运移、扩散、水洗对鄂尔多斯盆地中部上古生界煤成气影响的模拟研究

对鄂尔多斯盆地中部上古生界煤成气特征进行了动力学模拟．通过与中部苏里格庙气田区上古生界储层中现存天然气特征对比发现，二者在干燥系数上存在明显差别，分析认为主要原因在于运移作用．同时对包括扩散作用在内的各种次生作用进行了数字模拟，从而认识到穿过盖层由扩散作用影响的天然气，富含甲烷，湿气组分含量变小；甲烷的碳同位素组成变轻，乙烷等湿气组分的碳同位素基本不变；残留天然气受之影响，特征变化一般不大，可忽略．具体到本盆地，由于扩散作用的影响，上古生界煤成天然气碳同位素特征(δ^13C1=-33．46‰，δ^13C2=-23．1‰，C1／C1-4=85．6％)变为残余天然气特征(δ^13C1=-32．78‰，δ^13C2=-23．1‰，C1／C1-4=83％)；水洗作用使8％的煤成气损失，但对天然气特征影响不明显；天然气从煤系源岩排出过程中，各组分的碳同位素值变化较小，但对于干燥系数的影响比较大．     

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．     

构造演化对煤层气富集程度的影响

现今煤层气藏的富集程度是聚煤盆地回返抬升和后期演化对煤层气保持和破坏的综合叠加结果．从构造演化的角落来看，煤层气藏形成的关键时刻是煤层停止生气之后上覆“有效厚度”在地史上埋藏最小的时刻．中国除变质程度较低的含煤盆地外，绝大多数盆地都经历了回返抬升演化阶段，聚煤盆地回返抬升的时间早晚和长短及抬升的强度直接控制着煤层气藏的富集程度．聚煤盆地回返抬升后的构造演化对煤层气的富集程度也有重要影响．一直处于隆起剥蚀的地区，煤层气将不断散失；后期发生沉降的地区有利于煤层气的保存，但易造成煤层气饱和度的降低．     

鄂尔多斯盆地天然气稀有气体同位素特征及气源示踪

分析了鄂尔多斯盆地中部气田天然气中的He,Ar,Kr和Xe稀有气体同位素组成,并探索应用重稀有气体（Kr,Xe）同位素探讨了中部气田天然气地球化学和气源对比问题,天然气中重稀有气体同位素组成,特别是Xe同位素组成也显示出中部气田天然气两源复合特征,气田的东北部与西南部的气体来源有一定差异,总体上,下古生界气源对西南部比东北部贡献大,两类气体在重稀有气体同位素组成及其与Ar同位素组成的关系中均有一定体现。因此,轻、重稀有气体同位素组成的综合研究,可以为气源对比和追壳提供更有用的信息。     

海相干酪根天然气生成成熟度上限与生气潜力极限探讨——以塔里木盆地研究为例

塔里木盆地海相寒武系-奥陶系烃源岩的热解、干酪根元素、高温热解气相色谱及黄金管封闭热模拟实验揭示，海相Ⅰ，Ⅱ型干酪根的天然气生成成熟度上限或“生气死亡线”为镜质体反射率3．0％；以煤为代表的Ⅲ型有机质的“生气死亡线”最高可达镜质体反射率10％．不同类型有机质生成天然气的极限量存在明显差别．干酪根元素物质平衡法计算，海相Ⅱ型干酪根在R0〉1．5％以后演化阶段的生气量极限小于185m^3／t（TOC），不足其总生烃量的30％；在R0〉2．0％演化阶段的生气量极限小于110m^3／t（TOC），不足其总生烃量的20％．岩石热解法获得的相同演化阶段天然气生成量仅为干酪根元素质量平衡法计算值的1／10左右．黄金管封闭高温高压热模拟和高温热解方法获得的生气量介干两者之间，镜质体反射率1.3％以后的生气量极限为60～90m^3／t（TOC）．岩石热解法获得的生气量是最小生气潜力，而干酪根元素质量平衡法获得的生气量是其极限生气潜力，实际生气量应低干元素质量平衡法计算出来的生气量极限．     

地史时期超压对沁水盆地南部煤层气藏形成的作用

根据沁水盆地南部3号煤吸附等温线及实测含气量，部分钻井吸附气含量达高饱和到饱和状态，这种高饱和度高含气量很难从理论上得到解释，而且该地区并不具备后期热成因气和生物成因等气源补充的条件，文中提出地史时期超压是促成现今煤层气藏高饱和度的主要原因．早自垩世煤系源岩大量生气，由于较好的顶底板条件及向斜核部的构造部位，煤层气藏具有超压和饱和含气特征，晚白垩世以后煤层气藏急剧抬升，在温度和压力降低过程中，超压吸附气转化为常压或欠压吸附气而使得现今煤层气藏维持高饱和度高含气量的状态．     

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．     

青藏高原昆仑山垭口盆地发现天然气水合物赋存的证据

青藏高原多年冻土区是否存在天然气水合物一直是国内外广泛关注的问题,但一直没有确定的答案.通过钻探、地球物理测井以及气体地球化学研究,在昆仑山垭口盆地发现了天然气水合物赋存的证据.钻探发现250 m以下多个深度岩层存在大量气体释放异常,甲烷气体浓度为22%~32%,且具有天然气水合物分解间歇性释放的特征,这些气体释放层位具有显著的含天然气水合物特有的密度降低、侧向电阻率和声波波速的增大特征.同时多个深度上发现了与水合物分解产生甲烷密切相关的碳酸盐和黄铁矿等自生矿物.     

气藏储层自生伊利石^40Ar／^39Ar法定年的实验研究

对鄂尔多斯盆地北部苏格里气田的气藏储层进行了自生伊利石^40Ar／^39Ar法定年的实验研究．实验解决了黏土矿物的提纯、核照射反冲丢失、自生伊利石的判识等方面的技术问题，获得了自生伊利石生长年龄．通过自生伊利石的生长年龄推断气藏的形成时间晚于169Ma．     

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．     

鄂尔多斯盆地下古生界白云石化与有机质赋存关系

对鄂尔多斯盆地下古生界岩芯和地表剖面的观察,86块样品有机质TOC和R_o的测定与岩石学研究,代表性样品的XRD(X射线衍射)测试,并与现代澳大利亚Coorong湖白云石进行了对比研究,揭示出研究区:(1)白云石化均可发生在泥晶灰岩、膏盐岩及泥质砂岩中,可分为沉积准同生－成岩早期、深埋期和抬升期3种类型,其中以深埋期,晶胞小于35μm类型的白云石化与气藏关系最大;(2)由膏盐岩次生的白云石与泥质流体穿过处有机质含量相对最高;(3)准同生白云石在向理想白云石演变过程中,晶体的有序度增大,有利于形成有效运移网络,当流体能量高时,以流体在其中运移和输送热量为主,当流体能量减低时,网络体系较大的容积空间有利于流体中有机质赋存．     

塔里木盆地构造特征与含油气性

运用板块构造、古构造分析与构造岩相分析、断层相关褶皱以及含油气系统等现代构造地质理论和方法, 结合盆地内地震、钻井和周边露头资料, 进行了塔里木盆地构造特征与含油气性研究. 研究表明, 塔里木是具大陆地壳基底、由古生界克拉通与中新生界前陆盆地组成的大型叠合复合盆地, 盆地结构的特征是: 盆地核心部分为海相古生界克拉通, 上叠的陆相中新生界为4个前陆盆地. 塔里木古生界克拉通虽然规模较小, 但构造比较稳定, 其含油气性特点为多期成藏和古隆起构造控制油气聚集. 塔里木中新生界前陆盆地分布在克拉通周边, 长期沉降, 在中新世以后成为再生前陆盆地, 其含油气性特点为煤系生烃, 富含天然气, 晚近期成藏, 前陆冲断带控制油气分布. 塔里木盆地构造特征决定了其具有多油源、多含油层系、多期成藏的叠合复合含油气系统的特点, 油气勘探具有古生界克拉通和中新生界前陆冲断带两大领域.     

液态水影响煤吸附甲烷的实验研究：以沁水盆地南部煤储层为例

以IS-100等温吸附解吸仪和MTS815型电液伺服岩石实验系统为主要实验平台，选取了煤层气勘探开发热点地区——沁水盆地南部主力煤储层样品，开展了系统的注水煤样、平衡水煤样、干煤样等温吸附实验对比研究，探索并建立了模拟储层条件下的煤样注水和注水试样等温吸附实验方法，总结了实验规律，探讨了液态水影响煤吸附甲烷的作用机理．实验研究结果表明：注水煤样与平衡水煤样、干煤样比较，注水煤样的Langmuir体积明显高于平衡水煤样，也高于干燥煤样或与之相当；注水煤样的Langmuir压力最大，其次为平衡水煤样，干煤样的Langmuir压力最低，模拟储层条件下注水煤样的实验结果较平衡水煤样、干煤样更能反映实际情况；储层条件下煤层中的液态水对煤基质吸附气体存在显著影响，液态水可以使煤基质吸附气体的能力提升，吸附规律更符合Langmuir模型；润湿煤基质吸附力的增大是注水煤样吸附气体能力强的主要原因．实验结果推翻了前人有关液态水不影响煤吸附气体的传统认识，将导致煤层气等温吸附吸附实验方法的改进和煤层气资源评价可靠性的提高．     

稳定碳同位素在东濮凹陷天然气源对比上的作用

东濮凹陷位于华北盆地中南部,是一个以古生界为基底、巨厚新生代沉积为主的断陷。十余年勘探证实,东濮凹陷为我国东部陆相含油气盆地中天然气丰度较高的地区之一。稳定碳同位素比值测量是进行油气源对比研究中普遍使用的有效手段之一。东濮凹陷较丰富的天然气除来自下第三系生油层之外,是否下伏深部的石炭-二迭纪煤系也是一个重要的气源层?碳同位素分析在解决这个问题上取得了较好的成果。     

中国黄土高原的形成及其黄土成因的探讨

中国黄土高原分布于北纬34°—38°与东经102°—112°之间,地质构造上属于鄂尔多斯台拗的南部。 早在元古代-太古代时,鄂尔多斯台拗的基底已经固结,成为长期隆起的古陆。古生代时,该区经历了多次下沉和抬升。中生代时,受印支运动影响,形成大型内陆盆地。早白垩世晚     

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．     

中国海相储层分布特征与形成主控因素

中国海相储层分布广泛，时代从前寒武系到中新生界，其中主要是古生界，特别是下古生界，主要包括碎屑岩和碳酸盐岩两类储层；在平面上主要分布在中西部的塔里木、四川和鄂尔多斯盆地．海相碎屑岩储层主要发育于海滩前滨-临滨、潮汐砂坝、潮汐水道、砂坪、三角洲分流河道、河口坝以及浅海陆棚等环境；储层发育的沉积环境对储层性质具有极其重要的控制作用；压实作用和压溶作用、胶结作用是减少孔隙的重要因素；低地温场地质背景、早期油气充注、溶蚀作用对储层孔隙保存非常有利．海相碳酸盐岩储层分为礁-滩型储层、岩溶型储层、白云岩储层、裂缝型储层四类；白云石化作用、溶蚀作用、硫酸盐热化学还原反应作用、构造破裂作用是控制碳酸盐岩储层质量的重要因素．     

西北侏罗系煤成油藏形成的有利环境是水进序列的含煤建造

通过对我国西北地区侏罗系一些含煤盆地石油的形成、成烃机理、煤沼沉积环境及其演化的研究后发现,一些形成工业性煤成油田盆地的煤沼沉积环境演化有其一定的规律性,即在具完整湖平面变化旋回层序的水进序列中形成的含煤建造更有利于煤成油藏的形成含煤建造上覆的湖相泥岩,既可以是油源岩,同时,也是良好的盖层.根据西北侏罗系煤沼沉积环境演化特征,可将其划分为3种煤沼沉积环境演化类型:(1)发育在冲积体系和河流体系中的含煤建造,如祁连和贺兰山地区的一些山间聚煤盆地;(2)含煤建造(组)的上下没有发育典型的湖相地层,或含煤建造的直接上覆没有典型的湖相地层的发育,也就是说,除煤层外,很少有泥灰岩、炭质泥岩、油页岩等湖相地层的形成.典型的如鄂尔多斯盆地.该盆地延安组含煤建造的上覆是直罗组,该组由一套冲积体系组成;(3)煤沼发育的后期都发育有典型的湖相     

沁水盆地构造-热演化史的裂变径迹证据

根据沁水盆地锆石裂变径迹、磷灰石裂变径迹分析结果，结合构造变动、岩浆活动及其它古地温温标等分析资料的综合研究，认为沁水盆地在古生代-中生代中期，沁水盆地地温梯度较低．中生代晚期地温梯度高，在盆地中部可达5.56℃/100 m，在盆地南北两端地温梯度可达8.00℃/100 m以上，表明沁水盆地存在异常地温场，发生过一期强烈的构造热事件．构造热事件发生在110～140 Ma之间，主峰值在120～140Ma之间．构造热事件发生受岩石圈深部热活动性增强及岩浆侵入的控制．沁水盆地石炭-二叠系煤层热演化程度主要受中生代晚期异常地温场控制．磷灰石裂变径迹资料记录了26.2～11.5 Ma前的一次快速抬升冷却事件，盆地抬升冷却具有南、北部抬升冷却早，中部抬升冷却晚的特点．石炭-二叠纪地层在50 Ma以前处于完全退火带，古地温大于125℃，50 Ma以来尤其是渐新世—中新世以来才大规模快速抬升冷却，石炭-二叠纪地层抬升退出了退火带(70～125℃)，处于低温环境．中生代晚期构造热事件控制了沁水盆地石炭-二叠系煤层的生烃高峰期，生烃高峰期在晚侏罗世～早白垩世，新生代渐新世—中新世以来发生大规模抬升冷却，地层温度降低，石炭-二叠系煤层生烃过程停止．     

深盆气-成岩圈闭:以鄂尔多斯盆地榆林气田为例

在鄂尔多斯盆地榆林气田的上倾部位, 不存在构造、地层和沉积岩性圈闭条件. 应用偏光显微镜、荧光显微镜、包裹体均一温度、拉曼光谱测试等手段研究了成岩作用的历史, 揭示出三期地质流体的活动, 分别发生在晚三叠世、晚侏罗世和早白垩世末期, 并发现圈闭的形成明显受成岩作用影响. 在第一和第二期流体作用期间, 酸性流体进入了储层, 引起溶蚀和胶结作用, 储层的孔渗条件得到一定程度的改善, 但是此后盆地的再次沉降引起的再压实作用使得储层致密化. 到早白垩世末期, 盆地内古生界主力气源岩进入大规模生排期, 气田上倾部位的气水过渡带内胶结作用继续进行, 进一步降低了孔隙度和渗透率. 榆林气田的成藏机理因此发生了从深盆气到成岩圈闭的转换, 有利于较长时间地保留天然气.