基质镜质体成烃动力学特征研究

干酪根、煤以及显微组分生烃过程中的动力学参数(如活化能分布特征等)是其内部分子结构的宏观反映,据此可以判断有机质内部成键特征,评价生油门限、生油高峰,计算不同温度范围油气生成量等。笔者利用岩石热解仪(Rock-Eval型)对贵州水城含树皮体煤中的主要组成——基质镜质体的成烃动力学特征进行了研究,并与树皮体、丝质体进行比较,结果表明,基质镜质体的平均活化能为200kJ/mol,大于树皮体的平均活化能(177kJ/mol),而小于丝质体的平均活化能(324kJ/mol),由此推断,在相同的热演化条件下,基质镜质体、树皮体、丝质体三者的生烃顺序为树皮体→基质镜质体→丝质体。从基质镜质体生烃活化能分布特征图上可以看出,基质镜质体有4次主要生烃期,其对应的活化能分布范围及产烃率分别为191.25—192.5kJ/mol、12.19%,195—196.25kJ/mol、7.25%,197.5—198.75kJ/mol、39.82%,216.25kJ/mol、18.64%,据此可以认为:基质镜质体主要由4种不同类型键组成。在活化能191.25—198.75kJ/mol范围内,基质镜质体的累计生烃率达60%左右,这说明基质镜质体产烃较集中(在较短的地质剖面或温度范围内形成大量烃类物质),其含量高(煤岩三大组分之一),因此对煤成烃资源有较大的贡献。     

成烃生物组合对烃源岩干酪根碳同位素组成的影响:以塔里木盆地下古生界烃源岩为例

油气生成的母质是地质历史上沉积有机质,这些有机质是生物体埋藏演化的结果,其中形成具有生烃能力的沉积有机质的那部分生物称为成烃生物。不同成烃生物的碳同位素组成不同,导致不同成烃生物组合烃源岩的干酪根的碳同位素组成明显不同,因而成烃生物及其碳同位素组成是油源对比(特别是高过熟烃源岩)的重要手段。通过对塔里木盆地早古生代各层段烃源岩成烃生物组合面貌的研究,发现从早寒武世早期以底栖藻类为主,到晚寒武世逐渐过渡底栖藻类和浮游藻类共存,从早奥陶世开始,底栖藻类有增多的趋势,但仍以浮游藻类为主。结合烃源岩干酪根碳同位素组成分析,表明以底栖藻类为主的烃源岩干酪根碳同位素一般轻于-34‰,而以浮游藻类为主的烃源岩干酪根碳同位素一般重于-30‰。底栖藻类和浮游藻类在碳源利用以及光合作用对碳同位素分馏差异是导致其碳同位素组成不同的重要原因。     

东濮凹陷古近系成烃生物特征及其生烃潜力研究

通过光学显微镜和扫描电镜对东濮凹陷古近系沙河街组烃源岩的成烃生物进行了研究。结果显示，研究区沙河街组的成烃生物发育，种类繁多，主要包括沟鞭藻、绿藻、蓝藻、颗石藻等。发育于东濮凹陷北部咸水区的成烃生物优势组合是沟鞭藻、蓝藻、颗石藻，且三者均可形成藻纹层；南部淡水区的成烃生物优势组合是绿藻及高等植物，发育于块状泥岩之中。对分别取于咸水区和淡水区的两个样品进行了热模拟实验，实验结果显示，北部咸水区的蓝藻和颗石藻的生烃潜力高，生油门限低，在低熟阶段即可大量生油，生成低熟油的控制因素是蓝藻的勃发；沟鞭藻和绿藻类的生油门限较高，其中沟鞭藻由于能大量勃发，是重要的成烃生物；南部淡水区的绿藻类较沟鞭藻类生烃潜力更低，生油门限更高。     

云南禄劝残植煤的有机地球化学特征及其石油地质意义

禄劝煤是我国典型的残植煤,是泥盆系煤岩的代表.研究其生烃能力有助于认识中国南方泥盆系煤系的油气资源前景.通过对禄劝煤和泥灰岩有机岩石学、有机地球化学特征的分析,发现禄劝煤具有Ⅱ型有机质的特征,角质体为特征组分,类脂组含量高,处于低熟阶段,氯仿沥青"A"和总烃含量高.热解生烃实验证明其具有较窄的活化能分布范围且较低,其值为201 kJ/mol,其生烃潜力为820.0 mg/g,明显高于常见的泥质烃源岩.尽管禄劝煤系规模小、煤层厚度薄,但其具有良好的生烃能力,这对认识泥盆系煤层及其相关烃源岩岩系有重要意义.     

东濮凹陷古近系成烃生物特征及其生烃潜力研究

通过光学显微镜和扫描电镜对东濮凹陷古近系沙河街组烃源岩的成烃生物进行了研究。结果显示,研究区沙河街组的成烃生物发育,种类繁多,主要包括沟鞭藻、绿藻、蓝藻、颗石藻等。发育于东濮凹陷北部咸水区的成烃生物优势组合是沟鞭藻、蓝藻、颗石藻,且三者均可形成藻纹层;南部淡水区的成烃生物优势组合是绿藻及高等植物,发育于块状泥岩之中。对分别取于咸水区和淡水区的两个样品进行了热模拟实验,实验结果显示,北部咸水区的蓝藻和颗石藻的生烃潜力高,生油门限低,在低熟阶段即可大量生油,生成低熟油的控制因素是蓝藻的勃发;沟鞭藻和绿藻类的生油门限较高,其中沟鞭藻由于能大量勃发,是重要的成烃生物;南部淡水区的绿藻类较沟鞭藻类生烃潜力更低,生油门限更高。     

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。     

鄂尔多斯盆地长7段页岩生烃活化能分布及其对页岩原位转化的启发

鄂尔多斯盆地三叠系延长组7段(长7段)中—低熟(R_o<1.0%)页岩面积占该段页岩总面积的90%左右,中—低熟页岩油/油页岩资源丰富,原位转化作为实现其工业开采的有效途径日益受到各方的关注。生烃转化率和活化能是影响页岩原位转化和开采潜力的关键因素,前人研究表明研究区长7段页岩生烃活化能分布特征存在较大的差别,但其分布规律及其控制因素尚不清楚,尤其是有机质丰度、成熟度等对页岩生烃特征和动力学过程的控制作用及其成因机制尚不明确,这必将制约研究区页岩原位转化条件和资源潜力的评价。本次研究选取了长7段成熟度相近、不同有机质丰度的5块页岩样品以及有机质丰度相近、不同成熟度的5块页岩样品,通过开放热模拟实验确定了样品的生烃动力学参数,讨论了有机质丰度和成熟度对长7段页岩动力学特征的影响。根据烃源岩生烃过程的时间-温度补偿原理,将实验室条件下获得的动力学参数外推至页岩原位转化条件下,分析了有机质丰度和成熟度对长7段页岩原位转化温度区间的影响。结果表明,在成熟度相近的情况下,受有机质中藻类体等腐泥组的富集程度影响,烃源岩的生烃活化能随有机质丰度的增大而增大;在有机质丰度相近...     

南黄海盆地南二凹古近系泥岩生烃动力学特征

南黄海盆地油气资源潜力一直是中国海上油气勘探关心的问题,但仍未取得突破性进展。生烃动力学研究对烃源岩生烃潜力评价至关重要,而该区古近系烃源岩的生烃动力学的研究十分薄弱。为此,在对南黄海盆地南部凹陷烃源岩常规地球化学分析统计基础上,着重选择南二凹低成熟样品开展PY-GC,SRA 和MSSV 等实验分析及动力学模拟。结果表明：南二凹阜四段烃源岩已进入生烃阶段,其产出的石油类型为石蜡-环烷-芳香基低蜡型,活化能分布范围为43~60 kcal/mol,其活化能主峰为51 kcal/mol,占72%,指前因子A=9.66×1012,生烃窗温度为128~158℃。该套烃源岩生烃历程中所生成的烃类在渐新世末期（23~30 Ma）以气液两相共存的形式存在,其余时期均以单一液相存在于该地层,至今转化率仍处于50%~60%。研究获得的南黄海盆地南二凹古近系泥岩的生烃动力学特征对于估算该盆地油气资源潜力极为重要,可为该区下一步油气勘探开发决策提供参考依据。     

南黄海盆地南二凹古近系泥岩生烃动力学特征

南黄海盆地油气资源潜力一直是中国海上油气勘探关心的问题，但仍未取得突破性进展。生烃动力学研究对烃源岩生烃潜力评价至关重要，而该区古近系烃源岩的生烃动力学的研究十分薄弱。为此，在对南黄海盆地南部凹陷烃源岩常规地球化学分析统计基础上，着重选择南二凹低成熟样品开展PY-GC，SRA 和MSSV 等实验分析及动力学模拟。结果表明：南二凹阜四段烃源岩已进入生烃阶段，其产出的石油类型为石蜡-环烷-芳香基低蜡型，活化能分布范围为43~60 kcal/mol，其活化能主峰为51 kcal/mol，占72%，指前因子A=9.66×1012，生烃窗温度为128~158℃。该套烃源岩生烃历程中所生成的烃类在渐新世末期（23~30 Ma）以气液两相共存的形式存在，其余时期均以单一液相存在于该地层，至今转化率仍处于50%~60%。研究获得的南黄海盆地南二凹古近系泥岩的生烃动力学特征对于估算该盆地油气资源潜力极为重要，可为该区下一步油气勘探开发决策提供参考依据。     

东濮凹陷沙一段源岩的成烃动力学参数特征

运用成烃动力学原理对东濮凹陷沙一段源岩进行研究表明,沙一段源岩中的成烃有机质具有非均质性．沙一段目前正在生烃的活化能范围为90kJ／mol～110kJ／mol之间．对应的成熟生烃门限埋深约在2200m左右。该结果为评价沙一段源岩提供了基于动力学上的证据．同时对推进沙一段的油气勘探具有积极意义。     

未熟-低熟油生成机理的化学动力学研究及其初步应用

对树脂体、木栓质体、可溶有机质、富硫有机质、经细菌强烈改造过的有机质等各类与未熟─低熟油产出密切相关的样品及部分参照样品所进行的系统的化学动力学定量研究显示,虽然未熟─低熟油的产出和富集可能与多种不同的地质条件或因素有关,但它们的共同之处在于这些有机质较常规有机质具有明显偏低的成烃活化能。化学动力学模型的初步应用显示,这些有机质的确能在浅于常规生烃门限的地质条件下开始大量成烃,从而定量阐明了业已报道的各种地质条件下未熟─低熟油产出和富集的机理.     

Kinetic studies of asphaltene pyrolyses and their geochemical applications

Pyrolysis kinetics are determined for a series of asphaltene samples associated with different types of kerogens. The activation energy distributions obtained for asphaltenes related to type I kerogens cover a wide range, with significant hydrocarbon generation with activation energies above 350 kJ/mol. The ranges of activation energy distributions are relatively narrow for asphaltenes associated with type II and III kerogens, with little hydrocarbons generated with activation energies above 350 kJ/mol. If the type of associated kerogen can be reasonably constrained, the pyrolysis kinetics of the asphaltenes is potentially a very useful tool for assessing the maturity levels of reservoired oils. The results of pyrolysis kinetics indicate that there is still significant potential for asphaltenes to regenerate hydrocarbons.     

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 %.     

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。     

开放体系下平凉组页岩干酪根的生烃动力学研究

对鄂尔多斯盆地奥陶系平凉组海相页岩进行了3种升温速率下的 Rock-Eval 热解模拟实验,研究了其干酪根在开放体系下的热解生烃演化特征.通过分析热解烃 S2的产率随温度的变化,结合 Kinetics 生烃动力学专用软件计算,获得了其开放体系下的生油动力学参数,活化能分布范围为(57~81)×4.185 kJ/mol.在此基础上进行的动力学模拟结果与实验数据非常吻合,可较好地将实验数据外推到地质实际过程.此外,发现热解残渣中的 H/C(原子比)值与热解温度、干酪根转化率有较好的相关关系,可建立 H/C 值与转化率或者等效镜质组反射率的可靠模板,表明 Rock-Eval 热解实验与 H/C 值结合,可快速评价下古生界源岩的成熟度、转化率和生烃量等指标,将其应用于资源量计算等方面     

南黄海盆地碳酸盐岩生烃动力学参数特征

南黄海盆地碳酸盐岩生烃动力学参数的研究对于估算该盆地油气资源潜力极为重要.利用黄金管-高压釜封闭体系的实验设备,对南黄海盆地栖霞组和青龙组2个碳酸盐岩样品进行了热模拟实验及生烃动力学分析.结果表明,栖霞组灰岩热解气体最高产率为102 mL/g TOC,青龙组灰岩为78 mL/g TOC;栖霞组灰岩生烃活化能主峰为52 kcal/mol,青龙组灰岩生烃活化能主峰为60 kcal/mol.栖霞组灰岩活化能主峰偏低可能是受样品中残留烃类影响,热成熟度参数R_o与气体产率的关系不受地质升温速率的影响,可以利用实验结果进行碳酸盐岩生烃量模拟.      

原油裂解成气动力学参数及其应用研究

 采用黄金管限定体系,对塔里木盆地牙哈、哈得原油样品进行了热模拟实验,研究了原油样品热裂解生成气态烃的产率特征及其动力学参数。结果表明,牙哈、哈得原油样品裂解具有高的C_1-5产率(738.87 ml/g、598.98 ml/g)和C_2-5产率(256.85 ml/g、188.63 ml/g)。牙哈、哈得原油样品裂解成气动力学参数存在差异:牙哈原油样品裂解气甲烷、乙烷、丙烷生成的活化能范围分别为（66～83）×4.186 kJ/mol、（59～72）×4.186 kJ/mol、（59～65）×4.186 kJ/mol,频率因子各为2.07×1016s_-1、1.0×1014s-1、1.0×1014s-1;哈得原油样品裂解气甲烷、乙烷、丙烷生成的活化能范围分别为(63～84)×4.186 kJ/mol、(57～63)×
4.186 kJ/mol、(58～70)×4.186 kJ/mol,频率因子各为1.42×1016s-1、1.0×1014s-1、1.0×1014s-1。以塔东地区满东1气藏为例进行了动力学模拟应用研究,认为原油的大量裂解为满东1气藏提供了主要气源。     

Effect of Uncertainty of the Pre-Exponential Factor on Kinetic Parameters of Hydrocarbon Generation from Organic Matter and its Geological Applications

The source rock sample of the Shahejie Formation（upper Es₄） in Jiyang Sag was pyrolyzed under open system with the Rock-Eval-Ⅱapparatus,and then kinetic model parameters were calibrated for investigating the effect of uncertainty of pre-exponential factors on kinetic parameters and geological applications,where the parallel first-order reaction rate model with an average pre-exponential factor and discrete distribution activity energies was used.The results indicate that when the pre-exponential factor changes from low to high,an extreme value for residual errors occurs.And with the increasing pre-exponential factor,the distribution shape of activation energies are nearly the same,but the values of activation energies move higher integrally,and the average activation energy increases about 12 kJ/mol for every 10-fold of the pre-exponential factors.Extrapolating the geological heating rate of 3.3℃/Ma,the results show that with the increases in pre-exponential factor, the geological temperature corresponding to TR_0.5（transforming ratio of hydrocarbon generation is 50%） increases gradually,and the additional temperature gradually decreases.Combined with geochemical data of source rock,the kinetic parameters with different pre-exponential factors are used to calculate the transformation ratio of hydrocarbon generation,and the result indicates that kinetic parameters corresponding to the better optimized pre-exponential factor are more suitable.It is suggested that the risk assessment of hydrocarbon generation kinetic parameters should be enhanced when using the kinetic method to appraise the oil-gas resources.Meantime,the application result of different kinetic parameters should be verified with geological and geochemical data of source rock in the target area;therefore,the most suitable kinetic parameters for target can be obtained.