Lagging and Its Kinetic Mechanism of Hydrocarbon Re-generation from Organic Matters in Coals

The geological history in China is rather complex.ThePaleozoic coals or hydrocarbon- derived rocks went throughmore than one period of the maturation advance under thetectonic setting with many cycles so that the hydrocarbon re-generation occurred generally.Thus,the study on thecharacteristics and its mechanism of sedimentary organicmatters is an important foundation for evaluating thehydrocarbon- generating potential and its occurrence of thePaleozoic hydrocarbon- derived rocks in China.Muc…     

深层海相天然气成因与塔里木盆地古生界油裂解气资源

我国海相地层时代老,演化程度偏高,高过成熟干酪根热降解生气潜力有限。针对深层海相天然气成因,提出了有机质接力成气机理,具体包含3方面涵义,生气母质的转换、生气时机的接替和气源灶的变迁。源内分散液态烃型气源灶继承了原生气源灶的特征,而源外分散和聚集型液态烃气源灶与原生气源灶相比,则发生了空间上的迁移。上述三部分液态烃在高—过成熟阶段均可裂解成气,但后者通常埋藏较前者浅,裂解成气的时机晚于前者,有利于晚期成藏。通过不同有机质丰度、不同岩性烃源岩生排烃模拟实验研究,建立了不同有机质丰度烃源岩的排油率图版,为源内、源外分散液态烃分配比例和数量研究提供了依据;从3个方面,生烃潜力评价指标S1、热成因沥青和储层的荧光特征,论证了塔里木盆地古生界地层中分散可溶有机质的数量、分布、裂解程度,肯定了塔里木盆地古生界海相烃源岩有机质接力成气的现实性;并用正演研究思路计算了塔里木盆地中下寒武统分散可溶有机质裂解成气数量。有机质接力成气机理的应用大大提高了塔里木盆地台盆区古生界找气的潜力和希望。     

塔里木盆地下寒武统底部高熟海相烃源岩中有机质的赋存状态

近年来的研究证明,中新生代未熟—低熟海相富有机质泥质烃源岩中有机质是通过溶解在水中的分子规模的碳有机质以化学吸附的形式被吸附到矿物表面上和蒙脱石结构层内。然而,对于高熟海相泥质烃源岩中有机质的赋存状态却少有报道。通过对塔里木盆地下寒统底部高熟海相泥质烃源岩的有机碳含量、矿物表面积、扫描电镜和透射电镜的综合分析,得到了其有机质以细小的颗粒状保存于沉积物颗粒之间的结论。同时,通过高熟海相烃源岩与现代未熟海相烃源岩有机质赋存状态的对比,提出了值得进一步研究的有关科学问题。     

塔里木盆地晶包有机质的地球化学性质及其应用

塔里木盆地晶包有机质的地球化学性质及其应用范善发，周中毅，解启来，潘长春（中国科学院广州地球化学研究所．广州５１０６４０）关键词晶包有机质，塔里木盆地，二次生烃，生物标志物碳酸盐岩的可溶有机质主要为沥青Ａ和晶包有机质，前者是用溶剂抽提碳酸盐岩样品获得...     

鄂尔多斯盆地镇原地区中生界延长组、延安组烃源岩地球化学特征对比分析

依据各种钻井样品的实验测试资料,通过Rock-Eval岩石评价、显微镜下观察、有机元素分析、镜质体反射率、生物标志化合物等分析方法,对鄂尔多斯盆地镇原地区中生界三叠系延长组和侏罗系延安组烃源岩地球化学特征进行了综合评价。综合分析表明,研究区延长组和延安组烃源岩有机质丰度较好;液态烃生成能力较强;干酪根类型以腐殖型为主;有机质正处于油气生成成熟阶段。延长组有机质在湖相还原条件下堆积和保存,延安组有机质在浅湖相及沼泽相的弱还原条件下沉积,所以前者烃源岩的有机质丰度、类型以及成熟度都要好于后者。     

Occurrence of Highly Mature Organic Matter in Marine Black Shale Petroleum Source Rocks of Basal Cambrian from Northern Tarim Basin, China

More and more evidence indicates that organic matter (OM) in immature organicrich sediments and sedimentary rocks is chemically adsorbed onto the outer surfaces of minerals and into interlayer (inner) surfaces of smectitic clay minerals in the form of amorphous molecular-scale carbon. But there have been few reports about the occurrence of highly mature OM in marine black shales ( petroleum source rocks ). The occurrence of highly mature OM in the black shales of basal Cambrian from northern Tarim Basin is studied in this paper. Based on the comprehensive analyses of total organic carbon contents (TOC) , maximum thermolysis tempera tures ( Tmax ) of OM, mineral surface areas (MSA) ,and scanning electronic microscopic (SEM) and transmission electronic microscopic (TEM) observations of the black shales, it is concluded that the highly mature OM in the marine black shales of the basal Cambrian from northern Tarim Basin occurs in particulates ranging in size from 1 to 5 μm in diameter. Through the contrast of the occurrence of the highly mature OM in the black shales with that of the immature ones in modern marine continental margin sediments, some scientific problems are proposed, which are worth to study further in detail.     

中国南方海相烃源岩中笔石生烃能力研究

我国南方海相页岩中普遍发育的笔石与海相页岩气成因具有密切的关系,但笔石是否具有页岩气生烃能力,一直未有可靠的、直接的相关实验证实。本文通过采集笔石含量丰富的黑色页岩,手工挑选纯笔石样品并进行热解生烃模拟实验研究,证实了笔石页岩中的笔石是一种较好的生烃母质。笔石样品的碳含量较高,贡献了笔石页岩的大部分碳来源。达到生油高峰后的笔石热解生烃产物主要为天然气-轻质油,这两部分生烃产物占总生烃产物的94%以上,且其中的气态烃占总烃比例达到了54%左右。分析认为,笔石的热解生烃特征介于Ⅲ型有机质和Ⅱ型有机质之间,近似于Ⅲ型有机质生烃特征,以气态烃产物为主。由此推论,在笔石热成熟演化过程中,其有机质生烃能力可能更高,与目前南方广泛发育页岩气的成因息息相关。     

论南方海相层系有效供烃能力的主要控制因素

通过对烃源条件和天然气成藏过程的动力学分析,从高有机质丰度海相碎屑岩层段发育、构造沉积类型特征、高—过成熟阶段烃源灶性质演变形成的气源接替效应以及生烃强度与非构造性散失强度(速率)在地质历史中数量关系等若干方面,探讨了影响中国南方海相层系天然气成藏的有效供烃能力的主要地质-地球化学因素。指出有效供烃效率是烃源岩性质、构造-沉积类型、烃源灶类型及其叠合、生烃强度历史演化和天然气散失速率诸控制要素的综合效应。提出烃源条件分级评价指标,并对南方海相层系的有效供烃能力进行了初步评价。     

塔里木盆地深层碳酸盐岩中不同赋存形式芳烃化合物组成

通过对塔参1井深层（＞5 700 m）碳酸盐岩游离有机质（氯仿沥青“A”）和包裹有机质（氯仿沥青“C”）中芳烃化合物组成和成熟度参数对比研究发现,芳烃化合物组成中菲和二苯并噻吩系列化合物较为丰富,菲和〖JX-*9〗〖XCQQ.TIF;%80%80〗〖JX*9〗等系列化合物丰度随埋深增加而增大,而二苯并噻吩、苯并萘并噻吩和芴等系列化合物丰度表现出相反的规律,这反映出不同芳烃系列化合物在高过成熟阶段热稳定性的差异。同一样品两种赋存形式芳烃化合物组成和成熟度参数明显不同,芳烃化合物成熟度参数和烷基化程度都反映出包裹有机质成熟度低于游离有机质,说明包裹有机质的热演化作用受到了抑制。在高过成熟阶段仍有部分芳烃参数仍可以用来表征深层有机质热演化程度,这些参数包括:菲系列烷基化指标（C1 P /C4 P、C1 P /C3 P、 C2 P /C4 P 、C2 P /C3 P）、以及二苯并噻吩系列化合物中MDR、C1/C3 DBT、2,4/1,4 DMDBT和4,6/1,4 DMDBT参数;虽然DBT/P比值被认为指示沉积环境的有效参数,但塔参1井深层样品研究表明,该参数与热演化程度关系密切,为高过成熟度阶段较好的成熟度参数。      

准噶尔盆地玛湖凹陷深层油气流体相态研究

准噶尔盆地玛湖凹陷深层(5000m)是我国深层油气勘探当前的一个热点风险领域。为给区域下步油气勘探提供参考,通过对区内烃源岩和油气进行系统的地质地球化学正演、反演对比综合研究,重点分析了油气流体相态。结果表明,研究区深层稳定发育石炭系—二叠系四套烃源岩,有机质丰度高,普遍达到中等—好质量,类型多种多样,既可生油亦可生气,加之所有烃源岩均已基本进入高—过成熟演化,因此深层油气流体相态总体应高熟轻质,可能包括高熟轻质油、干酪根裂解气、油裂解气等。原油地球化学研究表明,原油随埋藏深度增加、层位变老,油质有逐渐变轻的趋势,成熟度有逐渐增大的趋势,保存条件亦逐渐变好,因此预测深层原油油质更轻、成熟度更高、保存条件更好。天然气地球化学研究表明,中浅层天然气可能属于混合来源,包括干酪根裂解气和油裂解气,规模性的高过成熟天然气可能在深层。因此,研究区深层油气资源丰富,相态轻质,成藏有利,值得勘探。这些认识还可供具有相似油气地质背景地区在研究和勘探时类比参考。     

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。     

正构二十四烷裂解成气碳同位素动力学模拟及其地质意义

以甲烷的量子化模型及正构二十四烷(n C24)金管限定体系裂解成气实验为基础,从理论上进一步论述了量子化模型应用于重烃气体（乙烷和丙烷）碳同位素动力学模拟的适应性,计算了甲烷、乙烷及丙烷生烃动力学与碳同位素动力学参数, 重点探讨了δ13C2与δ13C3变化的主控因素。研究结果表明, n C24裂解生成的气态烃碳同位素与早期报道的n C18、n C25及原油裂解生成的气态烃碳同位素具有可比性,可应用于地质条件下解释原油裂解气的某些地球化学特征。n C24生烃地质模型表明,其在150～160℃是稳定的,主要裂解温度介于180～200℃之间,与目前所报道的原油裂解地质模型吻合。随热解程度的增加,δ13C2与δ13C3体现了比δ13C1更明显的变化。气藏充注历史控制的同位素累积效应对天然气碳同位素有很大的影响,与累积聚集气相比,阶段聚集气的δ13C变重,并在更大程度上影响了演化曲线的分异。在此基础上,应用n C24裂解成气碳同位素分馏地质模型探讨了塔里木盆地某些油气藏天然气碳同位素值变化的原因。     

Kinetic Parameters of Methane Generated from Source Rocks in the Kuqa Depression of Tarim Basin and Their Application

In a thermal simulation experiment of gold tubes of closed-system, calculating with the KINETICS and GOR-ISOTOPE KINETICS software, kinetic parameters of gas generation and methane carbon isotopic fractionation from Triassic-Jurassic hydrocarbon source rocks in the Kuqa depression of Tarim Basin are obtained. The activation energies of methane generated from Jurassic coal, Jurassic mudstone and Triassic mudstone in the Kuqa Depression are 197-268 kJ/mol, 180-260 kJ/mol and 214-289 kJ/mol, respectively, and their frequency factors are 5.265×10^13 s^-1, 9.761×10^11 s^-1 and 2.270×10^14 s^-1. This reflects their differences of hydrocarbon generation behaviors. The kinetic parameters of methane carbon isotopic fractionation are also different in Jurassic coal, Jurassic mudstone and Triassic mudstone, whose average activation energies are 228 kJ/mol, 205 kJ/mol and 231 kJ/mol, respectively. Combined with the geological background, the origin of natural gas in the Yinan-2 gas pool is discussed, and an accumulation model of natural gas is thus established. The Yinan- 2 gas is primarily derived from Jurassic coal-bearing source rocks in the Yangxia Sag. Main gas accumulation time is 5-0 Ma and the corresponding Ro is in the range from 1.25 %-1.95 %. The loss rate of natural gas is 25 %-30 %.     

天然气甲烷碳同位素动力学研究及其应用:以塔里木盆地库车坳陷克拉2气田为例

通过有压力的黄金管封闭体系生烃模拟实验和GC-IRMS测定,结合GOR-Isotope Kinetics专用软件,求取了塔里木盆地库车坳陷三叠系-侏罗系烃源岩生成甲烷的碳同位素动力学参数。结合地质背景,探讨了克拉2气田天然气的成因。克拉2气田天然气主要来源于早中侏罗世煤系烃源岩,属阶段捕获气,为-5Ma以来的天然气聚集,对应成熟度范围Ro为1．3％-2．5％。在此基础上,建立了克拉2气田天然气运聚成藏动力学模式,从而为天然气定量评价和动态研究提供了新思路。     

微生物改造有机质不同演化阶段油气的生成

石油是生物地质作用的产物,沉积物中有机质的组成和结构影响着石油天然气的生成。微生物改造有机质形成石油、天然气具有明显的阶段性:1)易溶于水的有机质和分子量小、成分简单的化合物优先参与到成油中形成低熟油。2)成熟油的有机母质主要为来自水生生物、藻类的脂肪和蛋白质,其次为来自陆源有机质中的碳水化合物脂肪分解菌、蛋白质分解菌、产氢菌等;脂肪酸初始阶段不溶于水,只有当环境中不存在占优势的其他碳源物质时,微生物才能利用和分解脂类进行生长。3)高演化阶段生存着大量的嗜热、超嗜热产甲烷菌,来自于陆源植物的纤维素、木质素、高分子聚合物等许多在成熟阶段难以降解的有机质在高演化阶段可以发生降解。成油过程要经过降解有机质、去除含氧基团、产氢菌产氢、耗氢菌用氢等过程,较成气过程更为复杂。     

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。     

东营凹陷民丰地区天然气生成机理与化学动力学研究

民丰地区天然气存在源岩热解和原油裂解成因的争议。本文采用高压釜封闭体系对该区烃源岩和原油样品分别进行了热模拟实验,从烃类气体生成过程、气态烃与部分单体烃生成动力学特征讨论了二者的生气机理,认为原油裂解比源岩热解生气活化能高30～40 kJ/mol,原油比源岩生气需要更高的热力学条件。模拟实验证实,成熟阶段源岩热解气与原油裂解气相比,以环烷烃和芳烃相对含量低为特征,与民丰地区产出的天然气组成更接近,据此认为该区天然气主要为源岩热解成因。     

龙马溪组页岩不同显微形态有机质成因及其勘探潜力探讨

有机质是页岩中最重要的组分,有机孔更是页岩气重要的储集空间,以扫描电镜为主流的微观分析检测技术成为页岩研究的重要手段,目前对有机质的综合研究正逐步成为页岩气勘探开发研究的重要内容。本次研究选取四川盆地及其外围龙马溪组富有机质页岩,采用氩离子抛光非镀膜样品,利用低电压近距离工作状态,对样品进行了高分辨率场发射扫描电镜检测,观察、总结了有机质显微形态,并依据其内部结构及组成特征对其生烃及储集能力进行了探讨。检测结果揭示:龙马溪组富有机质页岩中有机质主要有三种显微形态,分别是结构型沉积有机质、分异型交生有机质和填隙型运移有机质。结构型沉积有机质形成于沉积及早期成岩演化阶段,保留了部分生物结构特征或沉积定向构造;分异型交生有机质与黏土矿物交互生长并经历演化分异作用,形成了类似于岩浆岩中的“花岗结构”;而填隙型运移有机质形成于晚成岩有机质高演化阶段,为液态烃充填于自生矿物晶间,其周边矿物具有自形特征。龙马溪组页岩以填隙型运移有机质和分异型交生有机质为主,二者都发育丰富的有机质孔隙(孔径10~300nm),是龙马溪组页岩优质的生气母质,并具有优质的储集性能。研究结果为我国海相龙马溪组页岩气生成理论及勘探开发评价提供了较深层次的微观信息。     

应用碳同位素动力学方法探讨阿克 1气藏天然气的来源

阿克 1气藏是塔西南前陆区喀什凹陷油气勘探上获得重大突破的工业性气藏.采用金管封闭体系热模拟实验和 GC-IRMS碳同位素测定,结合运用 GOR-ISOTOPE KINETICS专用软件,推导出了塔西南前陆区烃源岩 (煤和泥岩 )热解生成甲烷的碳同位素动力学参数.该区侏罗系煤、侏罗系泥岩和二叠系泥岩的平均活化能分别为 225.86 kJ/mol、 194.03 kJ/mol和 223.45 kJ/mol,甲烷 (12CH4)的指前因子各为 1.00× 1014 s-1、 1.00× 1013 s-1、 1.00× 1014 s-1.在此基础上,利用碳同位素动力学计算结果,并结合地质背景,进一步探讨了阿克 1气藏天然气的来源,为天然气定量评价提供了新思路.阿克 1气藏天然气为烃源岩过成熟阶段的烃产物,属于混源气,主要捕获了 Ro 为 2.0%～ 3.6%阶段的天然气;其气源区包括喀什凹陷中心和阿克 1井推覆体下盘,主力气源岩是石炭系烃源岩.     

塔里木盆地顺北地区奥陶系油气充注过程分析

综合油气地球化学、流体包裹体和构造演化资料,对塔里木盆地顺北地区奥陶系不同断裂带油气性质差异性、成藏期次及油气充注过程进行研究。地球化学分析表明,顺北地区不同断裂带油气物性和成熟度存在差异,由西向东从7号断裂带向1号断裂带原油密度变小,西部的7号带和5号带北段油气成熟度低,5号带南段和1号带油气成熟度高。包裹体分析结果表明,顺北地区奥陶系油气藏存在加里东晚期、海西晚期及喜马拉雅期多期油气充注过程。自西向东不同断裂带上主成藏期存在差异,西部的7号及5号断裂带油气成藏期为加里东晚期和海西晚期,东部的顺北1号断裂带多了一个晚期油气成藏即喜马拉雅期成藏。顺北地区多期油气充注成藏是导致该区油气成熟度变化的主要原因。研究区奥陶系成藏期古构造对断裂带的油气充注具有控制作用。加里东晚期,研究区走滑断裂带构造均处于充注有利区;海西晚期,顺北11号断裂带及其以西地区充注来自东部满加尔的油气概率较低。喜马拉雅期,仅顺北1号断裂带及其以东获得高熟油气充注。