页岩纳米级孔隙结构特征及热成熟演化

以中、上扬子地区下古生界海相和中生界陆相页岩为研究对象,运用氩离子抛光-场发射扫描电子显微镜技术和氮气吸附实验测试技术对页岩储层的纳米级孔隙发育特征及热成熟演化进行探讨。结果表明:页岩主要发育了有机质孔、粒间孔、粒内孔和微裂缝等4种孔隙类型;TOC和Ro是控制页岩纳米级孔隙发育的主要因素;对于高演化页岩,不同干酪根类型的有机质孔隙发育程度的大小次序为Ⅰ型Ⅱ型Ⅲ型;石英和黏土矿物通过控制TOC的变化对纳米级孔隙发育和分布产生间接影响;页岩热成熟度演化影响页岩孔径分布和微孔、中孔和大孔相对含量的变化,在高—过成熟阶段,与有机质有关的微孔、中孔呈不断增加的趋势,在极高成熟度阶段,页岩大孔转变为中孔和微孔,有机质孔隙变小,纳米级孔隙体积呈现出先增加后减小的趋势;页岩中干酪根、可溶沥青热裂解生气作用和甲烷化作用可能是页岩有机质纳米级孔隙形成的主要原因。     

页岩有机质热演化生烃成孔及其甲烷吸附机理研究进展

对生物体形成干酪根过程、页岩干酪根生成油气机理、页岩有机质孔隙演化特征、有机质孔隙内气水分布特征进行了综述和评论.认为生物化学生气阶段通过细菌作用、缩聚作用形成干酪根,因干酪根脂族C-H键释放而形成脂族分子间孔;热催化生油气阶段通过热解聚作用形成沥青质、液态烃及剩余干酪根,此阶段沥青大量裂解为液态烃而形成边缘油孔(液化孔);热裂解生凝析气阶段,液态烃裂解为湿气,有机质孔隙以边缘(或内部)气孔为主;深部高温生气阶段转化为干气,此过程干酪根芳族C-H键释放,有机质孔隙以芳族分子间孔、气孔为主.同时,页岩干酪根热演化各阶段有机质孔隙内均有水的参与,表现出固-液界面作用.此工作以期为我国页岩气进一步勘探开发提供理论依据,也对页岩气产气规律的认识具有指导意义.     

临清坳陷东部太原组煤系烃源岩特征及主控因素

通过对临清坳陷东部典型预探井太原组煤系烃源岩地球化学特征的研究,认为有机质丰度中高古7井和高古4井的有机质丰度较好,而德古2井和聊古2井则相对较差.有机质类型除高古4井和高古7井泥岩为Ⅱ1型干酪根外,其余均为Ⅲ型干酪根.有机质成熟度高古4井和德古2井达到中成熟阶段,而高古7井和聊古2井仅为低成熟阶段.煤系烃源岩的主控因素主要为沉积环境和构造演化.位于潮坪相的高古4井和高古7井形成的煤系烃源岩质量较好;而为泻湖相和台地相沉积的德古2井和聊古2井形成的烃源岩质量相对较差.构造演化中喜山期断层活动是造成临清坳陷东部不同构造带煤系烃源岩热演化差异性的主要原因.     

低成熟海相黑色页岩生烃特征的热模拟实验

页岩气是黑色富有机质页岩生烃演化完成后滞留在页岩中的烃类气体,为了查明海相黑色页岩生排烃过程中产物的变化规律及影响因素,揭示海相富有机质页岩的生烃潜力,采用地层孔隙热压生烃模拟仪对四川盆地广元地区上寺剖面大隆组黑色页岩进行热压模拟实验.结果表明:①黑色页岩具有极高的生烃潜力,最高产烃量达452.43 mg/gTOC(总有机碳),其中气态烃总产率195.45 mL/gTOC,液态烃最高产率为377.8 mg/gTOC;②油的产率随热模拟温度升高表现为先升后降的特征,生油演化成峰型尖锐的单峰特征,生油高峰在360℃,甲烷随成熟度升高而增加,而重烃气C2-5则表现为先升后降的特征,甲烷主要由油裂解形成,其次是干酪根热解和重烃气裂解;③气态烷烃呈现δ13 C1<δ13 C2<δ13 C3<δ13 C4,且随热模拟温度增加,气态烃的碳同位素值均表现为逐渐富集13 C,说明了热模拟过程中只发生了碳同位素的动力学分馏.基于本次热模拟产物产率随热成熟度变化特征,建立了黑色富有机质页岩的生烃模式,分为两个主要阶段:热催化生油气阶段和热裂解生湿气阶段,特别是在很高热模拟温度下仍未进入生干气阶段,表明在过成熟阶段黑色页岩仍具有一定的生烃潜力.研究结果对拓展高过成熟页岩气勘探领域具有较好的参考意义.     

鄂尔多斯盆地宜川地区上古生界烃源岩评价

依据氢指数（HI）、降解率（PC/TOC）等两个方面的地球化学指标,按照煤系地层烃源岩有机质类型划分标准,对研究区的山西-太原组烃源层的有机质类型作剖析,进行上古生界烃源岩系统评价。研究认为,本溪组烃源岩主要是泥岩,有机质丰度平均2.51%,泥岩干酪根母质类型主体属腐殖型干酪根,即Ⅲ型干酪根;太原组暗色泥岩有机质丰度平均2.26%,煤层比较发育,有机质丰度平均81.66%;山西组的泥岩比较发育,泥岩有机质丰度平均2.26%,煤层有机质丰度平均72.66%。本区上古生界干酪根显微组分都以镜质组为主,显示干酪根母质为腐殖型,即Ⅲ型干酪根,热成熟度演化较高,Ro都大于2.5%,Tmax为490℃以上,表明泥岩已达到过成熟阶段,本区暗色泥岩及煤层属中等—好气源岩,此次烃源岩的认识对该区下一步的勘探提供重要的依据。     

四川盆地五峰组-龙马溪组有机质类型与有机孔配置的放射虫硅质页岩岩石学证据

通过氩离子抛光结合扫描电镜技术对四川盆地五峰组-龙马溪组放射虫硅质页岩有机质类型与有机孔的配置关系进行研究。结果表明：3种类型的过成熟有机质与有机孔的配置关系清晰地记录沉积有机黏粒复合体的成岩演化历程;岩化阶段,沉积有机黏粒复合体转化为干酪根黏粒复合体;低熟阶段,干酪根黏粒复合体转化为油前沥青黏粒复合体和迁移油前沥青;成熟阶段,油前沥青降解生成石油,相应地油前沥青黏粒复合体转化为固体沥青黏粒复合体,迁移油前沥青转化为固体沥青;高—过成熟阶段,有机质裂解产生湿气和干气,固体沥青黏粒复合体转化为焦沥青黏粒复合体,固体沥青化迁移油前沥青转化为焦沥青,石油也转化为焦沥青;焦沥青黏粒复合体和焦沥青化迁移油前沥青发育有机孔,即Ⅰ类和Ⅱ类有机质;焦沥青化石油缺乏有机孔,即Ⅲ类有机质;建议推广利用放射虫硅质页岩的岩石学特征研究页岩储层有机质类型和有机孔配置关系,并将有机黏粒复合体作为沉积有机质的重要赋存形式来判识原地有机质与迁移有机质。     

临清坳陷东部太原组煤系烃源岩特征及主控因

通过对临清坳陷东部典型预探井太原组煤系烃源岩地球化学特征的研究,认为有机质丰度中高古7井和高古4井的有机质丰度较好,而德古2井和聊古2井则相对较差。有机质类型除高古4井和高古7井泥岩为Ⅱ1型干酪根外,其余均为Ⅲ型干酪根。有机质成熟度高古4井和德古2井达到中成熟阶段,而高古7井和聊古2井仅为低成熟阶段。煤系烃源岩的主控因素主要为沉积环境和构造演化。位于潮坪相的高古4井和高古7井形成的煤系烃源岩质量较好;而为泻湖相和台地相沉积的德古2井和聊古2井形成的烃源岩质量相对较差。构造演化中喜山期断层活动是造成临清坳陷东部不同构造带煤系烃源岩热演化差异性的主要原因。     

东营凹陷古近系烃源岩成熟度特征

应用多种有机地球化学成熟度参数,对东营凹陷古近系烃源岩的成熟度随深度的演化特征进行了研究.结果表明,甾、萜的异构化参数、脱羟基维生素E的w(β)/w(γ)值、热解转化率、饱和烃碳优势指数(CPI)和奇偶优势值(OEP)指数可以有效地确定烃源岩的成熟门限;而镜质体反射率、热解最高峰温和烃指数等是划分烃源岩更高成熟阶段的有效指标.综合利用多种指标确定烃源岩的成熟度,最终可将东营凹陷烃源岩有机质热演化划分出5个阶段(1)未成熟生物化学作用阶段,对应深度为0～1 800 m;(2)低熟油生成阶段,对应深度为1 800～2600 m;(3)成熟阶段,对应深度为2600～3900m;(4)高成熟阶段,对应深度为3900～5100 m;(5)过成熟阶段,对应深度大于5100m.东营凹陷古近系主力烃源岩层主要处于成熟和高成熟阶段,常规成熟门限较深,因而具有良好的油气保存条件,适合油气的保存,这也是东营凹陷油多气少的根本原因.     

鄂尔多斯盆地西缘奥陶系烃源岩综合评价

鄂尔多斯西缘处于中国东西两大构造域的结合部,构造演化非常复杂,奥陶系的海相沉积发育。受构造活动、沉积环境等因素的影响,奥陶系不同层段烃源岩的地球化学特征和测井响应特征都表现出明显的差异。在烃源岩评价方面主要采取地化测试技术和分析的手段,通过对烃源岩光学性质、干酪根碳同位素、有机碳总量、固体沥青反射率等参数的分析、对比,对其有机质类型、有机质丰度、热演化程度等方面进行研究。结果表明研究区内奥陶系烃源岩主要分布在中奥陶统平凉组,岩性主要为碳酸盐岩,有机质类型主要为Ⅰ-Ⅲ型,有机质丰度为中等-差;热演化程度处于成熟一过成熟阶段。该文根据采集的野外露头样品和井下岩心样品的分析化验资料并结合研究区前期研究成果,对鄂尔多斯盆地西缘奥陶系烃源岩(特别是下古生界海相烃源岩)地球化学特征进行系统分析研究,为勘探部署和生产开发提供有利的科学依据。     

内蒙古东北拉布达林盆地上库力组烃源岩生物标志物特征

利用GC,GC-MS等地球化学分析技术,探讨了拉布达林盆地上库力组烃源岩沉积环境、母源特征及成熟度等特征.结果表明:研究区烃源岩有机质丰度较高,达到了中一好的烃源岩级别,有机质类型以Ⅱ1型为主;各个地区的烃源岩沉积环境、有机质来源及成熟度都有所不同,上乌尔根附近为强还原超咸化的深水环境,母质来源以水生藻类和浮游生物为主,有机质热演化处于大量生烃的成熟阶段;上库力附近烃源岩形成于弱氧化-弱还原的淡水-微咸水环境,具有混合母质来源的特征,有机质热演化处于低成熟阶段.     

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。     

The antipole evolution effect of immature-low mature organic matter ——Report from low-temperature low-pressure artificial hydropyrolysis experiment

The low-temperature and low-pressure artificial hydropyrolysis experiment proves that at the immature-low mature thermal evolution stage of source rock, the condensation reaction and the thermal degradation reaction occur continuously and simultaneously in both soluble organic matter and insoluble organic matter. This process was called "antipole evolution", which means transformation into two opposing extremes. The soluble organic matter and insoluble organic matter constitute an organic related integrity, transforming mutually in a dynamic equilibrium. Non-hydrocarbon and asphaltene are key intermediates between kerogen and hydrocarbon . Asphaltene is one of the major sources of immature hydrocarbons.     

内蒙古东北拉布达林盆地上库力组烃源岩生烃潜力分析

 应用有机岩石学、热解分析等地球化学分析技术,对拉布达林盆地下白垩统上库力组一段烃源岩进行干酪根元素分析、岩石热解分析和高温高压热模拟实验。探讨了拉布达林盆地下白垩统上库力组一段烃源岩的显微组分、有机质丰度、类型和成熟度等特征,分析了其生烃潜力和生烃属性。将上库力组一段烃源岩显微组分划分为壳质组、镜质组和惰质组3种类型,其中,壳质组中来源于水生生物的腐殖无定形体含量很高（94%～97%）,有利于生油;有机质丰度较高,达到中到好的级别;烃源岩有机质类型较好,主要为II1型和II2型;有机质热演化程度较低,主要处于生油的低成熟阶段。结果表明,拉布达林盆地上库力组一段烃源岩具备较好的生油潜力,具有很好的油气勘探前景。     

干酪根热解聚沥青中的脂烃生物标记物

将干酪根在超临界态溶剂存在下进行热解聚,抽出物中的脂烃生物标记物的分析表明,抚顺与茂名油页岩干酪根中有相当多的陆源高等植物参与生成。甾烧萜烷的成熟度参数表明,热解聚沥青的成熟度很低。对于干酪根通过热解聚形成未熟或低熟原油的可能性作了初步探讨。     

The antipole evolution effect of immature-low mature organic matter

The low-temperature and low-pressure artificial hydropyrolysis experiment proves that at the immature-low mature thermal evolution stage of source rock, the condensation reaction and the thermal degradation reaction occur continuously and simultaneously in both soluble organic matter and insoluble organic matter. This process was called “antipole evolution”, which means transformation into two opposing extremes. The soluble organic matter and insoluble organic matter constitute an organic related integrity, transforming mutually in a dynamic equilibrium. Non-hydrocarbon and asphaltene are key intermediates between kerogen and hydrocarbon. Asphaltene is one of the major sources of immature hydrocarbons.     

陇东西峰地区延长组烃源岩热演化程度研究

利用热分析、可溶有机质分析、干酪根镜质体反射率及生物标志物参数等,对与油藏有密切关系的延长组长8—长7段进行了热成熟度研究。烃源岩热解峰温、沥青和烃转化率、Ro值、OEP值、C29 ααα-20S/（20S+20R）甾烷参数值和C31 αβ-22S/（22S+22R）藿烷参数值均指示,长8—长7段烃源岩整体处于大量生烃的成熟有机质演化阶段,并已达到生油高峰,具备有利的生排烃条件。尽管西峰地区不同井位的构造位置和现今地层埋深各不相同,但经历了相近的沉降与热演化历史,长8—长7段烃源岩具有一致的热演化程度。为全面揭示鄂尔多斯盆地西南部西峰地区延长组烃源岩的生、排烃能力,提供了基础资料。     

沁水盆地中东部热演化史模拟及油气成藏响应

为还原沁水盆地中东部热演化史,以某页岩气井山西组及太原组26件海陆过渡相泥页岩实测数据为基础,利用Petro Mod软件进行了热演化史模拟,依据模拟结果对油气生成及成藏进行了分析,结果表明:研究区内烃源岩干酪根类型以Ⅲ型为主,有机质演化成熟度高,具有良好的生烃潜力;热演化史与构造演化史存在耦合作用,受印支运动及燕山运动影响,地层温度经历了缓慢上升-缓慢冷却-异常高温-快速冷却四个阶段;太原组及山西组烃源岩有机质演化过程中镜质组反射率(Ro)值发生一次跃变,最终演化至2. 0%左右,于早白垩世烃源岩发生二次生烃作用进入产气阶段,加之上覆致密的盖层形成了良好的煤系气藏。     

排烃效率对于酪根累计产烃率影响的数学模拟

通过简化有机质成烃机理,利用有机演化过程中元素组成的变化,建立了不同排烃条件下干酪根成烃的数学模型,计算了不同演化程度时的干酪很累计产烃率和有机碳恢复系数。结合实验室模拟结果,分析讨论了排烃条件对有机演化进程的影响。该方法可为油气资源评价提供较为系统准确的参数。     

盆地数值模拟方法研究与发展

以近年来国内外盆地数值模拟方法研究的新成果为基础,综述了其发展概况、研究动态和应用效果,并引出了一些新的概念和思路.对模拟模型的研究表明,时一温积分比时一温指数更能准确地反映有机质的热成熟度,生烃模型既要考虑不同干酪根类型的化学动力学反应机理,又要包括各演化阶段生烃量的计算.由于烃类以与水呈独立的相态发生初次运移的可能性更大,因此可以计算出油和气曲排出量.二维模拟模型在挪威Haltenbanken地区的应用表明,除浮力和断层封闭作用外,超压和水力压裂因素在烃类的二次运移和聚集过程中起着重要的控制作用.     

Simulation experiments for evolution of fatty acids in immature source rocks

The anhydrous, hydrous and bitumen-extrac- ted simulations were carried out for the immature source rocks from the Liaohe sag. It has been shown from the result that with increasing temperature in simulation experiments, the fatty acids content decreased at first and then increased. The decrease of fatty acids in immature rocks is presumably related to alkanes generation in immature oils, whilst the increase may be related to the fact that some additional fatty acids are generated from kerogen and the tightly bound fatty acids in kerogen are released as bound fatty acids in kerogen and unbound fatty acids in bitumen. The fact that the bitumen generated from kerogen contains fatty acids has demonstrated that some bound and tightly bound fatty acids in kerogen can be transferred into bitumen. The preferential fatty acids in the immature source rocks are found to be mono-carboxylic acids with longer chains, whilst krogen contains relatively more di-carboxylic acids. It has been found that the fatty acids in immature source rocks can be changed from that with more longer chains to that with more shorter chains when evolution extent has been increased. Based on simulation results and the fact that the majority of fatty acids in immature oils are those with longer chains, it is inferred that the contribution of fatty acids to forming alkanes in immature oils mainly takes place at the evolution stage with R₀ <0.6%. The simulation experiments have also demonstrated that H₂O could promote the generation of fatty acids with more di-carboxylic acids and delay alkanes formation from fatty acids.