生物气源岩评价方法

生物气源岩生成的是以甲烷为主的天然气,而生油岩生成的主要是液态烃,后者的研究与评价方法已不完全适用于生物气,因而不能用有机碳含量、烃含量等指标来评价生物气源岩。为此建立了一套生物气源岩的综合评价方法:①用Ro来反映演化指标,生物气源岩沉积在未—低熟演化阶段,其Ro<0.7%;②以nC21-/nC22+来反映生源指标,对于生物气源岩来说,富氢、富氧混源输入是有利的;③以姥鲛烷/植烷比值(Pr/Ph)作为环境指标,Pr/Ph低是还原环境加强的结果;④以主峰碳数作为降解指标,奇数碳为主峰的生物气源岩产气率高,偶数碳为主峰的生物气源岩产气率较低。该综合评价方法适用于柴达木、莺—琼、河套和松辽等盆地。

柴达木盆地三湖凹陷岩性气藏的勘探前景

三湖凹陷为北陡南缓,北斜坡由于凹陷急剧沉降与边缘相对抬升形成多个挠曲褶皱带,坳陷内可形成2大类岩性生物气藏,即陡坡带岩性气藏和缓坡带岩性气藏。指出多旋回的构造运动,多期湖平面升降,为多类型岩性圈闭的形成奠定了物质基础;生物气的长期生成为成藏提供了丰富的气源;砂层良好的孔渗条件及大面积分布为成藏提供了运移汇聚条件。认为三湖坳陷岩性生物气藏具有巨大的勘探前景。

准噶尔盆地南缘煤成油的地球化学特征

齐古油田的原油来源于准噶尔盆地南缘中、下侏罗统的煤系地层.具有饱和烃与芳烃含量高,Pr/Ph>2.5的特征.原油与母岩的碳同位素组成有较好的一致性,都富集重组分.色质分析结果表明,离子特征峰具有典型陆源高等植物输入的标志.泥岩有机质的显微富氢组分占20％以上,它们富集于河流三角洲和水下冲积扇等地.在弱还原—还原环境的低演化阶段形成天然气,也能形成石油,在该盆地沿边缘呈带状分布。

中国西部主要沉积盆地成烃地质特征

讨论了我国西部盆地（塔里木、准噶尔、吐哈、柴达木）成烃地质特征。认为中国西部盆地振荡运动频繁，均为复合型盆地，有海相和陆相沉积体系，生储层时代老，形成多套含油气组合。不同地质时期沉积中心和生烃凹陷的转移控制着油气田分布。盆地背斜成排成带，局部构造发育，油气藏以背斜型居多。地温梯度低，成气期晚，有利于天然气的保存。

微生物在石油生成中的作用(一)——降解和去含氧基团

近20~30年来,高温微生物学研究取得了迅猛发展,已发现高温菌(大于50℃~60℃)约70个属140种。最适合生长的温度普遍在60℃或80℃以上,最高生长温度可达110℃~113℃。在沉积物的浅层至深层,由低温至高温都广泛分布着厌氧微生物群体。它们分布在深层水中或岩石表面,包括各种分解菌、产氢菌、产甲烷菌等。这些菌种生存的温度同石油生成的主要温度段(60℃~100℃)大体相同。微生物是单细胞生物,个体小,结构简单。当环境变化时,每个细胞能直接感受到环境的刺激,更易发生适应作用,发生遗传上的变异。高温、高压、高盐环境成为嗜热菌生存的良好环境。嗜热菌的大量发现为认识生命起源、油气藏的形成提供了坚实的理论基础。沉积物中有机质转化成石油是由大分子有机质(分子量可达数万至数十万)降解成中、低分子化合物的过程,由有机质富含含氧基团、杂原子变成基本不含含氧基团的过程。这些功能主要是由微生物作用完成的。碳是构成生命的核心原子,微生物需要从有机质中吸取碳源组成细胞壁、细胞膜、细胞质、细胞核等细胞物质。大分子有机质需逐步分解成简单的有机质才能被微生物吸收,如蛋白质分解成二肽,碳水化合物水解成单糖便可被微生物利用。厌氧微生物不断获取碳使有机质逐步变成简单化合物。微生物的厌氧呼吸使有机质中的含氧化合物减少,形成一些较原来基质更为还原的化合物。在沉积物的厌氧呼吸中,作为最终电子受体的物质是有机物结构上的羟基、羧基等官能团,除去含氧基团便形成了烃类。

微生物在石油生成中的作用(二)--氢代谢及多源输入

产氢菌的发现是近代微生物学研究的一大重要进展。地质体中的氢代谢(氢的生成和利用)是微生物降解有机质形成烃类的重要环节。在石油生成过程中,氢是重要的中间产物及主产物。大分子化合物分解为小分子化合物、脱去含氧基团、烯烃成为饱和烃均需要补充氢。没有氢代谢便没有石油的大量生成。产氢菌含有氢化酶,具有生成H2的能力。一部分微生物在降解有机质的过程中形成H2,另一部分微生物利用H2进行生命活动,产氢耗氢一直处于一种稳定的动态平衡,产氢微生物只有在耗氢微生物存在下才能生长。耗氢微生物的耗氢作用又促进了产氢反应的连续进行,这种微生物的互营联合,发生在石油形成过程中的各个阶段。氢转移是厌氧降解有机质区别于有氧降解有机质的最重要特征。微生物生长繁殖受温度、营养及沉积环境的影响,从浅层至深层,微生物种群不断更替,原有的种群因环境改变而死亡,新的种群又会大量繁殖,死亡的微生物输入至沉积层便成为烃类。酶是一种具有催化活性的蛋白质,微生物的一切生命活动都离不开酶。一种酶只能催化一种反应或一类反应的完成,各阶段都有独特的酶系统,酶在完成专属代谢途径后,可转化成石油组分,如叶绿素转化成甲烷菌F430辅酶,再转化成卟啉。地层温度促进了有机质热裂解,使有机质中的C-C键断裂发生得更加频繁;厌氧微生物的降解作用也使有机质发生降解。二者方向相同,互为融合,使有机质的裂解加速。微生物对有机质改造形成烃类,其中脱去含氧官能团、产氢用氢形成饱和烃等作用,对讨论石油和天然气的形成具有重要意义。

准噶尔盆地腹部侏罗系烃源岩有机显微组分特征

以荧光显微镜为主，结合反光、扫描电子显微镜研究，可以准确评价烃源岩。准噶尔盆地腹部盆参２井、盆４井侏罗系烃源岩有机显微组分以藻类无定形体为主，占５１％～９６％；彩南油田三工河组泥岩无定形体可达９３．８８％或微粒体含量为８３．９５％，在Ｒ_ｏ＜０．７３％时已经生油。

对天然气、石油形成特征的一些认识

有机质类型和演化阶段的不同,是油、气藏空间分布不同的主要原因。腐泥型有机质发育区是油藏发育区,腐殖型有机质及腐泥型高演化区是气藏分布区。Ⅰ型有机质主要是一次降解成烃,有主要的生油运移期;Ⅲ型是长期不断降解成烃,从未成熟至高成熟阶段都有天然气的生成运移过程。通过对天然气、石油形成特征的研究,建议加强中、浅层生物、低温热解气的勘探。

准噶尔盆地烃源岩的热谱分析研究

根据1090热分析系统所得的DTG曲线可区分干酪根类型。用DSC法测定干酪根脂碳率和芳碳率,可研究有机质结构演化并估算生油气量。准噶尔盆地油气源层主要有上二叠系、上三叠系、中下侏罗系和下第三系。以上二叠系最佳,凹陷中部为腐泥型,生气能力为腐殖型的一倍多。侏罗系褐煤生油气量为壳质组>镜质组>惰性组。热谱法用样少,时间短,重复性好,是一种综合性的快速评价方法。

微生物改造有机质不同演化阶段油气的生成

石油是生物地质作用的产物,沉积物中有机质的组成和结构影响着石油天然气的生成。微生物改造有机质形成石油、天然气具有明显的阶段性:1)易溶于水的有机质和分子量小、成分简单的化合物优先参与到成油中形成低熟油。2)成熟油的有机母质主要为来自水生生物、藻类的脂肪和蛋白质,其次为来自陆源有机质中的碳水化合物脂肪分解菌、蛋白质分解菌、产氢菌等;脂肪酸初始阶段不溶于水,只有当环境中不存在占优势的其他碳源物质时,微生物才能利用和分解脂类进行生长。3)高演化阶段生存着大量的嗜热、超嗜热产甲烷菌,来自于陆源植物的纤维素、木质素、高分子聚合物等许多在成熟阶段难以降解的有机质在高演化阶段可以发生降解。成油过程要经过降解有机质、去除含氧基团、产氢菌产氢、耗氢菌用氢等过程,较成气过程更为复杂。

加强生物低温热解气的研究和勘探

温度是成油的主要因素,除热作用外,生物作用也是形成天然气的重要因素。微生物活动是在沉积过程中发生最早的活动,它具有体积小、面积大、繁殖速度快的优越体制。微生物的活动范围不限于生物成因气藏分布的1200m的埋藏深度,在深达3000m以内都是非常活跃的。红菌最活跃的温度是4～75℃,一般地温梯度为1.8～3.2℃/100m,至1200m仅为20～30℃。在高于20℃的条件下,甲烷菌的产率随温度上升而提高。

中国西部主要盆地油气形成特征

中国西部盆地（塔里木、准噶尔、吐哈、柴达木）有古生代海相和中、新生代陆相多种成油体系，克拉通内古隆起及其斜坡和前陆盆地是大中型油气田富集区。侏罗系煤系地层煤、泥岩均能生烃，富油又富气，形成自生自储式油气藏和下生上储的次生气藏。凹陷带强烈沉降，烃源岩厚，油气形成多阶连续。多期构造运动促使西部盆地油气为多次运移、多期成藏及晚期成藏。

生物气的形成机理及源岩的地球化学特征——以柴达木盆地生物气为例

生物气形成于有机质演化的未成熟—低成熟阶段,形成过程非常复杂和多元化;主要通过H2+CO2生物化学还原反应和乙酸发酵两条途径完成。通过研究柴达木盆地生物气认为:生物气气源岩的地球化学特征均与细菌的产甲烷活动有关,有机质中存留被细菌改造的遗迹;生气母质多为混合型,有机质含碳量低,IHC+IH和IO指数主要分布在大于100mg/g·TOC值域范围内;氯仿沥青"A"族组成中非烃含量较高,多数样品的正构烷烃分布模式与脂肪酸化合物相似;植烷类、甾萜烷类化合物主要被细菌生源烃以及其它被细菌改造后的生源烃所表征;有机母质沉积在强还原环境中。

微生物改造有机质与未—低熟石油的形成

对部分淡水和咸水环境中非海相沉积物及未—低熟烃源岩进行了微生物类发酵实验。发酵后生烃潜力增强,烃类含量增加,烷烃奇偶优势降低。发酵样品中,生物构型的藿烷消失,地质构型藿烷大量出现,各项异构化参数接近、达到终点值。说明温度不是影响藿烷成熟度指标的唯一因素。在低演化阶段,微生物参与和改造有机质,可以使有机质直接转化为石油烃类。

准噶尔盆地侏罗系烃源岩及油气形成特征

通过对沉积相时空展布特征、烃源岩及油气形成地球化学特征的研究，将准噶尔盆地侏罗系烃源岩划分为沼泽相和湖泊相两大类型。沼泽相烃源岩生烃组分主要为来源于高等植物的基质镜质体和壳质组，形成的油藏有齐古油田的Ｊ１ｂ油藏；湖相烃源岩生烃组分主要为藻类体、藻无定形体、菌解无定形体、壳质组和镜质组等，主要分布在腹部漠区凹陷和阜康凹陷，为半深湖相－浅湖相沉积，有机质以Ⅱ型为主，部分偏Ⅰ型或Ⅱ型，形成了彩南油田和某些井的油气。沼泽相烃源岩生烃期Ｒｏ值为０．５％～０．９％；湖相烃源岩演化程度也普遍较低，Ｒｏ值多数在０．５％～０．８％范围。湖相烃源岩生物标志化合物的组成特征，明显反映了其生源构成比例和热演化程度的差异。差异成熟使轻组分早熟早排，分期排烃，明显出现低成熟和成熟两个油气生成带，前者生烃期Ｒｏ值大约为０．４％～０．７％，后者生烃期为０．８％～１．２％。准噶尔盆地腹部侏罗系，尤其是中、下侏罗统，并非均是煤系地层，因此在勘探战略上应当引起足够的重视。

准噶尔盆地白家海凸起湖相原油与烃源岩芳烃地球化学特征

位于准噶尔盆地东部白家海凸起上的彩南油田，其原油芳烃地球化学特征与阜康凹陷原油具有同源性，与该区中、下侏罗统湖相烃源岩有密切关系。原油及烃源岩中芴含量相对较高（35％～55％），氧芴次之（25％～45％），硫芴低（6％～35％），反映为淡水湖相环境沉积生烃。芳烃馏分中菲和苊菲系列的含量最高，平均原油为32．45％，烃源岩为30．08％；萘系列原油平均为22．16％，烃源岩为22．25％。白家海原油DBT／P值比海相原油低，Pr／Ph值比海相原油高，油源来自湖相淡水沉积。研究表明，二苯并噻吩化合物愈高，菌解无定形体含量愈低。白家海凸起湖相烃源岩二苯并噻吩均低于8．5％，为微生物的生存与活动创造了一个良好的生境，有利于细菌降解有机质及类脂物富集。从甲基菲参数看，烃源岩演化程度较低，与实测Ro值（0．53％～0．64％）相近，为低成熟阶段生油。在准噶尔及其它盆地，寻找来自侏罗系湖相烃源岩的低熟油藏颇具潜力，为丰富和发展陆相早期生油理论提供了重要依据。

1854m～2608m气源岩中产甲烷菌的富集培养和发酵产气实验研究

供试样品１０个，为准噶尔盆地马庄气藏侏罗系气源岩，埋深１８５４ｍ～２６０８ｍ，形成于沼泽－滨浅湖相沉积环境，为ⅡＢ～Ⅲ型有机质，Ｒ０值＜０．７４％，处于低演化阶段。本文就烃源岩中厌氧发酵细菌的数量及产甲烷菌的类型、分布状况进行了研究，并直接利用地质样品进行了生化模拟产气实验。样品中发酵性细菌数量分布在５×１０２个／ｇ～２．３×１０４个／ｇ之间。在３５℃～６５℃状态下，从样品中普遍富集培养出产甲烷球菌（Ｍｅｔｈａｎｏｃｏｃｕｓ）；在５５℃条件下，从７号样品中富集培养出产甲烷杆菌（Ｍｅｔｈａｎｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ）。模拟产气结果表明：①３５℃时的甲烷累计产气量最高，为２９．４８ｍｌ～３９．４１ｍｌ，占总产出气体的８０％以上。（２）产出气体组份一致，以ＣＨ４和ＣＯ２为主，含极微量的乙烷和丙烷。（３）在３５℃时，产出甲烷气体的δ１３Ｃ值分布在－４０．１２‰￣—４３．９８‰之间，５５℃时为－５６．８２‰￣—６０．１０‰，６５℃时为－５８．０６‰￣—６５．１１‰，３５℃～５５℃时产出气体的甲烷碳同位素比值中值与实际气藏天然气的甲烷δ１３Ｃ值相近。该项研究为探讨产甲烷菌等厌氧微生物在２０００多米沉积岩中仍有活动提供了直接?

生物气源岩中原核生物改性指标与评价新方法

在调查原核生物化学分配作用对有机质饱和烃中主要生物标志化合物和咔唑类化合物分布产生影响的基础上，借助微生物学领域的研究成果，对柴达木盆地东部和松辽盆地北部两地区泥岩样品进行地球化学分析。确定可利用规则甾烷／17a（H）-藿烷值、C35β升藿烷指数、奥利烷指数、BNH／TNH等参数及（C28—C31）-烷基甾烷丰度的变化对未熟—低熟有机质中细菌和古菌活性进行评价。在淡水— 咸水沉积域的强厌氧环境中，生气母质的有机氮含量与产甲烷八叠球菌属的固氮作用有关，来自原生质的含氮杂环化合物在产甲烷条件下，被产甲烷菌伙伴所降解，因此在优质生气母质中，C0—C3咔唑和苯并咔唑化合物的总含量很低，比其他类型样品低1～2个数量级左右。

未熟有机质发酵后饱和烃中主要生物标志化合物的变化

采用对未熟有机质富集培养本源菌再进行类发酵(Eh>-300mV)的模拟实验方法,重点研究了发酵样品中某些生物标志化合物的变化,探讨了在低演化阶段,由于细菌对有机质的参与和改造,液态烃类形成的地球化学特征。样品发酵后,烃类,尤其是低相对分子质量烃类含量增加,CPI和OEP值接近或略高于1。族组成中,沥青质含量减少,烃类和非烃增加。饱和烃中,C-13位上带有正烷基侧链的三环萜烷出现;高含量的伽马蜡烷被检出;生物构型藿类化合物向地质构型藿烷转化,C-22位上立体异构化平衡参数明显增大,接近或达到异构化终点值;单芳甾类烃与三芳甾类烃共存;甾体化合物含量的总体趋势是相对贫乏,平衡参数较低。

准噶尔盆地彩南油田油源研究

通过对准噶尔盆地白家海凸起及其邻区原油与烃源岩饱和烃地球化学特征的研究,取得了彩南原油及烃源岩有机质在生源构成、成烃环境、演化程度和原油运移模式四个方面的认识,指出白家海凸起和阜康凹陷中、下侏罗统尤其是三工河组泥质岩系是彩南油藏的主力烃源岩,为今后进一步勘探提供了科学依据.