鄂尔多斯盆地西缘中-上奥陶统烃源岩的形成环境、成烃生物及岩矿特征

鄂尔多斯盆地西南缘奥陶系发育与盆地本部奥陶系沉积特征截然不同的沉积层,其中西缘的中-上奥陶统烃源岩发育较好的海相烃源岩层。近期,通过对该套烃源岩形成的构造—沉积环境、成烃生物特征及烃源岩层岩矿特征等方面的分析,表明有利烃源岩的发育受多种因素的控制,其分布具有一定的规律性:1)盆地中-上奥陶统主力烃源岩主要形成于沉积水体不断加深的构造沉积背景,其中沉积水体能量较弱,陆源碎屑注入相对较慢的半深水斜坡环境最有利于富有机质烃源岩发育;2)西南缘奥陶纪虽然生物类型多样,种群繁盛,但能形成重要烃源岩层的母源生物(生烃母质)却多以浮游生物、疑源类(微体藻类)及蓝细菌为主,相对还原的介质环境和适宜的沉积埋藏速率对有机质的有效保存也起重要的控制作用;3)X-衍射物相分析及扫描电镜等微观研究显示,主力烃源层段所谓“泥页岩层”的造岩矿物类型仍以石英、长石类为主,次为伊利石类黏土矿物与碳酸盐矿物,少量黄铁矿等;黏土矿物及黄铁矿含量与有机质丰度关系密切。

鄂尔多斯盆地中、东部奥陶系马家沟组成烃生物及烃源岩地球生物学评价

近年来鄂尔多斯盆地中、东部奥陶系马家沟组盐下天然气勘探取得重大突破,但马家沟组碳酸盐岩-膏盐岩组合总有机碳含量(TOC)普遍较低,寻找优质烃源岩、研究其形成条是勘探急需解决的问题。用鄂尔多斯盆地中、东部马家沟组岩心样品,分析古生态、古环境及成烃生物,研究成烃生物的组合特征及其随古环境的变化。用生境型和生源Ba元素含量作为生物学评价指标,用元素含量比值V/(V+Ni)指标和蒸发盐矿物种类作为地质学评价指标,开展了烃源岩地球生物学分级评价。研究表明:①鄂尔多斯盆地马家沟组成烃生物为浮游藻类、底栖红藻、底栖褐藻和和底栖蓝藻4大类。②马家沟组沉积期具备较高生物生产力烃源岩发育的条件。高频的海平面变化和气候干、湿交替导致了水体盐度和氧化还原条件的频繁变化,因此有机质的保存条件是该地区烃源岩形成发育的关键因素。③有利烃源岩发育的地球生物相为耐盐菌藻膏云潟湖边缘相,其次为浮游藻浅潮下带泥云坪和膏泥潟湖相。④烃源岩地球生物学评价结果与残余有机碳丰度评价结果相比,烃源岩相对更好,好的烃源岩是暗色泥质纹层或条带的含膏泥质白云岩、含泥白云岩、石膏质泥岩和白云质泥岩。

北黄海东部次盆地构造热机制与成烃效应

北黄海东部次盆地属于中新生代小型叠合断陷盆地,是我国海域勘探程度较低的一个盆地,对其经历的复杂构造-热演化史尚未有相关研究。本文利用镜质体反射率(R_o)和磷灰石裂变径迹(AFT)两种古温标进行多方法的热史模拟,获得了盆地中新生界的热流史及地温梯度的变化,并恢复了盆地的剥蚀量及抬升剥蚀过程,在此基础上研究了盆地内烃源岩的热演化历史。结果表明,东部次盆地从中侏罗世至今,经历了古热流由高(75~90 mW/m^(2),120~100 Ma)到低(60 mW/m^(2),40 Ma),然后再升高至现今(70 mW/m^(2))的过程,且早期(100~70 Ma)降温缓慢,后期(70~40 Ma)降温快速。古地温梯度相应地呈现由高(34~36℃/km)到低(23℃/km),再升高(28℃/km)的变化趋势。东部次盆地晚白垩世之前的古地温梯度和古热流高于现今的地温梯度和热流,这与盆地由断陷阶段-坳陷阶段的演化过程一致。东部次盆地晚白垩世—始新世经历了较强的抬升剥蚀,地层的剥蚀厚度为1.0~1.5 km,在100~90 Ma地层沉积开始缓慢或停止,明显的剥蚀过程发生在85~40 Ma,其中70~40 Ma为快速剥蚀阶段。东部次盆地的构造热演化史影响了盆地内烃源岩的生烃过程。中上侏罗统两套烃源岩都存在早期(晚侏罗世—早白垩世)生烃过程,在中部坳陷内的主体生烃坳陷,晚白垩世—始新世地层剥蚀厚度较小,且渐新世之后地层沉积厚度较大,现今能够达到的地温也越高,有利于烃源岩晚期生烃,证实了该盆地具有一定的勘探潜力,应围绕主体生烃坳陷寻找有利成藏区。

中国石化石油勘探开发研究院无锡石油地质研究所实验地质技术之源—储协同成烃成藏演化实验技术

深层—超深层高温高压地质条件下依然存在独立液相油藏,且油气资源丰富,传统生油气理论难以合理解释深层条件下烃源岩演化过程与油气保存机制,多期构造作用下成藏过程呈现多样性,深层油气来源与运聚过程复杂。模拟实验作为一种有效的手段,贯穿于成盆、成烃、成藏的各个环节,对深化油气的生、排、运、聚过程研究起到了非常重要的作用。然而,现有成岩、成烃、成储、运聚成藏模拟实验是彼此独立的,无法满足多期构造作用下深层同一个含油气系统内源—储—藏多样性形成与动态演化过程研究的需要,因此有必要创建一种成烃—成储—成藏一体化物理模拟技术。

盐湖相有机质成烃模拟实验研究

通过泥岩和泥岩顶底板加ＮａＣｌ的生排烃模拟，指出盐湖相未成熟或低成熟石油是沉积岩石中分散有机质经化学降解聚集的产物，并对早期成烃机制进行了探讨，对常用的烃源岩母质类型、成熟度等参数提出了新的认识。

东海盆地西湖凹陷下第三系烃源岩显微组分组成和成烃组分剖析

采用有机岩石学分析方法，结合有机地球化学资料对东海盆地西湖凹陷下第三系烃源岩（煤和泥岩）进行剖析研究。本区烃源岩富镜质组（＞60％），贫惰性组（＜10％），含10％－30％的壳质组和腐泥组；“壳质组＋腐泥组”含量与氯仿沥青、总烃和有效碳等呈正相关关系；树脂体和“孢子体＋藻类体”分别为早期成烃和晚期成烃的组分，并相应建立了本区烃源岩的成烃模式。

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。

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。

川中—川东南地区震旦系—下古生界沥青来源及成烃演化

据实测实验数据分析了川中及川东南地区典型构造上勘探井震旦系—下古生界泥岩及沥青样品的生物标志化合物的特征,证实源岩的沉积环境主要为具有一定盐度的还原环境,生物多来自于低等水生生物的菌藻类。川中震旦系—下古生界和川东南震旦系储层沥青主要来自寒武系泥岩;川东南下古生界储层沥青则为寒武系和志留系的混合来源。利用Karweil方法分析了川中地区高科1井寒武系烃源岩的成烃史;采用磷灰石裂变径迹技术与Easy%Ro模型联合模拟恢复了川东南地区丁山1井的生烃史;对比分析表明,川东南寒武系烃源岩成熟时间、主生油及主生气期均早于川中寒武系烃源岩。

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。

四川盆地东部大中型气藏成烃条件分析

应用含油气系统理论和气藏地球化学方法,研究了四川盆地东部石炭系和下三叠统飞仙关组大中型气藏的烃源地球化学控制因素。指出:川东地区发育的下志留统和上二叠统两套大中型泥质烃源岩是石炭系和下三叠统飞仙关组大中型天然气藏的烃源保障,石炭系和下三叠统飞仙关组大中型气藏的形成受开江印支—燕山期古隆起的控制,喜山运动形成的圈闭对天然气成藏具有调整作用。

塔里木盆地下寒武统泥质烃源岩成烃生物组合的构造-沉积环境控制因素

成烃生物组合是烃源岩研究的重要内容,目前关于成烃生物研究主要集中在生烃模拟实验,对成烃生物发育的地质控制因素研究在油气地质界还相对较少,然而这方面的研究是利用成烃生物预测优质烃源岩分布并指导油气勘探的重要环节。成烃生物面貌的研究结果表明,西山布拉克组和玉尔吐斯组主要以底栖藻为主,含浮游藻类,但西山布拉克组主要以底栖藻类和浮游藻类为主,而东二沟剖面玉尔吐斯组则以底栖藻类(红藻)为主。稀土元素地球化学揭示西山布拉克组和玉尔吐斯组沉积时均受热水作用影响,且西山布拉克组受影响程度要强于玉尔吐斯组。泥岩稀土、主量和微量元素分析发现,西山布拉克组和玉尔吐斯组均为还原环境,但西山布拉克组水体还原性强度要弱,水动力条件稍强,活跃的火山活动使得库鲁克塔格地区西山布拉克组沉积期古地貌起伏程度要强于柯坪地区。对比现代藻类分布模式,构造活动、水体深度以及古地貌上差异可能是导致南雅尔当山剖面西山布拉克组和东二沟剖面玉尔吐斯组成烃生物面貌不同的重要原因。

鄂尔多斯下古生界碳酸盐烃源岩评价与成烃特征

在岩性、热解参数等原生性识别和碳酸盐烃源岩评价的基础上，经统计有机质丰度、类型、性质，确定有机质成熟度与演化阶段，进行综合评价与对比后，对研究区烃源岩的生烃能力作出了综合评价，认为原始生烃母质属Ⅰ—Ⅱ1型，具有中等生烃强度的烃源岩特点，属较好烃源岩范畴，研究认为，鄂尔多斯下古生界碳酸盐烃源岩具有三段式四阶段的生烃演化特征，即以见R0=0．65％、1．50％、2．25％划分为低成熟、成熟、高成熟三段式和热裂解气生成的第四阶段。第四阶段主要处于过成熟阶段，以残余干酪根的热裂解以生成高温甲烷干气为特征，马家沟组中下部和寒武系正处于这一成烃演化阶段。

黄骅坳陷石炭—二叠纪煤成烃演化的构造控制

黄骅坳陷的石炭—二叠纪煤系自沉积以来,遭受了复杂的构造变动,煤系源岩经历了不均一的抬升、变形、埋藏,导致了有机质生烃演化的不连续性和分阶段性.为了合理地评价黄骅坳陷石炭—二叠纪煤系的生烃潜力,本文以构造演化为主线,运用现代油气地质理论和现代的分析测试手段,研究了黄骅坳陷上古生界烃源岩的埋藏史、受热史和成熟-生烃史.研究结果揭示了本区石炭—二叠系煤系源岩构造控制下的煤成烃演化历程,阐明了上古生界生烃作用发生的构造期次,生烃强度和时空分异特征,指出了黄骅坳陷石炭二叠系烃源岩曾发生过3次重要的生烃作用过程,并得出了烃源岩最大埋深主要发生在喜马拉雅期,超过了3 500 m,地机质最高相对生轻量超过50 mg/g.

鄂西—渝东地区热史恢复及烃源岩成烃史

根据鄂西—渝东地区镜质体反射率数据进行的热史恢复结果表明：该区在晚二叠世初期达到最高古热流（可达68—78mW／m^2，地表热流），从晚二叠世初到现今古热流持续降低，在侏罗纪末期古热流平均为-54mW／m^2（地表热流）；鄂西—渝东地区中生界与新生界之间不整合面的剥蚀量可达1700—4000m。成烃史研究表明：鄂西—渝东地区志留系烃源岩在晚志留世—早二叠世进入生油高峰，在早-中三叠世进人生气期，中侏罗世晚期进入过成熟干气阶段，快速生烃时期是在晚志留世、二叠纪—中三叠世及早-中侏罗世；而二叠系烃源岩在早三叠世进入生油门限，于中-晚三叠世达到生油高峰，在中-晚侏罗世进入生气期，晚侏罗世晚期进入过成熟，快速生烃时期是在早-中三叠世及侏罗纪。

西北地区侏罗纪煤系有机质成烃模式

西北地区侏罗纪煤系地层中主要的生烃显微组分是孢子体、角质体、藻类体、沥青质体、碎屑类脂体、基质镜质体等，而树脂体、木栓质体等早期低熟生油组分含量很低。从煤中分离出来的一些主要单显微组分的热解模拟显示它们成烃演化特征基本相似， 主要生油窗在模拟温度３６０ ～４５０ ℃， 生油高峰在３９０ ～４２０ ℃， 分别相应于 Ｒｏ 约０ ．７ ％ ～１ ．２ ％ 和０ ．９５ ％ ～１ ．０％ 左右。显微荧光分析表明，镜质组反射率Ｒｏ 在约０ ．７ ％ 左右时，次生荧光大量出现，并随成熟度增加而逐渐增加，标志着大量生油的开始。煤中可溶有机质含量从泥炭阶段至烟煤阶段逐渐降低，并未显示转化率高峰，但烃类转化率高峰在Ｒｏ ０ ．８ ％ ～１ ．２ ％ 阶段。可溶有机质组分的变化也充分表明， 煤系有机质主要生排油时期是在Ｒｏ ＞ ０ ．７ ％ 时的成熟阶段。西北地区侏罗纪煤系含油气盆地中目前发现的油气一般分布于成熟烃源岩分布区及邻近地区。因此，侏罗纪煤系有机质成油模式是热降解成熟生油模式。

酒西盆地油气形成与勘探方向新认识(二)──烃源岩成烃演化与主力油源确认

酒西盆地各生油凹陷生油门限差异较大，下白垩统烃源岩的成熟度与上第三系和第四系沉积密切相关。可溶有机质转化率、镜质体反射率、热解、生物标志物特征等参数表明：青南凹陷中部的下白垩统烃源岩生油门限深度为４０００ｍ（相应的镜质体反射率为 ０ ６５％），埋深 ４０００— ４４００ｍ为低成熟阶段，埋深 ４４００一５２００ｍ为成熟生油高峰阶段，因此中沟组烃源岩未成熟，下沟组上部烃源岩低成熟，下沟组下部和赤金堡组上部烃源岩处于成熟生油高峰阶段，赤金堡组下部烃源岩处于高成熟的凝析油－湿气阶段，目前尚无烃源岩达过成熟干气阶段。石北凹陷生油门限深度为３０００ｍ，只有凹陷内埋藏较深的赤金堡组烃源岩达到成熟生油阶段。烃源岩埋藏和演化历史分析揭示，下白垩统烃源岩在白垩纪末期埋藏均较浅，主要的生油期是晚第三纪以来，目前赤金堡组上部和下沟组下部烃源岩正处于生油高峰期，地质历史上只有一次生、排烃高峰。酒西盆地各油田原油十分相似，原油碳同位素和生物标志物特征等表明，下白垩统的水生有机质是形成石油的主要有机先质，赤金堡组是主要烃源岩，而下沟组是相对次要的烃源岩。图５（陈建平搞）

郯庐断裂带两侧坳陷、烃源岩及成烃演化的差异性

中国大陆东部的一系列中新生代含油气盆地分布于郯庐断裂两侧或位于郯庐断裂带内,显然,这些含油气盆地的形成演化和分布与郯庐断裂带的活动密切相关。作者以郯庐断裂两侧主要坳陷的构造沉降历史恢复为基础,分析了郯庐断裂两侧各坳陷古热场演化的差异性、主要烃源岩发育及品质的差异性,探讨了郯庐断裂活动与两侧坳陷成烃演化的内在联系,认为郯庐断裂对两侧坳陷的成烃、成藏具有宏观控制作用,而坳陷周缘及内部的构造(断裂)活动则对其在坳陷内的分布有重要的影响。

松辽盆地青山口组橄榄组安岩:^(40)Ar/^(39)Ar年龄、地球化学及其成盆、成烃和成藏意义

在松辽盆地上白垩统青山口组二段湖相泥岩中识别出橄榄粗安岩夹层,高精度^(40)Ar/^(39)Ar坪年龄t_p=88.0±0.3Ma,属晚白垩世Coniacian阶。岩石具玻基少斑斑状结构,斑晶为橄榄石、辉石和斜长石。岩石富钠、富铝、富轻稀土(∑LREE/∑HREE=8.0～9.7)和U、Th、Pb、Rb、Sr、Ba等不相容的大离子亲石元素,Rb/Sr比高、Sm/Nd比低,δEu=0.95～1.36,高镁(Mg~#=0.61～0.64),高氧化度(Ox°=0.62～0.68),低分异指数(MDI=3.4～5.3)。MgO/Al_2O_3和标准矿物压力计算得到岩浆源区深度大于60km。岩浆源于富集型地幔,属板内火山岩,是成盆过程中裂谷作用发育到最大深切割期的产物。火山活动热效应及其高区域地温场有利于成烃,造成局部类礁相环境形成的大量生物灰岩沉积是重要烃源岩,火山岩之下的牵引构造、之上的差异压实局部高部位以及其周围的浊积体是成藏有利部位。

渤海湾盆地沧东凹陷孔二段优质烃源岩成烃环境

以沧东凹陷孔二段为例,利用地球化学、微量元素和古生物鉴别等方法,分析烃源岩的分布和地球化学特征,研究烃源岩的成烃环境,建立孔二段湖盆烃源岩发育模式,确定烃源岩与常规油和致密油分布的关系.结果表明,研究区烃源岩厚度为50~450m,暗色泥岩平均TOC质量分数为3.07%,Ro为0.5%~1.1%,有机质类型以Ⅰ-Ⅱ1型为主,优质烃源岩分布面积大;湖盆性质、古气候、古生产力和保存条件控制烃源岩的发育,孔二段沉积时期湖盆宽/深大,气候温暖湿润,水体为淡水—半咸水,上、下水体交换相对频繁,优质烃源岩主要分布于湖盆中心;湖盆中心以致密油勘探为主,湖盆边缘以常规油勘探为主.成烃环境的研究及烃源岩发育模式的建立对研究区常规油和致密油的勘探具有指导意义.