低成熟阶段煤可溶有机质的热缩聚作用

近年来,煤成油研究在诸多方面取得了可喜进展.煤在地质地球化学演化过程中的化学反应及其与煤成油形成演化的关系的研究,是煤成油形成机理研究中的关键问题之一,本文将简要论述煤液态烃生成演化的重要规律之一——低成熟阶段煤可溶有机质的热缩聚作用.     

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.     

石油中正构烷烃的生成动力学研究

正构烷烃是石油的主要组成之一,关于其生成动力学的研究对于探索石油的生成机理具有重要的意义.然而由于干酪根生烃的复杂性以及缺乏有效的技术手段,目前这方面的资料仍十分缺乏.为克服上述局限性,美国Cheveron石油公司近年来研制开发了多冷阱热解气相色谱仪,笔者利用该仪器研究了由煤生成的正构烷烃的生成活化能并探讨了其地球化学意义.     

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.     

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．     

生物电化学调控微生物代谢强化修复石油烃污染土壤的研究进展

石油烃污染问题已经逐渐成为全球性的土壤环境难题,亟需绿色低碳的新兴技术对其进行治理.本文从微生物代谢的视角,对生物电化学技术(microbial electrochemical technology, MET)在石油烃污染土壤修复方面的研究进展进行了综述.首先,分析了石油烃降解菌的代谢过程,找到了微生物降解石油烃的关键限速步骤;随后,探讨了MET调控微生物代谢机理及其强化石油烃降解机制,确定了电活性菌与石油烃降解菌互营代谢过程是强化石油烃去除关键所在;在此基础上,深入讨论了MET的关键性能参数对微生物互营过程的影响;最后,为落实“双碳”目标,剖析了植物耦合MET的潜在强化污染物去除机制并评估了多技术联合修复的必要性.虽然大量研究为MET强化修复石油烃污染土壤提供了理论支撑与技术支持,但由于污染场地环境多样性和不可确定性, MET的实际应用效果以及未来市场推广仍然需要进一步考量.     

和田河气田碳酸盐岩气藏特征及多期成藏史

根据气源对比研究, 认为该区气藏的主要气源岩为寒武系烃源岩. 在烃源岩演化和构造演化研究的基础上, 结合该区气藏储层沥青薄片分析和流体包裹体均一温度研究, 认为气藏主要有3个形成期. 第1期为晚加里东期, 寒武系烃源岩生成的油通过断层以液相形式向上运移至奥陶系碳酸盐岩储层中聚集, 成藏后由于地壳抬升, 该油藏被破坏; 第2期为晚海西期, 寒武系烃源岩到生凝析气阶段, 由于断裂活动切穿至二叠系, 烃类以液相形式进入奥陶系储层, 可能圈闭条件不好, 没有大规模成藏; 第3期为喜山期, 由于挤压应力的作用, 和田河气田两侧断裂活动剧烈, 形成现今的断垒构造, 寒武系烃源岩到生干气阶段, 烃类以气相形式向上运移至奥陶系和石炭系储层, 形成现今的大气藏.     

未熟-低熟烃源岩中脂肪酸的热模拟实验及演化

用辽河拗陷低熟烃源岩开展水热模拟实验、有水热模拟实验和抽出沥青热模拟实验,结果表明脂肪酸随温度增高逐渐减少,较高温度时有所增加,减少的原因应与脂肪酸脱羟生烃有关,其增加的现象则可能是干酪根新生脂肪酸和干酪根中的强干酪根脂肪酸解析下来转变为干酪根脂肪酸和沥青脂肪酸的结果,抽出沥青热模拟实验中,干酪根热解新生成的沥青含有脂肪酸,表明干酪根中结合的脂肪酸受热可转移到沥青中,低熟烃原岩沥青中,主要以一元长链脂肪酸占优势,干酪根相对含较多的二元脂肪酸,它们均随热演化增高而由以高碳为主变为以低碳为主的分布,根据模拟实验和低热原油烷烃以长链为主,推测脂肪酸对低熟油的贡献主要在低演化降低（R0＜0．6％）,实验表明,在有水参与下,有利于新生脂肪酸和二元脂肪酸的生成,并使脂肪酸脱羟生烃的速度相对变缓。     

深部岩石圈温压条件下烃类存在的实验研究

在密闭体系中压力高达3 GPa, 温度高达700℃的条件下进行了褐煤加水的模拟实验, 分析了实验产物中的烷烃生物标志化合物的变化规律, 并讨论了高压高温对有机质演化的影响. 实验结果表明, 高压抑制了液态烃的生成, 使高峰值后移; 相同压力条件下, 温度升高有利于有机质的成熟演化; 压力增加会抑制或延迟油气的生成和有机质成熟. 高碳数烷烃在地幔高压力条件下仍可以存在, 这不仅突破了“生油窗”的传统概念, 而且还加深了在异常高压高温区寻找油带富集区的认识.     

显微组分的成烃作用模式

烃源岩的成烃作用模式是国内外学者探讨的热门课题,亦是油气研究的最终归属。目前国内外所提出的干酪根成烃模式不下十种,然而没有一种是以显微组分成烃作用为基础。自然界不同类型干酪根由数种不同成因、不同性质的显微组分以不同比例混合而成,要深入了解干酪根的成烃规律,有必要剖析组成干酪根的各个显微组分。本文应用热模拟实验研究了我国陆相烃源岩中十种主要显微组分的油气生成规律,在综合分析的基础上建立起了其成烃作用模式。     

煤岩显微组分的成烃实验研究与评价

选取了一批有代表性的煤和煤岩显微组分样品进行煤成油、成气的模拟实验、Ｒｏｃｋ－Ｅｖａｌ热解、色谱、色总－质谱等分析测定,提供了不同热演化阶段各类煤样的气态烃、轻烃、氯仿沥青Ａ、液态烃和总烃产率数据和曲线。综合研讨了煤的成油和成气规律及煤岩组成、热演化程度等对油气产率和产物组成的影响,并通过新疆吐哈盆地、塔里木盆地等煤成油气田样品的分析测定与各类煤岩样品生油生气模拟实验结果的对比研究,提出了烟煤阶段     

生物降解沥青砂再次热作用的实验模拟

油藏次生变化是当前石油地球化学的热点研究领域，塔里木盆地志留系沥青砂岩在形成后经历了多种次生变化，包括生物降解、水洗、散失以及在后期沉积过程中的再次热作用．采集生物降解后的沥青砂，利用高压釜模拟再次热作用对沥青砂的成分、同位素以及物理性质的影响．结果表明：沥青砂在再次热作用下以产气为主，产生的裂解气碳同位素偏轻；C6 以上的组分产率较少，且以轻质油为主；模拟过程中生物降解油砂的饱和烃色谱特征与现今志留系沥青砂的饱和烃色谱特征具有一致性；沥青砂岩的孔隙度随着模拟温度的升高而增大，且荧光颜色逐渐变深，反射光下沥青的颜色则逐渐变浅，反射率增大．由实验结果推测，塔里木盆地志留系沥青砂在后期再埋藏的过程中，热作用对沥青砂的成分与结构产生了一定的影响．     

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．     

东营凹陷古近系异常高压的形成与岩性油藏的含油性研究

对东营凹陷异常高压的形成机制进行了系统的分析, 认为欠压实、生烃增压、地层剥蚀对流体增压有显著作用, 但是由于增压机制的阶段性差异, 对油气运移有影响的机制主要有生烃增压及地层剥蚀作用. 根据对东营凹陷盆地演化史的分析, 认为东营末期地层抬升剥蚀之前异常压力的形成以欠压实为主, 而在剥蚀之后以生烃增压为主, 在明化镇末期又发生了一次剥蚀, 造成压力场的变化而诱发流体运移. 异常高压的发育是岩性油气藏形成的必要条件, 而且二者具有很好的正相关关系. 根据现今油藏中压力与充满度的大小, 确定了成藏动力与岩性油藏含油性之间的定量关系. 而成藏动力的大小, 既取决于动力源, 还取决于储层毛细管力、围岩流体压力及在不同输导体系的动力衰减.     

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.     

煤层气组分的形成演化模拟实验研究

采用封闭高压高温热解实验装置，在336.8～600℃模拟温度和50MPa模拟压力及20℃/h和2℃/h升温速率条件下，对泥炭和煤岩进行了热解生气模拟实验，研究了煤层气组分的形成演化．结果表明，煤岩热解煤层气主要由烃类气体组成，其次为非烃气体，而泥炭则相反．烃类气体以甲烷(CH_4)为主，重烃气体(C_2～C_5)较少；非烃气体以二氧化碳(CO_2)为主，氢气(H_2)和硫化氢(H_2S)含量微量．温度是控制煤层气生成演化的主要因素，随着R_o值增大，热解煤层气CH_4生成量呈单向快速增加，CO_2则表现为缓慢增加趋势，C_2～C_5先增后降；泥炭与煤岩及山西组煤岩与太原组煤岩相比较，前者具有更高的煤层气生成潜力，反映了成气物质性质对煤层气组分的生成特征的影响；低温速率有利于CH_4，H_2和CO_2气体的生成以及C_2～C_5气体的裂解，说明时间对煤层气组分的生成演化具有重要的控制作用．结合研究结果，讨论了地质环境下煤层气研究的应用意义．     

草本沼泽泥炭不同演化阶段气体碳氢同位素组成及其演化特征

煤层气聚集存在着“累积聚气”和“阶段聚气”两种形式. 目前缺乏“阶段聚气”煤层气的地 球化学特征和指标的研究. 通过草本沼泽泥炭在不同温度下制备的样品进行热模拟实验, 获得 了不同演化阶段甲烷和乙烷的碳、氢同位素组成和演化规律. 发现甲烷和乙烷碳同位素组成明 显地受原始样品演化程度的影响, 而氢同位素组成主要与成熟度密切相关. 确定了成煤有机质 从Ro 为1.2%, 1.7%, 2.4%, 3.2%, 3.7%分别演化至Ro 5.7% (4.8%)之间生成的气体碳、氢同位素 组成. 建立了成煤有机质在不同演化阶段热解气体碳、氢同位素组成与Ro 之间的关系和甲烷 与乙烷的碳、氢同位素之间的关系式. 这些为研究不同成熟度区间生成的煤层气的成因和“阶 段聚气”的煤层气地球化学特征认识及其成因判识提供了科学依据. 并且, 将这些研究结果应 用到我国沁水盆地南部煤层气研究, 认为该地区煤层气是在中侏罗世以后聚集而成, 具有“阶 段聚气”的特征, 这与地质研究结果相一致, 从而证明了热模拟研究成果对自然界煤层气成因 的判识具有重要的科学意义.     

鄂尔多斯盆地酸解烃碳同位素组成与气-源对比

在有机质热演化成烃作用的同时,其成烃产物通过岩石吸附、成岩矿物的包裹等作用被记录在沉积岩石中,酸解烃指被成岩碳酸岩、铝硅酸盐等矿物包裹的C_1—C_5,气态烃,在样品粉碎和真空条件下,游离烃已大部分被解析,兼之酸解烃较岩石吸附烃又高出3个量级.其化学组成和同位素组成的变化则应与相应层段生成的天然气地球化学特征相一致,因此可通过源岩酸解气和天然气同位素组成的对比,追索烃源岩,这种气-源对比较前人的工作更直接一些.本文通过鄂尔多斯盆地城川一井酸解烃组成的垂向变化及古生界烃源岩酸解气和天然气碳同位素对比研究,探讨了酸解烃的来源及利用烃源岩酸解气与天然气同位素组成,进行气-     

库车前陆逆冲带异常高压成因机制及其对油气藏形成的作用

在综述沉积盆地内异常高压形成机制的基础上, 对库车前陆逆冲带的异常高压的分布、特征及其成因机制进行了深入的探讨. 库车前陆逆冲带之西部克拉苏构造带异常高压主要分布于下第三系至下白垩统中; 构造挤压作用及其构造侵位是其异常高压形成的主要机制, 下第三系膏盐岩层的封闭也是其重要原因. 东部依奇克里克构造带的异常高压主要分布于下侏罗统阿合组, 其异常高压不是由欠压实、而主要是由生烃作用引起的, 构造应力也起了重要作用. 不同的异常压力分布和成因机制对油气藏的形成具有不同的作用. 克拉苏构造带K-E储层为一它源的异常高压系统, 成藏的条件之一是烃类(T-J烃源岩)沿断层向上运移至K-E储层, 并在其中聚集成藏, 而这一运移和聚集过程受到K-E储层异常高压系统的控制. 依奇克里克构造带异常高压封闭体系是造成T-J储层溶蚀孔隙不发育, 导致储集物性差的主要原因; 而依南2号构造T-J储层物性差是该构造缺乏石油聚集、形成天然气藏的主要原因.     

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．