我国煤成烃的有机岩石学及地球化学研究

煤成烃(煤成气、煤成油)的研究是当今能源开发史的重大事件,它对于加速和改变一个国家的能源构成有着重要的理论意义和实践价值。煤成烃的研究泛指由煤型有机质为母质来源,即对腐植型有机质在煤化作用过程中所能形成的天然气和石油的研究。

煤成气研究促进中国天然气储量迅速增加

近年来我国天然气探明储量明显增长,主要得益于煤成气田的成功勘探。1980年以来,新增天然气探明储量的69％是煤成气;煤成大中型气田的探明储量占全部大中型气田储量的78.9％;我国最大的4个气田均为煤成气田。煤成气储量迅速增长的一个重要原因在于煤成气理论研究。煤成气理论大大拓宽了勘探领域,而国家组织的多年连续的科技攻关促进了这一理论的发展。目前中国煤成气勘探依然大有潜力,有目的地勘探煤成气将继续取得明显效果。图2表1参13（夏新宇摘）

煤成甲烷碳同位素演化的数学模型与应用

分别介绍了以统计为基础的甲烷碳同位素与源岩成熟度关系的关系模型、以 Rayleigh方程为基础的同位素分馏模型和以动力学为基础的同位素动力学模型等 3种模拟煤成甲烷同位素演化的数学模型 ,评价了其应用范围和应用效果。用这 3种模型恢复了塔里木盆地克拉 2气田煤成气的聚散史后认为 ,克拉 2气田的天然气可能是源岩成熟过程中长期累积形成的 ,早期形成的天然气仅有少量散失 ,而晚期形成的天然气因超压而无法充注到气藏中。

苏桥地区残殖煤的发现——兼论煤成气、煤成油的判别和我国煤成油的前景

苏桥位于我国著名的河北省任丘古潜山油田东北，靠近西面大城凸起的文安斜坡带上。本区第三纪生油岩由西部坝县凹陷向东变薄并超覆在中生界和石炭-二叠系之上，生油层厚度薄、有机质丰度低、埋藏浅，生油条件差。斜坡带第三系仅找到少量油藏。

煤成油研究历史和我国煤成油田勘探方向

煤成油早期研究始于１８世纪的俄罗斯学者罗蒙诺索夫。之后西方学者Ｒｏｇｅｒｓ、Ｂｅｒｔｒａｎｄ等先后发表过有关论述。近代我国煤成油研究可能始于１９３３年王竹泉、林文英、谢家荣等分别考察鄂尔多斯盆地和浙江长兴地区。５０年代以来，世界各地陆续在含煤岩系探获石油。８０年代后，对煤成油的研究和认识获得较大的进展，形成了含煤岩系内能够形成油田的共识。我国一批科研机构、知名专家和青年学者，在煤生油显微组分、模拟实验、有机地化、成烃模式、煤沼演化与煤成油田形成模式等方面，提出了一些创见性的认识，将我国煤成油研究推到一个较高的水平。目前研究中还存在一些有争议的问题：含煤岩系内形成油田的主要贡献者是煤层还是泥岩？在低成熟条件下能否形成煤成油田？对此类争议应予以足够的重视，展开深入的讨论，煤成油研究才可能进一步发展。参１９（梁大新摘）

形成煤成油田的制约条件

煤成油田的形成受到多方面因素的制约。形成煤成油田的有利条件是:煤系沉积于湖湾沼泽相或三角洲间湾沼泽相,具备较佳的生油显微组分和较好的地球化学综合指标,具备较低的热演化程度、较佳的孔隙结构并经受了适宜的地质营力;含煤盆地在宏观上具备完整的湖(海)平面变化旋回层序,局部有良好的岩性组合和构造;最直接的标志是已发现的原油或油砂具备典型煤成油的地球化学特征,即族组成中饱和烃含量异常高、饱/芳值高、非烃和沥青质含量低;具有反映高等植物生源的甾、萜烷分布特征;处于低成熟演化阶段;沉积环境偏氧化;富集重碳同位素。

辽河盆地桃园─荣兴屯地区煤成烃模拟

在考虑剥蚀作用与火成岩影响的基础上分别进行了地史和成熟史恢复，在分析国内有关煤成烃热模拟实验资料的基础上，建立了辽河盆地桃园──荣兴屯地区下第三系煤成烃模式，进而对目的层进行了生烃史模拟。结果表明，这种方法是准确可靠的。

江西崇义矿煤成石墨的发现及其地质意义

为研究江西省崇义矿煤成石墨特征,采用光学显微镜、X射线衍射(XRD)、激光拉曼光谱(Raman)、高分辨率透射电子显微镜(HRTED)等测试手段,对二叠系上统龙潭组老山段煤样进行测试分析。结果表明,光学显微镜下可以观测到石墨化显微组分,且XRD衍射图谱出现d002石墨衍射峰,拉曼光谱呈现峰形尖锐的石墨特征峰(G峰),高分辨透射电镜观察到多层有序结构碳层,碳层出现平直化现象。综合测试分析结果表明,江西崇义矿区样品发育不同程度的石墨晶体结构,已经出现煤成石墨矿产。研究发现为石墨资源进一步开发利用奠定基础。

煤成油藏的能源基础研究与勘探开发：兼论系统观的应用与煤成油藏能源体系？

煤成油藏是我国能源结构的重要组成部分。本文提出：将系统思维方法论引入和应用到煤成油铖的能源基础理论研究与勘探开发中去，是解决煤成油茂勘探开发过程中所面临的诸多问题的一个重要途径。

吐哈盆地侏罗系煤成液态烃生成演化的热模拟实验研究

利用绝对密闭式干热解方法对吐哈盆地侏罗系腐殖煤的液态烃生成演化规律进行了研究。研究结果表明,煤在低成熟阶段(R_0=0.40％～0.65％)的液态烃产率变化幅度较小、地球化学特征也保持未熟—低熟特征;热解物产率曲线在R_0=0.58％～0.59％阶段呈现一个低谷;液态烃大量生成于R_0=0.65％阶段,产率峰值出现于R_0=1.09％阶段。进一步通过热模拟产物Pr/Ph、Pr/nC_(17)、Ph/nCl_(18)及饱/芳值等参数的变化规律、热解物正构烷烃分布特征、热模拟残渣的热解色谱特征,及与典型煤成油进行对比研究.证实了侏罗系煤成液态烃主要生成并排驱于成熟阶段(R_0=0.65％～1.09％)。

库车坳陷煤成甲烷碳同位素动力学研究

应用黄金管封闭体系热解实验 ,结合GC IRMS同位素质谱仪的甲烷碳同位素分析 ,研究了塔里木盆地库车坳陷侏罗系煤生成甲烷的碳同位素特征及其动力学模拟。结果表明 ,库车坳陷侏罗系煤热解气甲烷碳同位素介于 - 3 6 %～- 2 5 % ;碳同位素与热解温度 (或Ro)、升温速率密切相关 ;煤成甲烷的碳同位素动力学模拟结果与热解实验数据吻合较好 ,表明可以用动力学方法将实验数据外推 ,并应用于地质实际中。模拟结果显示 ,库车坳陷克拉 2气田天然气主要经历了 10Ma(尤其是 5Ma)以来的阶段性聚集。

柴达木盆地北缘牛东地区煤成油及其地球化学特征

通过对柴达木盆地北缘西段牛东地区和冷湖构造带原油中生物标志物分布与组成特征的系统对比研究,首次提出牛东地区原油属于典型煤成油。其主要特征表现为具有高的Pr/Ph比值(3.0~5.5),在Pr/nC17与Ph/nC18关系图上分布在偏氧化的区域,明显富含树脂体生源的海松烷类标志物,而指示藻类贡献的C27甾烷明显偏低,表明陆源有机质是主要原始生烃母质,且总体偏低的新藿烷和重排藿烷这一特征也与煤和碳质泥岩的形成环境相吻合。而冷湖构造带原油的Pr/Ph比较低(<3.0),在Pr/nC17与Ph/nC18关系图中分布在氧化—还原环境之间的过渡区域,树脂体生源的海松烷类标志物含量明显偏低,而与藻类输入有关的C27甾烷明显偏高,新藿烷和重排藿烷含量中等,这与淡水湖相泥岩的特征相吻合,表明它们属于淡水湖相原油。柴达木盆地北缘地区下侏罗统不同岩性烃源岩与相关地区原油中海松烷类标志物的相对组成特征表明,牛东地区原油主要来源于煤,而冷湖构造带上的原油主要来源于湖相泥岩,这与该地区下侏罗统煤具有较高的生烃潜力是吻合的,由此表明柴达木盆地北缘地区煤成油的勘探值得关注。

鄂尔多斯盆地侏罗系煤生、排油能力实验及其形成煤成油可能性探讨

由于现代煤成油理论的建立和世界范围内一批大中型煤成油田的相继发现,鄂尔多斯盆地侏罗系煤生油问题引起地质学者的关注。该文通过实验获得鄂尔多斯盆地侏罗系煤饱和吸附烃量为50～88kg/t煤,为研究煤吸附烃提供了一些定量信息。同时认为,只有煤生油能力达到或超过煤饱和吸附烃量时,煤才可能成为有效油源岩。通过热模拟实验获得鄂尔多斯盆地侏罗系煤生油能力,结合鄂尔多斯盆地侏罗系煤饱和吸附烃量,对鄂尔多斯盆地侏罗系煤生烃能力进行评价,认为,鄂尔多斯盆地侏罗系煤生烃能力有限,大多数煤生成烃类尚不能完全饱和煤中的孔隙。同时对鄂尔多斯盆地侏罗系煤有机质丰度、类型、成熟度进行综合评价,并与世界其它大中型煤成油田进行对比认为:鄂尔多斯盆地煤有机质丰度较低、类型较差、成熟度不高、生油能力有限;油源对比的结果也认为,鄂尔多斯盆地侏罗系原油与侏罗系煤系地层烃源岩无关,从另一侧面也说明,鄂尔多斯盆地侏罗系煤生烃能力有限,形成工业性油藏的可能性不大。

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。

准噶尔盆地侏罗纪煤成油研究

本文以有机岩石学和有机地球化学研究为基础，结合模拟实验，对中国西北地区准噶尔盆地侏罗纪煤成油问题进行了详细讨论，结果表明，准噶尔盆地侏罗纪煤含有丰富的类脂成分，壳质组特别是角质体含量高可能导致了本区高蜡石油的生成，壳质组和基质镜质体的含量决定了煤的氢指数和热解烃产值，它们共同构成了盆地内煤成油的母质。模拟排油实验证明了煤孔隙的吸附能力是有限的，在一定的压力条件下，煤中液态烃达到一定数量后就可以较好地排出。为了便于生产勘探，文中还讨论了煤系地层的沉积有机相，依据沉积相，有机地球化学和有机岩石学特征将煤系划分成四种沉积有机相：分别是高位沼泽有机相，森林沼泽有机相，流水沼泽有机相和开阔水体有机相，其中，流水沼泽有机相生成液态烃的潜力最大，以含有大量的角质体为特征；森林沼泽有机相的生烃潜力次之，以基质镜质体为主要成分；高位沼泽有机相生烃潜力最差，以惰性组和镜质组为主要的有机组分；

吐哈盆地煤成油形成的地质条件

吐哈盆地是典型的煤成油气盆地。通过对该盆地煤成油形成的地质条件分析,认为煤成油藏的形成是特定地质条件下的产物。(1)盆地构造演化控制了煤系生储油岩系发育;(2)存在低成熟成烃母质以利于烃类排出;(3)成煤沼泽氧化还原环境与成煤植物差异造成了煤原始富氢程度的不同。下三角洲平原沼泽及分流间湾沼泽是煤成烃发育的有利场所,流水沼泽相是煤成烃最有利的相带;(4)适合古地温梯度及后续盆地继承发展以保持源岩熟化,上覆湖相沉积发育以利于烃类的保存;(5)适合的构造挤压条件以利于煤成油的排驱与运移。

中国侏罗系煤成油若干问题

在阐述了煤成油的概念,总结和评述了煤生油显微组分、生油门限、生油范围和生油高峰等问题后,本文通过吐哈等盆地侏罗系煤生油显微组分组成特征、可溶有机质演化、成熟度和有机质丰度、油源(岩)及原油成熟度对比;含煤岩系中煤层和泥岩的厚度及总量和煤及泥岩最高沥青和总烃转化率的对比;煤及其族组成和煤成原油的族组成特征的对比;提出了中国侏罗系煤成油盆地中泥岩比煤层对煤成油田形成有更大的贡献的看法。

三塘湖盆地煤成油地球化学特征

依据生物标志物分布和组成特征 ,可把三塘湖盆地的原油和油显示分成中生界煤成油和上古生界湖相成因原油两大类。中生界煤成油以塘参 1井中侏罗统西山窑组的原油为代表 ,表现为正构烷烃系列具明显的奇碳优势 ,Pr/Ph值高 ( >4 .0 ) ,四环萜烷 /三环萜烷 >1 .0 ,三环萜烷系列中 C1 9和 C2 0 相对丰度高于 C2 1和 C2 3,有 C31 六环藿烷 ,无伽玛蜡烷 ,C2 9甾烷占绝对优势 ,该原油源于中生界煤系源岩。上古生界湖相成因原油包括塘参 3井、条 2井和条 3井油显示 ,其主要特征为正构烷烃系列没有明显的奇偶优势 ,Pr/Ph值低 ,三环萜烷 /四环萜烷 (仅检测到 C2 4一个化合物 ) >1 .0 ,且 C2 1 和 C2 3 三环萜烷的相对丰度高于 C1 9和 C2 0 ,无 C31 六环藿烷 ,有较高含量的伽玛蜡烷和β-胡萝卜烷 ,C2 7甾烷丰度较高 。

吐哈盆地侏罗纪成煤植物及其与煤成油的关系

重点研究了新疆吐哈盆地侏罗纪成煤植物，并与我国北方其他地区侏罗纪植物进行了对比，认为吐哈盆地侏罗纪成煤植物中银杏类占有相当重要的地位，其所形成的煤具有较高的煤成油生成潜力。