塔里木盆地顺北地区深部油藏轻烃地球化学特征及其指示意义

深部高温高压环境下原油的成因类型判识一直是深部油气勘探评价中的关键问题之一。塔里木盆地顺北地区7300～8000m埋深奥陶系鹰山组以及一间房组轻质油藏的发现为研究其成因提供了一个很好的契机。本研究以原油轻烃及其分子稳定碳同位素地球化学组成为基础,系统探讨了塔里木盆地顺北地区深层原油成因特征。研究结果表明,顺北深层原油热演化程度高,为轻质油-凝析油阶段成烃产物。通过与邻区典型油藏热裂解成因原油对比,揭示顺北深层原油总体未受或经历轻微热改造影响,但不同井区存在一定差异性。顺北1井区(SB1井区)、顺北2井(SB2井)和顺北5井区(SB5井区)原油属于正常干酪根热降解成烃产物,未受显著热改造作用影响;顺北3井(SB3井)原油可能受轻微热改造作用影响;顺北7井(SB7井)原油高的姥植比、甲基环己烷重碳同位素、低的芳构化特征,指示可能具有特殊的成烃来源或成藏改造过程。     

金刚烷类化合物的热稳定性研究及其地质意义

金刚烷类化合物由于其强抗热降解的能力对揭示深层油气藏的地化信息具有重要价值。对金刚烷类化合物热稳定性和裂解演化规律的研究较少,制约了金刚烷类化合物指标的实际应用。选择3种典型的金刚烷化合物(单金刚烷、1,3-二甲基单金刚烷和双金刚烷)作为模型化合物,分别开展金刚烷类化合物单体的黄金管封闭体系裂解动力学实验,以此揭示金刚烷类化合物的热稳定性和裂解演化规律。结果显示:单金刚烷和1,3-二甲基单金刚烷具有相似的热稳定性,均在Easy R_o值为1.5%时发生裂解,而双金刚烷具有更高的热稳定性,在Easy R_o值达到1.8%时才发生裂解,它们的裂解产物包括以甲烷为主的气态烃、以萘系列化合物为主的芳烃和其他同笼状单元数的金刚烷类化合物;当Easy R_o值分别小于2.1%、2.5%和2.5%时,单金刚烷、1,3-二甲基单金刚烷和双金刚烷的单体C同位素组成几乎不变。以上结果表明,金刚烷类化合物的热稳定性与分子结构中笼状单元的数目有关,分子结构中所带的甲基不会明显影响其稳定性;金刚烷类化合物的单体C同位素组成在较宽的成熟度范围内不变,可以...     

塔里木盆地北部奥陶系超深层液态烃演化与保存机制:来自模拟实验的证据

塔里木盆地北部寒武系—奥陶系超深层发现一批油藏和挥发性油藏，拓展了石油(液态烃)勘探的深度下限和规模增储领域。深层、超深层跨越多个构造期，经历了复杂的构造、埋藏和热演化历史，油气成藏有其特殊性，超深层油气藏的形成与保持机制仍需深入探讨。前人在重点层系埋藏热演化史、油气成藏定年、含烃包裹体和原油稳定性等方面开展了研究，但超深储层中烃类与矿物基质、地层水的相互作用对油气演化和保存的影响作用还需深化研究。本文以塔里木盆地顺托果勒地区奥陶系埋藏-热演化史和古压力变化为约束条件，开展油藏演化系列模拟实验，在逼近地下储层油气赋存状态、上覆压力、地层流体性质和压力条件下，重建了烃类热演化过程。结果表明，温度是原油裂解的主动力，油藏经历的最高古地温及持续时间是控制现今油气相态的决定性因素，而在VR_o<2.0%时，地层水、灰岩储层介质环境等延缓了原油的裂解，有利于油藏的保存。对顺托果勒地区早期充注原油的保存能力进行了初步评价，早期充注原油在顺北地区保存指数为67%～100%,顺南地区为17%～50%,推测顺北地区液态烃大量消亡的深度下限在10 000 m左右。     

塔里木盆地原油金刚烷含量校正及裂解程度评价

准确评价原油裂解程度对研究原油稳定性和预测油气的相态分布具有重要意义.原油裂解程度通常用金刚烷含量来表征,然而气洗和热化学硫酸盐还原作用(TSR)等次生作用可能会造成原油中金刚烷含量增加,从而难以准确评价其含量.本研究通过对塔里木盆地原油中金刚烷化合物进行分析,发现TSR初期对金刚烷含量影响不大,但会使成熟度参数乙基单...     

热力作用对塔里木盆地海相原油中甾烷类化合物组成和分布的影响

为了探讨热力作用对原油中甾烷类化合物形成和分布的影响,对塔里木盆地26个典型海相原油样品和1个热模拟样品进行系统的地球化学研究。结果表明:不同演化阶段原油中甾烷类化合物组成和分布的变化较为明显。高熟阶段原油的热裂解作用导致了甾烷类化合物含量大幅降低,过熟阶段甾烷类化合物含量的短暂升高则与原油中高分子量的烃类化合物裂解有关。随着热演化程度的增加,C₂₇和C₂₉规则甾烷在生成和裂解速率上的不同,致使C₂₇/C₂₉规则甾烷的值呈现先减小后增大的趋势,所以C₂₇/C₂₉规则甾烷的值在成熟-高熟阶段不能用于物源方面评价。同样由于热稳定性差异的影响,原油C₂₉甾烷异构化参数在高熟阶段发生“倒转”,因此可利用甾烷异构化参数倒转的特征来判断原油的热演化阶段。而原油中重排甾烷/规则甾烷的值与成熟度具有较好的正相关性,可作为原油在成熟-高熟阶段有效的成熟度评价参数。     

海相高过成熟页岩芳烃特征及页岩气意义

为了合理评价我国南方下古生界页岩有机质热演化程度,研究其与页岩含气性关系;采用气相色谱-质谱联用仪对中扬子地区6口调查井、3个露头剖面的20件页岩样品的芳烃馏分进行了分析,并对代表不同区域的6件样品进行显微激光拉曼测试.分析结果显示拉曼D、G峰参数可以很好地计算过成熟至球粒石墨阶段高演化样品的有机质成熟度;拉曼D峰的子峰包含有芳烃含量的重要信息,随着有机质热演化程度的增加,与芳烃含量有关的D₄子峰强度不断降低.芳烃中菲系列化合物和二苯并噻吩系列化合物在_RmcR_o=2.73%~4.67%范围内的演化具有明显规律性;虽然甲基菲成熟度公式在该阶段已经不适用,但表征3-MP+2-MP相对含量的参数F1仍是很好的有机质成熟度指标;在有机质过成熟演化阶段,F1先随成熟度增加逐渐增加至0.74附近（R_o=3%附近）,之后随成熟度增加逐渐减小.二苯并噻吩化合物参数2,4-/1,4-DMDBT和4,6-/1,4-DMDBT在过成熟阶段随成熟度增加而增大,两值分别增至2和4.5时对应页岩等效镜质体反射率为4%.页岩芳烃系列化合物在过成熟阶段随有机质热演化程度增加而发生的异构化作用和脱甲基作用与有机质的比表面积变化有较好的耦合作用,与页岩气调查井的气显情况也有较好的相关性;页岩芳烃特征对过成熟阶段页岩气的生成具有重要的指示意义,可以作为我国南方下古生界有机质过成熟地区页岩气勘探的有效指标.      

塔里木盆地海相油藏具有高热稳定性的地球化学条件探讨

塔里木盆地在埋深超过8000 m、油藏经历200℃以上高温改造仍然发现液态烃类流体稳定存在,目前勘探工作正在面向深层-超深层拓展,塔里木盆地海相原油具有的高热稳定性来自其较好的保存条件。本文总结了近年来塔里木盆地海相油藏研究进展,结合宏观地质背景演化,主要从微观过程入手探讨塔里木盆地海相油藏热稳定性的地球化学特征。认为宏观上塔里木盆地目前的低地温梯度有利于油藏的稳定保存;而油藏储层中普遍缺乏氧化性矿物,石膏类等含硫矿物也贫乏,使得油藏储层中的烃-水-岩相互作用(包括热化学硫酸盐还原反应)发生的程度有限;同时,塔里木盆地海相油藏中地层水广泛发育、分布复杂,这对油藏中的液态烃类,特别是大分子烃类的热裂解具有抑制作用,从而有利于油藏的稳定保存。有必要进一步开展针对塔里木盆地海相原油热稳定性的微观地球化学特征探讨,特别是烃-水-岩相互作用中有利于原油烃类流体稳定保存的物理化学机理分析,研究成果将有助于深化塔里木盆地深层-超深层油气藏的勘探研究工作。     

中国海相油气地质理论新进展

近年来中国海相油气勘探呈现出快速发展势头,一批大型海相油气田被发现,海相油气的地位也愈来愈受到重视。特别是在海相石油地质新理论的指导下,海相油气勘探将进入高速发展时期,这也将会极大缓解东部陆相盆地老油区的勘探开发压力。海相石油地质新理论包括三个方面:在成烃方面,研究认为中国海相不缺乏高有机质丰度的泥质烃源岩,纯碳酸盐岩生烃能力有限;深埋高温下原油裂解成气和高演化阶段的海陆过渡相煤系烃源岩是海相天然气的主力气源;在低地温梯度和晚期深埋条件下,原油的稳定性较高,塔里木盆地液相石油可以赋存在9000m以上的储集层中,因此,塔里木盆地深层石油的勘探潜力很大。在储层方面,TSR溶蚀改造储层在深部更强烈、层间岩溶和顺层岩溶不受埋深限制或影响不明显,将解放深部碳酸盐岩的勘探。在油气成藏方面,大面积、准层状、连续型、缝洞型等油气富集模式的提出,拓展油气勘探的范围、降低了勘探成本;一批古老油藏的发现,提高了在构造复杂区寻找原生型海相油藏的信心。研究认为,近期海相勘探,围绕隆起斜坡部位勘探为主,主体勘探深度可以下移至9000m。     

原油裂解成气动力学研究进展

对于高温古油藏来说,原油裂解气是形成天然气藏的重要气源.原油裂解成气关系到天然气生成和原油消耗,因而客观评价这一过程对油气勘探有着重要意义.生烃动力学和热模拟实验是原油裂解成气动力学研究的基础.本文总结了原油裂解热模拟实验、原油裂解成气过程及判识指标,讨论了原油裂解成气动力学模型及碳同位素动力学,分析了原油裂解成气动力学研究的地质应用.指出现有的原油裂解成气判识指标难以确定有些天然气是属于原油裂解气还是干酪根裂解气,尤其是高-过成熟阶段生成的天然气;碳同位素动力学已逐渐成为当今国内外油气地球化学研究的前沿,而对原油裂解成气过程中的碳同位素分馏效应研究不够,其预测模型尚不完善.     

塔中奥陶系原油的地球化学特征及其来源

塔中奥陶系的油气资源十分丰富,是塔里木盆地油气勘探的重点层系之一,但油源仍是困扰地质勘探家的重要问题。通过系统分析塔中奥陶系原油的地球化学特征,进行了原油族群划分和油源判识。原油以轻质油为主,轻烃分析表明,原油没有发生大量裂解,原油的生成温度介于115～129℃,表明其主体成分形成于生油窗阶段。运用特征性生物标志物系统分析表明,原油可分为三个族群,分别来源于中—上奥陶统源岩、寒武系源岩及混合来源。在“三芴”组成上,原油均以较低的氧芴含量和较高的硫芴含量为特征。原油中饱和烃的碳同位素比值均轻于-31.2‰,平均值为-32.8‰,芳烃的碳同位素比值均轻于-30.4‰,平均值为-31.7‰,这些特征明显与塔东2井和塔深1井的寒武系原油不同。分析认为,碳同位素明显偏重的原油应来源于寒武系源岩,但碳同位素较轻的原油可能来源于中—上奥陶统源岩,也可能来源于寒武系源岩。     

冀中坳陷苏桥-文安地区混源油定量识别模式研究--典型原油混合实验及混源油识别模式

通过典型原油混合实验及其产物的地球化学剖析,揭示当煤成油和下第三系原油混合时,随着下第三系原油的增加,C₁₉三环萜烷,C₂₄四环萜烷,C₃₀重排藿烷,C₂₉甾烷和重排甾烷逐渐变小;而姥鲛烷和植烷,伽马蜡烷和C27甾烷含量则逐渐增加。利用饱和烃生物标志物和芳烃化合物绝对浓度的变化规律,建立了冀中坳陷苏桥-文安地区混源油定量识别模式图版。根据混源油识别的模式,判断苏49井的混源油是由10%的下第三系原油和90%的煤成油混合而成;相反文1021井混源油则是由90%的下第三系原油和10%的煤成油混合而成。     

原油热模拟实验中重排藿烷类变化特征及其意义

通过对TZ62井原油进行热模拟实验,探讨热演化程度对原油中重排藿烷类化合物形成分布的影响及其地球化学意义。实验发现：在400～500 ℃阶段,随着热演化程度的增加,原油中高碳数微晶蜡类长链化合物热裂解和原油中的沥青质热降解作用对重排藿烷的形成具有贡献作用。在500～550 ℃对应的原油裂解高峰阶段,藿烷类化合物浓度明显降低,且17α(H)-藿烷比重排藿烷类化合物具有更快的热裂解速率。在温度为550～600 ℃阶段,较高的热演化程度对17α(H)-藿烷甲基重排作用形成重排藿烷具有贡献作用。重排藿烷参数(17α(H)-重排藿烷/17α(H)-藿烷、Ts/Tm)在400～500 ℃变化较弱,几乎不受热演化程度的影响;在500～550 ℃的原油裂解高峰阶段,逐渐增大;在550～600 ℃发生反转,逐渐减小。重排藿烷参数可作为高成熟阶段原油成熟度判识的有效参数,其有效应用范围是生油窗晚期至原油裂解高峰期。     

湖相富有机质泥质白云岩生排烃模拟及其对页岩油勘探的启示

富有机质湖相白云质泥岩、泥质白云岩及其贫有机质粉砂岩、白云岩夹层是我国陆相盆地页岩油勘探的重要领域,但目前针对湖相富有机质白云质泥岩或泥质白云岩在近地质条件下的生排烃一体化模拟研究尚属空白.以典型低熟富有机质泥质白云岩为例,开展了近地质条件下的生排烃一体化模拟实验,揭示了其呈现四阶段生排烃演化模式.结果表明,R_o ≤ 0.74%时为缓慢生油伴生烃气、排油能力有限阶段,0.74% < R_o ≤ 0.84%时为快速生油伴生烃气、排油能力逐渐增高阶段,0.84% < R_o ≤ 1.28%≈1.30%时为生烃气伴生油与油初始裂解、高效排油阶段,1.30% < R_o ≤ 2.00%时为油裂解烃气兼干酪根生烃气阶段;同时,R_o < 0.68%时滞留油主要以有机质吸附态赋存,而0.68% ≤ R_o ≤ 2.00%时滞留油主要以游离态赋存于矿物基质微-纳米级孔缝系统内.综合分析提出湖相泥质白云岩烃源层系有利页岩油勘探的成熟度范围为0.84%~1.30%.      

页岩热成熟过程中残余干酪根演化特征

用低熟的页岩样品进行半开放体系压机热模拟实验,研究页岩热演化过程中残余干酪根的赋存演化特征。实验结果表明页岩中残余干酪根可分为微米级粒间有机质、微米级粒内有机质和纳米级粒间有机质。不同赋存形式有机质的热演化特征不同,微米级残余干酪根在Ro,Easy值为0.82%时已发生热裂解,到Ro,Easy值为1.45%时,微米级粒间残余干酪根被消耗殆尽,微米级粒内残余干酪根仍有一定生烃潜力;而纳米级粒间残余干酪根在Ro,Easy值为1.45%时才开始热裂解,在Ro,Easy值为2.66%时,仍有部分干酪根残留在孔隙中。伴随有机质热裂解过程,页岩中矿物组成特征也发生变化,矿物溶蚀和再沉淀作用使得页岩矿物组成整体上沿着长英质矿物含量增加、碳酸盐矿物减少、黏土矿物含量基本不变的趋势演化。干酪根热裂解生烃使得其体积缩小,在干酪根和矿物之间形成收缩有机孔,随着热演化程度的升高,收缩有机孔的孔径逐渐变大,最后转变为矿物粒间孔/粒内孔。长石和碳酸盐矿物易发生溶蚀,成熟阶段,矿物溶蚀孔开始形成,在之后的演化阶段,溶蚀孔的发育程度逐渐变强。有机质孔的发育具有非均质性,温度(成熟度)是影响其发育的重要因素。     

百字短讯

<正>·勘探与进展塔河油田深层首次发现轻质油层中国石化西北油田分公司,在塔里木盆地塔河油田托普台地区部署的、意在探索鹰山组内幕深层油气的托鹰1井,首次在下奥陶统鹰山组试获轻质原油(80立方米/日),该油层处于塔河油田主体区储层(中奥陶统)之下,实现了奥陶系深层油气勘探的新突破,有效拓展了勘探领域。     

陆相原油卟啉的地球化学特征

陆相原油的镍卟咻含量取决于有机质类型和成油环境。咸水盆地含量高,淡水盆地含量低。镍卟咻形成于烃类大量形成阶段之前。干酪根热降解作用不重新产生镍卟咻。随着埋藏深度增加,有机质和原油热演化程度的升高,镍卟咻含量随之降低,构型由DPEP向ETIO转化。故可作为讨论油源对比和热演化阶段的标志之一。     

鄂尔多斯盆地姬塬-西峰地区原油地球化学特征及油源分析

采用色谱-质谱(GC-MS)、裂解-色谱-质谱(Py-GC-MS)、色谱-同位素比值质谱(GC-IRMS)等方法,系统地分析了鄂尔多斯盆地南部姬塬与西峰地区原油的地球化学特征,重新确定了原油成熟度及对应源岩的形成环境.分析表明,单体碳同位素组成偏轻,介于-30‰～-33‰之间.原油饱和烃馏分中五环三萜烷含量较高;藿烷以C30藿烷占优势,C29藿烷次之;含较高的18α(H)-30-降新藿烷(C29Ts);C30重排藿烷和伽马蜡烷含量较低;规则甾烷含量高并以C29甾烷为主,含一定的孕甾烷、升孕甾烷和重排甾烷;芳烃馏分中富含萘、菲系列化合物;沥青质裂解产物中芳基类异戊二烯烃含量很低.原油成熟度相当于镜质组反射率0.82%左右,是烃源岩在生油高峰阶段的产物.油源分析表明,该区原油主要来源于三叠系长7段泥岩,有机质形成于水体较深、淡水湖相沉积环境.     

定量表征原油裂解程度的模拟实验研究

原油裂解程度反映了原油在地质体中经历高演化阶段后向天然气转变的程度。定量表征原油裂解程度．可为原油裂解气资源量的评价提供重要依据。本文在模拟实验研究的基础上,综合分析讨论了原油热裂解过程中化学组分的变化特征,包括化合物组成和浓度的变化,这些变化特征是原油裂解程度量化描述的基础。因此,可建立模拟实验过程中原油裂解程度与变化特征参数之间的定量关系,将这种定量关系应用于塔里木盆地台盆区海相原油研究,从而为研究区海相原油裂解程度的研究提供一种参考方法和标准。     

应用CH4/N2指标估算塔里木盆地天然气热成熟度

通过对塔里木盆地满加尔凹陷低成熟煤岩在开放在线程序升温体系的热模拟实验,获得煤岩在不同温度点的热分解产物CH4、CO和N2,并对模拟后残留产物进行了镜质体反射率测试,建立了镜质体反射率与对应受热温度之间的关系。煤岩镜质体反射率与热温度之间的二阶关系表达为:Ro=0.0014×T+0.109,r=0.9931(Ro<0.6%);Ro=0.0067×T-1.5855,r=0.9996(Ro>0.6%)。通过上述方程建立CH4/N2值与煤岩镜质体反射率之间的对应关系,并利用CH4/N2值对塔里木盆地库车坳陷天然气热成熟度进行了预测。预测结果与实际地质分析结果相吻合,说明CH4/N2值可以作为塔里木盆地煤成气热成熟度预测指标应用于油气勘探中。     

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。