中国海相沉积盆地富气机理与天然气的成因探讨

中国海相盆地蕴含有丰富的天然气资源，特别是古生界海相层系成为近年来中国天然气勘探的热点，并相继有大型气田发现．研究认为中国古生界烃源岩的高．过成熟或煤系烃源岩以倾气为主及TSR作用是导致海相层系富气的主要原因．古生界海相发育优质的泥质烃源岩和煤系烃源岩，其中前者热演化程度高且沉积组合富含硫酸盐类，导致原油裂解成气；后者以成气为主且演化程度已进入高成熟，因而海相盆地以富气为主，特别是四川盆地和鄂尔多斯盆地的海相层系几乎没有发现油藏，且以干气为主．海相天然气主要属于煤成气和原油裂解气或二者的混合，其中在原油裂解气中往往富含硫化氢和二氧化碳，烃类碳同位素组成较为复杂且存在倒转现象，这主要是受热演化和TSR次生蚀变或不同成因类型天然气的混合所致．煤成气是中国海相天然气的主要构成部分，四川盆地上二叠统和鄂尔多斯盆地石炭系-二叠系煤系烃源岩具有较大的生烃潜力，是今后海相天然气勘探的重点，塔里木盆地海相层系不发育煤系烃源岩，因此以寻找原油裂解气为主．     

塔里木盆地和四川盆地海相烃源岩成烃演化模式探讨

通过系统分析源岩沉积样式并结合区域地温场，综合研究了塔里木盆地下古生界和四川盆地古生界海相烃源岩的热演化特征，建立了相应的成烃模式，探讨了各自的生烃潜力．海相烃源岩可划分为4种成烃演化模式：早期快速演化型、中期快速演化型、持续演化型和多期演化型．其中，早期快速演化型对形成工业性油气藏直接贡献不大，以寻找古油藏或原油裂解气为主：中期快速演化型虽然已发现较多气藏，但总体规模有限；后两种类型都取决于前期的演化程度，若较低后期仍可生成液态原油，否则以生气为主．四川盆地古油藏得以较好地保存，源岩普遍经历了干酪根-油-气的演化过程，这对于塔里木盆地天然气勘探具有一定的借鉴意义．     

塔里木盆地海相成因天然气的两种聚集模式

塔里木盆地台盆区发现的和田河气田、轮古东气田、塔中气田属于海相成因天然气藏，气源来自寒武系烃源岩．模拟实验表明，滞留于烃源岩内的分散可溶有机质晚期裂解成气，是海相天然气的主要成因．分散可溶有机质裂解气通过两种方式聚集成藏，一种是在晚期构造运动强烈的断裂带上一次成藏，形成和田河典型的干气气藏气田；另一种是在轮南和塔中继承性隆起带上形成的凝析气藏，通过裂解气与原油的混合模拟实验证实，是由于这些隆起带上早期发生过大规模的原油聚集，晚期分散可溶有机质裂解气对古油藏充注混合后形成的．     

和田河气田碳酸盐岩气藏特征及多期成藏史

根据气源对比研究, 认为该区气藏的主要气源岩为寒武系烃源岩. 在烃源岩演化和构造演化研究的基础上, 结合该区气藏储层沥青薄片分析和流体包裹体均一温度研究, 认为气藏主要有3个形成期. 第1期为晚加里东期, 寒武系烃源岩生成的油通过断层以液相形式向上运移至奥陶系碳酸盐岩储层中聚集, 成藏后由于地壳抬升, 该油藏被破坏; 第2期为晚海西期, 寒武系烃源岩到生凝析气阶段, 由于断裂活动切穿至二叠系, 烃类以液相形式进入奥陶系储层, 可能圈闭条件不好, 没有大规模成藏; 第3期为喜山期, 由于挤压应力的作用, 和田河气田两侧断裂活动剧烈, 形成现今的断垒构造, 寒武系烃源岩到生干气阶段, 烃类以气相形式向上运移至奥陶系和石炭系储层, 形成现今的大气藏.     

塔北轮南地区原油沥青质生烃动力学研究

利用限定体系下的黄金管热解技术，研究了轮南地区原油沥青质生烃过程中气态烃的分子组成和分子碳同位素的变化特征．结果表明，轮南地区原油沥青质具有较高的生成甲烷的潜力，生烃过程中气态烃成分和碳同位素的变化规律与干酪根初次裂解气以及原油二次裂解气有所差异。根据原油储层的古地温史对沥青质生成甲烷的动力学计算结果表明，沥青质生成的甲烷具有碳同位素较轻的特征，与已报道的轮南地区天然气甲烷偏重的碳同位素组成不符。轮南地区天然气可能主要来自烃源岩干酪根高温裂解的贡献．     

成藏三要素的耦合对高效气藏形成的控制作用——以四川盆地川东北飞仙关组鲕滩气藏为例

以川东北地区飞仙关组高效气藏为例，通过能量场的数值模拟，定量．半定量地分析油气成藏关键时刻能量场控制下所发生的烃类生成、运移和聚集及储层等要素演化以及其相互作用、相互影响．指出晚三叠世-早侏罗世是二叠系烃源岩大量成油期，断层沟通油源，油气在飞仙关组古构造圈闭内聚集成大型古油藏；晚侏罗世-白垩纪大巴山前陆盆地巨厚堆积，导致古油藏被深埋，古温度达到170～210℃，古油藏发生裂解成气，古油藏成为高效气源灶；与此同时，高温环境下发生的硫酸盐热还原作用，产生大量H2S等酸性气体，使得古油藏范围内的白云岩储集层发生深部溶蚀作用，储层物性得以改善与保持；喜马拉雅运动，在大巴山前缘产生强烈变形，古气藏发生调整、降温与降压，形成现今气藏分布状态．     

中国海相油气田形成的地质基础

塔里木盆地、四川盆地和鄂尔多斯盆地古生界地层是中国海相油气勘探的重要层系之一，广泛发育以泥质岩为主的优质烃源岩，烃源岩的深埋藏决定了海相盆地以天然气为主，但不同盆地烃源岩有机质演化程度的不同又导致油气相态的差异；富含蒸发盐的碳酸盐岩地层中的硫酸盐热化学还原作用（TSR）对原油裂解成气具有明显的促进作用．海相储层以碳酸盐岩和碎屑岩为主，沉积相、白云石化作用、溶蚀作用、TSR和断裂裂缝作用控制了碳酸盐岩储层的发育．由于海相地层经历了多期构造旋迥，导致了多套生储盖组合的发育，圈闭和油气藏类型也多种多样；油气藏普遍具有多期成藏、晚期为主或晚期定型的特点：古隆起对油气富集有重要的控制作用．由于三大盆地海相主力烃源层的不同，油气富集层位、油气藏的类型与分布、油气成藏的特点也各不相同．     

塔里木盆地寒武-奥陶系海相烃源岩空间展布与层序类型的关系

在前人研究的基础上，从层序地层学研究的角度出发，结合寒武．奥陶系沉积环境研究，运用烃源岩具有“双轨”式地震同相轴反射特征，通过井震标定与应用已知烃源岩厚度标定未知烃源岩厚度的方法，计算出寒武．奥陶系烃源岩的厚度与分布范围．由此认识到，下寒武统玉尔吐斯组台地内凹陷与斜坡、盆地相区烃源岩分布范围远大于中寒武统烃源岩的分布范围，其品质也优于中寒武统蒸发渴湖相烃源岩．中奥陶统斜坡、盆地相区黑土凹组烃源岩分布范围同样远大于上奥陶统烃源岩的分布范围，其品质也优于台地内萨尔干组、印干组烃源岩及上奥陶统台缘斜坡灰泥丘相烃源岩．柯坪露头下寒武统优质烃源岩主要位于玉尔吐斯组底部Ⅰ型层序的初次海侵面及凝缩段，此剖面中Ⅱ型层序内烃源岩品质较Ⅰ型层序内烃源岩要差，甚至在Ⅱ型层序中并不发育有效烃源岩（TOC值〈0．5％）．中奥陶统黑土凹组优质烃源岩同样位于Ⅰ型层序的初次海侵面及凝缩段，品质稍差的台缘斜坡灰泥丘及印干组烃源岩层均发育在Ⅱ型层序中．在海平面上升高程与时间均相同的前提下，Ⅰ型层序中位于层序底界之上的海侵行程S1大于Ⅱ型层序中海侵行程S2，这样，发育于Ⅰ型层序底界之上海侵期形成的烃源岩分布范围大于Ⅱ型层序中的烃源岩分布范围．由于S1大于S2，在Ⅰ型层序底界上发生的相对海侵速率明显的大于Ⅱ型层序边界上的海侵速率，海侵速率的不同是Ⅰ型层序底界烃源岩品质优于Ⅱ型层序底界上部烃源岩的影响因素之一．由此，揭示了运用层序地层学的研究方法，对烃源岩空间展布、形成时间、预测烃源岩品质优劣等方面具有重大意义．     

奥陶系类Ⅲ型烃源岩及其生成天然气的特征

在塔里木盆地烃源岩的评价和研究中,发现成熟阶段的奥陶系地层中存在一种以生成轻质油和天然气为主的烃源岩,其主要生物构成为底栖褐藻类,其显微组分构成,组成结构及地球化学特征都具有类于腐殖型生烃母质的特点,生成的天然气也与腐泥型天然气有明显的不同。     

库车拗陷依南2气藏天然气生成与聚集

应用生烃动力学与碳同位素动力学方法，结合天然气藏形成的地质背景，研究了塔里木盆地库车拗陷依南2气藏天然气生成与聚集．依南2气藏天然气主要来源于库车拗陷阳霞凹陷中心中下侏罗统含煤岩系烃源岩，基本上属长期累积聚集气，主要聚集时间为0～5Ma，对应Ro为1．25％～1．95％；天然气散失率为25％～30％．该研究，不仅弥补了传统的依据生、储、盖及圈闭的匹配关系来研究天然气藏形成模式的不足，而且对其他气藏的研究具有借鉴意义．     

原油裂解成气动力学模拟及其意义

应用封闭金管高压釜体系, 对塔里木盆地轮南14井三叠系原油进行了热解生气模拟实验. 通过对C₁～C₅气态烃及热解原油残余可溶烃组分的分析, 发现原油裂解成气的过程可明显分为气体初次生成与二次裂解两个阶段. 前者以液态烃裂解为湿气为主, 后者则以C_2~5组分继续裂解为甲烷和碳沥青, 气体组分逐渐变干为特征. 根据实验结果与化学动力学原理, 建立了原油裂解气初次生成与二次裂解的动力学模型, 获取了相应的动力学参数. 在此基础上, 进一步研究了原油在地质条件下的稳定性及其评价方法, 探讨了原油裂解气初次生成与二次裂解过程对原油裂解气成藏的控制作用, 发现凝析油/湿气热演化阶段是原油裂解气藏形成的关键时刻之一.     

塔里木盆地克拉通区油气藏形成主控因素与油气分布

塔里木盆地克拉通区位于盆地腹部, 主要发育寒武系海相烃源岩, 其次是中、上奥陶统海相和石炭-二叠系海陆过渡相烃源岩. 烃源岩分区、分期成熟, 形成不同时期的多个供烃中心. 克拉通区经历了多期构造运动, 形成多个古隆起. 不同时期有效供烃中心与古隆起相匹配是控制油气藏形成与分布的最主要因素, 古隆起具有多期油气充注历史, 并经历了多期调整甚至破坏, 有效供烃中心周围的古隆起及其斜坡区最有利于油气聚集, 油气相态与供烃中心演化历史有关. 海西晚期是塔里木盆地克拉通区最广泛的成藏时期, 毗邻烃源岩、保存条件良好的原生油气藏是勘探的最有利目标; 区域盖层之下、断裂带周围、不整合面上和下油气最富集; 石炭系砂岩、奥陶系风化壳岩溶、内幕碳酸盐岩储层是油气聚集的主要层段; 石炭系、志留系砂岩尖灭油气藏、碳酸盐岩缝洞型岩性油气藏是进一步勘探的主要对象.     

四川盆地普光大型气田油气充注与富集成藏的主控因素

以油气运移、聚集为主线，通过油气（藏）地球化学与综合地质的技术与方法，探讨了普光大型气田油气充注历史；结合该区构造．沉积演化历史，分析了油气成藏的主控因素．研究认为，普光气田天然气主要是煤成气和原油裂解气，主力烃源岩为上二叠统富含有机质的炭质泥岩和下志留统泥页岩．普光气田的形成经历了3次充注与调整过程；普光构造处于有利的古构造位置、发育优质的疏导体及有效保存条件是形成普光大型气田的主要控制因素．     

正十八烷的裂解及其地球化学意义

通过正十八烷裂解产物中残余液态烃组分的研究来探讨气态烃碳同位素的分馏机理．研究结果表明，正十八烷在相对低温条件下的裂解和聚合作用与高温阶段导致轻烃和多环芳烃生成的歧化反应，可能是造成热解实验中普遍存在的气态烃碳同位素组成发生倒转的主要原因．这将为天然气碳同位素组成的定量模拟提供重要依据，并有助于原油裂解气的判识与评价．     

鄂尔多斯盆地酸解烃碳同位素组成与气-源对比

在有机质热演化成烃作用的同时,其成烃产物通过岩石吸附、成岩矿物的包裹等作用被记录在沉积岩石中,酸解烃指被成岩碳酸岩、铝硅酸盐等矿物包裹的C_1—C_5,气态烃,在样品粉碎和真空条件下,游离烃已大部分被解析,兼之酸解烃较岩石吸附烃又高出3个量级.其化学组成和同位素组成的变化则应与相应层段生成的天然气地球化学特征相一致,因此可通过源岩酸解气和天然气同位素组成的对比,追索烃源岩,这种气-源对比较前人的工作更直接一些.本文通过鄂尔多斯盆地城川一井酸解烃组成的垂向变化及古生界烃源岩酸解气和天然气碳同位素对比研究,探讨了酸解烃的来源及利用烃源岩酸解气与天然气同位素组成,进行气-     

香港坪洲岛早第三纪地层发现优质烃源岩

香港地区至今没有发现过优质烃源岩, 坪洲组是香港及其周边地区惟一出露的中-新生代沉积岩, 坪洲组烃源岩有机质丰度高, 有机碳含量平均达1.9%, 氯仿沥青“A”含量0.14%~0.24%, 总烃含量880~1800 mg/g, 烃转化率在5~9之间, 热解氢指数达400~600 mgHC/gC, 显示为优质烃源岩的丰度特 征, 层状藻类体是坪洲组源岩的主要有机显微组分, 地球化学特征亦显示了坪洲组烃源岩的有机质类型为Ⅰ和Ⅱ₁, 含有较丰富的伽玛蜡烷和g, b-胡萝卜烷及C₂₄四环萜烷, 表明其形成于咸水和半咸水的沉积环境, 且该套烃源岩处于成熟期的生油窗阶段, 源岩裂隙方解石脉中有机包裹体的大量存在表明了其已经生成了一定数量的石油并发生了二次运移. 坪洲组地层厚度大, 优质烃源岩的厚度在200~300 m以上, 表明其油气生成潜力十分可观. 坪洲组优质烃源岩的发现, 对我国南部海域的油气资源勘探将具有十分重要的意义.     

克拉2气田天然气的运移和聚集

以含油气系统理论为指导, 采用了大量的油气地球化学证据, 并结合构造演化史和储层演化史, 对克拉2气田天然气的充注历史从动态的研究角度进行了分析阐述, 得出克拉2气田之所以能够形成我国陆上最大的气藏是捕集到了烃源岩主要生气阶段生成的天然气的结论. 而晚期干酪根裂解气的充注对克拉2气田的形成意义不大, 并提出早期宽缓背斜中主要生气阶段生成的天然气的聚集, 是后期天然气再转移富集并形成大型气藏的必要条件. 最新研究表明, 在库车拗陷的大北1气田、依南2气田、吐孜洛克气田和迪那2气田的天然气的充注, 都与早期宽缓背斜中天然气的聚集、后期天然气再转移富集有关.     

硫化氢对碳酸盐储层溶蚀改造作用的模拟实验证据——以川东飞仙关组为例

四川盆地下三叠统飞仙关组储层是中国目前发现的次生溶蚀孔洞最发育、埋藏最深、优质碳酸盐岩储层最发育、储层有效厚度最大的碳酸盐岩储集层；同时飞仙关组气藏也是中国硫化氢含量最高的气田．研究发现，飞仙关组优质储层的形成与硫化氢之间存在十分密切的关系．含硫化氢的酸性流体与碳酸盐岩发生流体-岩石相互作用，促进了碳酸盐岩次生孔隙的形成．通过对飞仙关组储层碳酸盐岩岩芯样品在含硫化氢饱和水溶液中溶蚀试验发现，经过硫化氢的溶蚀，储层的孔隙度、渗透率得到大幅度的提高，孔隙度平均增大2％，渗透率增大幅度最大，平均将近提高两个数量级，岩石的密度也明显变轻，从而证实了硫化氢的溶蚀作用对飞仙关组优质储层形成所起到的关键作用．储层岩石学特征也证实了硫化氢对碳酸盐岩的溶蚀改造作用．     

煤和陆源有机质烃源岩特点和有机组分分类术

煤和陆源有机质烃源岩是我国重要的烃源岩类型,自从吐鲁番-哈密盆地石油、天然气勘探取得重大突破后,煤和陆源有机质作为生油岩在我国进一步受到重视,本文采用反光、透光、荧光和透射电镜相结合的有机岩石学分析方法,通过对我国八个地区(南华北、吐哈、长广、准噶尔、莺琼、大民屯、珠江口、伊通)五百多块煤和陆源有机质烃源岩全岩和干酪根样品的详细分析,讨论了煤和陆源有机质烃源岩的特色、有机组分分类和有机岩石学评价原则。     

库车拗陷的油气成藏期

以侏罗系和三叠系两套陆相烃源层的地球化学对比为基础, 确定库车拗陷的天然气属煤型气, 主力气源岩是中、下侏罗统煤系; 主力油源岩则是上三叠统湖相泥岩. 库车拗陷中生代缓慢沉降, 而在晚第三纪急剧下沉, 导致5 Ma以来侏罗和三叠系烃源岩快速深埋、急剧演化到高成熟、过成熟阶段. 三叠系烃源岩晚到23~12 Ma的中新世早期才进入生油高峰, 而侏罗系则晚到5 Ma以来、特别是2.5 Ma以后才进入生干气期, 这是库车拗陷烃源岩热演化的一大特色. 提出了库车拗陷两期成藏、晚期聚气的模式, 其特点是: 主力油气藏往往油、气不同源, 油藏形成早, 气藏形成晚; 早期以油相作长距离侧向运移, 晚期以气相作短距离垂向运移, 也有侧向运移; 拗陷南、北侧圈闭形成时间有早有晚, 从而形成南油北气, 油在外环, 气在内环的分布格局. 虽然库车拗陷天然气成藏很晚, 但十分有利于大气田的保存.