烃源岩矿物组成特征及油气地质意义——以中上扬子古生界海相优质烃源岩为例

系统分析中上扬子古生界3套海相优质烃源岩矿物组成及其影响因素,探讨烃源岩矿物组成所蕴含的油气地质意义。中上扬子古生界下寒武统牛蹄塘组、上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组、上二叠统大隆组优质烃源岩具有相似的矿物组成,主要为硅质型泥页岩,黏土矿物含量低,而上二叠统龙潭组烃源岩矿物组成变化较大。约65%的烃源岩样品中石英含量大于70%,黏土型泥页岩主要发育在龙潭组。海相烃源岩矿物组成的差异主要由沉积环境导致,同时受生物沉积作用、热演化成熟度的影响。矿物组成差异是导致烃源岩生烃模式和排烃能力差异的因素之一。牛蹄塘组、五峰组-龙马溪组、大隆组优质烃源岩富脆性的硅质矿物而低黏土矿物,有利于页岩气的开采,但较低的黏土矿物含量对泥页岩吸附气能力是一种制约因素;龙潭组页岩气勘探应根据其矿物组成的变化在不同区域分别对待。

两种温压体系下烃源岩生烃演化特征对比及其深层油气地质意义

利用3种有机质类型的海相烃源岩,分别在温压共控模拟和常规高压釜模拟两种温压体系下开展生烃模拟实验。在系统对比两种模拟方式产物产率、有机地球化学特征基础之上,分析了静岩压力和流体压力、水的性质与相态对烃源岩生烃过程与生烃机理的影响,探讨了实验结果在深层油气勘探中的地质意义。实验结果对比表明,高静岩压力和流体压力以及高温压缩态水的存在对有机质生烃演化具有明显控制作用,主要表现在以下几点:(1)有机质镜质组反射率受到"抑制",成熟阶段原油生成被延迟,高过成熟阶段延缓原油向烃气转化;(2)原油和原油裂解气产率增加,干酪根裂解烃气、CO_2和H_2非烃气产率降低;(3)原油产物中非烃和沥青质组分含量增加,烃气产物干燥系数相对较低、碳同位素值更偏负;(4)促进了干酪根"解聚型"生成油气方式的发生,抑制了"官能团脱除型"生成油气方式的发生。实验结果为深层油气资源评价、勘探深度下限厘定、烃类相态预测提供了有价值的信息。

四川盆地北缘上二叠统大隆组烃源岩评价

四川盆地北缘上二叠统大隆组泥质、硅质岩有机质丰度高、有机质类型较好,是一套局部发育的海相优质烃源岩。大隆组在不同剖面有机质成熟度变化较大,盆地内河坝1井处已达过成熟阶段,而盆地边缘广元、万源地区则处于低成熟—中等成熟阶段。大隆组烃源岩各剖面累计生烃强度大多小于20×108m3。川东北地区大隆组烃源岩与长兴—飞仙关组礁滩相储层有利的时空配置,可使大隆组来源的天然气更有效地在礁滩相优质储层中聚集成藏,对普光等大中型气田有较大贡献;相对于其它海相层系烃源岩,大隆组主生烃期更晚,有利于天然气后期保存。广元、万源等大隆组仍处于低—中等成熟阶段地区是否存在源自大隆组的残余油藏值得关注。

柴达木盆地北缘侏罗系页岩油气成藏条件地质地球化学分析

基于柴达木盆地北缘侏罗系中下统富有机质泥页岩厚度、有机地化特征、物性及泥页岩含油气性等的分析研究，探讨了该地区页岩油气成藏的地质条件，对有利的勘探层段和区带进行了预测。结果表明，柴达木盆地北缘湖西山组和大煤沟组富有机质泥页岩厚度大，有机碳含量多在1.5%以上；有机质类型主要为Ⅱ和Ⅲ型；有机质成熟度从未成熟至过成熟皆有；泥页岩中脆性矿物含量约占50%，孔隙度多在1%~8%之间，孔隙类型多样。湖西山组和大煤沟组泥页岩显示出较强的吸附气体能力，多口钻井在泥页岩段存在明显全烃异常。综上表明，柴达木盆地北缘地区湖西山组、大煤沟组2个层位具备形成页岩油气的地质条件，其中湖西山组中上部泥页岩段为页岩油气有利层段，有利区在冷湖4号-5号构造一带；大煤沟组五段为页岩气有利层段、大煤沟组七段为页岩油有利层段，有利区分布于苏干湖坳陷、鱼卡断陷、红山断陷、欧南凹陷和德令哈断陷东部、南部区。

四川盆地东南部海相层系优质烃源层评价——以丁山1井为例

对川东南地区丁山1井钻遇的海相地层的有机碳含量、氯仿沥青"A"、生烃潜量等进行分析,建立了该井的有机地化综合剖面。结合区域地质资料综合分析认为:川东南地区发育了上二叠统龙潭组黑色泥岩及碳质泥岩、下志留统龙马溪组底部黑色泥岩、下寒武统牛蹄塘组底部黑色泥岩3套海相优质烃源岩;震旦系灯影组含沥青藻云岩和二叠系栖霞组生屑灰岩中固体沥青和氯仿沥青"A"含量高,为好的再生烃源;龙马溪组中部灰色泥岩为一套好的烃源岩;志留系石牛栏组底部泥灰岩和龙马溪组顶部灰质泥岩为中等烃源岩。川东南地区多套优质烃源岩及再生烃源的存在,为该区的油气勘探提供了丰富的物质基础。

四川盆地龙潭组烃源岩全硫含量特征及其对沉积环境的响应

通过对四川盆地龙潭组烃源岩全硫含量系统分析,研究了龙潭组烃源岩硫含量分布特征和控制因素,以及全硫含量对沉积环境的响应和指示意义。龙潭组不同岩性烃源岩全硫含量差异明显,泥页岩全硫含量高,灰岩硫含量则很低。烃源岩全硫含量(TS)与其总有机碳含量(TOC)、黄铁矿含量、干酪根碳同位素之间具有较好的正相关性。龙潭组烃源岩全硫含量和TOC/TS值对其沉积环境具有明显的响应和指示意义。川中、川东南等地区海陆交互相环境下形成的龙潭组烃源岩硫含量极高,TOC/TS值低;川东北地区台内凹陷、深水陆棚等环境下形成的烃源岩硫含量相对较高,TOC/TS值较高;盆地边缘城口、南江、石柱等地区碳酸盐台地、浅水陆棚等环境下形成的低有机质丰度灰岩烃源岩全硫含量低,而TOC/TS值高。

中上扬子区海相层系烃源岩硫含量分布与硫同位素组成特征

中上扬子区海相层系烃源岩相对该区陆相烃源岩总体富硫，且不同层位、同层位不同岩性烃源岩硫含量差异明显，总硫含量与总有机碳含量间存在一定的正相关性。烃源岩中各种形态硫以有机硫和无机黄铁矿硫为主，单质硫在海相烃源岩中较常见，但占总硫含量的比例低。海相烃源岩硫同位素变化范围大，主要在-35‰-30‰，有机硫和单质硫同位素相对偏负，均值分别为-8．68‰和-5．65‰：黄铁矿和硫酸盐硫同位素则相对偏重，均值分别为4．15‰和2．19‰。

固体沥青--反演油气成藏及改造过程的重要标志

我国南方高演化碳酸岩地区普遍发育各种成因类型的固体沥青,固体沥青作为石油与天然气的伴生产物,记录了油藏从形成到被改造、破坏过程中的重要信息,在油气勘探的各个方面起着重要作用。沥青反射率可作为成熟度指标,固体沥青可指示油气的生成、运移,可作为气—源对比的中间桥梁,固体沥青自身可作为好的再生气源,并可用于古油藏储量规模恢复、油裂解气的资源量评价。深化固体沥青的研究,对海相高演化碳酸岩地区的天然气勘探有着重要的意义。

基于网格与GIS的油气资源空间分布与定量评价系统及其应用

论述了基于网格与GIS的油气资源空间分布与定量评价系统的建立方法。该系统能够根据离散的钻井数据和等值线数据进行插值分析,以网格单元为基础进行油气资源的计算与评价;可以用GIS来管理空间数据和属性数据,生成并制作特定地层的油气资源量空间分布专题图和油气藏形态模拟图。以四川盆地川东北地区二叠系气源岩的油气资源评价为例,模拟了其生烃史,计算了其累积生气强度、累计生气量和天然气资源量。

基于ArcIMS的中国天然气信息系统及初步应用

在中国天然气地球化学数据库的基础上,应用ESR I公司的A rcIM S软件建立了中国天然气资源信息系统。利用该信息系统对我国天然气资源的时空分布和地球化学特征进行了分析。以奥陶系天然气为例,讨论了我国奥陶系的天然气地球化学特征及其烃源岩情况,实现了本系统的初步应用。

四川盆地深层—超深层碳酸盐岩油气成藏条件与勘探潜力

四川盆地深层—超深层碳酸盐岩层系分布面积约为10×10^(4)km^(2),源—储叠合有序分布,勘探潜力巨大。通过系统梳理四川盆地深层—超深层基本石油地质条件,分析存在的勘探类型和其勘探潜力,指出未来勘探方向。研究认为:(1)“裂陷—坳陷”构造旋回控制深层—超深层碳酸盐岩储层分布,区域上发育4套厚层白云岩储层,其分布主要受控于沉积相带,最有利储层发育区位于裂陷边缘台缘带;(2)多期隆—坳相间的构造格局控制了四川盆地海相烃源岩广覆式发育,其中最优质的烃源岩包括寒武系麦地坪组—筇竹寺组、志留系龙马溪组和二叠系龙潭组;(3)常规孔隙型碳酸盐岩储层主要分布于川西北和川中—川东地区,层系以震旦系—寒武系和二叠系为主,埋藏深度在6000~10000m,形成下生上储、旁生侧储和上生下储三种成藏组合,成藏条件优越,扬子克拉通西北缘灯影组台缘带和长兴组礁滩、川东震旦系与二叠系礁滩体是未来规模增储重点区带,资源规模超万亿立方米;(4)泥灰岩非常规储层层系以茅口组一段(茅一段)和雷口坡组三段二亚段(雷三段二亚段)为主,源储一体成藏,埋深在3000~6000m,资源潜力超3×10^(12)m^(3),有望成为重大接替领域;其中茅一段有利区主要分布在川东—蜀南地区,雷三段二亚段有利区主要分布在川中地区。

中国南方海相优质烃源岩超显微有机岩石学与生排烃潜力

通过选取中国南方不同层系优质烃源岩样品,综合运用全岩X-衍射、扫描电镜+能谱及生排烃模拟实验方法,对南方海相优质烃源岩矿物组成特征、有机质与矿物组成关系、有机质赋存形式、成烃生物及生排烃特征进行了研究。结果表明,海相优质烃源岩中石英、方解石、白云石等矿物主要是生物成因或与生物成因有关,烃源岩残余有机碳含量与石英含量具有正相关性,而与粘土矿物含量呈负相关。分析认为,南方海相优质烃源岩有机质主要有3种赋存状态:①有机质多与硅质相伴生,是南方海相优质烃源岩中最重要的赋存形式;②有机质与钙质相伴生,是部分二叠系优质钙质烃源岩的主要赋存形式;③有机质与粘土相伴生或被片状粘土颗粒包裹与硅质及钙质生屑一起共生,有机质赋存主要受沉积环境、沉积相控制。海相优质烃源岩成烃生物主要有藻类、底栖生物和菌类3种,同一烃源岩层位样品中往往含有"多重母质"分布。模拟实验表明,浮游藻类的生烃潜力与Ⅰ型干酪根生烃潜力相当,底栖藻类生烃潜力与Ⅱ型干酪根生烃潜力相当。富有机质硅质或钙质超微薄层容易使早期重质油排出,可以形成巨型重质油藏;而片状粘土之间包裹的有机质很难使早期生成的稠油排出,则形成轻质油气藏。

川西北地区海相油气成藏物质基础——优质烃源岩

川西海相油气勘探程度低,油气成藏条件研究薄弱。通过区域地质、烃源岩形成环境、有机地化和有机岩石学等综合研究,重点探讨了龙门山构造带北段海相优质烃源岩发育情况。龙门山北段海相油气成藏的烃源条件好,主要有筇竹寺组、大隆组优质泥质烃源岩和栖霞组、茅口组优质碳酸盐岩烃源岩,而泥盆系烃源岩分布有限,奥陶纪—志留纪缺乏优质烃源岩形成条件。该区经历过大规模油气运移、聚集成藏和后期破坏过程,分析这一过程对川西海相油气勘探具有借鉴意义。预测龙门山逆冲推覆构造带和川西坳陷深处具有良好的海相油气勘探前景。

南方海相优质页岩的成烃生物研究

在以往海相优质烃源岩研究的基础上,利用扫描电镜结合能谱元素分析方法对优质页岩进行成分、成烃生物、形成环境和生烃潜力等综合研究,认为海相优质页岩成烃生物主要有3种类型:1)浮游藻类,包括硅质鱼鳞藻、疑源类(硅质光面球藻、原始硅藻及有机小刺藻等)、蓝藻类(钙质色球藻等)及钙质塔斯马尼亚藻等;2)底栖生物,包括硅质(或钡质或铁质等)藻席、硅质藻孢子囊、硅质藻丝体残片、硅质海绵及原始线叶植物(含粘土)等;3)菌类,包括钙质真菌菌丝(含有机质)、硅质细菌(含有机质)、硫细菌(可不含有机质)、铁细菌(含有机质)及纳米钙质细菌等。通过对不同层位成烃生物组合特征结合能谱元素数据,初步分析了优质页岩形成时的水体环境。现代藻类热压模拟实验和含单一成烃生物的实际油页岩样品热解实验研究表明,浮游藻类相当于Ⅰ型干酪根生烃潜力,底栖藻类相当于Ⅱ型干酪根生烃潜力。

四川盆地大中型天然气田(藏)中H_2S形成及富集机制

通过对四川盆地含硫天然气田(藏)时空分布、地球化学特征及模拟实验结果等的综合研究,揭示H2S形成机理并进行分布预测。P2ch—T1f储集层中足够的含镁SO42-溶液和丰富的烃类(古油藏)在高温条件下发生硫酸盐热化学还原反应(TSR)是四川盆地大中型天然气田中大量H2S形成的主要途径;充足的物源基础、足够的能量供给、适宜的储集空间和苛刻的还原环境下发生的原地反应是高含硫天然气田(藏)形成的主要机制。而以与P2ch—T1f礁滩相储集层同期异相的致密碳酸盐岩为主的斜坡带、陆棚内部以及嘉陵江组、雷口坡组等因缺乏物源、能量等难以形成高丰度H2S,即使有自P2ch—T1f储集层运移而来的高含硫天然气,也因远距离运移H2S被消耗而变为富烃低硫天然气。预测川东北黑池梁礁滩相沉积区有发育高含硫天然气藏的可能性。

优质烃源岩成烃生物与生烃能力动态评价

在海相优质烃源岩常规有机地球化学分析的基础上,综合利用仿真地层热压模拟实验与超显微有机岩石学等新技术对优质烃源岩不同成烃生物生烃潜力进行分析。结果表明:我国下古生界高过成熟海相优质烃源岩目前能够识别的成烃生物主要由底栖生物(或底栖藻类)及菌类(真菌类和细菌)组成,干酪根类型主要为Ⅱ型,这些海相优质烃源岩的原始生烃能力相当于Ⅱ型干酪根,其中底栖藻类相当于Ⅱ1型,真菌细菌类一般相当于Ⅱ2型;其次为浮游生物,生烃潜力与Ⅰ型干酪根相当。优质烃源岩中浮游藻类和底栖藻类在不同成熟阶段的生油能力不同,在高成熟—过成熟阶段生气潜力及其与原油裂解生烃的相对贡献也有差异。因此,下古生界高成熟度烃源岩需要根据不同类型的成烃生物或干酪根类型在各成熟阶段的生油、生气能力进行动态地评价。不同成烃生物生烃潜力研究不仅对常规油气勘探而且对非常规油气勘探也具有重要的借鉴意义。

川东北地区上二叠统吴家坪组烃源岩评价

围绕川东北吴家坪组烃源岩的形成环境和资源潜力等问题,基于钻井和露头剖面资料及地球化学资料,重点探讨了川东北地区吴家坪组烃源岩的品质、规模及生烃潜力。研究表明,川东北地区吴家坪组烃源岩的发育显示出强烈的非均质性,表现为多元的有机质类型和不稳定的时空展布。在吴家坪期,川东北巴中—达州一带沉积了富含Ⅰ-Ⅱ型有机质的黑色页岩和泥灰岩等,发育了一套海相优质烃源岩,生烃潜力高,倾油型,是川东北地区内一个重要的生烃中心,可为川东北长兴组—飞仙关组的油气藏提供丰富的物质基础。

不同类型优质烃源岩生排油气模式

利用地层孔隙异常压力热模拟实验分别对硅质型、钙质型与粘土型优质烃源岩进行分析,生排油气模拟结果表明:(1)成熟早中期硅质型优质烃源岩排油量与排油效率最高,早期主要以重质油排出为主,排油效率高达50%左右;钙质型优质烃源岩次之,排烃效率一般在30%左右;粘土型优质烃源岩排油效率一般只有4%～11%。(2)在成熟中晚期,硅质型优质烃源岩排油效率最高,但是钙质型烃源岩增加迅速达65%,粘土型烃源岩增加不明显。(3)成熟晚期—高成熟阶段,硅质型和钙质型优质烃源岩排油效率变化不明显,而粘土型烃源岩排油效率则从20%迅速增加到90%。硅质型、钙质型和粘土型优质烃源岩生排油气模式之间最大的差异是它们在成熟早中期排油效率和排油量不同。

川东北地区飞仙关组-长兴组储层沥青反射率及含硫量特征

川东北地区飞仙关组-长兴组储层沥青主要为焦沥青,按光性特征可分为均质沥青、均匀长条状沥青、镶嵌结构沥青、小球体沥青、针状结构沥青、香肠状沥青、微粒状沥青;均匀长条状沥青各向异性强,ΔR大于0.5%,具有强的各向异性小球体沥青的ΔR大于1.2%,它们BRmax和BRmin的方差往往小于0.08,其平均值可作为成熟度的评价指标;沥青中硫含量高,可能是小球体沥青形成的一个重要因素,研究硫与沥青之间的关系对该区高含硫化氢气藏的成因研究具有重要的意义。

TSR对气态烃组分及碳同位素组成的影响——高温高压模拟实验的证据

选用高含硫原油、Ⅱ型干酪根、Ⅲ型干酪根以及硫酸镁作为反应物,设计了3组共6个反应体系,以对比发生硫酸盐热还原作用(TSR)与否对烃类组分及碳同位素的影响。模拟实验利用黄金管—高压釜限定系统完成,6个反应体系具有完全相同的反应温度和压力,反应结果具有可对比性。模拟实验结果证实:①TSR反应导致气态产物中H2S和CO2含量的明显增加;②TSR反应导致气态天然气组分变干,即碳数越多的气态烃越容易发生TSR反应,甲烷很难作为反应物参与TSR反应;③TSR反应导致气态烃碳同位素变重,而CO2碳同位素变轻;④TSR导致甲烷碳同位素变重最多,乙烷、丙烷碳同位素变重相对较小,即δ13C2与δ13C1差值变小。TSR反应导致的天然气组分及碳同位素的变化影响了油气源对比的经验公式及判断指标,因此在高含硫天然气区进行气源对比时应考虑TSR的影响。