用演变热动力学分析镜质组反射率梯度与古地温梯度的关系

文章将煤变质热动力学方程演变成有机质演化热动力学方程并用于准确描述古地温、镜质体反射率和岩层绝对年龄三者之间的关系。进而推导出用镜质组反射率梯度计算古地温梯度的数学方程,并用以求解埋深。对于古近系构造层,计算埋深与参考埋深的平均相对误差为8.28%,对于古生界构造层,计算埋深与参考埋深的平均相对误差为3.94%,均远大于计算温度时的平均相对误差。研究表明,要想更好地诠释不整合面上、下构造层中镜质体反射率随深度的“跳跃”无法耦合的情况,既要考虑不整合面地层的剥蚀(沉降)–反剥蚀(隆升)的影响,同时还得考虑古地温梯度变化的影响。

松辽盆地岩石热导率柱及古地温场分布特征

盆地古温度场与地热、油气资源的形成演化密不可分。为明确松辽盆地关键时期的古地温场特征,以实测的269块样品热导率和汇编的前人数据为基础建立热导率柱,并以镜质体反射率Rran为约束进行多口单井的埋藏史-热史模拟。结果显示,松辽盆地平均热导率为1.79 W/(m·K),热导率随深度增加而增大,在上部地层中增大的速率大于下部。热导率随地层年龄增大而增大。松辽盆地北部Rran主要在0.8%~1.6%,齐家古龙凹陷Rran最大。埋藏史-热史表明,白垩系青山口组地层在明水组末期达到最大古地温,然后至今呈逐渐降低的趋势。古地温场平面分布显示松辽盆地北部青山口组地层在大部分地区的最大古地温达到120℃以上,显著高于现今地温场。青山口组从沉积后进入盆地热沉降发育阶段,随着古埋深的增加,古地温逐渐增至最大。此时较高的古地温条件能够促进页岩油气的成熟。明水组末期受古太平洋板块运动影响,发生了显著的抬升冷却事件,在冷却过程中温度梯度降低幅度较小的地区形成了地热温度条件有利区。研究成果可为松辽盆地地热、油气资源的形成机理研究提供理论参考。

热盆环境对页岩油快速成熟演化的影响——以松辽盆地齐家古龙凹陷为例

松辽盆地上白垩统青山口组和嫩江组地层中发育大量优质页岩,其内部页岩油预测储量巨大,被称为“古龙页岩油”,其中齐家古龙凹陷青山口组地层是松辽盆地页岩油勘探重点.温度是页岩成熟演化最重要的因素,然而,松辽盆地的热盆环境对页岩油成熟的影响程度尚不清楚.为了理清松辽盆地齐家古龙凹陷古地温场演化特征及其对古龙页岩成熟过程的影响,本文以镜质体反射率(Ro)作为约束条件,利用盆地模拟软件和Easy%Ro动力学模型恢复了研究区多口钻井的埋藏史-热史-生烃史,进而揭示了页岩热成熟演化过程.热史模拟结果揭示齐家古龙凹陷青山口组地层自沉积后地层温度快速升高,在明水组末期(约65 Ma)达到最大古地温,之后受地层抬升作用影响而逐渐冷却.生烃史模拟结果揭示出齐家古龙凹陷青山口组页岩在嫩江组时期(83~72 Ma)进入生烃门限,在约55 Ma时成熟度达到最大.其中,齐家古龙凹陷中部达到高成熟阶段,而凹陷南部和北部分别进入中-高成熟和中-低成熟阶段.古地温场控制着页岩热成熟度演化开始时间和最终状态.松辽盆地青山口组页岩生烃过程可划分为两个阶段:从嫩江组末期至明水组末期的高古地温梯度造成页岩快速深埋增温,页岩快速成熟生油;嫩江组末期之后,地层保持在一定较高温度范围内,页岩热成熟度缓慢增加.齐家古龙凹陷青山口组地层受古地温梯度高和古埋深大的影响,页岩热演化程度最高,成为松辽盆地最重要的页岩油勘探与开发区.和国内外其他盆地相比,松辽盆地热盆环境对齐家古龙凹陷页岩油快速成熟演化具有重要的催化促进作用.本研究成果可为古龙页岩油成藏研究和勘探开发提供理论依据.

陕北三叠纪煤田最大古地温与焦油产率关系

煤田地质勘探过程中主要测定现今地温特征,对于煤层形成时的古地温和地温梯度研究较少。为了研究三叠纪煤田煤层形成时的热演化特点,基于煤炭勘查资料和样品测试结果,利用深成变质作用地质温度计,恢复煤层形成时的最大古地温。由于煤田地质勘查数据缺乏典型镜质体反射率剖面,利用距离较近典型油井的镜质体反射率剖面数据,通过典型镜质体反射率剖面平移法,恢复地层最大剥蚀厚度。分析了焦油产率与古地温、古地温梯度之间的关系,探讨了古地温和古地温梯度对焦油产率的影响。研究结果显示:(1)古地温99.37℃~125.17℃,平均值115.62℃,古地温梯度3.63℃/(100 m),古地温高于现今地温,古地温梯度高于现今地温梯度;(2)焦油产率由研究区中部向外逐渐减小,整体上随着古地温的升高,焦油产率逐渐增加;(3)古地温大于110℃后,随着古地温升高,局部区域焦油产率呈现下降趋势。

流体包裹体在建立四川盆地古地温剖面研究中的应用

根据四川盆地沉积－埋藏史、主要地热事件、井下Ｒｏ剖面及钻井测温资料的综合分析，应用流体包裹体均一温度资料推算了四川盆地中部各地质时期地层的古地温，并建立了古地温梯度表，用此表可计算四川盆地各时期地层古地温．根据包裹体均一温度确定的古地温表明：四川盆地地层地温梯度由古至今逐渐降低，现今地温状况对古地温状况有明显的继承性．东吴运动（地裂运动）峨嵋山玄武岩大规模喷溢时期是盆地地温梯度最高时期，推算其地温梯度可达６．５℃／１００ｍ．盆地内各区块的地温梯度与盆地的构造背景有关．靠近康滇裂谷的川西南古地温梯度最高，随着距康滇裂谷的距离增加，古地温梯度和今地温梯度也逐渐降低．

伊宁凹陷古地温恢复与热演化史研究

应用包裹体测温和Easy-Ro方法恢复了伊宁凹陷的古地温演化史,结果表明伊宁凹陷晚二叠世的地温梯度约为40℃/km,以后经过两次波动(分别对应于K1和E1两次构造运动)逐渐减小到现今的24℃/km。上二叠统烃源岩热演化程度主要受古地温控制,主生油期在中晚三叠世。印支期及其以前形成的圈闭,是二叠系油气聚集的主要场所。

苏北盆地粘土矿物转化模式与古地温

以苏北盆地为例 ,系统研究了火成岩发育区粘土矿物组合特征及其控制因素 ;建立了粘土矿物转化模式 ;根据粘土矿物成岩演化特点 ,进行古地温分析。研究表明 ,苏北地区粘土矿物的分布主要受埋藏成岩作用、岩浆侵入、母质来源三种因素的影响 ,发育四种类型的粘土矿物组合和三种粘土矿物转化模式 ;火山碎屑岩母岩区和基性岩浆侵入区具有特殊的粘土矿物组合和成岩演化模式 ,前者以富含蒙皂石矿物为特点 ;后者出现高岭石与伊 /蒙有序间层矿物共生组合 ,并具有不连续的演化序列 ;苏北盆地短有序I/S矿物出现于镜质组反射率 0 .5 %～ 0 .5 5 %的深度 ,伊 /蒙间层矿物转变成伊利石在镜质组反射率 0 .75 %～ 0 .8% ,可以用于热成熟度和古地温的估算 ;

鄂尔多斯盆地东部上三叠统含油砂岩的古地温及成岩阶段

本文采用镜质体反射率、流体包裹体、磷灰石裂变径迹、伊利石结晶度、绿泥石多型及自生矿物的成岩变化等多种方法,对鄂尔多斯盆地东部上三叠统含油砂岩所经历的最高古地温进行了测定和对比。中生代晚期本区古地温梯度为2.9—3.0℃/100m,上三叠统在此期间进入有机质成熟阶段,开始生烃和运聚过程。含油砂岩段的古温度为88—110℃,油的生成和运移的温度为112—122℃。上三叠统上覆地层的剥蚀厚度为2465—2750m。含油砂岩段现埋深一般为400—1200m,埋深1900m左右温度达140℃,此深度带以下以产天然气为主,进入有机质超成熟阶段。

焉耆盆地博湖坳陷古地温与油气形成关系

采用磷灰石裂变径迹、包裹体测温、自生伊利石同位素年代测定等方法恢复焉耆盆地博湖坳陷古地温。磷灰石裂变径迹显示,北部凹陷为增温型,最大古地温与现今地温一致;南部凹陷和种马场断裂构造带属于冷却型,古地温高于今地温。包裹体均一温度研究显示,北部凹陷包裹体均一温度明显分为两组(101～110℃和121～130℃),南部凹陷只有一组(101～110℃)。自生伊利石同位素测年表明,油气生成及成藏有晚白垩世(燕山期)和始新世以来(喜马拉雅期)两期。根据古地温恢复结果,北部凹陷有晚侏罗世—早白垩世早期和第三纪以来两期生油过程,燕山期古构造和喜马拉雅期新构造均是有利构造;南部凹陷主要生油期仅为晚侏罗世—早白垩世早期,燕山期及其前形成的古构造是有利构造。

渤海湾盆地中原地区古地温梯度恢复研究

渤海湾盆地中新生代具有叠合盆地多期叠加演化的特点,不同地质时期地温场的恢复具有多解性和不确定性。应用包裹体测温、磷灰石裂变径迹分析、Barker温度函数法、EASY%Ro模拟等方法,通过不同构造单元的最高古地温的恢复,进行不同地质时期的地温梯度恢复。研究表明:(1)包裹体测温、磷灰石裂变径迹分析、Barker温度函数等方法仅适用于欠补偿沉积区古地温及古地温梯度恢复;(2)Barker法计算的地温梯度偏高;(3)而EASY%Ro热史模拟方法是补偿-近补偿沉积区古地温梯度恢复的有效方法;(4)三叠纪、侏罗—白垩纪、古近纪是影响上古生界烃源岩演化的关键时期,地温梯度分别为3.3℃/100 m、4.5℃/100 m和4.0℃/100 m。

大港探区油气形成过程的古地温特征及其演化

大港探区包括黄骅凹陷及其周缘地区。依据流体包裹体测温学研究,本区的油气形成过程主要经历了三期古地温变化,并与油气运移和成藏期次相一致。各区古地温变化略有差异,主要是由于热液活动、岩浆侵位和断裂构造所造成。第一期古地温变化在区域上表现为北高南低和东高西低的特点;第二期则表现为西高东低和北高南低的特点;第三期古地温变化不明显,趋于平缓。总的古地温变化随时间演化呈现出由强到弱,逐渐趋于平缓的态势。表现出古高今低,晚期具有继承早期而发育的特点。古地温变化与大地构造环境具有密切关系和成因联系,是控制油气运移和成藏的重要动力学因素。

黄骅凹陷中区和南区古地温特征及其与油气运聚的关系

采用流体包裹体研究方法对黄骅凹陷古地温特征及演化研究的结果表明 ,研究区具有两期油气运聚特征 :第一期 (早期 )油气运移时的地层古地温大致为 10 0～ 12 0℃ ,第二期 (晚期 )油气运移时的地层古地温大约为 135～ 15 0℃。古地温分布演化特征为 :中区古地温表现为西低东高、南高北低 ;南区表现为南低北高 ,总体上南区古地温略高于中区。从演化上看 。

鄂尔多斯盆地古地温研究

本文采用镜质体反射率、包裹体测温、磷灰石裂变经迹等多种古地温研究方法，确定了鄂尔多斯盆地中生代晚期高地温场的存在，古地温梯度高达３．５～４．０℃／１００ｍ，高于现今盆地的平均地温梯度２．８９°Ｃ／１００ｍ。古生界地层最大古地温一般在１５０～２４０°Ｃ之间，最高可达２７０°Ｃ以上，古地温明显高于今地温。高古地温梯度的形成与中生代末期的构造活动密切相关。根据盆地热演化史与油气关系研究可知，在古生代和中生代早期，地温梯度低。推迟了生气时代，有利于有机质的保存。中生代晚期，地温梯度高，是古生界碳酸盐岩及煤系地层的主要生气期及运移期。生气高峰期较晚，盆地内又缺乏断裂，有利于大气田的保存。

松辽盆地古地温恢复

通过多种古地温研究方法恢复了松辽盆地的古地温及古地温梯度 ,研究结果表明松辽盆地古地温高于今地温 ,白垩纪末的地温梯度及大地热流值可达 4 2 6～ 4 80℃ 10 0m和 95～ 10 7mW m2 ,远高于现今地温梯度 3 70℃ 10 0m及大地热流值 69mW m2 。烃源岩热演化程度主要受古地温控制 ,在白垩纪末达到最大古地温 ,以后持续抬升剥蚀和大地热流值衰减、降温使生烃作用减弱或停止。依安组以来的再沉积厚度小 。

利用伊／蒙混层矿物对山东济阳坳陷古地温和剥蚀深度的反演

山东济阳坳陷盆地是受太平洋板块构造俯冲运动的影响,形成于古近系的古新世-始新世(Ek-Es).本文通过对济阳坳陷盆地中Es4-Ek地层自生伊/蒙混层矿物的研究,探讨了其经历的古地温和古地温梯度,在此基础上,对Es4-Ek地层的剥蚀深度进行了估算.研究发现,东营凹陷郝科1井处自生伊/蒙混层矿物反映的Es4-Ek古地温梯度为3.90℃/100 m,剥蚀厚度为360 m左右;惠民凹陷盘深3井中Ek古地温梯度为3.92℃/100 m,剥蚀厚度为135 m左右;沾化凹陷桩深1井中Es4-Ek古地温梯度为3.82℃/100 m,而该处Es4-Ek地层基本没有剥蚀.但从沾化凹陷中自生伊/蒙混层矿物的分布特征看,在义170井处的Es4地层剥蚀厚度达390 m,可见沾化凹陷中Es4-Ek地层剥蚀厚度变化较大.另外,济阳坳陷盆地的古地温梯度普遍高于现今地温梯度,该盆地自形成以来一直处于降温状态.研究结果说明利用伊/蒙混层矿物特征来探讨古地温,获取古地温梯度,并恢复剥蚀厚度是一个比较有效的方法.

辽河盆地东部凹陷古地温演化研究

基于化学动力学原理,采用镜质组反射率模拟计算法,对辽河盆地东部凹陷14口井的古地温演化进行了恢复,重建了各时期平均古地温柱。总结了古地温演化的总体特征,认为研究区古近纪古地温演化特点是Es3高,Es1-2低,Ed-N高,为波状高地温演化。区域上,凹陷内部呈南北高、中央低的趋势,南部黄金带、二界沟及北部牛居地区的地温梯度一般在35℃～40℃/km,而中段相对较低(29℃～35℃/km)。

楚雄盆地构造-热演化与古地温场研究

楚雄盆地的古地温场演化与构造-热活动及构造变格事件相一致。晚三叠世盆地热流值大体与弧后前陆盆地的热流一致,古地温及地温梯度相对较低。侏罗纪至早白垩世的地温及地温梯度相对于晚三叠世表现出平缓的降低,接近正常的克拉通盆地的热流值分布范围。晚第三纪以来盆地受陆内走滑活动及深部断裂导致岩浆的侵入与热液活动的影响,地温急剧上升,热流增大,现今楚雄盆地为一高热流区就是后期构造-热事件影响的结果。

大民屯凹陷古今地温场特征及其成藏意义

利用系统测温资料和试油资料研究了大民屯凹陷现今地温特征 ,利用磷灰石裂变径迹、流体包裹体均一温度恢复了古地温 ,利用EasyRo模型反演热史变化 ,并与东西部凹陷热史进行了对比。研究认为 :(1)大民屯凹陷现今地温梯度较低 ,平均为 2 .9℃ / 10 0m。 (2 )磷灰石裂变径迹恢复古地温揭示大民屯凹陷古地温梯度较高 ,其中安福屯洼陷和荣胜堡洼陷分别 4 .0 7和 3.6℃ / 10 0m ,皆高于东部凹陷 (平均为 3.3℃ / 10 0m)。从而解释了其较低的生烃门限。 (3)流体包裹体均一温度研究结果认为地质历史时期研究区热流体活动较强烈。以高凝油为主的安福屯洼陷油气充注为幕式快速运聚成藏 ,而以正常稀油为主的荣胜堡洼陷油气运聚为在异常高压下的快速运移和浮力作用下的缓慢运移相结合。 (4 )大民屯凹陷的热史演化特征明显不同于东部凹陷 ,与西部凹陷也有差异 ,整个热史演化程度较低 ,有利于高凝油油藏的保存。

用镜质体反射率法确定吐鲁番-哈密盆地的古地温梯度和估算地层剥蚀厚度

使用镜质体反射率法，首次系统地对吐鲁番－哈密盆地进行了古地温梯度的求取和剥蚀厚度的恢复。在此方法使用中应注意：①选择各地区标准Ｒｏ－深度曲线；②建立本区的镜煤反射率与最大埋藏温度的回归方程；③判断地层补偿和温度补偿状况；④与包体测温等其他热指标相对比。计算出在侏罗纪末期燕山运动期间，台北凹陷西部和托克逊凹陷古地温梯度平均为２．９℃／１００ｍ，台北凹陷中部为３．３℃／１００ｍ，台北凹陷东部和哈密凹陷介于４．５～４．９℃／１００ｍ。盆地中部广大地区地层为补偿和超补偿状态，盆地两边山前带现仍处在欠补偿状态。

岩石热声发射和盆模技术研究中扬子区西部下古生界海相页岩最高古地温和热成熟史

中扬子地区西部下古生界海相页岩热演化程度高，有机显微组分中无镜质组，沥青反射率具有不确定性，故热成熟度较难确定。综合运用岩石热声发射实验与干酪根红外光谱，并结合盆地模拟技术对中扬子地区西部典型井下古生界海相页岩经历的最高古温度及热演化成熟史进行了恢复。样品的热声发射信号随温度的升高变化显著，热凯瑟尔（Kaiser）效应明显；下寒武统水井沱组经历的最高古温度范围为293～324℃，上奥陶统五峰组下志留统龙马溪组为210～256℃。同时利用二次加温验证热Kaiser效应敏感，表明热声发射技术可用于岩石经历的最高古地温的测定。在对典型井的下古生界海相页岩热演化成熟史模拟中结合最高古温度作为约束条件所得结果表明，模拟计算的下寒武统水井沱组和上奥陶统五峰组一下志留统龙马溪组镜质体反射率分别为4．0％～45％和2．6％～3．2％，处于高演化过成熟阶段，与干酪根红外光谱分析得出的有机质成熟度结果一致。