四川盆地侏罗系陆相页岩成熟度与显微组分孔隙发育特征

为查明四川盆地复兴地区侏罗系页岩成熟度及有机质孔隙发育特征,通过镜质体反射率、拉曼光谱、岩石热解多手段联合确定成熟度,同时采用光学显微镜和聚焦离子束扫描电镜相结合的方法,初步分析了不同显微组分有机质孔隙发育特征。研究结果表明：复兴地区凉二段和东岳庙段页岩均处于高成熟热裂解生湿气阶段(1.2%o<2.0%);凉二段页岩因埋深较浅成熟度略低,整体在1.25%～1.5%;东岳庙段页岩成熟度相对较高,整体在1.6%～1.8%。有机显微组分以镜质体为主,其次为惰性组和固体沥青,干酪根类型以Ⅱ₂型和Ⅲ型为主。主要发育4种类型的有机质孔,即固体沥青孔隙、镜质体孔、惰质组孔和生物碎屑孔。有机质孔隙以固体沥青孔为主,镜质体和惰质组内部多均质致密,极少发育孔隙,部分细胞腔被固体沥青、黏土矿物或黄铁矿充填,形成少量孔隙;生物碎屑内部可见微孔,矿物边缘发育絮状有机质孔。有机显微组分类型及含量是控制复兴地区侏罗系页岩有机质孔隙发育的关键。     

富有机质泥页岩有机质孔隙研究进展

泥页岩有机质孔隙是页岩气储层的主要孔隙类型,是页岩气的富集关键因素之一。近年来对有机质孔隙成因、控制因素及页岩气储层的储渗性能研究取得了较大的进展,研究表明:有机质孔隙的成因包括干酪根生烃形成的孔隙与沥青裂解形成的孔隙2种类型。根据有机质孔隙大小,可分为大孔、中孔(介孔)与微孔。页岩气以吸附态赋存在微孔、介孔中,以游离态保存在大孔中。吸附态主要发生在孔径10nm的孔隙中,大孔中游离态烃以非达西渗流方式流动。有机质的成熟度处于0.9%~3.6%、腐泥组与镜质组显微组分、有机碳质量分数2.0%是有机质孔隙发育的有利条件;压实程度较高、较高的流体压力、脆性矿物含量高的泥页岩是有机质孔隙保存的有利条件。     

煤系页岩有机质特征及有机碳含量预测：以宁武南区块为例

宁武盆地石炭-二叠系太原组-山西组地层广泛发育，但其煤系页岩气勘探程度尚低。本文基于宁武南区块多口钻井页岩样品的扫描电镜观测、有机碳含量测试、岩石热解测试及系列测井数据探讨了宁武南区块煤系页岩展布特征、有机质微观赋存特征和有机质丰度预测方法。结果表明：宁武南区块太原组-山西组煤系页岩连续泥岩厚度达到30m以上，有机质丰度平均达到2.6%，有机质类型以Ⅲ型干酪根为主，显微组分以惰质体与镜质体为主，有机质孔隙主要发育于固体沥青，镜质体与惰质体中零星可见。构建了基于改进ΔlogR法、多元线性回归和神经网络的有机碳含量预测模型，对比预测精度认为反向传播（back propogation, BP）神经网络模型更适用于研究区煤系页岩有机碳含量预测。利用构建的BP神经网络模型对宁武南区块太原组和山西组总有机碳(total organic carbon, TOC)进行预测，指出研究区东北部煤系页岩有机质丰度高（TOC > 3%），具有较好的勘探前景。     

川东南地区龙马溪组页岩笔石与沉积环境关系的探讨

通过总结研究川东南龙马溪组富笔石页岩沉积环境与笔石种类、结构、分布、分带特征来探讨页岩笔石与沉积环境的关系,进而分析笔石的页岩气地质意义。研究区龙马溪组划分8个笔石带,早期(G.persculptus-Pr.leei)主要发育局限的深水陆棚,晚期(D.triangulatus-M.sedgwicki)以较强水动力及开放性、富氧的浅水陆棚为主;笔石呈厚约10μm的薄细条状并发育微纳米级孔隙,高笔石丰度带与富有机质页岩层段对应良好;沉积环境影响笔石有机质赋存并控制其在层理面的叠加分布,富笔石纹层丰富的层间缝可以为储层提供渗流通道及一定储集空间。笔石、富笔石水平层理、笔石有机质、笔石沉积环境的进一步研究,将为龙马溪组优质页岩储层发育机理、成藏富集机理及页岩气勘探开发等提供科学依据。     

上扬子地区南部志留系龙马溪组笔石页岩有机质特征

上扬子地区南部志留系龙马溪组黑色笔石页岩的有机质丰度高,有机质类型好,有机质成熟度高,具有显著地有机地球化学特征,黑色笔石页岩中笔石化石的保存方式多为聚集式,丰度较高,为页岩气形成提供了物质基础。研究区龙马溪组有机质处于成熟-过成熟阶段,且该区域龙马溪组的烃源岩有机质类型为Ⅰ型（腐泥型）,有利于生气。     

淮南地区石炭—二叠系泥页岩有机地球化学特征

通过系统采样,应用有机碳分析、岩石热解、镜质组反射率测定、干酪根显微组分及类型鉴定、干酪根C同位素分析等油气地球化学测试方法,综合研究淮南地区碳—二叠系泥页岩的有机地球化学特征。研究结果表明:淮南地区石炭二叠系太原组泥页岩有机碳质量分数平均为2.08%,山西组泥页岩有机碳质量分数平均为2.58%,下石盒子组泥页岩有机碳质量分数平均为1.07%,上石盒子组泥页岩页有机碳质量分数平均为0.57%,孙家沟组泥页岩有机碳质量分数为0.12%。泥页岩中有机质类型主要为Ⅱ2型干酪根。研究区石炭—二叠系泥页岩样品镜质体反射率Ro均高于0.7%,太原组、山西组及下石盒子组岩石热解峰温基本上超过435℃,有机质热演化基本达到成熟—高成熟阶段。对比分析结果表明淮南地区石炭—二叠系的太原组、山西组和下石盒子组有机质丰度较高,生烃潜力大,有机质热演化程度较高,是页岩气勘探的有利层位。     

萍乐拗陷龙潭组海相泥页岩勘探潜力

为评价中国东南地区上古生界富有机质泥页岩勘探前景,基于区域地质背景、露头观察和地球化学测试,通过对萍乐拗陷二叠系龙潭组岩相古地理、富有机质泥页岩的有机地球化学特征及平面分布差异的系统分析,探讨富有机质泥页岩控制因素。萍乐拗陷龙潭组时期为整体海退背景下的海陆过渡潮坪沉积环境;龙潭组富有机质泥页岩厚度在平面上表现为西厚东薄;有机碳质量分数为0.06%～12.32%,高值区位于萍乡一带,表现出西高东低的特点;有机质类型主要为Ⅲ型干酪根,总体以生气为主;R_o值为0.5%～5.45%,呈现自东向西成熟度逐渐增高的趋势。萍乐拗陷龙潭组富有机质泥页岩整体质量西高东低,沉积环境、埋藏史及热事件是形成该现象的主要控制因素。对萍乐拗陷西部地区而言,埋藏和热事件影响较大;而中东部地区则主要受埋藏作用的影响。中部丰城地区具备较好的非常规油气勘探前景。     

川东南地区龙马溪组页岩笔石与沉积环境的关系

通过总结研究川东南龙马溪组富笔石页岩沉积环境与笔石种类、结构、分布、分带特征来探讨页岩笔石与沉积环境的关系,进而分析笔石的页岩气地质意义。研究区龙马溪组划分8个笔石带,早期(G.persculptus-Pr.leei)主要发育局限的深水陆棚,晚期(D.triangulatus-M.sedgwicki)以较强水动力及开放性、富氧的浅水陆棚为主;笔石呈厚约10μm的薄细条状并发育微纳米级孔隙,高笔石丰度带与富有机质页岩层段对应良好;沉积环境影响笔石有机质赋存并控制其在层理面的叠加分布,富笔石纹层丰富的层间缝可以为储层提供渗流通道及一定储集空间。笔石、富笔石水平层理、笔石有机质、笔石沉积环境的进一步研究,将为龙马溪组优质页岩储层发育机理、成藏富集机理及页岩气勘探开发等提供科学依据。     

海相页岩优势储集相划分—以重庆周缘下志留统龙马溪组和下寒武统牛蹄塘组页岩为例

页岩岩相划分在中国南方海相页岩气的勘探开发过程中曾得到广泛研究,但由于在岩相划分过程中未考虑控制页岩有机质孔隙发育的热演化程度这一关键参数,从目前针对演化程度过高的海相页岩气的开发成果来看并不理想,因此页岩岩相划分并不适用于演化程度过高的海相页岩。提出基于页岩有机碳含量、储层热演化程度及有机质孔隙有效赋存空间组合的优势储集相概念及划分。页岩优势储集相是指储层的热演化程度、有机碳含量与有机质孔隙的组合。此次研究以重庆周缘下志留统龙马溪组和下寒武统牛蹄塘组页岩为研究对象,选取岩心样品进行有机碳含量测试、等效镜质体反射率测定及聚焦离子束扫描电子显微镜(FIB-SEM)等实验,明确龙马溪组和牛蹄塘组页岩的总有机碳(TOC)含量、镜质体反射率(Ro)及不同岩相页岩内有机质孔隙发育等特征。结果表明:龙马溪组页岩的富泥硅质页岩和硅质页岩均发育大量有机质孔隙,而同样岩相的牛蹄塘组页岩样品均不发育有机质孔隙。页岩中的有机质孔隙发育受控于储层的热演化程度,与页岩的岩相特征并无关系。优势储集相划分结果表明:研究区龙马溪组页岩属于适宜演化富有机质储集相(RC-1),由于热演化程度适宜,TOC含量高,储层内部发育大量有机质孔隙,使烃类气体得到有效赋存;而牛蹄塘组页岩属于过演化富有机质储集相,虽然TOC含量高,但热演化程度过高,导致储层内部有机质孔隙大量消失,烃类气体无法有效赋存。页岩优势储集相概念的提出与划分可进一步为南方高—过成熟度海相页岩气的高效勘探开发提供更准确的参数指标。     

页岩有机孔成因演化及影响因素探讨

有机孔作为页岩孔隙系统的重要组成部分,形成于页岩生烃演化过程中,是页岩气生成、扩散和聚集留下的痕迹,也是页岩储层生气、储气能力的体现。在系统调研文献的基础上,结合已有的地质资料,首先,探讨了有机孔的成因,认为有机孔是有机质在生气膨胀力足够强时突破有机质表面大规模发育形成,属于生气膨胀力成因。其次,讨论了有机孔发育的影响因素。结果表明,有机孔发育除受TOC、R_o、有机质类型及显微组分等有机质地化属性影响外,还受有机质塑性特征、有机质赋存形式、次生沥青、压实作用及地层压力系数等的影响,变质阶段有机质的强烈压实变形不利于有机孔的保存,有机质黏附于矿物表面则有助于有机孔的后期保存,而地层压力系数与有机孔的发育具有较好的对应性。最后,以R_o作为主要划分指标,将有机孔的演化过程划分为未-低熟、成熟、高-过成熟及变质4个阶段,有机孔大量形成于高-过成熟阶段。     

拉日玛金矿床中有机质与金的初始富集关系

西秦岭拉日玛金矿床的赋矿岩系太阳顶群，以其高的有机质含量和伴生大量固体沥青而被认为矿化作用与石油烃类有关。根据红外光谱、色谱－质谱分析和反射率测定，揭示出含矿围岩不但是矿源层，而且是油源岩。它具有高的产烃指标和成熟度，有机质是海相菌藻成因的腐泥型。分离的干酪根和可溶有机质的中子沾化分析证实，矿源层中干酪根是金的主要载体，缺氧局限海中微生物及衍生有机质的吸收或吸附是金属元素初始富集的结果。     

Oil cracking： An important way for highly efficient generation of gas from marine source rock kitchen

The potentials of gas generation by kerogen in the late period and by crude oil cracking are closely related to the origin of natural gas in the high- to over mature marine area and their exploration perspectives. The carbon structure of kerogens, with different types and at different evolution stages, have been experimentally studied using the high magnetic field solid ^13C nuclear magnetic resonance technique in order to determine the oil and gas potential of kerogens. Results show that the contents of gas potential carbon（GPC） of types Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ kerogens at the high- to over mature stage are very low, indicating their weak gas-generating capacity and limited gas production; however, the content of oil potential carbon（OPC） of the low mature type Ⅰ kerogen is much higher, implying that a large amount of crude oil generated during the oil-generating period will be the material for later gas generation by oil cracking. The kinetic experiment of gas generation by crude oil cracking shows that, when the temperature is about 160℃（R0=1.6%）, the crude oil will start to produce large amounts of gas; the temperature range for major gas generation of crude oil is higher than that of the kerogens, and the gas production is 2 to 4 times higher than that of kerogens. The natural gas derived from oil cracking （called oil-cracked gas） is much abundant in methyl hexamethylene, which is quite different from the natural gas produced by thermal degradation of kerogens （named kerogen degradation gas） at high- to over mature stage.     

Occurrence and significance of prist-1-ene in kerogen pyrolysates

A SERIES of acylic isoprenoid alkanes, of which pristane and phytane are typical, frequently occurs in crude oils, shales, coals, bitumens and so on. It is generally agreed that the primary source of these compounds is the phytyl side chain of chlorophyll(1,2) although the mechanisms of its incorporation into sediments and its subsequent diagenesis, are not completely understood. At present, little is known about the role of kerogen as a source, or sink, of isoprenoid moieties and we report here that the principal isoprenoid, obtained by the high temperature (600 degrees C) pyrolysis of kerogens has been identified as prist-1-ene.     

基于核磁共振测量的页岩气游离吸附比例关系确定研究-以涪陵页岩气储层为例

本文对页岩岩心开展了不同条件下饱和油水的核磁共振观测对比研究,并基于饱和油的核磁T2谱,确定了页岩有机孔中游离空间与吸附空间大小及比例。研究表明：1. 有机孔隙和无机孔隙的润湿性通过饱和油水的核磁响应得到体现,与自吸油状态下的核磁信号相比,干燥抽真空饱和油页岩的核磁T2谱在大孔段信号明显增大,反映出干燥后粘土孔喉能够允许更多的油分子进入有机孔中,此时核磁T2谱主要反映有机孔信号;2. 通过对地层条件下有机孔的模拟计算,确定了游离气和吸附气含量相等时对应的有机孔孔径大小,根据有机孔的核磁连续孔径分布,确定出储层游离气和吸附气所占比例。总体上,优质页岩气储层具有更大的核磁孔径响应分布及游离吸附比,对应着更好的资源潜力和产气能力。     

柴达木盆地德令哈拗陷中侏罗统烃源岩有机地球化学特征

柴达木盆地德令哈拗陷中侏罗统广泛发育,是该区主要的烃源岩层系.野外地质调查及有机地球化学分析表明,中侏罗统烃源岩主要以油页岩、泥岩、碳质泥岩和煤为主.油页岩有机碳的质量分数平均为7.95%,有机质类型属Ⅰ-Ⅱ型,为好生油岩;泥岩的有机质丰度交化大,但80%以上的样品有机碳的质量分数大于1%,65%样品的有机碳的质量分数...     

生油岩原始有机碳恢复方法的探讨

本文在前人工作的基础上,根据物质平衡原理和热模拟实验揭示了干酪根演化过程,探讨了沉积有机质在热降解中的转化与“消耗”,确定了各种类型成油母质在不同成熟阶段中碳的演化规律,找出了生油岩实测有机碳与干酪根中碳的对应关系,提出了各种生油岩有机碳恢复系数。文中给出了泥质岩和碳酸盐岩的应用实例。     

古近系页岩油赋存特征——以济阳坳陷为例

通过大量岩心观察、薄片鉴定、X-衍射全岩矿物分析和扫描电镜分析,将济阳坳陷古近系泥页岩划分为10余种类型岩相。在岩相划分的基础上,分析了济阳坳陷页岩油赋存特征。富有机质纹层状泥质灰岩相/灰质泥岩相是页岩油赋存的最有利岩相;济阳坳陷的泥页岩的储集空间主要包括各类基质的孔隙和裂缝,最有利赋存空间是各类裂缝(层间缝、构造裂缝、超压裂缝);页岩油具有薄膜状游离态和浸染状吸附态两种赋存相态,在泥页岩裂缝、碳酸盐晶间孔中以游离态为主,在有机孔、黄铁矿晶间孔、黏土矿物晶间孔中以吸附态为主;通过页岩油油源对比、成熟度、地层异常压力、地层水水型等方面的证据确定济阳坳陷页岩油具有"非原位、短距离源内运聚"的特征。     

Preservation of organic matter in sediments promoted by iron

The biogeochemical cycles of iron and organic carbon are strongly interlinked. In oceanic waters, organic ligands have been shown to control the concentration of dissolved iron. In soils, solid iron phases shelter and preserve organic carbon, but the role of iron in the preservation of organic matter in sediments has not been clearly established. Here we use an iron reduction method previously applied to soils to determine the amount of organic carbon associated with reactive iron phases in sediments of various mineralogies collected from a wide range of depositional environments. Our findings suggest that 21.5?±?8.6 per cent of the organic carbon in sediments is directly bound to reactive iron phases. We further estimate that a global mass of (19-45)?×?10(15)?grams of organic carbon is preserved in surface marine sediments as a result of its association with iron. We propose that these associations between organic carbon and iron, which are formed primarily through co-precipitation and/or direct chelation, promote the preservation of organic carbon in sediments. Because reactive iron phases are metastable over geological timescales, we suggest that they serve as an efficient 'rusty sink' for organic carbon, acting as a key factor in the long-term storage of organic carbon and thus contributing to the global cycles of carbon, oxygen and sulphur.