原油裂解气资源评价的理论技术创新与评价应用——以四川盆地震旦系—寒武系为例

四川盆地震旦系—寒武系天然气资源丰富。近年来,在四川盆地川中古隆起和北部斜坡区先后获得了两个万亿级大气区的重大发现。为了明确该领域天然气的资源规模以及未来的勘探方向和创建一套切实可行的原油裂解气资源量的评估方法,本次研究基于该区天然气为古油藏原油裂解的基本认识,按照干酪根生油,再到古油藏裂解生气的技术路线对原油裂解气的资源量进行计算。应用成因法,采用PetroMod 3D盆地模拟软件,输入地层等厚图、岩相古地理图、烃源岩综合评价图、剥蚀量展布图以及生油动力学参数图版,建立整个盆地的三维地质模型,并切分为5个区块分别计算生油量,然后探讨了石油运聚系数、石油裂解率、天然气散失率以及寒武系石油运移的分配系数,并创建了天然气散失系数计算公式。在以上基础上,恢复了盆地及5个构造单元的生油史,并明确了古油藏形成的关键时刻,最终得到全盆地震旦系—寒武系常规天然气资源量为13.43×1012m3,其中寒武系为5.43×1012m3,震旦系为8.0×1012m3。并指出除了川中地区以外,川南和川东具有巨大的勘探潜力,尤其是位于川南地区德阳—安岳裂陷槽两侧的台缘带和台内颗粒滩是下一步勘探的现实领域。本次研究在理论创新和勘探实践中都具有重要意义。     

四川盆地威远-资阳地区震旦系油裂解气判定及成藏过程定量模拟

本文通过对威远—资阳地区气藏油裂解气的判定,说明威远—资阳地区的气是由石油热裂解而来。在此基础上定量计算了资阳—威远古圈闭油藏的古资源量。资阳—威远地区1900km2范围曾形成过17×108t的古油藏,古油藏裂解形成古气藏,古气藏原始裂解气量可达10576.3928×108m3,质量是7.5832×108t。资阳—威远地区古圈闭碳沥青质量为9.475×108t。原油裂解为天然气可产生致使上覆岩层破裂的138.39MPa的异常高压,超压的存在对于天然气的散失起了很大的作用。随着喜马拉雅期隆升过程和圈闭主高点从资阳向威远的迁移,原油裂解气进一步逸散和重新调整并形成今气藏。在此基础上,恢复了资阳—威远古油藏→资阳—威远古气藏→威远气田的成藏演化过程。资阳—威远地区震旦系天然气的聚集成藏率很低,只有4.835%。因此,资阳—威远古油藏→资阳—威远古气藏→威远气田的演化过程,是天然气以逸散为主的过程。     

寒武系烃源古油藏油裂解气特征及成藏条件

在寒武系为母源的气藏中,普遍存在的固体沥青、25-降藿烷、氮气等三种物质,实际是古油藏残余油裂解的产物。25-降藿烷一般与氧化—降解油有关,氮气来自油藏水洗时溶入的大气,二者共同反映古油藏经历的抬升破坏作用。寒武系烃源一般经历过两次成藏:加里东—海西期形成“油藏”,燕山—喜马拉雅期裂解为“气藏”。寒武系油裂解气成藏的地质条件是:古构造聚油、后期改造适度、叠合盆地增熟、断层作为油气运移通道等。围绕加里东—海西期古油藏寻找原生、次生油裂解气是今后寻找寒武系来源油气的重要途径。     

川中古隆起震旦系-下寒武统温压演化及其对天然气成藏的影响

根据热史研究成果,结合川中古隆起沉积埋藏史,恢复了震旦系-下寒武统烃源岩成熟度演化历史,确定了原油裂解的时期。利用盆地模拟方法,恢复了一维单井和二维剖面的压力演化历史,分析了川中古隆起震旦系-下寒武统异常压力的成因机制。烃源岩成熟度演化历史表明,震旦系-下寒武统烃源岩经历了早期生油、二次生油、干酪根裂解生气及晚期原油裂解四个演化阶段;原油裂解的开始时间大致是中、晚三叠世。川中古隆起震旦系-下寒武统主要经历了常压-增压-卸压的压力演化过程,白垩纪中期寒武系达到最大压力系数约1.7;威远-资阳地区压力系数较低,高石梯-磨溪构造带压力系数相对较高。研究发现快速埋藏、生烃作用及原油裂解是该地区超压形成的主要因素;燕山-喜山期的构造抬升使剩余压力降低,现今寒武系在局部地区仍保持超压。温压演化对天然气生成、运移、成藏及后期保存具有重要影响。     

黔中隆起及其周缘地区海相下组合与油气勘探前景

黔中隆起及其周缘地区,主要包括黔西北地区及其东部相邻的麻江古油藏地区,均属扬子台地的一部分,具有相似的构造及盆地演化历史。海相下组合主要是指震旦系、寒武系、奥陶系和志留系。黔中隆起褶皱平缓,断裂活动弱,利于印支期及以前所形成的原生油气藏的保存。黔中隆起的下寒武统烃源岩特别是牛蹄塘组烃源岩比麻江地区古油藏烃源岩发育程度高,震旦系和寒武系白云岩为良好储层,下寒武统泥岩及中上寒武统的膏盐岩可作为直接盖层及区域盖层;再加上该区相对稳定的构造保存条件,只要现今地表淡水下渗的深度不足以沟通深层原生油气藏并使之遭受完全破坏,该区就可能成为中国南方海相下组合石油和天然气勘探的重要地区之一。     

四川盆地元坝气田长兴组古油藏的定量恢复及油源分析

目前虽认为元坝气田长兴组天然气主要为原油裂解气,但尚未进行该气田的古油藏的定量恢复并计算原油裂解气的资源量,并系统分析古油藏原油的来源.长兴组储层普遍可见固体沥青,是原油裂解的直接产物,且原油裂解在本区构造抬升变形前就已经完成,因此储层沥青可用来识别古油层的分布.根据储层沥青的纵向和平面分布,确定了7个可靠的古油藏和4个可能的古油藏,并运用容积法恢复出本区聚集的古原油为6.14×108 t,计算出相应的原油裂解气为3 807.08×108 m3,远大于现今气田的天然气探明储量,表明原油裂解气可以提供充足的气源,进一步证明了天然气主要为原油裂解气.通过长兴组储层沥青与不同层系烃源岩干酪根的碳同位素δ13C值对比,并结合烃源层分布和TOC等资料,确定古油藏原油主要来源于有机质类型以Ⅱ型为主的上二叠统吴家坪组烃源岩,其次为长兴组/大隆组烃源岩.后者主要分布在广元-南江-通江地区,该区的天然气勘探不能忽视该套烃源岩的生烃潜力与成藏贡献.      

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.     

不同赋存态油裂解条件及油裂解型气源灶的正演和反演研究

油裂解型气源灶是一种特殊的气源灶,是优质生烃母质在成气过程中派生出的.烃源岩生成的油主要有3种赋存形式源内分散状液态烃、源外分散状液态烃和源外富集型液态烃.3种赋存状态液态烃的数量及分配比例受内因和外因多种因素控制,就排油率而言,有机碳含量分别为0.67%、0.62%和10.6%的泥岩、灰岩和油页岩,最大排油率分别为45%、55%和80%.原油与不同介质配样的生气动力学实验表明,不同介质条件下甲烷的生成活化能分布有差异,碳酸盐岩对油裂解条件影响最大,可大大降低其活化能,导致原油裂解热学条件降低,体现为油裂解温度的降低;泥岩次之,砂岩影响最小.碳酸盐岩、泥岩和砂岩对油的催化裂解作用依次减弱,不同介质条件下主生气期对应的Ro值纯原油1.5%～3.8%;碳酸盐岩中的分散原油1.2%～3.2%;泥岩中的分散原油1.3%～3.4%;砂岩中的分散原油1.4%～3.6%.油裂解型气源灶是一种中间体,可以直观看到的是原生气源灶和由此形成的气藏,而对油裂解型气源灶的赋存形式、分布范围、成气数量和储量规模等问题,只能通过正演和反演的研究去确定且相互映证.正演研究以塔里木盆地中下寒武统为例,原始生油量2 232.24×108t,剩余油量806.21×108t,油裂解气量106.95×1012m3.反演研究以川东北飞仙关组白云岩中油裂解气为例,圈定的古油藏面积约735 km2,古油藏原油数量45×108t,油裂解气量及油裂解气资源量分别为2.72×1012 m3和1.36×1012 m3.     

南盘江盆地油气成藏过程及天然气勘探前景分析

本文采用多种研究手段探讨了南盘江盆地的多期成藏、破坏过程。根据有机质成油、成气和油成气的化学动力学模型,计算了南盘江盆地主要烃源岩的油气演化过程;并通过对沥青充填期次、包裹体研究和胶结物期次与沥青的关系,研究了古油藏经历的多期次充注、破坏过程,据此初步建立了南盘江盆地古油藏演化模式。从南盘江盆地古油藏演化过程来看,南盘江盆地油气勘探应以原油裂解的天然气为主,但是由于该地区具有聚气早、破坏时间长的特征,尤其是三叠系沉积之后的巨厚剥蚀使原油裂解气保存的可能性变小,因此在该地区形成大中型天然气藏的难度很大,天然气勘探前景需要进一步研究。     

塔中地区奥陶系喜马拉雅山期S干气充注的证据

塔中地区奥陶系天然气成因多样;Ⅰ号坡折带中东部奥陶系天然气以高干燥系数、 甲烷同位素值重为特征;与塔深1井寒武系原油裂解气接近;应主要来自寒武系原油裂解气成因。寒武系贫H₂S、 高成熟原油裂解气在喜马拉雅山期时;气侵奥陶系油气藏;得到了以下主要证据的支持: 1）天然气甲烷δ¹³C值大多比Chung et al.（1988）天然气模式甲烷δ¹³C值计算值高3‰以上;2）干燥系数与甲烷δ¹³C值大体上具有正相关关系;3）天然气干燥系数与H₂S含量大体上具有负相关关系。这些特征表明;存在贫H₂S、 相对富¹³C甲烷为主的干气与富H₂S、 相对贫¹³C甲烷的湿气混合作用。奥陶系中H₂S-δ³⁴S 值为14‰～20‰;远低于中深1井寒武系原地热化学硫酸盐还原作用（TSR）成因的H₂S（33‰）;支持了奥陶系中H₂S并不是来源于寒武系古油气藏。于是提出;来自寒武系贫H₂S的干气在喜马拉雅山期对良里塔格组和鹰山组油气藏发生了气洗;油气藏的气/油比值增大、 导致了原油蜡含量增高、 甲烷δ¹³C值发生正偏移。     

吐哈盆地生物气-低熟气评价的元素平衡法及其应用

吐哈盆地探明的源于非高温热成因天然气(生物气—低熟气)的储量虽然已近千亿方,但尚未见评价其生成量及资源量的有效方法报道,这影响了对其勘探潜力及有利目标的决策。针对这一难题,考虑到无论生物气、低熟气的生成机理如何,都是一个有机元素之间的物质平衡过程,探索并建立了评价生物气—低熟气生成量的元素平衡法。利用吐哈盆地大量的实际分析数据,对这一评价方法(模型)进行了标定和应用。结果表明,吐哈盆地Ⅱ型有机质产生物气—低熟气的成气率高于Ⅲ型,二者分别累计可达134.40 ml/g和83.99 ml/g,吐哈盆地生物气—低熟气的生成总量约为1 436.28×1012 m3;资源量可能介于7.09×1011～24.42×1011m3之间。表明吐哈盆地的非高温热成因气具有较大的勘探潜力。台北凹陷的J2x和J1及其附近层位是勘探的有利目标。     

加里东运动与寒武系油气的关系

四川盆地的寒武系,分布广,厚度大,有机质丰度高。生油条件好,有一定的储集条件。但由于受加里东运动最后一幕的影响,特别是乐山～龙女寺地区进一步抬升隆起,使一部份油气运入震旦系保存下来。这就是威远背斜能够产大量天然气的物质基础;另一部份油气通过隆起核部散失。剥露出中上寒武统的武胜龙女寺背斜的女深5井、残留奥陶系南津关     

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。     

四川盆地威远气田和资阳含气区震旦系油气成藏差异性研究

本文通过对四川盆地元古宇-下古生界勘探最成功的两个地区--威远震旦系气田和资阳震旦系含气区天然气成藏要素和成藏过程的详细比较,得出 ①资阳含气区和威远气田的原始烃源相同,均是下寒武统生成的油裂解的天然气,不同的是资阳为残留的气顶气,威远是水溶气脱溶气.②资阳含气区和威远气田震旦系碳酸盐岩基质孔隙度相近,资阳地区溶蚀洞穴发育,但裂缝不发育,储层渗透性较差,非均质性强;威远地区储层洞穴不发育,但裂缝发育,形成统一的裂缝-孔洞系统.③威远地区具有统一的圈闭,闭合度高(800 m),闭合面积大(895 km2).资阳含气区不具有统一的圈闭,多为局部的小高点.④喜马拉雅期隆升作用使资阳统一含气区分散化和气藏变小,形成多压力系统的含气区;威远地区快速大幅度隆升, 溶于水中的天然气脱溶, 形成具同一压力系统的整装气田.⑤资阳含气区的成藏过程为 (资阳-威远)古油藏→原油裂解→气顶天然气→隆升调整→现今(残留)含气区,其天然气藏是隆升调整成藏,是在原古气藏的基础上改造残留而成;威远地区的成藏过程则是(资阳-威远)古油藏→原油裂解→天然气大量溶于水中→隆升使得带有大量天然气的水向威远运移和天然气脱溶→现今(新生)气藏,属天然气的脱溶成藏.资阳含气区受古构造的控制明显;威远气田则主要受今构造的制约.因此, 在四川盆地震旦系和下古生界的油气勘探中, 既要研究其古构造的特征和演化, 也要研究今构造的特征和分布规律, 才能发现不同类型的天然气藏.     

原油裂解成气反应机理、介质影响因素与判识评价

原油裂解成气是近年来天然气勘探领域重大的理论进展之一,其直接关系到勘探工作的决策和部署.对原油裂解气的裂解反应机理、介质影响因素与判识评价进行了较为详细的总结和评述,认为常用的原油热裂解一级动力学模拟模型可能不适合于地质温度条件下特别稳定的重烃气体;地质温度条件下原油加氢裂解的重要性可能被忽视;疏导体系及储层条件下的重烃反应损耗也是形成实际天然气藏的重要途径之一;目前的判识评价指标尚不能从本质上反映原油裂解气与干酪根裂解气的差异.     

四川盆地东部海相下组合油气勘探领域与有利勘探方向

四川盆地是一个大型叠合含油气盆地,经历了多期伸展-聚敛旋回,资源潜力巨大。近年来,盆地中部下组合天然气勘探在震旦系灯影组和下寒武统龙王庙组获得重大突破,但盆地东部尚未获得实质性进展,有利勘探方向尚待明确。以构造-沉积演化分析为基础,将盆地东部及邻区海相下组合划分为伸展分异台地(震旦纪至早寒武世沧浪铺期)、稳定统一台地(早寒武世龙王庙期至中奥陶世宝塔期)和挤压前陆坳陷(晚奥陶世至志留纪)三个演化阶段;根据油气成藏要素和运聚特征,划分出寒武系盐下碳酸盐岩、寒武系盐上碳酸盐岩和志留系致密碎屑岩等三个油气勘探领域,不同勘探领域制约油气成藏和富集的关键因素差异较大;指出了川东南震旦系灯影组四段台缘带、川东寒武系洗象池群碳酸盐岩浅滩和志留系小河坝组大型三角洲砂体等,为盆地东部海相下组合的有利勘探方向,同时明确了重点突破地区。     

塔里木盆地和田河田成藏条件及控制因素

和田河气田位于巴楚凸起南侧,晚加里东期以来始终处于构造高部位。主要烃源岩为寒武系、奥陶系及石炭系,天然气主要来源于寒武系古油藏的原油裂解气,凝析油来源于石 炭系烃源岩。主要储集层为石炭生悄灰岩段、奥陶系古砂夺段和砂砾岩段碎悄岩,发育三套区域性盖层和多套区带性盖层,形成良好的储盖组合。成藏控制因素包括六个方面：①发育寒武系优质烃源岩,二叠纪火活动使寒武系油源的古汕藏解为干气,成为气田的主要气源。②构     

中国海相层系油气成藏过程与储层沥青耦合关系:以四川盆地为例

鄂尔多斯盆地、塔里木盆地和四川盆地三大海相盆地在古生界均不程度地发育古油藏,古油藏中储层沥青是藉以恢复和重建油藏成藏过程的重要中间产物。在对四川盆地海相层系油气成藏分类的基础上,对四川盆地碳酸盐岩储层沥青特征开展了详细的产出形态分析,总结了储层沥青产出形态与油气成藏过程的关系。四川盆地海相天然气藏储层岩类页岩、致密砂岩、碳酸盐岩均有分布,多期生烃、多期构造调整导致天然气与古油藏耦合关系复杂。总体上讲,四川盆地海相天然气气藏构建了一个原生与次生兼备、原油裂解气藏占主导、页岩气藏和致密砂岩气藏为辅的复式成藏系统。储层沥青分布特征可揭示古油藏和气藏成藏调整过程。     

页岩储层纳米级孔隙的研究进展

<正>当前,页岩气在中国油气资源勘探中的地位越来越受到人们的关注。据2012年统计我国页岩气的远景资源量为218×1012m3,2600 m以上的现实资源量为123×1012m3(姜福杰等,2012)。页岩气在天然气资源中也占有重要地位,以四川盆地为例,仅评价过的寒武系和志留系两套页岩,页岩气资源量就相当于该盆地常规天然气资源量的1.5².5倍(高慧丽,2010)。由此可见,页岩气的勘探开发有重大的实际意义。纳米级孔     

四川盆地北缘亢家洞灯影组四段焦沥青Re-Os定年与烃源岩示踪

四川盆地及邻区的震旦系灯影组四段白云岩中普遍存在充填孔洞沥青。然而,烃源岩和沥青的高成熟度以及复杂的地质构造活动增加了恢复油气成藏史的难度。近年来,Re-Os放射性同位素体系被越来越多的应用于油气生成期定年和油源对比。陕西宁强亢家洞震旦系灯影组四段古油藏中的高成熟度沥青(R_b约为1.4%～2.5%)构建了约260Ma、60～70Ma和8～13Ma的Re-Os等时线年龄。其中,60～70Ma和8～13Ma的Re-Os年龄可能指示原油在受热裂解形成焦沥青过程末段地层抬升、地温降低、Re-Os体系封闭的时刻。而较老的约260Ma的Re-Os年龄与普遍的二叠纪是前寒武系、寒武系烃源岩主生烃期的观点一致,说明在原油热裂解之外,高成熟度沥青的Re-Os年龄也有可能指示生油期。同时,在263Ma时亢家洞大部分沥青与筇竹寺组烃源岩样品的¹⁸⁷Os/¹⁸⁸Os范围较为一致,而灯影组三段和麦地坪组烃源岩同时期的¹⁸⁷Os/¹⁸⁸Os较低,筇竹寺组可能是亢家洞古油藏沥青的主要烃源岩。上述认识对四川盆...