四川盆地不同成熟度下志留统龙马溪组页岩有机孔特征

有机质孔隙是页岩气的主要储集空间,也是页岩天然渗流通道的重要组成部分。选取四川盆地不同热成熟度的下志留统龙马溪组页岩,采用场发射扫描电镜开展页岩不同显微组分有机质孔隙形成演化研究。笔石是龙马溪组页岩主要的结构有机质,含量较少,自身不发育有机质孔隙。成岩过程中由脂类原位聚合或外部地质聚合物交代使得笔石化石具有一定的生烃潜力,导致局部存在有机质孔隙。固体沥青是龙马溪组页岩最主要的显微组分,也是有机质孔隙发育的主要载体。考虑细粒沉积物成岩和有机质生烃演化,结合固体沥青赋存形态,可将固体沥青区分为前油沥青和后油沥青,且后油沥青含量占绝对优势。固体沥青有机质孔隙演化与热成熟度密切相关。总体上,随着热成熟度增加,固体沥青有机质孔隙越来越发育。成熟-高成熟早期(GR_o<2.3%),固体沥青孔隙不太发育,可能受到有机质生成的烃类物质掩盖。高成熟晚期-过成熟早期(2.3%4.5%),有机质炭化对页岩孔隙产生强烈破坏作用,导致页岩气勘探风险加剧。

柴达木盆地北缘石炭系克鲁克组页岩气形成条件分析

以柴达木盆地北缘野外剖面地质调查为基础，结合相关钻井、露头资料和前人研究成果，综合分析柴北缘上石炭统克鲁克组富有机质泥页岩展布、有机地球化学、矿物组成、储集空间、含气性等方面特征。结果表明，克鲁克组页岩有机质丰度高， w（TOC）为0．28％～11．93％，平均值大于2％，Ro 为0．9％～1．44％，平均为1．12％，处于有机质热演化的成熟阶段，页岩有效厚度为30～150 m，脆性矿物含量大于40％，微米—纳米级裂缝和孔隙发育，含气量为1．01～2．85 m3／t，平均为1．87 m3／t，尕丘凹陷、欧南凹陷和德令哈断陷有利于页岩气形成与富集，是克鲁克组页岩气勘探开发的有利区。

柴达木盆地北缘地区油气储层中流体包裹体特征及成藏期研究

根据流体包裹体的透射光和荧光镜下观察、包裹体均一温度及含油包裹体丰度(GOI)分析,对柴达木盆地北缘(柴北缘)地区南八仙、马北1号构造古近系、新近系油气储层样品中流体包裹体特征及油气成藏期进行了研究。柴北缘地区流体包裹体较为发育,存在盐水溶液包裹体和有机包裹体,主要分布在石英裂隙、次生加大边及胶结物中,但个体一般较小,主要为5～10μm。含油包裹体丰度GOI值较低,绝大多数样品GOI值分布在2.0%～10.5%之间,约40%样品的GOI值超过5%。包裹体均一温度在不同油气储层样品中差异较大,说明这些包裹体可能是在不同时期形成的。依据包裹体均一温度的实测结果,结合沉积埋藏-热演化史的资料,认为柴北缘地区南八仙构造和马北1号构造均经历了两期油气充注成藏,前者油气充注时间为N1—N21沉积期、N22—N23沉积期,后者油气充注时间为N1沉积期、N1末—N2沉积期。

川东南志留系龙马溪组页岩沥青反射率和笔石反射率的应用

川东南地区下志留统龙马溪组海相页岩中发育有较多的形态清晰的笔石碎屑和孔隙充填无定形固体沥青,准确区分两者是研究该地区热演化程度的基础。川东南地区多口钻井龙马溪组页岩反射率测试结果显示,笔石反射率比沥青反射率在区域分布上具有更好的一致性,笔石反射率均大于3.0%,略高于沥青反射率,并沿西南—东北方向热成熟度逐渐增大,对应等效镜质体反射率在2.0%以上,指示川东南龙马溪组页岩处于高—过成熟阶段。但是,笔石反射率与等效镜质体反射率换算关系仍存在不确定性,有待进一步的研究。

有机质反射率的数字图像实现方法

有机质反射率参数是烃源岩评价和盆地热演化史研究的基础数据。目前有机质反射率的测量工作主要依靠人工手动方法,人为主观因素对测量结果影响较大。从图像传感技术出发,探寻镜质体反射率与灰度图像之间的相互关系,尝试建立利用镜质体灰度图像表征反射率值的方法。分别对标准物质和地质样品开展了镜质体反射率和灰度级的对应测量工作,发现两者具有极好的重合特征,表明利用灰度级定量镜质体反射率的方法具有可行性。但对于高过成熟阶段,两者的关系尚有待深化研究。

四川盆地五峰组—龙马溪组页岩气形成与聚集机理

综合运用有机超显微组分识别、聚焦离子束扫描电镜、高温高压等温吸附和页岩气稀有气体同位素年龄测定等技术,深入研究四川盆地涪陵地区页岩气主力产层上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组的烃源品质、有机质孔隙发育特征、页岩气赋存形式和封存机制。结果表明:1五峰组—龙马溪组富有机质页岩主要形成于表层水生产力高、底层水缺氧的沉积环境,TOC值呈两段式分布,下段TOC≥3%,主要由浮游藻类、疑源类、细菌和笔石等成烃生物及残留沥青组成,其中笔石是TOC值的主要贡献者之一,但页岩气主要来自浮游藻类、疑源类等富氢富脂质有机质及由其生成的液态烃裂解。2有机质孔隙主要发育在固体沥青和富氢有机质中,是页岩气的主要储集空间。笔石等大量有机质呈纹层状、堆积式分布,为页岩气提供了更多的储存空间和各类孔隙连通、流体流动的优势通道。3涪陵页岩气处于超临界状态,以游离气为主。页岩气封闭体系的形成时间与生气高峰期之间的有效匹配,以及后期构造活动对页岩气封存条件的改造程度低是复杂构造区高热演化页岩气滞留富集的关键,页岩的吸附作用、毛管封闭以及低速扩散形成了页岩气微观滞留富集机制。可见,复杂构造区高热演化海相页岩气的形成与富集受缺氧的沉积环境、优质的烃源品质、优越的储集空间和良好的封存条件综合控制。

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。

四川盆地焦石坝构造区页岩有机质特征及其成烃能力探讨——以焦页1井五峰—龙马溪组为例

以四川盆地焦石坝构造区焦页1井为例,根据全岩、干酪根和微体化石等分析,对上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组富有机质泥页岩开展了成烃生物识别和有机岩石学研究,并对成烃能力进行了讨论。研究表明:高过成熟的五峰—龙马溪组页岩成烃生物主要由疑源类、藻类体(层状藻和底栖藻)和动物碎屑(笔石、几丁虫和海绵骨针)组成,成烃生物是有形态有机质的重要组成部分;无形态有机质是五峰—龙马溪组页岩有机质的主要组分,包括无定形体、微粒体和沥青,呈细小颗粒分散在矿物基质中。研究认为富氢的藻类体和笔石管胞内脂类大分子聚合物是主要的成烃母质,大量存在的无形态有机质,尤其是大量孔隙充填的细小固体沥青,说明原始生烃母质具有很强的生烃潜力,是形成页岩气藏的物质基础。

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。

库车坳陷三叠-侏罗纪烃源岩生气特征与生气模式

根据热解实验和动力学模拟计算结果,研究了塔里木盆地库车坳陷侏罗纪煤、煤系泥岩及三叠纪泥岩的生气特征与生气模式。结果表明,库车坳陷三叠-侏罗纪烃源岩具有良好的生气性,尤其在进入中、高热演化阶段,甲烷产率更高,且侏罗纪煤和煤系泥岩的甲烷产率要高于三叠纪泥岩。侏罗纪和三叠纪烃源岩均以生气为主,是库车坳陷的有效气源岩,但前者的生气贡献明显高于后者。

南襄盆地泌阳凹陷烃源岩成熟度厘定及其意义

利用FAMM技术对取自南襄盆地泌阳凹陷15口钻井的19件核桃园组湖相烃源岩样品进行了成熟度厘定。结果显示,烃源岩的镜质体反射率(Ro)抑制程度显著,抑制校正值介于0.08%～0.39%,有机质类型越好,镜质体反射率抑制程度越高。19件烃源岩样品的成熟度均已处于生油窗内(等效镜质体反射率值介于0.58%～1.29%),而非镜质体反射率结果所反映的处于0.38%～1.05%。根据4个钻井不同深度段烃源岩的成熟度确定古地温梯度为36～45℃/km,成烃门限深度为1 800～1 400 m。核桃园组烃源岩成熟度的正确厘定,为合理评价泌阳凹陷石油资源潜力奠定了基础。

海相优质烃源岩的超显微有机岩石学特征与岩石学组分分类

为研究海相优质烃源岩的超显微结构特征,对我国南方海相优质烃源岩层系开展了岩石学和有机岩石学综合分析。通过扫描电镜与能谱进行矿物组成和有机质类型与赋存特征分析,发现有机质主要以硅质生屑颗粒、钙质生屑颗粒、黏土颗粒和有机颗粒4种方式赋存,进而对海相优质烃源岩提出了按生物类型、生物分子结构组成及其生烃特征和沉积成岩变化的成因分类方案,包括生物骨壳碎屑(包括生物矿物)、成烃生物碎屑、沥青组、自生矿物(或原生矿物)、次生矿物(包括表生矿物)和他生黏土矿物等6大类。这对海相优质烃源岩的有机岩石学和岩相学研究具有指导作用。

烃源岩有机碳含量与生排油效率动态评价

选择海相典型烃源岩样品和人工配制烃源岩样品进行热压模拟实验,对比分析了海相烃源岩的生油量、生排油效率与烃源岩有机碳含量的关系,模拟结果表明:(1)烃源岩的生排油量与烃源岩有机碳含量呈线性正相关关系,生排油效率与有机碳含量呈曲线(非线性)正相关关系,相关系数的大小与烃源岩的干酪根类型、岩性及演化史等有关;(2)在整个生烃演化过程中,高有机质含量的优质烃源岩(TOC一般大于2%)的生排油量和效率都高于中等有机质丰度的中等烃源岩(TOC一般在0.5%~2.0%之间)和低有机质丰度的差烃源岩(TOC一般小于0.5%),只有高有机质丰度的优质烃源岩才能够大量生排出油并形成大油田,差烃源岩即使很厚也难以形成大量的油气聚集;(3)在地质演化过程中,烃源岩TOC含量及其生排油气能力始终都是动态变化的,因此需要在确定演化阶段的基础上,结合有机碳含量和生排油效率进行烃源岩和资源量动态评价。

渤南洼陷页岩生烃组分动力学分析及其对页岩油气勘探的意义

中国东部古近系页岩层系烃源岩有机质类型较好,成烃生物以浮游藻为主,主要为Ⅰ型有机质。利用热解色谱仪对Ⅰ型有机质进行了烃源岩生烃组分动力学分析,并结合热史外推地质过程,对渤南洼陷烃源岩层段页岩油气生成潜力、组分及含油饱和度进行了研究。渤南洼陷沙三中亚段烃源岩层系轻烃及重烃生烃转化率分别为31.1%和43.8%,已进入主生油期,如排烃不畅,则层系油饱和指数为273.24,有一定的页岩油潜能,但油质重,不利于页岩油开发;沙三下亚段(沙四上亚段)烃源岩层系轻烃及重烃生烃转化率分别为73%和83.5%,原油已大量生成,甲烷生烃转化率为33.2%,已进入大量生成甲烷阶段,湿气生烃转化率为58.1%,是生成湿气的高峰,如排烃不畅,则层系油饱和指数达571.17,且油气并存,弹性驱动力强,是页岩油开发重要目标区;沙四中及下亚段,生油已结束,是甲烷生成高峰期,如排烃效率低,已生成的原油将会裂解,除非形成超压体系,此时烃源岩层系主要是以气为主,应以页岩气勘探开发为主。

风化作用对高演化黑色岩系有机质影响因素分析——以塔里木盆地柯坪地区玉尔吐斯组为例

通过对塔里木盆地柯坪地区东二沟剖面下寒武统玉尔吐斯组不同风化程度岩石样品的有机地球化学、扫描电镜和能谱分析,探讨了风化作用对岩石有机质特征的影响。结果表明:风化作用越强,有机碳丰度越低、生烃潜力越差,黑色页岩样品中的有机碳和氯仿沥青"A"含量的最大风化丢失量在95%以上,硅质岩风化丢失量小于50%。气候、暴露地表时间等因素是岩石发生风化作用的主要外部因素;矿物组成和有机质赋存方式是影响风化程度的重要内部因素,有机质以游离态形式赋存在高演化页岩中更易发生化学风化而丢失。因此,不能仅根据野外剖面烃源岩样品现今地化特征来进行烃源岩评价和油气资源量评价,而应考虑风化作用的影响。

鄂尔多斯盆地中东部上古生界天然气地球化学特征

鄂尔多斯盆地是我国第二大含油气盆地,天然气勘探前景广阔。该盆地中东部上古生界天然气中烃类组分以高CH4含量(>85%)为特征,C2+含量小于10%,干燥系数(C1/Cn)多大于90%,反映了以"干气"为主、"湿气"为辅的特征。非烃组分主要是CO2和N2,微含H2、He等。上古生界天然气的δ13C1值一般大于-36‰,大部分在-35‰^-30‰之间,δ13C2多在-27‰^-22‰之间,δ13C3多为-27‰^-21‰,δ13C4为-26‰^-20‰,δDCH4值为-185‰^-162‰,与下古生界天然气有差异。研究认为,鄂尔多斯盆地中东部上古生界天然气主要属于煤成气。

蛋白石硅质页岩成岩过程中的孔隙结构变化特征

为研究硅质页岩成岩演化过程中的孔隙结构变化,选取松辽盆地嫩江组低演化蛋白石硅质页岩和渝东南高演化五峰—龙马溪组样品,在X射线衍射分析基础上,采用氮气等温吸附技术,开展了成岩作用过程中蛋白石硅质页岩的孔隙结构变化特征研究。结果显示较低演化的蛋白石硅质页岩比表面积和孔容均远高于较高演化的蛋白石硅质页岩,低演化页岩2 nm以上孔隙主要集中在2~3 nm区间,其次分布在20~30 nm区间,2 nm以下孔隙主要集中在0.6~0.8 nm区间,总孔容主要由10~30 nm区间孔隙贡献;高演化页岩2 nm以上孔隙主要集中在2~3 nm区间,2 nm以下孔隙主要集中在0.6~1 nm区间,总孔容主要由2~30 nm区间孔隙贡献。将五峰—龙马溪组硅质页岩与其相比,发现纳米孔隙在成岩过程中大幅丧失,孔容缩小至原始的1/3~1/10。五峰—龙马溪组硅质页岩中2~30 nm区间的孔隙对孔容的贡献最大,30~200 nm范围内孔隙有微小贡献,2 nm以下的孔隙在成岩演化过程中几乎消失殆尽,显示出成岩作用对不同孔径孔隙的改造程度存在差异性。

原油裂解成气动力学研究进展

对于高温古油藏来说,原油裂解气是形成天然气藏的重要气源。原油裂解成气关系到天然气生成和原油消耗,因而客观评价这一过程对油气勘探有着重要意义。生烃动力学和热模拟实验是原油裂解成气动力学研究的基础。本文总结了原油裂解热模拟实验、原油裂解成气过程及判识指标,讨论了原油裂解成气动力学模型及碳同位素动力学,分析了原油裂解成气动力学研究的地质应用。指出现有的原油裂解成气判识指标难以确定有些天然气是属于原油裂解气还是干酪根裂解气,尤其是高—过成熟阶段生成的天然气;碳同位素动力学已逐渐成为当今国内外油气地球化学研究的前沿,而对原油裂解成气过程中的碳同位素分馏效应研究不够,其预测模型尚不完善。

不同成烃生物的拉曼光谱特征

为了区分不同的成烃生物,本文利用拉曼光谱对烃源岩中两种常见的成烃生物,即浮游藻类和底栖藻类进行了研究。发现不同生源有机质成烃后的拉曼光谱各具特征。G峰与D峰间的位移差能够指示不同成烃生物分子结构中芳环的稠合程度,D峰和G峰的强度比可以反映有机质芳香结构有序度。通过对比不同成烃生物的拉曼光谱参数,发现成烃后浮游藻类的芳环稠合程度明显小于底栖藻类,芳香结构有序度也低于底栖藻类。相同层位烃源岩中不同成烃生物的G峰与D峰位移差有明显区别,即可以通过拉曼光谱检测芳环的稠合程度来区分不同的成烃生物。D峰与G峰强度比不仅受成熟度控制,而且成烃生物的性质对其有重要的影响,也能作为区分不同成烃生物的参考标准。

柴达木盆地西部古-新近系储层流体包裹体特征及油藏成藏时间研究

依据流体包裹体透射光和荧光镜下观察、包裹体均一化温度测定及含油流体包裹体丰度(GOI)分析,对柴达木盆地西部地区跃进一号、尖顶山构造古-新近系储层样品中流体包裹体特征及油藏成藏时间进行了研究。该区储层样品中流体包裹体分布不均一,个体较小,大多数包裹体小于20μm。含油流体包裹体丰度(GOI)值较低,大多数样品GOI值分布在1%～10.0%之间,约35%样品的GOI值超过5%。根据实测的包裹体均一化温度结果,结合埋藏-热演化史,综合分析了跃进一号、尖顶山油藏成藏时间。研究认为,跃进一号、尖顶山油藏均具有晚期成藏特征,前者主要成藏时间为N12-N23,后者主要成藏时间为N22-N23。