究表明，未熟－低熟源岩层的烃源岩具有有机质类型好、丰度高的特点，同时不同的沉积背景和湖盆类型，决定了其有机质的生源构成，既具有共性又存在一定的差异，这些差异决定了其生烃特征和生成产物的不同。     

未熟—低熟油研究现状与存在的问题

目前存在多种未熟-低熟油成烃机理的说法，但现有未熟-低熟油生烃模式能否用于指导勘探仍然有待于进一步检验。富类脂可溶有机质生烃被认为是未熟-低熟油生烃模式之一，但依据舀烷(特别是甲藻舀烷)的分布特征，东营凹陷牛庄洼陷南斜坡沙四段富藻类未熟-低熟页岩与八面河油田的原油几乎没有可比性，充分说明低演化阶段的藻类类脂物并非该区原油的主要成烃母质。未熟-低熟油田总与邻近的有利生油凹陷相伴以及某些未熟-低熟油的混合成熟度性质，暗示未熟-低熟油区的成熟油贡献，该结论已为中国两个典型未熟-低熟油田即东营凹陷八面河油田与苏北盆地金湖凹陷的最近研究结果所证实。现有资源量计算方法不太适用于未熟-低熟油，这可能导致了部分油田未熟-低熟资源量计算结果偏高。生物标志物标样定量技术是识别原油未熟-低熟性及油源追踪的有效途径，在油气勘探过程中还应加强地化与地质的有机结合。     

泥炭的热模拟研究──过渡带气形成机理探讨

本文对现代泥炭进行了低温长时间模拟实验研究,并探讨了过渡带气的形成机理。甘南泥炭气、液态烃产率高。液态烃由热解油和残余气仿沥青“Ａ”两部分组成,热解油中以Ｃ_５─Ｃ_１４较轻馏分为主,残余氯仿沥青“Ａ”则以非烃、沥青质为主。随热演化程度增高,烃类增加,非烃和沥青质急剧减少。模拟气体组成以非烃气体（ＣＯ_２等）为主,随温度升高,气态烃产率升高,烃类气体中以甲烷为主。２００℃～４００℃温度下产生的甲烷碳同位素δ１３Ｃ为－５３.８２～－３３.６６‰。研究表明低热演化阶段伴随腐殖物质的降解和干酪根的分子重排作用能产生甲烷同位素较轻的生物－热催化过渡带气。     

吐哈盆地侏罗系煤成液态烃生成演化的热模拟实验研究

利用绝对密闭式干热解方法对吐哈盆地侏罗系腐殖煤的液态烃生成演化规律进行了研究。研究结果表明,煤在低成熟阶段(R_0=0.40％～0.65％)的液态烃产率变化幅度较小、地球化学特征也保持未熟—低熟特征;热解物产率曲线在R_0=0.58％～0.59％阶段呈现一个低谷;液态烃大量生成于R_0=0.65％阶段,产率峰值出现于R_0=1.09％阶段。进一步通过热模拟产物Pr/Ph、Pr/nC_(17)、Ph/nCl_(18)及饱/芳值等参数的变化规律、热解物正构烷烃分布特征、热模拟残渣的热解色谱特征,及与典型煤成油进行对比研究.证实了侏罗系煤成液态烃主要生成并排驱于成熟阶段(R_0=0.65％～1.09％)。     

泥灰岩的生、排烃模拟实验研究

本文采用加水热模拟实验方法对东濮凹陷卫城地区下第三系低熟泥灰岩进行了生、排烃模拟实验研究，重点分析了液态产物（热解油、沥青Ａ、沥青Ｃ）的特征及演化规律。热解油中轻质烃（Ｃ₆－Ｃ₁₄）占有重要的地位，其相对含量随演化程度的增高变化特征是从大到小然后再增大，轻质烃的准确定量为评价泥灰岩的生油量提供了重要参数；热解油、沥青Ａ、沥表Ｃ三者的产率及组成变化的对比研究反映了泥灰岩（碳酸盐岩）中不同赋存状态有机质对成烃的贡献以及排烃机制。     

含铀矿物对烃源岩生烃影响的热模拟研究

采用密闭容器加水的热模拟方法,从生烃组成特征、生烃量等方面,探讨了含铀矿物对烃岩热解生烃过程的影响.热模拟实验结果表明,在暗色泥岩和煤岩样品中加入含铀矿物后,气态烃和液态烃的生烃量都有比较明显的增加,其中煤岩的气态烃产量平均增加值为34%,而泥岩样品平均增加值也达到了30%以上.液态烃产率分析表明,含铀矿物也促进了泥岩和煤岩的液态烃产率.从泥岩氯仿沥青'A'族组成分析发现,加入催化剂后泥岩的饱和烃和芳烃在高温阶段具有规律性的明显增大的趋势,反映出非烃和沥青质甚至不溶有机质向相对稳定的饱和烃转化以及芳烃随演化程度增加的高聚合作用.综合以上分析,认为放射性铀对油气生成具有积极的意义.     

海拉尔盆地乌9井煤含水热模拟生烃实验研究

通过对海拉尔盆地乌9井煤进行含水热模拟实验，结果反映出煤在早期阶段产气率较小，且以生成非烃气为主，350℃后产气率明显增大，随模拟温度的增加烃类气体的组分碳同位素序列由正碳序列变为同位素序列倒转，说明了温度对天然气的组分碳同位素序列有影响。热模拟煤中可溶有机质表现出低饱和烃和高非烃、沥青质的特点，色谱上具有较高的Pr/Ph。煤具有两次生油高峰：即未熟—低熟油生油高峰，对应Ro=0．5％，产油率为0．85％；第二次生油高峰Ro为0．85％，产油率0．93％。煤显微组分组成特征决定了煤的生油特征。     

中国低熟油的几种成因机制

在对国内外文献详尽检索研究基础上，根据对国内９个二级沉积凹陷和５个中、小型盆地的有机地球化学、有机岩石学和同位素地球化学的系统研究，作者建立了木栓质体、树脂体、细菌改造的陆源有机质、藻类与高等植物生物类脂物以及富硫大分子（非烃、沥青质和干酪根）等五种早期生烃形成低熟油的成因机制。     

八面河地区"未熟-低熟油"成因探讨

采用先进的多馏分绝对定量、非烃技术,配合有机地球化学常规分析,在地质、地球化学综合研究的基础上,主要从分子地球化学角度对东营凹陷八面河"未熟-低熟油"成因进行了剖析。成熟度、单体烃绝对定量、多馏分与多参数综合对比揭示,以往研究确认的埋藏较浅的有机质富集层段-沙四段未熟-低熟页岩段并非该区"未熟-低熟油"的主力烃源岩,该区原油主要来自已进入生油门窗的成熟烃源岩,未熟-低熟烃源岩供应的油气量非常有限。八面河"未熟-低熟油"并非真正意义上的未熟-低熟油,该区原油成因机理仍然遵循干酪根晚期降解成烃理论     

生排烃过程中正构烷烃单体碳同位素组成的变化特征及其研究意义

通过对生排烃模拟实验产物 (残留油和排出油 )中正构烷烃单体碳同位素组成的测定,揭示出生排烃过程中正构烷烃碳同位素组成的变化特征。研究表明,生烃初期,液态正构烷烃主要来自干酪根的初次裂解,它们的碳同位素组成不论是在排出油中还是在残留油中,随温度的变化都不明显,呈现较相似的分布特征;在生烃高峰期,早期形成的沥青质和非烃等组分的二次裂解以及高碳数正构烷烃可能存在的裂解,使得正构烷烃单体碳同位素组成明显富集13 C,尤其在高碳数部分呈现出较大的差异。另外,实验结果显示排烃作用对液态正烷烃单体碳同位素组成的影响不太显著。     

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。     

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.      

栓皮栎的热模拟特征及木栓质的成烃演化

由于大多数沉积有机质或煤层中的木栓质体在很低演化阶段荧光就消失了，使得地球化学家和煤岩学家往往低估了木栓质体对成烃的贡献。利用显微镜荧光检测和显微傅里叶红外光谱技术对现代植物栓皮栎的树皮进行人工热模拟研究，结果表明现代木栓组织和木检质成分是一种高度偏油的有机质，在低热力条件下释放出大量的以异构烃和环烷烃为主的液态烃类，大约在镜质体反射率为０．５％之前，生成Ｃ６＋烃类总量的２／３以上。现代木栓热模拟生烃现象要滞后于地质体中的木栓质体，它不能完全复制木栓质体的自然熟化过程     

不同类型烃源岩排烃模式对比及差异性探究

烃源岩的排烃是准确预测含油气盆地油气资源必须涉及的一个非常重要的环节,为了得到不同有机质类型烃源岩的排烃效率、排烃机理,选取不同有机质类型烃源岩进行了黄金管模拟实验,总结了不同类型烃源岩在各演化阶段产物的变化特征与排烃效率。结果表明,烃源岩类型对总生成油与残留油中轻重烃的比例影响较大,但是对排出油中轻重烃的比例影响较低,排出油中均表现为在未熟—成熟阶段以重烃为主,在高熟—过熟阶段以轻烃为主。烃源岩的类型对生排油量的影响明显,烃源岩的类型越好,生排油量越高。Ⅰ型烃源岩的生排油量最高,Ⅲ型烃源岩最低。烃源岩类型越好,排油效率越高。Ⅲ型烃源岩排油效率低,与其生成气态烃较多、显微组分中镜质组含量较高有关。      

张家口下花园青白口系下马岭组灰质页岩热模拟实验

华北地区中上元古界地层烃源岩的有机质热演化普遍处于高成熟－过成熟阶段，而张家口下花园青白口系下马岭组页岩和灰质页岩的Rb仅有0.38-0.6%，处于低成熟阶段，是系统研究中上元古界地层的生烃模式及有机质热演化特征的较理想模拟实验样品。本次模拟结果表明：模拟温度在275℃以前（R0＜0.80%)为低成熟阶段，275℃－350℃（R0为0.8-1.32%）为成熟阶段；其中325℃（R0为1.16%)为生油高峰，350℃（R0为1．32％）为轻质油高峰，350℃－410℃（R0为1．32－2．0％）为高成熟阶段，410℃以后（R0＞2．0％）为过成熟阶段。随着温度升高，生成的烃类和干酪根碳同位素（δ^13)逐渐变重，验证了δ^13C存在温阶效用。在过成熟阶段，可溶有机质亦发生了芳核的缩聚反应，使芳烃含量减少，大分子的沥青质含量增多。可溶有机质在高成熟－过成熟阶段有“逆转”现象，正构烷烃碳数分布出现了双主峰，高碳数部位出现了奇偶优势等特征。当Rb>0.81％以后，同一温度点为Rb%>R0%。无水与加水模拟实验对比表明，加水实验的液态烃产率高，液态烃中重组分相对含量多，说明无水实验中热裂解反应强烈，而加水实验更接近地层热演化条件。     

含铀物质对有机质生烃的实验研究

采用密闭容器水热模拟实验方法,考察含铀物质对有机质热解生烃过程的影响。对热模拟实验产物分析发现,在暗色泥岩和煤岩样品中加入含铀物质后,气态烃和液态烃的生烃量都有比较明显的增加。其中煤岩的气态烃产量平均增加值为34%,而泥岩样品平均增加值也达到了30%以上。液态烃产率分析表明,含铀矿物也促进了泥岩和煤岩的液态烃产率。从泥岩氯仿沥青‘A’族组成分析表明,加入催化剂后泥岩的饱和烃和芳烃在高温阶段具有规律性的明显增大的趋势,反映出非烃和沥青质,甚至不溶有机质向相对稳定的饱和烃转化以及芳烃随演化程度增加的高聚合作用。综合以上分析,认为放射性铀对油气生成具有氧化催化作用。     

生油岩矿物低温催化脂肪酸脱羧生烃的活性评价

在地质低温条件下,未熟生油岩矿物催化脂肪酸脱羧生烃反应生成的ＣＯ２含量很低,因此,通过金属镍催化剂将ＣＯ２转化为ＣＨ４后再用氢离子火焰检测器检测其含量,以提高检测的灵敏度。运用该方法评价了我国七个油田未熟生油岩矿物催化脂肪酸脱羧生烃活性实验结果表明,脂肪酸在未熟生油岩矿物低温催估作用下,其脱羧率与未熟生油岩矿物中的碳酸盐及过渡金属Ｆｅ元素的含量有关。     

未熟烃源岩中矿物低温催化脂肪酸脱羟生烃动力学模拟实验研究

在１５０～１６０℃和未熟烃源岩矿物的催化下,使十八烷酸脱羟生烃,用测定反应放出的ＣＯ２量随时间的变化关系直接研究了我国７个油田未熟烃源岩对脂肪酸催化脱羟生烃的动力学。由所得到的动力学参数与未熟烃源岩中碳酸盐含量的关联中发现,在低温、常压、无水条件下或低温、高压、碱性盐水条件下未熟烃源岩对脂肪酸催化脱羟生烃的动力学参数与其碳酸盐的含量有关,一般碳酸盐含量反应速率常数大,而反应活化能低。     

木栓质的菌解-热模拟实验特征及木栓质体的成烃演化机制

木栓质体是我国南方树皮煤的主要显微组分,在西北地区侏罗系煤层中也具有相当高的含量,是一种早期生油的显微组分,对煤成油和未熟-低熟油气的形成具有重要贡献。本文通过对被子植物栓皮栎周皮木栓组织的细菌降解和加水热模拟实验研究,系统地探讨了显微组分木栓质体的生物先质-木栓质的成烃演化过程,结果表明：木栓质可以被细菌降解,并具有两次热解油气生成高峰,分别相当于镜质体反射率0.35%～0.5%和0.8%～1.1%左右。角质体和树皮体的自然演化系列和热模拟实验结果也具有相似的特点。我们认为：(1)木栓质体的生烃潜力并没有在传统的“油窗”之前就消耗殆尽,在较高演化阶段仍然具有一定的油气生成潜力;(2) 木栓质体的热演化特征可以由木栓质的类脂特性来解释,现代植物木栓组织的化学结构特征和宏观大分子热稳定性的差异是显微组分木栓质体热降解多阶段生烃的主要原因;(3)木栓质热演化早期生成的液态油以含氧的胶质化合物为主,晚期则生成大量的C12+的高蜡油。