济阳坳陷湖相烃源岩有机质化学组成特征及其石油地质意义

文中选择了在中国东部具典型意义的陆相断陷盆地济阳坳陷下第三系不同沉积环境的4个未成熟烃源岩, 分别采用氯仿、甲醇-丙酮-氯仿三元试剂和CS₂/NMP超强混合溶剂对烃源岩中有机质的结合方式进行了研究. 结果表明, 不同沉积环境形成的烃源岩中有机质结合方式和组成特征有较大差别. 咸水-半咸水环境下的沙四段烃源岩约有79%的有机质以非共价键的结合方式分布, 表明沙四上亚段源岩中的有机质并非严格意义上的干酪根, 而具有可溶有机质的性质. 这种形式结合的有机质转化生烃所需要的温度较低, 这是东营凹陷的未熟-低熟油主要来自咸水-半咸水环境沙四上亚段烃源岩的根本原因. 微咸-淡水环境沉积的沙三段烃源岩有机质则以共价键的结合方式为主, 约占70%, 这就决定了沙三段烃源岩以干酪根晚期热降解为主, 不易形成未熟-低熟油. 对三种有机溶剂相继抽提后的固体残余物进行生烃热模拟, 获得的氯仿抽提物与三种有机溶剂抽提物做对比发现, 奇偶优势(OEP)主要是可溶有机质的特征, 植烷主要以非共价键的缔合方式存在于可溶有机质中, 这与未熟-低熟油特征相吻合.     

塔里木盆地奥陶纪地层中Kukersite型生油岩的发现及其石油地质意义简

下古生界奥陶系Gloeocapsomorpha prisca (G. prisca)富集的Kukersite型烃源岩在全球范围内是一套重要的油气源岩,所以塔里木盆地中-上奥陶统主力烃源层中是否发育Kukersite型烃源岩在油气勘探中备受关注. 研究通过中等成熟度灰泥丘相沉积源岩干酪根裂解-色谱-质谱分析,揭示了塔里木盆地奥陶纪地层中存在典型Kukersite型烃源岩,裂解产物表现为低含量>n-C₁₉链烃,在n-C₁₃~n-C₁₇之间存在明显奇偶优势;以正构长链烷基取代异构体为主的烷基苯系列和烷基噻吩系列;以及特征性的5-正烷基-1,3-苯二酚及其同系物分布等. 根据G. prisca繁育的地理环境特征,并结合目前已经揭示的塔里木盆地下古生界含油气系统原油特征和典型中-上奥陶统烃源岩干酪根裂解产物组成特征,提出塔里木盆地中-上奥陶统主力烃源层中大规模发育G. prisca富集的Kukersite型烃源岩的可能性较小,而主要发育以宏观底栖藻或浮游藻类为主的烃源岩.     

鄂尔多斯盆地西部平凉组烃源岩特征及其影响因素

采用有机地球化学和有机岩石学研究方法，对鄂尔多斯盆地西缘平凉组烃源岩进行了系统评价．该区平凉组烃源岩有机质丰度具有下段高于上段、泥岩高于泥灰岩和灰岩的分布特点，有机质类型绝大多数属于腐泥型，石板沟和桌子山剖面有少数样品为腐殖腐泥型特征，为进一步评价鄂尔多斯盆地西缘油气资源潜力提供了基础．另外，采用碳酸盐碳氧同位素等多种方法和稀土元素分异程度的测定资料分别对该区古盐度和沉积速率进行了推算，研究了水体和沉积速率对烃源岩有机质丰度和类型的控制作用，认为水体盐度与有机质丰度之间具有正相关性，而对有机质类型影响很弱；沉积速率与烃源岩有机质的丰度和类型之间也有直接联系，沉积速率慢，有机质丰度较高，类型较好；相反沉积速率快，有机质丰度较低，类型较差，这为预测有利烃源岩分布提供了科学依据．     

低等水生生物: 高蜡油形成的重要来源

尽管对原油中高分子量化合物的形成途径有多种解释, 但其真正来源并不很清楚. 通过对辽河盆地大民屯凹陷典型高蜡油区不同性质源岩抽提物中显晶蜡和微晶蜡含量和组成的定量分析, 并结合源岩有机岩石学和热解色谱特征分析, 揭示富含低等水生生物的油页岩是大民屯凹陷高蜡油的主要母源. 高蜡油的主要生源组分是藻类体和无定形基质体, 它们富含脂肪族结构, 生成长链烷烃的潜力很高. 源岩蜡产率受有机质丰度和成熟度的控制, 高丰度和低成熟源岩有利于蜡的形成与保存, 随源岩有机质丰度降低和成熟度增高, 源岩蜡产率降低, 表明原油中的蜡主要是富含低等水生生物有机质在热演化阶段早期(R_O = 0.4%~0.7%)形成的产物. 尽管陆源高等植物的表皮和孢粉类同样能够提供蜡的生源母质, 但湖相低等水生生物的贡献可能更加重要.     

最小含氧带和硫化环境控制14亿年前有机质生烃能力

显生宙沉积有机质富集和生烃潜力受控于初级生产力和保存环境,但元古宙以原核生物为主的广泛厌氧环境对烃源岩发育的控制作用并不清楚.中国华北燕辽盆地中元古界下马岭组发育一套厚达250 m的富有机质烃源岩,主要形成于硫化厌氧和最小含氧带(oxygen minimum zone, OMZ)水体环境,沉积时限约为1400～1360 Ma.选择有代表性的两类黑色页岩样品开展了黄金管热模拟实验,结果表明, 14亿年前富有机质页岩的生油气潜力与显生宙优质烃源岩相当,且明显受控于沉积时的海洋水体环境;硫化厌氧环境的沉积有机质,虽丰度略低(TOC 5%),但生油能力明显高于OMZ环境下的沉积有机质(TOC达12%);两类沉积环境有机质的生烷烃气能力却相反.这说明,厌氧环境不但有利于有机质富集,同时保存了对生油更加有效的富氢脂肪结构;尽管OMZ海洋初级生产力很高,在底层水有氧环境下也能够沉积高丰度的有机碳,但氧化作用使其生油潜力明显降低.研究证实,中元古代海洋环境的动态演化对沉积有机质的母源构成、生烃潜力和产物组成具有重要影响,为深入了解并探索中新元古界的烃源岩发育机制和油气资源潜力提供了一个重要窗口.     

烃源岩显微组分成烃作用的动态分析

烃源岩的生油门限及油气生成规律主要受控于其显微组分组成。处于同一烃源岩中的不同显微组分会具有不同特征的“液态窗”,尤其是生油门限差别明显。要客观认识显微组分成烃作用的差别,有机岩石学是唯一有效的研究手段。本文详细研究了中国典型烃源岩显微     

塔里木盆地奥陶纪地层中Kukersite型生油岩的发现及其石油地质意义

下古生界奥陶系Gloeocapsomorpha prisca(G.prisca)富集的Kukersite型烃源岩在全球范围内是一套重要的油气源岩,所以塔里木盆地中-上奥陶统主力烃源层中是否发育Kukersite型烃源岩在油气勘探中备受关注.研究通过中等成熟度灰泥丘相沉积源岩干酪根裂解-色谱-质谱分析,揭示了塔里木盆地奥陶纪地层中存在典型Kukersite型烃源岩,裂解产物表现为低含量n-C19链烃,在n-C13～n-C17之间存在明显奇偶优势;以正构长链烷基取代异构体为主的烷基苯系列和烷基噻吩系列;以及特征性的5-正烷基-1,3-苯二酚及其同系物分布等.根据G.prisca繁育的地理环境特征,并结合目前已经揭示的塔里木盆地下古生界含油气系统原油特征和典型中-上奥陶统烃源岩干酪根裂解产物组成特征,提出塔里木盆地中-上奥陶统主力烃源层中大规模发育G.prisca富集的Kukersite型烃源岩的可能性较小,而主要发育以宏观底栖藻或浮游藻类为主的烃源岩.     

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。     

四川盆地川东北部飞仙关组高含硫化氢大型气田群气源探讨

近年来四川盆地川东北地区下三叠统飞仙关组发现了多个高含硫化氢的大型鲕粒岩气藏，天然气探明储量已超过5000×10^8m^3．由于该区烃源岩层数多且演化程度高，受到TSR的蚀变改造，因此气源一直难以确定．在天然气样品分析的基础上，综合分析油气地质、烃源岩的分布与演化、成藏充注与调整、以及天然气混合作用与次生蚀变等因素，认为飞仙关组气藏的主力气源是二叠系龙潭组烃源岩，其次是志留系龙马溪组烃源岩．由于圈闭形态与不同烃源岩生排烃时期的匹配差异，造成各气藏天然气成因的差异，其中，普光气田主要捕获了龙潭组烃源岩生成的天然气，混有志留系生成的原油裂解气，而渡口河、铁山坡、罗家寨等以志留系生成的原油裂解气为主，并混有龙潭组烃源岩生成的天然气．     

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．     

3β-烷基甾烷在中国古近系陆相沉积中的发现及其地质意义

运用GC-MS和GC-MS-MS分析技术, 在中国渤海湾盆地济阳坳陷古近系陆相沉积中, 检测到丰富的具C₁~C₄侧链的3β-烷基甾烷类化合物, 包括C₂₈~C₃₁ 3b-烷基胆甾烷、C₂₉~C₃₂ 3β-烷基-24-甲基胆甾烷和C₃₀~C₃₃ 3β-烷基-24-乙基胆甾烷等系列的化合物; 推测其前身物为3β-烷基甾醇, 可能存在于一种以Δ²-甾烯为食料的细菌体内, 具有与原核生物体内的细菌藿烷四醇, 或真核生物体内的胆甾醇相同的生理功能, 起着加固这类细菌细胞膜的作用. 作者在古近系沙河街组泥岩与原油中, 所检测到的含甲基~丁基侧链的3β-烷基甾烷系列, 具有与C₂₇~C₂₉规则甾烷类系列相似的立体异构体组成, 但3β-烷基甾烷系列的重排异构体并不发育. 研究发现, 3β-烷基甾烷类与规则甾烷差向异构化作用的趋势是一致的, ααα-20S/(20R+20S)和αββ/(ααα+αββ)比值都随着成熟度增加而增大; 3β-烷基甾烷的丰度可能取决于古沉积环境的变化, 盐湖相、近物源相沉积中烷基化甾烷以3β-烷基甾烷为主, 半深湖~深湖相中以4-甲基甾烷为主, 滨浅湖相介于二者之间.     

柴达木盆地西部新生代盐湖相烃源岩中高支链类异戊二烯烃(C25HBI)的检出及其地质地球化学意义

发育于盐湖相环境的柴达木盆地西部第三系渐新统下干柴沟组是该盆地西部地区的主力烃源岩层. 在该组上段沉积有机质中检出了硅藻的特征性生物标志化合物——含25 个碳原子的高支链类异戊二烯烃(C₂₅HBI), 该化合物的检出对于揭示区域沉积有机质发育的生物地球化学背景具有重要意义. 研究结果表明, 柴达木盆地西部地区下干柴沟组上段烃源岩中的C₂₅HBI 碳同位素值介于-18‰到-20‰之间, 为典型硅藻生源特征. 由于沉积环境中硅藻生长在大量消耗水体溶解CO₂ 的同时, 必须利用无机碳酸盐碳才能维持其快速繁殖, 硅藻勃发代表了水体环境富营养、高生产率特征, 因此富重碳同位素C₂₅HBI 在沉积有机质中的检出有可能成为该地区优质烃源层发育的标志之一. 同时, 由于硅藻发育环境水体溶解CO₂处于胁迫状态, 将导致沉积有机质总体以富集¹³C 为特征, 可能是造成该地区第三系沉积有机质碳同位素偏重的原因之一. 作为该套烃源岩沉积有机质的生源之一, 硅藻生源高碳数正构烷烃(>n-C₂₅)具有无碳优势分布的特点, 使得该地区高碳数正构烷烃的生源和成因复杂化,在烃源岩有机质评价时应引起重视.     

贵州红枫湖沉积物中有机质的降解与微生物作用

对红枫湖沉积物中有机碳, 孔隙水中的SO₄^2−, 以及沉积物中的DNA和类脂化合物的分布进行了研究. 红枫湖沉积物有机碳的含量(23.3~76.8 mg·g^−1)从上到下呈下降趋势, 0~8 cm含量最高. 沉积物孔隙水中SO₄^2−含量为0.89~40.50 mg·L^−1, 表层4 cm深度内迅速下降至12 mg·L^−1, 4 cm后基本不变. 硫酸盐还原指数代表硫酸盐还原细菌对硫酸盐的还原强度, 表征SO₄^2−作为一种电子受体在有机质降解过程中被利用的程度. 对硫酸盐还原指数SRI的计算表明有机质保留年限为14年, 与孔隙水中SO₄^2−含量相对应. 沉积物中微生物的总DNA凝胶图像显示, DNA在0~9 cm含量相对较高, 9 cm后相对较低, 与有机碳的变化规律和SRI值一致, 表明微生物在湖泊沉积物有机质降解过程中发挥了重要作用; 缺氧条件下, SO₄^2−是重要的电子受体被微生物利用; 沉积物中微生物的总DNA分析为分子生物地球化学研究能为湖泊营养元素循环及湖泊富营养盐化的研究提供重要手段.     

岩石解析气实验新方法对气源对比研究的突破

经多年反复实验和改进, 建立了高真空条件下、球磨机碎样、不经水介质直接收集解析气的装置和方法, 从而最大限度地排除大气污染、粉碎热解以及经水介质集气等各种干扰因素, 使所获解析气中的烃类气体体积百分含量大幅度提高, 最高可达80%以上, 碳同位素系列可实测至δ¹³C₁~δ¹³C₅. 利用新建立的装置进行初步研究, 结果表明: (1) 利用烃源岩解析气的乙烷碳同位素组成判识烃源岩类型, 与应用烃源岩有机地球化学参数判识结果完全一致, 说明利用天然气的乙烷碳同位素组成作为判识母质类型的参数是可行的; (2) 利用烃源岩解析气甲烷碳同位素组成计算的烃源岩热演化程度R_o值与烃源岩实测镜质体反射率吻合极好, 证实了利用统计学方法得到的天然气甲烷碳同位素组成与热演化程度的对应关系是可靠的; (3) 首次建立了天然气气-源直接对比方法, 运用自然源岩样品解析气的实测δ¹³C₁和实测R_o值建立的lgR_o vs δ¹³C₁表达式, 为油气勘探区进行精细油气源对比创造了条件.     

沉积盆地盐构造热效应及其油气地质意义

海相沉积盆地广为发育盐岩,盆内油气藏多与盐岩有关.塔里木盆地是中国最大的海相沉积盆地,该区以往的盐构造研究主要集中于其作为良好盖层的封堵性能和作为构造圈闭的盐相关构造.实测表明,盐岩热导率远大于普通沉积岩(约2~3倍),盐岩这一强烈的热物性差异必然会对盆地地层温度分布及烃源岩热演化产生显著影响,但该问题尚未引起重视.本文基于系列理论模型和库车前陆盆地盐构造地震解释剖面,采用二维有限元数值模拟实验,定量探讨了盐构造的热效应及其对烃源岩热演化的影响.研究表明,盐体会造成盐上地层显著增温(3%~13%)和盐下地层降温(11%~35%),进而分别加速盐上烃源岩和抑制盐下烃源岩的热演化过程.盐体的热导率、几何形态、厚度和埋深是控制地热异常幅度的主要因素.异常范围与盐体尺寸有关,横向上可达盐体宽度的2倍、垂向上为盐体厚度的2~3倍.盐构造使得库车前陆盆地盐下地层温度显著降低,造成盐下侏罗系烃源岩镜质体反射率(Ro)降低约18%,从而有利于盐下深层油气的保存.库车前陆盆地东、西部的盐构造在埋深、厚度、成分和构造变形样式等方面均存差异,这可能是造成该区中生界烃源岩有机质成熟度时空差异分布的原因.上述盐构造的热效应对中国海相沉积盆地深层油气资源潜力评价与勘探具有重要意义.     

水溶烃提供的鄂尔多斯盆地天然气成因的新证据

应用油田水中的水溶烃对有争议的鄂尔多斯盆地天然气的成因进行研究,从而为天然气的成因提供了新的证据;中部气田奥陶系马家沟组水溶烃样品的水溶烃组成中轻组分含量高,重质成分含量低,陕12井和陕78井地层水水溶烃中具有相对较高丰度的三环萜烷,三环萜烷／藿烷的比值分别达到1．48和0．36,孕甾烷和升孕甾烷丰富,藿烷／甾烷低,Pr/Ph低于2．0,反映出以海相碳酸盐有机质生源为主要特征,陕81井样品,三环萜烷和孕甾烷和升孕甾烷缺失,藿烷／甾烷高,Pr/Ph为3．27,主要反映出陆相源岩有机质的贡献,陕37井和陕34井具有微量的三环萜烷,则可能为碳酸盐和陆源有机质混源特征,成熟度参数也同样支持上述推论,以海相碳酸盐有机质生源为主要特征的陕12井和陕78井具有较高的成熟度,而以陆相源岩有机质的贡献为主的陕81井则成熟度最低,具有混源贡献的陕37和陕34井样品的成熟度则介于二者之间。     

海相碳酸盐岩烃源岩热解动力学研究:气液态产物演化特征

以生烃动力学对海相碳酸盐岩的生烃情况进行了热模拟实验, 对气液态烃类组分的生烃动力学参数进行了标定. 在此基础上, 结合专用Kinetics软件将动力学参数作为参照指标, 用动力学方法外推到地质实际中. 结果表明, 在一定的地质条件下, 海相碳酸盐岩热解生成气态烃的主要温度为150℃~220℃ (Easy%Ro介于1.0%~3.0%), 液态烃的生成温度主要为100℃~170℃(Easy%Ro介于0.5%~1.5%). 通过该研究可以建立海相碳酸盐岩有机质生烃动力学演化的参照系, 进而能够对中国成熟度较高的其他海相碳酸盐岩烃源岩作出相对合理的评价, 从而为海相碳酸盐岩烃源岩的定量评价提供一种新的方法和途径, 为加强海相碳酸盐岩油气勘探提供了依据.     

陆相烃源岩未-低成熟无定形干酪根的荧光变化特征及其类型划分

无定形干酪根在烃源岩中占有极其重要的地位,是成烃作用最主要的物质基础,其含量一般占总有机质的70%以上.然而,其研究程度最低,分类术语也较混乱,对烃源岩生烃评价有很大影响.因此,加强无定形干酪根光性、成因及生烃潜力的综合研究对油气勘探具有重要意义.本研究应用显微荧光分析技术对我国典型陆相烃源岩无定形干酪根荧光变化规律进行了系统研究,提出应用二项荧光参数I_(546)~(20)(激发20min后546nm处荧光强度)与R(I_(546)~(20)/I_(546)~0,激发20min荧光强度与开始激发时荧光强度之比)划分其类型的方法.在此基础上,应用RockEval研究不同类型无定形干酪根的生烃潜力     

海陆相活性铁埋藏研究进展及其对松辽盆地烃源岩成因的启示

陆相烃源岩提供了中国主要的油气资源,但是其成因机制的研究显得尤为薄弱。近年来对海相烃源岩成因机制的研究表明,海洋沉积物中活性铁的埋藏对海相烃源岩中有机碳的埋藏起到了重要的调节和控制作用。通过对湖泊中铁循环及其生物地球化学效应进行回顾,指出湖泊沉积物中铁埋藏过程与海洋中类似,同样受到硫酸盐还原作用的影响,并引起营养盐(主要是磷)的大规模释放,从而使得湖泊处于富营养状态,有利于湖泊有机碳的生产和埋藏。松辽盆地在其发展过程中受 到海侵作用的影响,因此该过程可能对松辽优质烃源岩的形成发挥了重要作用。     

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．