海相碳酸盐岩干酪根热解成气过程及其碳同位素演化特征

应用高压封闭体系,对海相碳酸盐岩干酪根进行了热裂解模拟实验,并从气态烃、非气态烃产率及碳同位素演化特征等方面,探讨了海相碳酸盐岩烃源岩干酪根作为气源的生气机理。在模拟实验基础上,结合专用Kinetics软件求取碳酸盐岩烃源岩干酪根裂解产气动力学参数(活化能和指前因子),并将模拟实验结果外推至地质条件下,探讨其动力学模型的实际应用。结果表明,在该地质条件下,甲烷在EasyRo为0.9%时进入主生气期(转化率为10%),2.9%时主生气期结束(转化率为90%)。乙烷至戊烷在EasyRo为1.1%时进入主生气期(转化率10%),2.7%时主生气期结束(转化率90%)。该研究成果为我国海相碳酸盐岩裂解气的判识、资源评价提供了可靠的实验依据。

泥盆纪海相碳酸盐岩碳同位素组成及演变

根据对六景泥盆系碳酸盐岩碳同位素组成的系统分析表明：从落霍柯夫期到布拉格期海洋中的δ~１３Ｃ是逐渐变重，埃姆斯期明显变轻．艾菲尔期又开始变重，特别是基维特期有较明显的正向偏移，并继续向上变重，至弗拉斯期与法门期之交达到最大，尔后逐渐变轻，反映了泥盆纪海洋碳同位素组成的演变趋势．这和泥盆纪（二级）海平面的变化趋势是基本一致的，反映海洋碳同位素组成与海平面变化及相关的气候和海洋、大气中ＣＯ_２含量的成因联系。弗拉斯阶－法门阶界线附近δ~１３Ｃ的变化型式表明其间发生的生物绝灭事件是海平面升降和缺氧环境的周期性扩展等因素的累积效应的结果．

热演化过程中干酪根碳同位素组成的变化

通过测定一个Ⅰ型干酪根在不同热演化阶段的残余率和残余部分的碳同位素组成,揭示其在热演化过程中的变化规律,从而为有效气源岩的定量判识与评价提供同位素方面的依据。研究表明,在产甲烷早期(Ro<1.5%),干酪根的碳同位素组成变化较明显,可达3.8‰;当Ro达到1.5%～2%时,随着热演化程度的增加,残余干酪根的δ13C略微呈现出逐渐贫13C的趋势,变化幅度约为2‰;当热演化程度较高(Ro>2%)时,干酪根的碳同位素组成则变化不大,变化幅度小于0.8‰。

湘南泥盆系碳酸盐岩中氧、碳同位素组成特点

湘南泥盆系碳酸盐岩的沉积环境,可以区别为四种类型:台地相、广海陆棚相、生物礁相及台盆相。69个样品的氧、碳同位素分析结果表明,从台地-广海陆棚-台盆,随着沉积深度的增加,以及沉积环境由局限到开放的变化,碳酸盐岩的氧、碳同位素组成具有同步增加的趋势。

羌塘盆地那底岗日地区中侏罗世碳酸盐岩碳、氧、锶同位素与古海洋沉积环境

本文首次利用碳酸盐岩 C,O,Sr稳定同位素探讨了羌塘盆地那底岗日地区中侏罗世海洋沉积环境的演变。测试结果表明 ,该区中侏罗世碳酸盐岩δ1 3C,δ1 8O及 N(87Sr) / N(86 Sr)值分别为 - 3.2 5× 10 - 3～ +3.30 4× 10 - 3,- 11.419× 10 - 3～ - 3.2 8× 10 - 3及 0 .70 70 2～ 0 .70 86 2 ,并伴生了多次升降变化。分析认为 ,δ1 3C值主要受沉积环境的水介质盐度、氧化 -还原条件、生物发育程度及有机质埋藏速率的影响 ;δ1 8O值主要与沉积环境的盐度、温度、海平面升降及沉积期后成岩作用等因素有关 ;N(87Sr) / N(86 Sr)值则由三种不同锶源在海水中的组成比例所决定。因此 ,C,O,Sr同位素组成及演化可以直接或间接地反映古环境的变迁 ,从而为那底岗日地区中侏罗世古海洋沉积环境的分析提供了可靠的地质地球化学依据。

干酪根化学降解产物的碳同位素组成研究

采用一系列温和的化学降解法对松辽盆地南部嫩江组烃源岩的干酪根进行连续的选择性化学降解,并对不同降解产物进行色谱—同位素比值质谱分析。研究表明碱性水解和脱硫产物以一元脂肪酸和正构烷烃为主,其中正构烷烃碳同位素分布曲线呈现一定的"负倾"(即随碳数增加呈现逐渐贫13C)趋势;一元脂肪酸以C16和C18为主,具有明显的偶碳优势,与同碳数的正构烷烃具有相似的碳同位素组成。氧化产物则以一元脂肪酸和α,ω-二元脂肪酸为主,一元脂肪酸低碳数部分呈现"负倾"趋势,高碳数部分则呈现"正倾"的趋势;α,ω-二元脂肪酸与低碳数的一元脂肪酸具有相似的分布,表明它们可能具有相同的母源。对比研究表明JL-30抽提物中正构烷烃可能存在混源的影响,其碳同位素组成是多源混合的结果。

南海东沙东北部甲烷缺氧氧化作用的生物标志化合物及其碳同位素组成

南海东沙东北部碳酸盐岩和泥质沉积物中的生物标志化合物组合及其碳同位素组成分析表明,研究区内甲烷缺氧氧化作用(anaerobic oxidation of methane-AOM)发育。研究区内碳酸盐岩中含丰富的AOM标志化合物,2,6,11,15-四甲基十六烷(Crocetane-Cr.)、2,6,10,15,19-五甲基番茄烷(Pentamethylicosane-PMI)和2,6,10,15,19,23-六甲基二十四烷(Squalane-Sq角鲨烷)的13C亏损强烈(δ13C值介于-74.2‰^-119.0‰PDB之间),表明碳酸盐岩形成于AOM,同时反映该研究区曾发生过强烈、持续的富CH4流体释放活动。柱状泥质沉积物中,AOM生物标志化合物在硫酸岩-甲烷过渡带(SMI—Sulfate-Methane Interface)边界附近相对丰度高,SMI之上样品中含量低,或未检出,表明现代环境在SMI附近有大量嗜甲烷微生物生长,使得深部上升的甲烷被大量消耗,很少有甲烷逸出海底。AOM生物标志化合物可用来指示SMI边界。不同站位、不同岩性AOM生物标志化合物组成(包括碳同位素组成)的差异反映了嗜甲烷古细菌组成的不同。

华北北部中、上元古界生烃潜力及有机质碳同位素组成特征研究

对华北北部中、上元古界 83个样品的有机质碳同位素组成测定的结果 ,分布区间为 -3 5‰～ -2 6‰。据此研究其有机质类型和沉积环境 ,根据干酪根相对富集12 C(δ13 C值小于 -2 8‰ )认为其干酪根类型为腐泥型和腐殖 腐泥型 ;有机碳含量越高且有机质类型越好的样品有机质碳同位素组成越轻。根据所分析样品的有机质丰度及生烃潜量 ,下马岭组、铁岭组和洪水庄组生烃潜力较好。

煤系地层中有机质碳同位素组成特征

本文研究了我国几个含油气盆地中煤系地层干酪根碳同位素组成和氯仿抽提物族组份碳同位素组成特征.研究结果表明,在煤系地层中干酪根相对均较富集重碳同位素;不同煤系地层中干酪根碳同位素组成差异不大.煤系地层中可溶有机质烷烃、芳烃、非烃和沥青质的碳同位素组成与非煤系地层源岩中可溶有机质的碳同位素分布特征有明显的差别,其分布特征不是随着族组份极性的增加而逐渐富集重碳同位素,而是烷烃组份相对其它三个组份明显富集轻碳同位素;芳烃组份相对非烃要稍富集重碳同位素.煤系地层中有机质碳同位素组成与现代沼泽沉积中的有机碳同位素组成存在明显的差别.

川东南地区二叠系—三叠系碳酸盐岩气藏气源及成因类型

通过分析天然气组分、碳、氢同位素组成、储层薄片、包裹体等资料,结合烃源岩沉积背景,与邻区对比分析,研究了川东南地区长兴组、飞仙关组、茅口组气藏气源及成因类型。结果表明:飞仙关组、长兴组烷烃气体积分数为51.35%~85.98%,平均74.79%,茅三段烷烃气体积分数为46.71%~99.31%,平均81.68%,均为干气;飞仙关组气藏的甲烷碳同位素值(δ^(13)C_(1))较轻,平均-34.7‰,长兴组和茅三段岩溶缝洞气藏的δ^(13)C_(1)较重,平均-31.0‰;非烃气以CO_(2)和H_(2)S为主。飞仙关组及部分长兴组储层中见少量沥青,次生矿物中含烃包裹体主要为含气态烃包裹体与气液(水)两相包裹体,未见含油包裹体,与其伴生的盐水包裹体均一温度多高于160℃。研究认为,川东南涪陵地区主要为吴家坪组油型气(个别井混有龙马溪组气),以干酪根裂解气为主(飞仙关组和部分长兴组混有少量原油裂解气),綦江地区为龙潭组煤型气。非烃气中H_(2)S来自硫酸盐热化学还原(TSR)反应,CO_(2)来自TSR反应及储层改造时的酸岩反应。

四川盆地西南部储层有机包裹体组成和碳同位素特征及其对油气来源的指示

本文对四川盆地西南部气区震旦系灯影组和二叠系茅口组、长兴组碳酸盐岩储层的有机包裹体特征、组成、碳同位素进行了研究 ,追索了研究区油气的演化、运移及油气的成因。结果表明 ,在震旦系灯影组和二叠系茅口组、长兴组储层中 ,皆存在有三期以上的油气运移。不同储层中 ,相应各期的油气运聚特点及演化程度略有不同 ,灯影组中各期有机质的成熟度及油气演化程度均略高于二叠系 ;同储层中 ,各期油气运聚的特点及演化程度存在明显的差异 ,可划分为三个阶段 :石油成熟阶段、高成熟凝析油 -湿气阶段、过成熟干气阶段。研究区灯影组储层的天然气成因为油型气 ,二叠系的为多成因 ;各储层中的 CO2 主要为有机成因气 。

陆相烃源岩有机质中碳同位素组成的分布特征

研究了各种湖相和沼泽相沉积岩有机质中碳同位素组成的分布特征。提出了不同类型干酪根的碳同位素组成的δ^13C特征值。指出了盐湖相与一般湖相和沼泽相干酪根在碳同位素组成上的明显差别，并论述了造成这种差别的原因。还讨论了有机质在成烃演化过程中的碳同位素分馏作用，提出了有关的碳同位素分馏模式。同时还研究了成烃演化过程中岩石抽提物的碳同位素分馏作用的特点，及其所包含的初次运移信息。

贵州瓮安陡山沱组剖面碳同位素生物地球化学研究

在对扬子地台贵州瓮安陡山沱组剖面干酪根碳同位素组成进行分析后发现其变化显示了一定的规律性。碳同位素规律变化反映了最初的沉积信息,特别是有机质埋藏量的变化。获得的陡山沱期沉积岩中碳同位素组成研究结果初步反映了震旦-寒武交变期沉积环境的面貌;碳同位素组成变化规律可以用于反映扬子地台沉积层序和世界同期地层全球碳循环的对比和参考。为扬子区陡山沱期环境变化和生物演化提供了证据。δ13Cker值在-32.3‰和-24.5‰(PDB)间漂移与δ13Ccarb值在-4.9‰和3.6‰(PDB)间的变化,反映了当时海水的碳同位素组成。无机和有机碳同位素组成之差的Δδorg-carb值沿剖面不断变化,是由于沉积有机质中有促进发酵功能的细菌数量比例变化所致。

川西坳陷南段天然气来源与碳同位素地球化学研究

川西坳陷南段是四川盆地主要的天然气产区之一。前人对该区天然气的来源有多种见解。为了更清楚地认识此地区天然气的来源与运移,本文分析了平落坝、大兴西和白马庙气田16件天然气样品的C1—C4烃及CO2 组份的碳同位素组成。所获得的同位素数据结合化学成份和地质资料表明,3个气田的烃类完全是热解成因的,都来源于气田下面的上三叠统烃源岩。这些气田的甲、乙烷碳同位素组成随深度呈不同规律的变化,这些变化归因于烃源岩生烃的热解过程和烃类运移的动力学过程。平落坝气田中侏罗统气藏的烃类大部份形成于烃源岩低成熟和成熟的早期阶段并受到晚期成熟气体的不断补给。平落坝和大兴西气田多数气藏的烃类被认为是从源区垂直向上运移通过上伏地层而进入气藏的,白马庙气田的烃类被认为是沿断裂通道向上侏罗统气藏聚集的。平落坝和大兴西气田的δ13 Cco2 值有很宽的分布范围(- 10 .7‰～- 0 .7‰) ,这表明气田的CO2 由来自基底的海洋碳酸盐岩无机碳成份和沉积地层的有机碳成份混合而成。这些气田的[He/CH4] [N2 /CH4]值之间和δ13 Cco2 δ13 C1值之间的相关性表明,非烃气体在进入气藏前已同烃类很好地混合,并被CH4为主流相的气流携带着向气藏运移。

威远、资阳震旦系干酪根与油裂解气的鉴别

根据威远、资阳震旦系气藏天然气组成、天然气碳同位素特征、储层包裹体的对比研究认为威远气田震旦系气藏的天然气主要来源于下寒武统泥岩。由于威远、资阳构造形成时间差异 ,威远为燕山期形成的构造 ,资阳为印支期形成 ,燕山消失 ,因此天然气的捕获时期不同 ,导致威远天然气主要是干酪根裂解气 ,次为油裂解气 ;

塔里木盆地奥陶纪碳酸盐岩碳、锶同位素特征及其对海平面变化的响应

塔里木盆地塔中地区奥陶纪自东而西沉积环境由盆地到斜坡再向碳酸盐台地转变,与广海沟通良好,其碳酸盐岩同位素组成代表当时海洋水体的同位素组成.根据对塔中地区奥陶系碳、锶同位素组成的测定,探讨了其与海平面变化的关系,碳同位素与海平面变化呈正相关.而锶同位素组成与海平面变化呈负相关.这一结论与全球碳、锶同位素变化对海平面变化的响应是一致的,塔里木盆地奥陶纪海平面变化与全球海平面变化的规律也是一致的.

珠江口盆地番禺低隆起—白云凹陷北坡干酪根热演化模拟与生烃

通过密封金管—高压釜体系对珠江口盆地番禺低隆起—白云凹陷北坡恩平组炭质泥岩的干酪根(PY),在24.1 MPa压力、20℃/hr(373.5～526℃)和2℃/h(343～489.2℃)两个升温速率条件下进行热模拟生烃实验,分析气态烃(C1-5)和液态烃(C6-14和C14+)的产率,以及沥青质和残余有机质碳同位素组成。同时与Green River页岩(GR)和Woodford泥岩(WF)的干酪根,分别代表典型的I型和II型干酪根进行对比研究。结果显示PY热演化产物中总油气量明显低于GR和WF干酪根,且气态烃(C1-5)最高产率是液态烃的1.5倍,揭示恩平组炭质泥岩主要以形成气态烃为主。在热演化过程中,有机质成熟度和母质类型是控制油气比的主要因素,气态烃和轻烃的产率比值主要受热演化成熟度的影响。干酪根残余有机质碳同位素和沥青质碳同位素在热演化过程中受有机质成熟度的影响较小,δ13C残余和δ13C沥青质可以间接反映原始母质的特征,为高演化烃源岩油气生成提供依据。

长北地区生油岩干酪根的特征

本文应用元素、碳同位素和红外光谱分析，研究了长北地区生油岩干酪根的地球化学特征，结果表明该地区生油岩为陆相淡水湖相沉积，干酪根类型主要为腐殖型。随着埋深增加，同类型干酪根的成熟度增大。

川中—川南过渡带西部嘉二段天然气成因与来源

通过对川中-川南过渡带西部的磨溪-潼南地区嘉二段天然气组成、碳同位素组成、高演化天然气储层沥青生物标志化合物的系统分析测试和混合成因气的定量估算,阐明了该区嘉二段天然气主要属于二叠系腐泥型有机质成因气,来源于二叠系过成熟为主的碳酸盐岩烃源,主力气源与嘉陵江组自身的碳酸盐岩烃源无关,并具有油型裂解气的地球化学特征。

相对海平面变化对烃源岩发育的影响——以鄂尔多斯盆地为例

以鄂尔多斯盆地西南缘奥陶系马家沟组为例,应用碳酸盐岩碳氧同位素、有机碳含量及其同位素组成,结合地层、古生物特征,探讨相对海平面变化对海相碳酸盐岩有机质富集及烃源岩发育的影响。研究表明,桌子山地区受贺兰裂谷的强烈沉降,克里摩里期相对海平面上升幅度较大,引起一系列利于有机质富集和烃源岩发育的结果:①静水、缺氧环境;②有机质埋藏量增加和质量优化;③碳酸盐碳、氧同位素值偏重,而有机碳同位素值偏轻。在岐山地区,相对海平面波动较小,为浅水、氧化环境,不利于有机质保存。对一个地区或盆地而言,相对海平面变化是全球性海平面升降和区域性构造活动的综合效应,它通过改变古环境控制了有机质富集及烃源岩发育。因此,相对海平面变化的研究对海相烃源岩的发育程度及其分布预测具有重要意义。