珠江口盆地惠北地区煤系烃源岩新认识与勘探实践

珠江口盆地恩平组煤系烃源岩因分布主控因素认识不清、发育规模不明确,导致勘探潜力被忽视。以煤系烃源岩发育区惠北地区作为研究靶区,利用地震、钻井和地化等资料,系统分析了煤系烃源岩分布主控因素,据此确定煤系烃源岩发育规模和资源潜力,从而有效指导勘探。研究表明:①纵向上,从恩四段到恩一二段沉积期,惠北地区古气候温暖湿润,古水深逐渐变浅,古构造活动强度逐渐减弱,恩一二段和恩三段有利于煤层的发育和聚集,恩四段沉积期煤层不发育;②横向上,受古沉积条件的控制,煤系烃源岩主要分布于惠州14洼北部缓坡带辫状河三角洲河道间的河漫沼泽和洼陷带滨浅湖内的湖沼范围内。基于煤系烃源岩分布规律,预测惠北地区煤系烃源岩资源量约2亿方油当量,带动了惠北地区周边勘探,也展示了珠江口盆地煤系烃源岩勘探前景。

渤海湾盆地黄骅坳陷石炭系-二叠系煤系烃源岩生烃特征研究

近年来,渤海湾盆地探明数个石炭系-二叠系煤系烃源岩供烃的凝析油气藏,展现出可观的勘探潜力。针对研究区烃源岩生烃特征认识不清、勘探方向不明的问题,亟需重新认识煤系烃源岩的供烃能力。为此,以渤海湾盆地黄骅坳陷为研究对象,通过岩心、测井、录井、试油等多元数据统计,基于盆地内构造单元沉积充填特征差异分析,运用盆地数值模拟技术建立沉积单元评价模型,开展黄骅凹陷煤系烃源岩不同岩层的空间展布、生烃潜力与生烃特征综合分析,明确了渤海湾盆地石炭系-二叠系煤系烃源岩生烃模式,并预测了研究区潜山油气有利聚集带。结果表明:黄骅坳陷石炭系-二叠系煤系烃源岩以煤岩为标志层,发育泥岩、炭质泥岩与煤岩3种生烃岩性,其中,泥岩厚度大,连续性强,生烃潜力大;生烃模拟表明,一次生烃以泥岩生油为主,二次生烃以多种烃源岩混合生油生气为主;发育早期沉降型、晚期沉降型与持续沉降型3类生烃模式,持续沉降型与晚期沉降型生烃区对潜山原地油气聚集最为有利。研究成果可为研究区煤系烃源岩供烃的油气成藏理论研究与勘探部署提供技术支撑。

煤系烃源岩特征与发育机制研究现状

为了完善煤系烃源岩的理论研究,总结了煤系烃源岩的分布、发育影响因素以及发育模式的研究现状,并以塔里木盆地库车坳陷为例,对该地区侏罗系煤系烃源岩的地化特征、发育机理以及有机质来源进行了分析。煤系烃源岩包括煤、煤系泥岩以及碳质泥岩,在中国及全球各地广泛分布。煤系烃源岩有机质丰度较高,有机质类型以Ⅲ型为主,沉积环境多为湖沼相,有机质来源主要是高等植物。不同盆地煤系烃源岩有机质热演化程度不同,跨度范围较大,从未成熟到过成熟都有分布。由于煤系烃源岩母源输入主要为陆生高等植物,所以镜质组、惰质组和类脂组是煤系源岩的3种常见组分。影响烃源岩的发育因素应该从有机质供给、有机质的保存以及有机质的稀释3个方面来考虑,古气候条件、古地形特征、母质来源、沉积环境氧化还原条件以及水平面频繁升降等因素都可能影响有机质供给、保存和稀释,从而对煤系烃源岩发育具有一定的控制作用。目前对煤系烃源岩的研究主要集中于生烃机理,而对煤系烃源岩发育机理研究相对较少。

东海盆地西湖凹陷构造热演化及煤系烃源岩生烃史恢复

为了研究东海盆地西湖凹陷煤系烃源岩的热演化特征,在西湖凹陷构造演化分析的基础上,利用盆地模拟技术中的岩石圈模型对西湖凹陷构造热演化史进行模拟,并通过高压釜热模拟实验与动力学模型结合的方法,开展了构造演化史与烃源岩热演化史的系统分析,建立了西湖凹陷的现今地温场,进而探讨煤系烃源岩生烃演化过程。研究表明,暗色泥岩开始生气时间要早于煤岩,在28 Ma B.P.左右,西湖凹陷煤系烃源岩开始快速生气,且在高热演化阶段煤系烃源岩仍具有生气能力;5 Ma B.P.左右处于凹陷内相对深度较浅的烃源岩开始进入生烃高峰。煤系烃源岩在西湖凹陷晚期成藏过程中具有十分重要的作用。

十三间房水西沟群煤系烃源岩生烃条件及资源潜力

据录井和岩样分析化验等资料,结合ΔLogR技术和油气资源评价方法(成因法),对十三间房水西沟群煤系烃源岩生烃条件和油气资源潜力进行分析和预测。结果表明:研究区水西沟群泥岩有机质丰度随埋深由好变差,并受控于古水深变化,有机质类型为Ⅱ2-Ⅲ型,煤为中等烃源岩,了墩以北处于成熟阶段且拟合古地温梯度达3.8℃/100 m;水西沟群山前带发育滨浅湖-沼泽相,发育较厚有效烃源岩。产烃率图版、烃源岩厚度和资源量预测结果分析表明,该区泥岩生烃能力强于煤并受控于烃源岩厚度;西山窑组为该区主力生烃层,八道湾组天然气资源贡献不低。水西沟群石油和天然气预测资源量分别为(52.20~85.183)×10^(6)t、(77.94~118.89)×10^(8)m^(3),证实十三间房水西沟群生烃条件优越,资源量丰富,可为油气藏形成提供强有力的物质基础。

惠民凹陷上古生界煤系烃源岩生烃潜力

针对渤海湾盆地东部惠民凹陷上古生界石炭—二叠系的煤系烃源岩的生烃潜力评价问题,为了从多方面综合研究以揭示区内发现具有工业价值的煤成气藏并显示出良好的煤成气勘探潜力的原因,通过对煤系烃源岩有机地球化学特征的研究,结合黄金管封闭体系高温高压生烃热模拟及烃源岩热演化史数值模拟,对区内煤系烃源岩生烃潜力及生烃过程进行了分析。结果表明:研究区内上古生界煤系烃源岩层系中不同岩性的有机质丰度差异较大,其中煤岩显示出中等-较好的烃源岩等级;有机质类型以高等植物来源为主的Ⅱ_(2)-Ⅲ型有机质类型为主;有机质热演化程度受控于区域内构造特征的变化,从低熟-过熟阶段均有分布。此外,封闭体系生烃动力学特征表明,区内煤系烃源岩烃类产率较高,单位总有机碳(total organic carbon,TOC)中的最大液态烃产率和气态烃产率分别超过90 mg/g和180 mL/g。结合烃源岩热演化史模拟结果得出,研究区内煤系烃源岩晚期二次生烃潜力较大,二次生烃产率约占总生烃产率的40%~50%,显示出良好的晚期二次生烃潜力。

准噶尔盆地煤系烃源岩及煤成气地球化学特征

准噶尔盆地主要发育石炭系和侏罗系两套煤系烃源岩,形成与之相关的两类煤成气。石炭系煤系烃源岩有机质丰度高,有机质类型主要为Ⅲ型,成熟度高。侏罗系烃源岩分布广,厚度大,成熟度变化大,中下侏罗统是主力气源岩,资源潜力大。石炭系煤成气属干气,碳同位素较重,甲烷碳同位素组成在-30‰左右,乙烷碳同位素组成大于-28‰,为正碳同位素系列,形成自生自储气藏。源自侏罗系煤系烃源岩的天然气分布广,组分相对较湿,甲烷碳同位素组成变化较大,丁烷和丙烷发生倒转的现象较为普遍,反映出天然气的成熟度变化较大,同源不同阶的天然气混合造成重烃碳同位素偏轻。石炭系煤系天然气资源潜力大,是准噶尔盆地今后最主要的天然气勘探领域。源自侏罗系煤系的天然气分布范围广,南缘是今后侏罗系煤系天然气勘探的有利地区。

西湖凹陷始新统平湖组煤系烃源岩分子地球化学特征

60个饱和烃和芳烃组分的GC-MS分析资料表明,东海盆地西湖凹陷平湖组煤系烃源岩饱和烃中富含源于针叶树脂的二萜烷类生物标志物,甾烷中普遍以C29化合物占优势(>45%),芳烃组分中惹烯、1,7-二甲基菲等陆源标志物含量异常高,这些结果反映该煤系烃源岩的成烃母质主要来源于陆源高等植物。相对于煤及碳质泥岩,暗色泥岩中C27甾烷有较高含量,且正构烷烃呈双峰型分布,说明其有机质生物源中水生生物占有一定比例。该煤系烃源岩的Pr/Ph值大多分布在3.5～8.5,二苯并呋喃类化合物较多,指示这套烃源层主要形成于氧化性较强的湖沼相环境;部分暗色泥岩Pr/Ph值在1.5左右,可能属弱还原—弱氧化的半深湖相沉积。煤及碳质泥岩以高C29甾烷(大于80%)、低伽马蜡烷(与C30藿烷的比值低于0.05)与暗色泥岩形成区别。

四川盆地北部上三叠统须家河组煤系烃源岩生烃史

为准确认识四川盆地北部上三叠统须家河组天然气成藏过程,基于近年来煤系烃源岩生排烃特征研究的最新进展和盆地模拟技术,对该区煤系烃源岩埋藏热演化史、生烃史进行了系统研究。首先,分别建立了盆地的地质、热力学和生烃动力学模型,其次,选取古水深、沉积水界面温度、古热流值作为模拟参数,对该区17口钻井进行了模拟。结果表明:①须家河组烃源岩生气时段发生在快速沉降阶段,总体表现为快速生气的特点,元坝地区的生气时间`略早于通南巴地区;②须家河组烃源岩在中侏罗世中期Ro达到0.6%,开始生气,中侏罗世晚期—晚侏罗世Ro达到0.7%,开始大量生气,晚侏罗世—早白垩世Ro达到1.0%,进入生气高峰期;③随着埋深进一步增大(在早白垩世末期达到最大埋深),烃源岩进入高—过成熟阶段,至晚白垩世盆地整体大幅度抬升,地温降低,逐渐停止生烃。

大港油田上古生界煤系烃源岩地球化学特征与二次成烃

大港油田上古生界煤系地层主要分布于中南部,分布面积近10 000 km^2。烃源岩包括煤层、碳质泥岩和泥岩3种类型,总厚度100~450 m,纵向上主要分布在太原组和山西组,本溪组少量发育。煤层有机质丰度高,85%以上属于好-极好烃源岩类型,而泥岩丰度各地区之间差异较大。烃源岩显微组分构成中以镜质组含量占优势,50%以上,成熟阶段具有良好的生气条件,同时受成煤环境的影响,主要成煤中心的煤系地层也富含一定的富氢组分,在低熟-成熟阶段具有良好的生油能力。上古生界在地史演化中经历了多期构造活动的改造,煤系源岩也随之经历了两次生烃过程,其中二次生烃范围分布广,资源规模大,是潜山勘探的重要区域。按照构造演化分类,油田内发育4种埋藏史类型,即早埋晚抬型、早抬晚埋型、持续深埋型与稳定埋藏型。除早埋晚抬型之外,其他3类均具有二次生烃条件。经多年的勘探,在二次生烃范围内,相继在孔西"古生中储型"和乌马营潜山、埕海潜山、王官屯潜山"古生古储型"原生油气藏实现了潜山勘探的重大突破。

川西坳陷煤系烃源岩成熟度特征及成熟度指标对比研究

烃源岩热演化程度是判断一个盆地是否具备生油能力的重要指标之一,然对热演化程度的定量识别标志较多,针对热演化程度不同或参数获取的难易程度而有所选择。研究基于川西坳陷龙泉驿斜坡LS1井J1z,T3x5,T3x3及T3t等4个主要烃源岩层位的17个样品的镜质体反射率(RO)、岩石热解及芳烃色质指标等分析测试,对研究区上三叠统须家河组及侏罗系主要烃源岩成熟度特征进行系统分析表明,研究区源岩镜质体反射率分布在0.97～1.59之间,Tmax值平均为488.67,ROMPI1值介于1.01～1.56之间,RO(3-MCH/1-MCH)值介于1.05～1.57之间,表明本区烃源岩处于成熟-高成熟阶段。芳烃各项指标随深度增大趋势明显,尤其是MPI1和3-甲基屈/1-甲基屈(3-MCH/1-MCH)随深度变化更为明显,且和RO与深度的变化趋势高度相似,而MDBI指数和4-甲基-二苯并噻吩/1-甲基-二苯并噻吩(4-MDBT/1-MDBT)与深度的相关关系相对较差,但总体仍呈现出逐渐增大的趋势。成熟度指标对比研究,证实镜质体反射率仍是较为成熟,易于横向对比的成熟度指标,芳烃色质参数MPI1和3-甲基屈/1-甲基屈(3-MCH/1-MCH)由于其较少受各成岩环境的影响,从而具有潜力的成熟度判别指标。研究还将MPI1及3-MCH/1-MCH通过计算转化成ROMPI1及RO(3-MCH/1-MCH)以实现在获取RO困难亦可进行对比。

南海南部曾母盆地新生界煤系烃源岩生油条件

在广泛调研前人研究的基础上,对曾母盆地新生界典型煤系烃源岩的有机地球化学、有机岩石学以及沉积成因特征进行了系统分析,进而探讨了该盆地煤系烃源岩的生油潜力。微观显微组分组成及成因分析,结合宏观沉积相研究,揭示出曾母盆地具有良好生烃潜力的下中新统煤系烃源岩发育于下三角洲平原带的红树林沉积环境中。对显微组分定量数据、基本生烃指标以及烃源岩热演化阶段的分析表明,该套煤系烃源岩具有在低熟阶段生油以及排烃的良好条件。另外,由于烃源岩中丰富的渗出沥青体生成而产生的内部增压,导致了大量相互连通的微裂隙发育,这有助于煤系烃源岩中析出油滴的汇聚以及排出。

煤系烃源岩热模拟演化过程的地球化学参数特征——以准噶尔盆地侏罗系煤系烃源岩为例

在准噶尔盆地侏罗系煤系烃源岩热模拟实验研究中 ,经过对原样和不同温度点热模拟残余物进行可溶有机质抽提和族组成分析、残渣干酪根处理、Ro 值测定和 TOC测定 ,并对部分样品系列进行色谱和质谱分析后发现 ,煤系烃源岩在不同热演化阶段表现出的地质地球化学特征具有相当大的差异。低演化阶段和热降解阶段天然气的形成是不同热力学条件和成气母质化学反应的结果。在低演化阶段 ,源岩镜质组反射率增长幅度并不太大 ,通常 Ro<0 .7%。原始可溶有机质和热模拟残余可溶有机质的分析结果表明 ,烃类气主要来源于原始可溶有机质的脱基团作用和大分子沥青质及干酪根边缘烃 (极性组分 )的热降解。在有机质热降解—热裂解阶段 ,烃源岩经地质埋深增温 ,热演化进程相对加快、镜质组反射率迅速递增、Ro 值从 0 .5 5 %～ 0 .70 %迅速增大到 1 .40 %～1 .70 % ,可见热动力作用足以破坏干酪根结构烃并将其降解形成油气。该阶段是干酪根经热降解大量排烃的阶段 。

临兴地区上古生界煤系烃源岩评价及排烃特征

临兴地区处于开发初期,上古生界煤系烃源岩特征及排烃规律不清,制约了下一步的勘探开发。综合运用测井及分析化验资料,对该区煤系烃源岩的分布、地球化学特征、排烃规律及控藏作用进行了深入研究。结果认为:临兴地区烃源岩为太原组—山西组煤岩、暗色泥岩及炭质泥岩,有机质丰度为中等—好,受沉积环境影响,有机质类型以Ⅲ型为主,含部分Ⅱ_1型和Ⅱ_2型,Ⅱ_1型仅发育于太原组,且从太原组到山西组,Ⅲ型所占比例增大,Ⅱ型所占比例减小;受紫金山碱性杂岩体影响,有机质为高成熟—过成熟,生气强度大于20×10~8m^3/km^2,呈西高东低、北高南低、大面积广覆式生烃特点;排烃强度控制气藏范围,太原组排烃效率及总排烃量优于山西组,对上古生界气藏形成贡献较大。该研究深化了临兴地区上古生界煤系烃源岩的系统认识,为该区煤系致密砂岩气运聚成藏特征及勘探开发提供了重要的参考依据。

中-高热演化阶段煤系烃源岩生气潜力评价

为了客观评价我国中-高热演化阶段煤系烃源岩生气潜力,改进我国煤系烃源岩的评价标准,基于低热演化阶段煤系烃源岩的评价标准和煤系有机质的热演化规律,提出了中-高热演化阶段煤系烃源岩(煤岩和煤系泥岩)的生气潜力评价分级标准,并据此对沁水盆地山西组煤岩和煤系泥岩的生气潜力进行了综合评价。结果表明:热演化程度是影响评价煤系烃源岩生气潜力的重要因素;沁水盆地山西组煤岩和煤系泥岩总体上具有较好的生气潜力,但盆地内不同区块具有各自差异的生气潜力,在寿阳、阳泉、榆次、平遥以及沁南等地区以较好气源岩为主。

塔里木盆地煤系烃源岩产气率变化特征

采用开放体系下进行的全岩热模拟实验,对塔里木盆地侏罗系的煤系烃源岩开展了产气率变化特征的研究。模拟实验结果表明:在Ro低于1.0%或1.2%时,煤型烃源岩产气率非常低,一般不到总产气量的5%～10%,有时甚至更低,煤型烃源岩大量产气阶段一般始于Ro为1.2%,在2.2%或2.4%之前这段演化期间产气量很大,一般占总产气量的85%以上,但在Ro等于2.2%或2.4%之后,煤型烃源岩产气量很低,一般不足5%～10%。煤系泥岩累计产气率为179m3/t·TOC,在Ro为2.4%之后,产气率降低很快,接近生烃死亡线。

淮南潘谢矿区深部煤系烃源岩地球化学特征与成烃潜力

为了查明淮南煤田潘谢矿区深部煤系的烃源岩生烃潜力,在对煤系烃源岩系统采样的基础上,应用总有机碳含量、氯仿沥青"A"、岩石热解、干酪根碳同位素、镜质组反射率等有机地球化学测试方法,结合深部煤炭勘查成果,深入探讨了淮南潘谢矿区深部煤系烃源岩地球化学特征、热演化及生烃组合特征。地球化学测试结果表明:潘谢矿区深部煤系有机质干酪根主要来源于陆生高等植物,类型属于Ⅱ2-Ⅲ型,局部存在少量的Ⅱ1型,具有良好的天然气生成潜力;上石盒子组、下石盒子组和山西组泥页岩TOC含量均达到了中等烃源岩标准,氯仿沥青"A"也均达到了好的烃源岩标准,上石盒子组和山西组泥页岩S1+S2达到了中等烃源岩标准,下石盒子组泥页岩S1+S2达到了好的烃源岩标准,因此泥页岩有机质丰度各项指标均达到了中等或者好的烃源岩标准,加上煤层总有机碳含量均在60%以上,表明潘谢矿区深部煤系有机质具有较高的原始生烃能力。在潘气1井煤系烃源岩有机地化和气测录井特征分析的基础上,结合深部煤炭勘查成果,以全区稳定发育的厚层煤层和泥页岩为目标层位,在潘谢矿区深部划分了3套稳定发育的生烃组合。组合1位于上石盒子组上段中-下部,厚40~60 m,是良好的页岩气-煤层气共生气藏;组合2位于下石盒子组上段,厚60~150 m,以煤层气为主,页岩气为辅;组合3位于山西组底部,厚20~35 m,以煤层气为主,页岩气为辅。

西湖凹陷煤系烃源岩显微组分组成特征及地质意义

以黄岩14-1-1井为例,西湖凹陷煤系烃源岩显微组分可以划分为2种类型:类型一以镜质组为主,类型二以壳质组+腐泥组为主。2种类型煤系烃源岩显微组分生烃模拟实验结果表明,类型一烃源岩生烃产物以液态烃为主,类型二烃源岩生烃产物以气态烃为主,2种类型的煤系烃源岩纵向和横向上差异性分布导致了西湖凹陷油气藏表现为上油下气的分布特征。

鄂尔多斯盆地东北部上古生界煤系烃源岩17α(H)-重排藿烷类的分布及成因探讨

鄂尔多斯盆地东北部上古生界10个典型煤系烃源岩样品中检测出三类重排藿烷,分别为17α(H)-重排藿烷、18α(H)-新藿烷以及未知结构的早洗脱重排藿烷。烃源岩样品中藿烷类具有两种分布型式:1以C30藿烷为主峰的C27~C35(缺C28)藿烷类常规分布型式,含少量17α(H)-重排藿烷和18α(H)-新藿烷;2以富含17α(H)-重排藿烷和C30早洗脱重排藿烷为特征。含有高~异常高相对丰度17α(H)-重排藿烷的烃源岩样品,其17α(H)-重排藿烷的绝对浓度也明显较高。从烃源岩生源构成、有机质丰度及其赋存状态、成熟度以及沉积与成岩环境4个方面探讨了高丰度17α(H)-重排藿烷的成因。研究结果表明,烃源岩中高丰度的17α(H)-重排藿烷的形成与高等植物生源有一定联系、亚氧化—氧化的扇缘泥炭沼泽相是形成高~异常高丰度17α(H)-重排藿烷的有利沉积相带;而烃源岩显微组分、有机质丰度及其赋存状态以及有机质成熟度的影响尚不确定。

济阳坳陷煤系烃源岩生物标志化合物与同位素对比研究

在系统分析和总结大量烃源岩分析数据的基础上,对济阳坳陷石炭一二叠系和中生界两套煤系烃源岩的生物标记化合物参数与碳同位素特征进行了详细的对比,对比结果显示石炭-二叠系煤系烃源岩干酪根、族组成碳同位素大于中生界坊子组;生物标记化合物中,石炭-二叠系煤系烃源岩与中生界坊子组相比具有更强的植烷优势、更高的γ蜡烷含量和更高的C_(27)胆甾烷含量,表明石炭-二叠系煤系烃源岩有机质的生成环境、母质组成及保存条件优于中生界。