海相页岩有机质炭化的热成熟度下限及勘探风险

以四川盆地及周缘志留系龙马溪组钻井资料为基础,利用激光拉曼、电阻率测井和物性分析等页岩源储表征技术,开展了高过成熟海相页岩有机质炭化的R_o值下限和基本特征研究。研究认为:(1)海相页岩Ⅰ—Ⅱ_1型有机质炭化的R_o值下限为3.5%。在R_o值小于3.4%阶段,一般不会出现有机质炭化现象;在R_o值为3.4%~3.5%阶段,可能出现有机质弱炭化与未炭化两种情况并存;在R_o值大于3.5%阶段,出现有机质炭化的可能性很大。(2)进入炭化阶段的富有机质页岩具有电阻率测井曲线普遍呈"细脖子型"(低—超低电阻率响应)、激光拉曼谱出现石墨峰、物性差(基质孔隙度仅为正常水平一半以下)等3个基本特征。(3)有机质炭化阶段导致页岩源储品质的损害巨大,主要表现为页岩的生烃能力衰竭、有机质孔隙和黏土矿物晶间孔的大量减少甚至消失、对天然气的吸附能力降低等。由此认为,Ⅰ—Ⅱ_1型固体有机质炭化的R_o值下限应成为古老海相地层页岩气勘探不可逾越的红线;在选区评价工作中,需加强低—超低电阻率富有机质页岩的有效性评价,排除由有机质炭化造成的高风险区;在勘探开发过程中,对钻遇的低—超低电阻率目的层应高度重视有机质炭化评价,及时调整部署方案。

生物标志化合物热成熟度参数演化规律及意义——以Ⅲ型烃源岩HTHP生排烃热模拟液态烃产物为例

为了探究烃源岩不同热演化阶段生物标志化合物成熟度参数的演化规律及其专属指示意义。通过对辽河盆地桃10井Ⅲ型烃源岩进行HTHP生排烃热模拟实验,获取的液态烃产物饱和烃组分进行GC/MS分析,以模拟温度为成熟度标尺,检测出正构烷烃、类异戊二烯类烷烃、三环二萜烷、藿烷及甾烷系列中对热成熟度演化具有一定指示意义的生物标志化合物,并计算出参数指标。依据不同生物标志化合物对热作用的敏感程度不同,利用不同热敏感性的生标化合物比值指示热演化阶段。结果发现,随着模拟温度的升高,藿烷会受热作用影响形成三环萜烷,Tm会转化为Ts,20R型生物型异构体会向20S型地质异构体转化,所以∑三环萜烷/∑藿烷、Ts/Tm和C31-藿烷22S/(22S+22R)参数对有机质热演化阶段可以起到较好的指示作用。而受热作用的差异性影响,参数C24-四环萜烷/∑藿烷、C30βα-莫烷/C30αβ-藿烷和C29-甾烷ββ/(αα+ββ)则在成熟至过成熟阶段具有更强的指示意义。由此可见,样品不同热演化阶段均有其最佳适用的生标参数组合,这为正确利用成熟度参数判识该地区烃源岩成熟度演化阶段提供了一定的理论依据。

页岩纳米级孔隙结构特征及热成熟演化

以中、上扬子地区下古生界海相和中生界陆相页岩为研究对象,运用氩离子抛光-场发射扫描电子显微镜技术和氮气吸附实验测试技术对页岩储层的纳米级孔隙发育特征及热成熟演化进行探讨。结果表明:页岩主要发育了有机质孔、粒间孔、粒内孔和微裂缝等4种孔隙类型;TOC和Ro是控制页岩纳米级孔隙发育的主要因素;对于高演化页岩,不同干酪根类型的有机质孔隙发育程度的大小次序为Ⅰ型>Ⅱ型>Ⅲ型;石英和黏土矿物通过控制TOC的变化对纳米级孔隙发育和分布产生间接影响;页岩热成熟度演化影响页岩孔径分布和微孔、中孔和大孔相对含量的变化,在高—过成熟阶段,与有机质有关的微孔、中孔呈不断增加的趋势,在极高成熟度阶段,页岩大孔转变为中孔和微孔,有机质孔隙变小,纳米级孔隙体积呈现出先增加后减小的趋势;页岩中干酪根、可溶沥青热裂解生气作用和甲烷化作用可能是页岩有机质纳米级孔隙形成的主要原因。

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。

泥岩压实程度与热成熟度关系分析

大量实际资料证实了沉积岩压实程度与有机质热演化程度之间存在密切关系。本文分别从泥岩压实机理和控制热成熟度的时间、温度因素两个方面讨论了影响泥岩孔隙度和热成熟度指标的内在因素,从理论上确定了两者的相关性:泥岩孔隙度和热成熟度都是埋深和经历地质时间的函数。由于干酪根类型的不同,会造成泥岩孔隙度与热成熟度之间的关系存在明显差别。在成岩过程中,泥岩超压段内欠压实泥岩的孔隙度与热演化程度同样具备相关性。压实程度与热成熟度之间的稳定关系对沉积盆地热演化程度早期评价具有重要应用意义。

洪浩尔舒特凹陷下白垩统热成熟度地震预测

洪法尔舒特凹陷下白垩统巴彦花样泥岩孔隙度与泥岩干酪根镜质体反射率（R°）之间存在密切关系。经对比发现该泥岩孔隙度与镜质体反射率之间的关系与幂函数最为接近。本文根据该幂函数关系先由泥岩的地震速度转换出孔隙度，然后从孔隙度计算出镜质体反射率，最终定量地圈定凹陷主力烃源岩的未成熟区和成熟区，为近源圈闭的选择提供评价依据。这种由地震信息直接测定有机质热成熟度的方法，对于勘探程度较低尤其是钻井稀少的盆地，有着较高的使用价值。

应用CH4／N2指标估算塔里木盆地天然气热成熟度

通过对塔里木盆地满加尔凹陷低成熟煤岩在开放在线程序升温体系的热模拟实验,获得煤岩在不同温度点的热分解产物CH4、CO和N2,并对模拟后残留产物进行了镜质体反射率测试,建立了镜质体反射率与对应受热温度之间的关系。煤岩镜质体反射率与热温度之间的二阶关系表达为:Ro=0.0014×T+0.109,r=0.9931(Ro<0.6%);Ro=0.0067×T-1.5855,r=0.9996(Ro>0.6%)。通过上述方程建立CH4/N2值与煤岩镜质体反射率之间的对应关系,并利用CH4/N2值对塔里木盆地库车坳陷天然气热成熟度进行了预测。预测结果与实际地质分析结果相吻合,说明CH4/N2值可以作为塔里木盆地煤成气热成熟度预测指标应用于油气勘探中。

塔里木盆地古生界砂岩热成熟度与有效储层的预测

根据砂岩热成熟度的概念,认为塔里木盆地古生界砂岩的孔隙度主要受控于与地热场、埋藏时间和盆地沉降方式有关的砂岩热成熟度。用热成熟度比用深度可更合理地解释砂岩孔隙度的发育特征及其成因。TTI值可综合反映热成熟程度,TTI值越大,砂岩的热成熟度越高,成岩强度越大,被保存的孔隙度越小。若已知盆地的地温梯度,可计算出预测储层的TTI值,并可用本文提出的砂岩热成熟度—孔隙度和热成熟度—深度的两个定量关系预测砂岩区域孔隙度值和有效储层的最大保存深度。应用此法预测塔里木盆地中—上志留统岩屑砂岩和下石炭统石英砂岩有效储层最大保存深度,效果良好。

华南—古岩溶型铀矿床中有机质的热成熟异常及其矿床成因意义

华南某层控铀矿床中有机质可分为原生沉积型、热液变质型和运移型三种类型,其母质类型为腐泥-腐殖型,主要来源于海相微体生物、藻类及少量源于陆相高等植物。根据镜质体反射率、饱和烃气相色谱和某些地球化学指标,表明矿石中有机质呈现异常热成熟特征,这对揭示该矿床热水叠造成矿机制具有指纹意义。本文还首次合理解释矿石中铀与有机碳含量间复杂关系的原因。

热成熟及水的作用对热解烃同位素组成的影响

对Ⅱ型未成熟源岩采用高压釜热模拟实验方法,研究了在有水及无水条件下,生成的热解烃中正构烷烃单体氢同位素随热成熟作用的变化情况。实验结果表明,在无水条件下,随热解温度的升高(290-400℃),热解烃中正构烷烃呈现富D(2H)趋势,氢同位素发生了20‰左右的分馏;而在有水条件下,由于相同热解温度点所达到的成熟度低于无水条件下的,所以产生的氢同位素分馏相对要小。热模拟实验中水的存在对热解烃中正构烷烃单体氢同位素组成并没有产生明显的影响。因此,热成熟作用及成岩作用过程中的氢同位素交换均不能在很大程度上改变脂类化合物本身的同位素组成,脂类化合物的氢同位素能够用来评价有机质的来源、进行油源对比以及地质历史时期沉积古环境的恢复。

有机质热成熟度指数理论与应用研究的新进展

在有机质的成熟过程中,时间——温度是决定生烃的关键,因此,用时——温指数判别有机质的成熟度是一项有效的方法。时——温指数的应用从最早Lopatin的一种时——温指数(TTI_(Lop))来计算所有干酪根类型的成熟度,到以阿仑尼斯方程为基础的用三个时——温指数(TTI_(ARR))分别计算每一种主要的干酪根类型(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)的成熟度,目前又发展到用四种时——温指数(TTI_(ARR))来分别计算Ⅱ型干酪根中的四小类(Ⅱ_A、Ⅱ_B、Ⅱ_C、Ⅱ_D)的成熟度。加热速度控制着埋藏有机质的热成熟度,与TTI_(ARR)指数相比,TTI_(Lop)指数在加热速度高时趋于低估其成熟度,而当加热速度低时,TTI_(Lop)指数则过高地估算了成熟度。TTI_(ARR)指数在盆地模拟中还可以用来进行生烃史的模拟,同时还可以为初次运移的模拟提供关键性的生油岩含油饱和度的参数。

基于笔石表皮体反射率和拉曼光谱评价海相页岩热成熟度的方法--以川南下古生界五峰组-龙马溪组为例

五峰组(O_(3)w)-龙马溪组(S_(1)l)海相页岩是川南下古生界页岩气勘探的主力层系之一,热成熟度是烃源岩和页岩气评价的一项重要指标。由于缺乏镜质体,一直难以建立准确评价下古生界海相页岩热成熟度的方法。共采集33块川南五峰组-龙马溪组岩心样品,用于观察源内固体沥青及笔石表皮体的光学特征,并测试其随机反射率。同时,利用样品中干酪根的拉曼光谱参数分析热成熟度的演化趋势。研究结果表明,相较于源内固体沥青,笔石表皮体来源单一、颗粒较大、特征明显,且垂直层理切面上非粒状笔石表皮体随机反射率(GRor)数值分布更集中,更适合作为反射率测试对象。干酪根的拉曼光谱参数特征表明,热演化过程中GRor与等效镜质体反射率(EqRo)并非单一的线性关系。利用干酪根的拉曼光谱参数为中间变量,建立了通过GRor计算EqRo的方法。计算结果表明,五峰组-龙马溪组页岩在长宁、泸州-大足和威远地区的热成熟度依次降低,EqRo分布范围分别为2.99%~3.91%,2.87%~3.54%和2.46%~3.03%,平均值分别为3.44%,3.22%和2.77%。长宁西部出现了异常高成熟度区域,需要评价其对页岩气勘探的影响。

古地温恢复及热成熟史计算方法

珠江口盆地珠一拗陷经历了两次拉张-剪切构造活动,致使盆地形成快、沉降快。本文根据地壳深部结构变动与基底热流史的内在联系,综合其它因素,着重介绍两次拉张-剪切性盆地基底热流史、古地温史的建立方法,并利用一种新的Ro-时、温关系式计算了珠江口盆地的单点成熟史。

大牛地气田上古生界煤系源岩热成熟史模拟

大牛地气田主力气源岩分布在太原组、山西组,主要为煤层和暗色泥岩,属于Ⅲ型干酪根且源岩热演化程度高,天然气成藏模式属于近距离运聚成藏,因而热成熟史的研究对天然气充注过程和有利目标区预测具有重要的参考价值。在对本区煤系源岩评价和一维、二维地质建模研究的基础上,利用BasinM od软件通过单井1和二维剖面模拟来研究烃源岩的热成熟史,结果表明:在中三叠世末期,烃源岩埋深达到2200m、温度为85℃时,R o达到5%进入生烃门限,中侏罗世以后,烃源岩持续埋深,在早白垩世末期至最大埋深(4000m左右),温度从110℃增加到180℃,成熟度从0.8%~1.8%,绝大多数的天然气都在这一阶段生成,早白垩世末构造抬升以后只有少量天然气生成。

激光拉曼技术评价沉积有机质热成熟度

在澳大利亚联邦科学与工业研究组织能源组对激光拉曼技术评价有机质成熟度研究成果RaMM(1)和RaMM(2)的基础上,提出了可以评价沉积有机质热成熟度的激光拉曼技术新模型RaMM(P),模型使用范围为0.4%<Rr(镜质组随机反射率)<2.5%,其具有样品量小、微区(约2μm)无损分析、无需镜下区分不同显微组分(镜质组、惰质组)的特点。RaMM(P)模型在不同层系煤(二叠系、石炭系)、富氢煤与贫氢煤(镜质体反射率受到抑制和增强)以及海相泥岩分散有机质中的应用结果表明,该方法可以有效评价沉积有机质热成熟度,能反映镜质体反射率异常的问题;同时将RaMM(P)与RaMM(1)和RaMM(2)方法进行了对比讨论。该方法在沉积分散有机质热成熟度评价,尤其是镜质体缺少/缺失或镜质体反射率受到抑制或镜质体识别困难的沉积地层具有广阔的应用前景。

三江盆地浓江凹陷烃源岩热成熟度定量预测

三江盆地浓江凹陷的勘探程度低,地震和钻井资料稀少,区内有效烃源岩的分布不明确,严重制约着研究区的油气勘探。针对存在的问题,以怀利公式及孔隙度-镜质体反射率的经验公式为基础,综合应用钻井曲线、叠加速度谱及地震资料,通过改进层速度的求取方法,形成了一套适合研究区的烃源岩热成熟度地震预测技术,并对该区的烃源岩热成熟度平面分布进行了预测,初步落实了该区的勘探潜力,同时为类似新区的早期资源潜力评价提供参考。

南黄海南部坳陷下第三系阜宁组、戴南组泥岩的粘土矿物与热成熟度的关系

粘土矿物在埋藏成岩过程中的重要变化是膨胀型粘土逐渐减少(如蒙脱石),伊利石、绿泥石结晶度逐渐增加(半高宽减小)。通过对具有代表性的常6—1—1井粘土矿物X衍射分析,系统研究了伊利石10A峰、绿泥石7A峰的半高宽、A/H值(背影峰面积/峰高)与镜质体反射率R_0以及有机质热变指数LOM的对应关系。研究结果表明伊利石(特别经乙二醇处理过)的10A峰半高度及A/H值可以估算有机质成熟与否;可以作为预测源岩生油门限以及油气保存阶段的指标。

珠江口盆地文昌A凹陷烃源岩特征及热成熟演化史

在烃源岩分布特征及有机质丰度、类型和成熟度分析的基础上,运用含油气盆地数值模拟技术,定量恢复了烃源岩热成熟演化史.研究表明,文昌A凹陷各层系烃源岩分布广,厚度大,有机质丰度高;有机质类型文昌组偏II1型,恩平组偏III型,二者现今多处于高成熟—过成熟阶段.凹陷内烃源岩成熟时间早(文昌组约45.5 Ma),成熟度高,以干气生成为主;凹陷边缘烃源岩成熟时间较晚(文昌组约30.0 Ma),成熟度相对较低,以石油生成为主.凹陷内气藏及凹陷边缘油藏的分布格局受制于有机质类型差异和不同的热演化史.气藏的天然气来自文昌组石油裂解气以及恩平组自身生成的天然气,油藏的石油来自文昌组和恩平组,且油气勘探的方向:凹陷内以天然气为主,边缘以石油为主.

用于确定热成熟度的定量孢粉颜色

油源岩研究已成为烃类勘探中的日常工作。孢粉学在这方面提供了有效的方法,如光学干酪根类型和孢子颜色确定,尽管这些方法已得到广泛应用,但它们仍未达到如镜质体反射率这样的定量技术水平。可以相信,这种定量技术(Marshall,1991)标志着对测定和理解孢粉颜色方面的一项革命,也说明它怎样能够达到与所建立的方法进行比较的和互补的效果,并且在一些应用中显示出优越性。

用阿雷尼厄斯方程与洛帕廷方法计算的热成熟度指数之间的关系:对石油勘探的意义

热成熟度可以用适合于Ⅱ型和Ⅲ型干酪根的动力学方法,根据阿雷尼厄斯方程,用时间-温度指数(TTI)计算出来。这种TTI可与根据洛帕廷方法计算的TTI进行比较,并在理论上(及在经验上通过镜质组反射率)与生油窗联系起来。这两种方法的TTI在数学上可以表示成温度与某些温度区间的可变线性加热速率结合的积分。 加热速率控制着埋藏沉积物的热成熟作用趋势。与用阿雷尼厄斯方程算出的TTI相比,用洛帕廷方法算出的TTI在高加热速率时趋向于给出低的热成熟度,在低加热速率时趋向于给出高的热成熟度。可适用于一系列构造环境的复杂的埋藏历史说明,根据这两种热成熟作用模式的独立结果可能作出不同的勘探决定。