原油高温裂解生气潜力与气体特征

原油裂解气是高过成熟海相盆地的重要气源之一, 但对其生气潜力的评价及气体特征还没有一个明确的认识. 通过对塔里木盆地塔中62井志留系原油的连续热解与分步热解实验, 发现在C_1-5总气质量产率达到最大后(EasyRo=2.3%), 原油残余物的最大生气潜力为43.4 mL/g原油, 仅为初始原油产气率的12%. 结合动力学模拟结果, 认为该原油样品裂解的主生气期对应的EasyRo值介于1.6%~2.3%之间. 在封闭系统中, EasyRo>2.3%之后原油裂解气体积的增加主要与重烃气体的二次裂解有关, 并不是原油进一步直接裂解的产物. 实验结果表明, 原油残余物裂解气具有干燥系数大(> 92%)、甲烷碳同位素重的特征(介于-28.7‰ ~ -26.7‰), 与封闭体系中连续热解气存在明显的区别. 甲烷碳同位素分馏动力学模拟结果表明, 在一般地质条件下(2℃/Ma), 主生气期内(EasyRo<2.3%)的原油裂解气甲烷碳同位素远低于原油的初始碳同位素值. 本研究结果为高-过成熟盆地原油裂解气的客观评价提供了新的思路.     

油裂解生气是海相气源灶高效成气的重要途径

干酪根晚期生气潜力和原油裂解气的问题关系到海相高-过成熟地区天然气的来源和勘探前景. 用高磁场固体₁₃C核磁共振技术研究不同类型和演化程度干酪根的结构和油气潜力碳含量, Ⅰ~Ⅲ型干酪根在高-过成熟阶段气潜力碳含量均较低, 表明生气潜力较小, 生气数量有限; 而低成熟Ⅰ型干酪根油潜力碳含量较高, 表明在生油窗阶段大量生油, 为后期发生油裂解生气奠定了物质基础. 原油生气动力学实验表明, 在160℃左右(Ro=1.6%)原油才开始大量裂解形成天然气, 主生气期晚于干酪根的, 但生气数量是干酪根的2~4倍, 这种成因天然气富含甲基环己烷, 具有不同于干酪根晚期热降解气的特征.     

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.     

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．     

分子化石与塔里木盆地油源对比

分析了甾烷类“分子化石”(生物标志化合物)在塔里木盆地某些特定地质年代岩石中的分布特征, 并藉此为“指纹”进行油源对比. 分子化石的分布受成熟作用、运移作用、相分馏作用及生物降解作用等因素的综合影响, 并不是任何一个与生源环境有关的分子化石参数都可作为油源对比的指纹. 甲藻甾烷(C₃₀)、4-甲基-24-乙基胆甾烷(C₃₀)及其芳构化甾烷、24-降胆甾烷(C₂₆)及C₂₈甾烷等来源于沟鞭藻和硅藻等生物的分子化石在塔里木盆地寒武系和奥陶系岩石抽提物中普遍存在, 并且在不同层系中的分布具有明显的差异性. 除塔东2井产自寒武系地层中的重油等少数几个油样与寒武系抽提物有可比性之外, 在塔中、塔北隆起上的海相原油中, 这些化合物的相对含量与上奥陶统抽提物之间表现出惊人的相似性, 这意味着中、上奥陶统生油岩可能是这些海相原油的主要生源.     

试论轮南地区原油类型多样性的主控因素

轮南地区油气藏的分布十分复杂，各种不同物性的原油如重质油、正常油、蜡质油、轻质油和凝析油均有分布，并呈现“西重东轻”、“西油东气”和“上下重，中间轻”的分布格局．运用原油正构烷烃半对数分布、生物标志化合物比值和稳定碳同位素组成等精细的有机地球化学分析表明，原油地球化学特征平面分布上与大的“东西分异”背景相吻合，且具有通常成熟度连续的单期烃类充注、成藏难以解释的“两族、不连续分布”特征．轮南地区油气藏存在东部和西部两个油族，西部地区油族成熟度略低且有生物降解痕迹，主要以重油形式分布；东部地区油族成熟度略高，主要以轻质油、凝析油形式存在，中间地段发生的混合作用形成了中一高蜡油．混合成藏作用模式，可能有助于解释轮南地区油气藏(包括蜡质油)的分布规律，并能对原油物性、含氮化合物、生物标志化合物、稳定碳同位素组成等各项地球化学数据作出相对较为一致的解释．     

运移分馏作用凝析油和蜡质油形成的一种重要机制

地下深部的烃类物质在由断裂诱导的压力释放和过量干气注入的共同作用下会导致油、气两相流体的产生．由于不同原油组分在气液两相中的分配系数不同,低碳数的烃类更易溶解在气相中,形成凝析油;而高碳数的烃类则残留在油相中,形成蜡质含量较高的油藏．这种分馏过程同时导致通常与源岩有机质或热成熟度有关的原油组分参数（如饱和烃／芳烃值）和甾萜烷分子参数的广泛变化,原油δ~(１３)Ｃ值也因此变重１％左右．     

自然覆盖物对塔里木沙漠公路防护林土壤蒸发的影响

为了揭示塔里木沙漠公路防护林内覆盖物对土壤水分蒸发的影响,在塔克拉玛干沙漠腹地进行人工模拟蒸发实验,为其防护林水资源高效利用和灌溉制度优化提供科学依据.研究结果表明:(1)积沙层、盐结皮层、枯落物和积沙-枯落物混合层等覆盖物阻隔土壤蒸发,对土壤水分蒸发作用影响明显;日蒸发量、累积蒸发量和蒸发速率都较无覆盖物沙地大幅降低,而且覆盖物越厚,降低幅度越大;覆盖条件下蒸发受其他因素影响较小,日蒸发量变幅降低,累积蒸发呈线性分布,累计蒸发曲线近似直线,而裸沙地累积蒸发则呈正对数分布,累计蒸发曲线近似折线,蒸发受其他因素影响较大,日蒸发量变幅大,蒸发过程具有阶段性;(2)覆盖物的蒸发抑制效率明显,而且随覆盖物厚度增加而成对数函数增加,当覆盖物厚度增加到一定程度时,蒸发抑制效率增幅逐渐降低;各覆盖物在2cm厚度的蒸发抑制效率差别不大,最大蒸发抑制效率(根据灌溉第1天日蒸发量计算)则为:积沙-枯落物混合层(79.92%)>枯落物(78.96%)>盐结皮层(75.58%)>积沙层(74.11%),现实蒸发抑制效率(根据灌溉周期末(14天)的土壤累积蒸发量计算)则为:盐结皮层(67.78%)>积沙-枯落物混合层层(66.72%)...     

海相原油裂解生气实验产物的物质平衡计算:一个基于储层固体沥青分析的原油裂解气资源量预测模型

原油裂解气在中国高-过成熟地区的天然气资源中举足轻重, 对其资源量的有效预测和评估是勘探决策的关键. 通过高压封闭体系原油裂解模拟实验, 对海相原油裂解生成的气、液、固三相产物(总气体、残余液烃、固态焦沥青)进行定量分析, 在实验数据和生烃动力学计算的基础上, 回归拟合出原油裂解过程中气、液、固态产物产率变化的相关关系式. 据此建立了从储层固体沥青入手的、适合原油裂解成因天然气资源量的预测模型, 并建立了基于质量守恒原理的验证公式. 从实验基础和实际应用两个方面讨论了预测模型的影响因素及应用条件. 该模型的提出, 将为中国高-过成熟海相碳酸盐岩地区天然气资源评价和古油藏恢复提供新的思路和启发, 可望具有较好的应用价值.     

盐湖卤水蒸发过程中的稳定氯同位素分馏

在28±2℃下进行了察尔汗盐湖卤水的蒸发实验,实验设计为2组,分别为阶段固液相全分离蒸发和固相连续沉积蒸发.在蒸发过程中采集了79件固液样品,并利用基于检测Cs2Cl+的高精度正热电离质谱法进行氯同位素组成测定.根据盐类沉积中Na+,K+,Mg2+的含量变化,整个蒸发过程可分为石盐、光卤石和水氯镁石3个析盐阶段,各析盐阶段固液相间的氯同位素分馏表现出如下特征:在整个析盐过程中均表现为正分馏特征,即37Cl在析出相中富集,引起固液相37Cl的逐渐降低;石盐具有最高的氯同位素分馏系数(h),光卤石(c)次之,水氯镁石(b)最低;实验中曾发现,析出相转变的瞬期,有异常的反分馏现象出现,即35Cl在析出相中富集,但是卤水和固相37Cl值均未出现Eggenkamp等人推算的在光卤石及六水镁石阶段升高的趋势.实验结果表明残余卤水是35Cl的"汇".实验结果与天然钻孔样品观察到的现象一致,这些结果启示37Cl值是一个反映卤水演化阶段的良好指标,对于钾盐勘探工作具有重要意义.     

共和盆地更尕海湖泊现代水环境与碳酸盐碳氧同位素组成变化

通过分析更尕海轮藻碳酸盐结壳、软体动物壳体等碳氧同位素的季节变化,结合湖水溶解无机碳(DIC)碳同位素(δ13CDIC)和湖水氧同位素(δ18OLake),探讨其与现代湖泊水体环境的关系.结果表明,5~8月,轮藻植物生长速率约为5~6 cm/月;期间,沉水植物强烈的光合作用和碳酸盐的析出导致湖水pH升高,同时湖水DIC和Ca2+含量显著下降.结合流域水体氧同位素、气温和降水量等观测资料,指出更尕海湖泊水位季节变化是区域降水量与蒸发作用平衡的结果;湖水氧同位素组成主要受入湖水氧同位素组成、湖泊内蒸发过程和降水量等的影响.软体动物壳体氧、碳同位素组成可分别代表δ18OLake与δ13CDIC的年际变化.然而,轮藻结壳氧同位素与δ18OLake之间非平衡分馏效应显著,有待于进一步开展工作.     

陆相湖盆沉积物和原油中的甲藻甾烷

甾类化合物是普遍存在于化石燃料和沉积物中的一类生物标志物.它主要来源于植物、动物和细菌中的甾醇类,特别是真核生物隔膜中的类脂化合物成分.4,23,24-三甲基胆甾烷(又称为甲藻甾烷)是一类具有特殊链结构的甾烷标志物,因为其具有特殊的生源意义而受到人们的重视.Summons(1987)在对海相和陆相源岩与原油中的C_(30)甾烷组成对比发现,三叠系～下白垩统海相源岩和原油主要为4-甲基,24-乙基胆甾烷和甲藻甾烷,而未成熟非海     

内蒙狼山新元古代酸性火山岩的发现及其地质意义

在内蒙狼山西南段原定为中元古代沉积建造(渣尔泰山群)中, 新发现呈层产出、具有变余聚斑状和斑状结构、斑晶主要由石英和钠长石组成、岩石化学成分富钠低钾的酸性火山岩, 其顶、底板均为细晶方解石大理岩(或结晶灰岩). 两件代表性样品的锆石呈短柱状-长柱状, 内部环状结构发育, 具有较高的Th/U比值, 表明是岩浆成因. A8-0样品20粒锆石的²⁰⁶Pb/²³⁸U加权平均年龄为(816.9±4.5) Ma. A14-5样品也测定20粒锆石, 15粒锆石的²⁰⁶Pb/²³⁸U加权平均年龄为(805±5.0) Ma, 其余5粒锆石(3.1, 6.1, 7.1, 20.1, 21.1)依次为(867.0±10), (829.1±8.0), (849.7±9.8), (839.2±9.7), (830.7±9.3) Ma. 这证实酸性火山岩属于新元古代产物, 其年龄区间正好在 Rodinia(罗迪尼亚)超大陆裂解的时限范围内. 且酸性火山岩轻稀土富集, 重稀土亏损, 铕负异常明显, 高场强元素(HFSE)富集, 大离子亲石元素等相对亏损, 稀土和微量元素组成与华南扬子块体西缘和浙江次坞地区裂谷环境的新元古代酸性火山岩总体相似(但华南酸性火山岩的高场强元素Th, Nb, Ta, Hf, Zr均明显相对亏损), 具有形成于张性裂谷盆地的特征. 这表明内蒙狼山西南段存在与新元古代Rodinia超大陆裂解作用相呼应的海相火山-沉积变质建造, 内蒙狼山地区可能有与Rodinia超大陆裂解作用相呼应的构造-岩浆-热事件发生. 这一发现, 结合在西部阿拉善邻区发现的晋宁期花岗岩年龄(814~872 Ma)和金川超基性岩体的年龄(827 Ma)及华北地台邻区新元古代岩浆(火山)活动的最新研究成果, 对进一步研究Rodinia超大陆的构造演化历史有重要意义.     

大陆俯冲带流体活动和元素迁移:大别-苏鲁超高压变质岩和变质脉的研究

大别-苏鲁超高压变质岩和变质脉的岩石学及地球化学研究表明,在大陆俯冲带流体-岩石反应过程中,伴随着显著的元素迁移和同位素分馏.大别-苏鲁造山带高压脉中单矿物(如金红石和多硅白云母)具有明显的生长环带,指示变质脉是流体-岩石相互作用的结果.较高的流体/岩石比和强烈的二者相互作用是导致Nb-Ta迁移和分异的主导因素.对中国大陆科学钻探主孔石榴橄榄岩、榴辉岩和变质脉的Li和B同位素地球化学研究,表明在陆壳深俯冲和折返过程中Li和B发生了明显的分馏且表现出不同的地球化学行为.富集Si,Al,Na,LILE(如Rb,Ba和Sr)和HFSE(如Nb,Ta和Ti)的高压变质脉的存在以及不同岩性接触带高度变化的地球化学特征指示,在峰期超高压变质条件下可能形成了超临界流体,它对微量元素的迁移起到了非常重要的作用.     

伽马蜡烷的地质产状及古环境意义

自从Hills等人在美国科罗拉多绿河油页岩中发现伽马蜡烷后,它已经成为岩石有机质和石油的一个常见组分。例如,根据Moldowan等人所总结的资料,在前寒武到第三纪的42个油样中,无论是海相还是非海相的,都发现含伽马蜡烷。一般,它的含量较低,与17α(H),21β(H)藿烷的比值低于0.05。但是,少数样品,如希腊的Prinos海相原油,Utah的Green River原油,富含伽马蜡烷。西班牙Tarragona盆地的Amposta原油也富含伽马蜡烷。Demaison曾设想,这种高含量可能标志生油岩沉积时处于高盐时期(Moldowan,     

大柴达木湖的氯同位素组成

自然界中氯有两种稳定同位素,~(37)Cl和~(35)Cl,习用丰度分别为24.23%和75.77%.由于~(37)Cl和~(35)Cl的质量差达5.7%,在地质过程中将产生同位素分馏.Hoering等采用HCl气体质谱法测定天然物质中的~(37)Cl和~(35)Cl比值,认为变化不大于0.2%.Kaufmann等采用测定CH_2Cl~+离子研究了地下层间水及NaCl中的氯同位素组成,变化达0.2%.Vengosh等用Cl~-负离子质谱法研究了天然蒸发盐中的δ~(37)Cl值,发现~(37)Cl优先进入固相,分馏系数达0.2%.     

评《低熟油气形成机理与分布》

自从80年代初在加拿大波弗特-马更西盆地和我国胜利油田发现了具有工业意义的低熟凝析油和低熟原油(Snowdon,1980;Snowdon＆Powell,1982;史继扬等,1982)以来,出于寻找新的石油资源的需要,石油地球化学家开始重视低成熟原油的发现及其成因研究.虽然国内外已陆续发表了一些有关低熟原油的发现及其成因的文章,但有关研究低熟油方面的专门著作,我国学者王铁冠等人撰写的《低熟油气形成机理与分布》要算第一部了.该书内容丰富,应用性较强,的确是一本对于研究低熟油气成因和指导勘探具有重要参考价值的著作该书约37万字,共分十二章.除第一章、第八章分别介绍国内外低熟油气资源分布和综     

海相烃源岩二次生烃热模拟实验研究

通过高压釜热压模拟实验的方法, 对低成熟度泥晶灰岩的连续生烃与二次生烃过程进行了对比研究, 探讨了海相烃源岩的二次生烃机理. 热模拟实验中, 海相烃源岩二次生烃过程与一次生烃并不连续一致, 表现出与连续生烃不同的特征: (ⅰ) 二次生烃中存在液态烃生烃高峰, 且液态烃生烃高峰的出现与起始成熟度密切相关; (ⅱ) 烃源岩二次生烃过程起步更快, 在成熟度未发生显著变化时就有烃类的生成; (ⅲ) 两次不连续累计生烃量始终大于连续生烃量, 两次不连续生烃过程不同, 累计生烃量也不相同. 复杂生烃史条件下, 对烃源岩不连续生烃过程的描述不仅需要考虑平行反应机制, 还应当考虑可能存在的顺序反应机制.     

Science Bulletin 2016年第2期中文概要

正偶数汞同位素非质量分馏蔡虹明,陈玖斌同位素方法为研究汞生物地球化学循环开辟了新领域.除被大量报道并被实验验证的奇数汞同位素非质量分馏(D~(199)Hg和D~(201)Hg)外,自然样品中还发现了奇特的偶数汞同位素非质量分馏(D~(200)Hg和D~(204)Hg).与奇数汞同位素异常不同,偶数同位素非质量分馏的产生过程和机制尚不清楚.本文系统总结了当前关于偶数汞同位素异常的所有报道,详细讨论了发现偶数汞同位素异常的分析方法及其可能的产生过程和机理,并展望了其在汞     

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．