Hydrocarbon expulsion model and resource potential evaluation of high-maturity marine source rocks in deep basins:Example from the Ediacaran microbial dolomite in the Sichuan Basin,China

Hydrocarbon expulsion features and resource potential evaluation of source rocks are crucial for the petroleum exploration.High-maturity marine source rocks have not exhibited a hydrocarbon expulsion mode owing to the lack of low-maturity source rocks in deep petroliferous basins.We considered the Ediacaran microbial dolomite in the Sichuan Basin,the largest high-maturity marine gas layer in China,to exhibit a method that quantitatively characterizes the hydrocarbon expulsion of high-maturity marine source rocks.The experiment of fluid inclusion,rock pyrolysis,and vitrinite reflectance(Ro)of 119 microbial dolomite core samples obtained from the Dengying Formation were performed.A hydrocarbon expulsion model of high-maturity source rock was established,and its resource potential was evaluated.The results showed that the Ediacaran microbial dolomite in the Sichuan Basin is a good source rock showing vast resource potential.The hydrocarbon expulsion threshold is determined to be vitrinite reflectance at 0.92%.The hydrocarbon expulsion intensities in the geologic history is high with maximum of 1.6×10^(7)t/km^(2).The Ediacaran microbial dolomite expelled approximately 1.008×10^(12)t of hydrocarbons,and the recoverable resource was 1.5×10^(12)m^(3).The region can be categorized into areasⅠ,Ⅱ,Ⅲ,andⅣ,in decreasing order of hydrocarbon expulsion intensity.Areas with a higher hydrocarbon expulsion intensity have a lower drilling risk and should be prioritized for exploration in the orderⅠ>Ⅱ>Ⅲ>Ⅳ.Two areas,northern and central parts of Ediacaran in the Sichuan Basin,were selected as prospects which had the drilling priority in the future gas exploration.The production data of 55 drilled wells verified the high reliability of this method.This model in this study does not require low-maturity samples and can be used for evaluating high-maturity marine source rocks,which has broad applicability in deep basins worldwide.

Utility of fluid inclusion paleo-temperature in petroleum system modelling:A case study from western offshore,India

The paleo-temperature(Th)data from fluid inclusions are utilized for thermal history modelling using PetroMod software.Generally,bottom hole temperature(BHT)and vitrinite reflectance(Ro)measurements are widely used in petroleum system modelling(PSM)in the oil industry for calibration purposes.Th representing the minimum temperature of fluid entrapment estimated from fluid-inclusion study provides extra support to build the thermal models for PSM.Fluid inclusion parameters along with Rock-Eval pyrolysis analysis have been used to predict the maturity of oil in terms of API gravity as well as the maturity of source rocks respectively.Two exploratory wells RV-1(Mumbai Offshore Basin)and KK4C-A-1(Kerala-Konkan Offshore Basin),India were examined and the T_(h)from most of the fluid inclusions of wells RV-1 and KK4C-A-1 fell in the oil window range of 60-140℃suggesting thermal conditions favourable for oil generation in both of the wells.T_(h)of coeval aqueous inclusions along with the Hydrocarbon Fluid inclusions(HCFIs)was used to calibrate PSM.Vital parameters show that source rocks of well RV-1 are mature and that of well KK4C-A-1 are immature.Two sets of PSM are created in terms of generation and expulsion for the dry wells RV-1 and KK4C-A-1 and calibrated each well using fluid inclusion Th and BHT.From the fluid inclusion analysis method,it is evident that hydrocarbon generation happened in both wells and the paleo-temperature indicates that the formations of both wells were subjected to temperatures in the oil window range,even though it was designated as dry wells in the present scenario.The present study highlights the application of fluid inclusion paleo-temperature(Th)during calibration instead of commonly used methods.We could obtain desirable and accurate data output from PSM using T_(h) calibration.

Modeling of the whole hydrocarbon-generating process of sapropelic source rock

Based on experimental data from hydrocarbon generation with a semi-open system, hydrocarbon generation kinetics modeling in gold tube of closed system, high temperature pyrolysis chromatography mass spectrometry experiment with open system and geological data, the characteristics of whole hydrocarbon-generating process, hydrocarbon expulsion efficiency and retained hydrocarbon quantity, origins of natural gas generated in high-over mature stage and cracking temperature of methane homologs were investigated in this study. The sapropelic source rock has a hydrocarbon expulsion efficiency of 30%-60% and 60%-80% in the major oil generation window(with Ro of 0.8%-1.3%) and high maturity stage(with Ro of 1.3%-2.0%) respectively; and the contribution ratio of kerogen degradation gas to oil cracking gas in total generated gas in high maturity stage is about 1:4. The degradation gas of kerogen accounts for 20%, the retained liquid hydrocarbon cracking gas accounts for 13.5%, and the amount of out-reservoir oil cracking gas(including aggregation type and dispersed oil cracking gas) accounts for 66.5%. The lower limit of gas cracking is determined preliminarily. Based on the new understandings, a model of the whole hydrocarbon-generating process of source rock is built.

鄂尔多斯盆地长7泥岩生-储-排油特征及演化模式

通过低成熟度泥岩生排烃模拟试验,结合高压压汞、液氮吸附、核磁共振等测试手段,对鄂尔多斯盆地延长组长7泥岩的生油、储油、排油及热演化特征进行研究,对生成原油及其可动性进行分析,建立全过程演化模式。结果表明:长7泥岩最大的生油量出现在成熟度R o=1.0%附近,生油量约为120 mg/g TOC,而后随着成熟度增高,生液态烃量逐渐降低,气态烃量逐渐增加,累积生烃量持续增大;排出页岩油量随成熟度增加呈现先升高后降低的趋势,在R o为1.15%时液态烃排出量最大,约为64.55 mg/g TOC,之后随后成熟度继续增大,液态烃排出率迅速降低;随热演化程度升高,泥岩微孔体积持续增大,中孔体积先增大后减少,大孔体积先减小后增大,宏孔持续增大;可动流体饱和度先增大后减小再增大,不同成熟度泥岩可动流体平均为23.17%;长7泥岩生储排烃演化过程可划分为低成熟阶段、成熟—自饱和阶段、成熟—排油阶段、成熟—高成熟阶段4个阶段。

Exploration progress of the Paleogene in Jiyang Depression,Bohai Bay Basin

With increased exploration in the faulted basins of eastern China,petroleum exploration in this region has been challenged by unclear remaining petroleum resources distribution,complex reservoir and hydrocarbon enrichment patterns,and lacking of suitable exploration techniques.Aiming at resolving these problems,studies on source rocks,reservoirs,hydrocarbon accumulation and geophysical prospection were carried out by laboratory analysis,reservoir anatomy,and seismic analysis.A highlyefficient hydrocarbon generation/expulsion model of source rocks in saline environment was established,which aided in the discovery of a new set of source rocks in the Jiyang Depression.This study also reveals the formation process of high-quality reservoir by alternating acid and alkaline fluids during deposition and diagenesis,and pattern of secondary pores development in deep clastic rocks.Through the fine anatomy of the oil reservoirs,an orderly distribution pattern of the oil reservoirs is established,and the potential exploration targets in the undrilled area are identified.In addition,single-point highdensity seismic acquisition and high-resolution imaging technologies are developed,enabling fine and efficient exploration in areas with high exploration maturity.The research result plays a leading and demonstrative role in the fine and efficient exploration of faulted basins in eastern China.

腐泥型烃源岩生排烃模拟实验与全过程生烃演化模式

利用半开放体系生排烃模拟实验、封闭体系的黄金管生烃动力学模拟实验与开放体系的高温热解色谱质谱实验数据与实测数据,在经典生烃模式基础上,对烃源岩全过程生烃演化特征、排烃效率与滞留烃量、高过成熟阶段天然气来源及甲烷同系物裂解温度等问题开展了深入探讨。研究认为,腐泥型烃源岩在主生油阶段(R_o值为0.8%~1.3%)的排烃效率为30%~60%,高成熟阶段(R_o值为1.3%~2.0%)的排烃效率在60%~80%;高成熟阶段干酪根降解气与原油裂解气对总生气量的贡献比大致为1∶4,干酪根降解气量占20%,滞留液态烃裂解气量占13.5%,源外原油裂解气(包含聚集型与分散性原油裂解气)量占66.5%。初步确定了天然气的裂解下限,建立了烃源岩全过程生烃演化模式。

地质条件下湖相烃源岩生排烃效率与模式

烃源岩排烃研究是油气地球化学研究中最薄弱的环节,而排烃效率又是准确评价常规油气与非常规页岩油气资源的关键参数.目前对于烃源岩排烃效率的认识差异很大,尚未建立完整的各种类型有机质湖相烃源岩在地质条件下生排烃效率与模式.本文以中国渤海湾、松辽等4个大型湖相含油气盆地以及酒泉青西凹陷、泌阳凹陷等9个中小型湖相富油盆地/断陷为对象,通过15000余个湖相烃源岩样品在自然热演化过程中热解生烃潜力指数的变化研究,揭示了湖相烃源岩在地质条件下的生排烃特征,构建了湖相烃源岩在地质条件下的生排烃效率与模型.无论是大型湖相沉积盆地还是中小型断陷盆地,甚至是盐湖相沉积盆地,烃源岩生排烃特征基本一致.随着成熟度的增高,湖相烃源岩排烃效率逐渐增高,在低成熟阶段排烃效率较低,在成熟与高成熟阶段具有高或很高的排烃效率.Ⅰ型、Ⅱ型有机质类型烃源岩排烃模式相似,相对排烃效率在低成熟阶段小于45％,成熟生油高峰时达85％～90％,至生油窗下限时达90％以上;累积排烃效率在低成熟阶段小于10％,生油高峰时达50％～60％,生油窗下限时达75％～85％,主要的排烃阶段在镜质组反射率0.7％～1.2％之间,生油窗阶段生成并排出了绝大部分烃类.湖相Ⅲ型有机质烃源岩排烃效率明显低于Ⅰ、Ⅱ型有机质烃源岩,生油窗阶段累积排烃效率仅为50％左右,主要生排烃阶段在镜质组反射率0.8％～2.0％之间.控制湖相烃源岩排烃量和排烃效率的主要因素是有机质丰度、类型和成熟度,而盆地类型、断裂发育程度、烃源岩沉积环境、相邻输导层孔渗条件等因素均不影响烃源岩排烃与排烃效率.

不同类型优质烃源岩生排油气模式

利用地层孔隙异常压力热模拟实验分别对硅质型、钙质型与粘土型优质烃源岩进行分析,生排油气模拟结果表明:(1)成熟早中期硅质型优质烃源岩排油量与排油效率最高,早期主要以重质油排出为主,排油效率高达50%左右;钙质型优质烃源岩次之,排烃效率一般在30%左右;粘土型优质烃源岩排油效率一般只有4%～11%。(2)在成熟中晚期,硅质型优质烃源岩排油效率最高,但是钙质型烃源岩增加迅速达65%,粘土型烃源岩增加不明显。(3)成熟晚期—高成熟阶段,硅质型和钙质型优质烃源岩排油效率变化不明显,而粘土型烃源岩排油效率则从20%迅速增加到90%。硅质型、钙质型和粘土型优质烃源岩生排油气模式之间最大的差异是它们在成熟早中期排油效率和排油量不同。

盆地综合模拟系统BASIMS

油气盆地数值模拟是近十多年发展起来的新技术。它基于石油地质机理，应用多学科知识，定量模拟一个探区（盆地、坳陷、凹陷、次凹）的地史、热史、生烃史、排烃史和运移聚集史，从而进行综合评价，指出有利勘探地带。本文以我院研制成的盆地综合模拟系统ＢＡＳＩＭＳ为例，着重介绍地史、热史、生烃史、排烃史和运移聚集史这五大模型的最新方法以及油气资源综合评价技术。

排油气门限的基本概念、研究意义与应用

排油气门限是源岩在埋深演化过程中，生油气量饱和了自身吸附、水溶、油溶和毛细管封堵等多种形式的存留需要并开始以游离相大量排出的临界地质条件。研究表明，源岩的排油气门限主要随源岩的有机母质丰度（Ｃ／％）、干酪根类型指数（ＫＴＩ）和转化程度（Ｒｏ／％）三者的不同而改变。应用排烃临界地质条件可以建立源岩概念和差别标准；计算源岩排油气量并确定源岩等级评价标准；研究源岩排油、气相态并分析油气运聚成藏机理；划分源岩排油气阶段并建立源岩排油气地质模式。实际应用表明，用排油气门限、排油气量、排油气阶段、排油气地质模式和排油、气窗等替代生烃研究中的相应概念和术语指导油气田勘探更合理，效果更好。

烃源岩排烃作用研究现状及展望

烃源岩排烃作用的研究在20世纪80年代以后取得了很大进展,主要体现在对烃源岩的排烃机理及控制因素的分析、煤成油排驱的理论研究及勘探突破、幕式排液的探讨及压实—压裂双端元排烃模型的建立等方面。在针对研究现状分析的基础上,提出了几点研究方向及展望:加强对烃源岩剖面排烃特征的高分辨率研究,建立压实—欠压实—压裂三端元排烃模型,对存在严重非均质性的烃源岩进行烃源岩排烃分级评价,深入探讨排烃与油气成藏的关系。

伊通盆地莫里青断陷烃源岩特征及生排烃史

为了综合确定伊通盆地莫里青断陷的主力烃源岩,深化油气成藏动力学过程研究,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,应用含油气盆地数值模拟技术,定量恢复了研究区主要烃源岩层系的生排烃史。研究表明,莫里青断陷主要发育始新统双阳组、奢岭组和永吉组3套烃源岩系,其中双阳组泥岩为主力烃源岩,具较高的有机质丰度、成熟度、生烃强度与排烃效率;以双阳组为烃源岩的油气系统应是该区油气勘探的主要目标。

碳酸盐岩烃源岩生烃增压规律及其含义

碳酸盐岩由于成岩-固结早,烃源岩排烃的动力主要是水热增压和生烃增压。通过碳酸盐岩烃源岩不同有机碳含量样品温、压关系的模拟实验,建立了增压值与温度的数值关系模型。实验结果表明,碳酸盐岩烃源岩生烃过程中生烃增压值远高于水热增压值。碳酸盐岩烃源岩排烃动力的大小主要受烃源岩有机质丰度和温度的影响。对于同一烃源岩来说,随着热演化程度增高,生烃增压值迅速增大;当热演化程度相当时,生烃增压值与样品的有机碳含量成正相关关系。若烃源岩有机碳含量过低,烃源岩产生的生烃增压值不足以有效地把烃类排出烃源岩。由于碳酸盐岩烃源岩中含水量通常很低,则生烃增压特别是生气增压对排烃而言更为重要。因此,碳酸盐岩烃源岩遵循生烃—增压—超压—压力释放—排烃的动力学模式。

渤海湾盆地东濮凹陷古生界煤成烃特征模拟实验研究

通过渤海湾盆地东濮凹陷石炭—二叠系煤系地层实际地质条件下煤的半开放体系加水热模拟实验研究,刻画了该区煤岩不同温压介质条件下生排烃特征及潜力。研究表明:(1)东濮凹陷石炭—二叠系煤具有极高的生烃潜力,最高产烃量达254 mg/g,其中气态烃总产率220 m L/g,液态烃最高产率为145.8 mg/g;(2)煤成油的演化呈峰形尖锐的单峰特征,生油高峰在325℃(Ro=1.08%),生成的液态烃类近40%排出煤体;(3)煤成气的演化呈多阶段性逐渐增大的特征,其中325~450℃和500~550℃2个区间气态烃类快速增加,前者主要缘于液态烃的大量裂解,后者是煤芳香结构进一步稠合生烃演化产生;(4)东濮凹陷石炭—二叠系煤既生油又生气,其煤成油潜力与吐哈盆地侏罗系煤相当,煤成气潜力与鄂尔多斯石炭—二叠系煤相当。

煤成油地球化学研究现状与展望

重点评述与煤成油理论及勘探实践有密切关系、并在近几年取得重要进展的煤成烃演化模式、煤的生油能力及排油研究3方面的问题。指出：石油地质化学家已更深刻地认识到了煤成烃模式、阶段因地而异的复杂性；建立判别煤系源岩生油能力的标准是煤成油研究中最为重要的进展之一，其中以依据总生烃潜量（S1+S2）、氯仿沥青“A”和总烃含量与有机碳的相关关系建立的判别方案比较实用和有效；比较系统地评述了（与工业性煤成油气聚集有重要关系的）煤成烃排出问题的4种主要研究方法。进展、存在的问题和分歧。在此基础上，展望了对指导煤成油勘探有重要意义的煤系源岩的分布预测、倾油性的进一步判识及排出问题定量研究的发展趋势。

青藏高原海相烃源岩生排烃模式

在青藏高原实地踏勘采集了大量样品 ,首次成功地进行了青藏高原海相烃源岩的生排烃热压模拟实验。在对实验产物和残渣计量、检测后 ,总结、归纳出 4类青藏高原海相烃源岩生排烃模式 :Ⅰ型泥页岩生排烃模式、Ⅱ1型泥页岩生排烃模式、Ⅱ1型灰岩和泥灰岩生排烃模式、沥青生排烃模式。这些模式的建立为正确评价、研究该区海相烃源岩和资源量计算提供了可靠的依据。就这 4类模式之间、这些模式与常规模式之间进行了对比 ,找出了它们之间的异同点 ,这对进一步研究青藏地区具有重要意义。模拟实验结果与露头剖面实际分析资料对比表明 ,通过模拟实验所建立的青藏高原海相烃源岩的生排烃模式基本上能够反映地下生排烃的实际情况。图 3表 1参

东海陆架盆地丽水—椒江凹陷月桂峰组烃源岩特征及生排烃史

丽水—椒江凹陷是东海陆架盆地油气勘探的一个重要领域,目前处于较低的油气勘探阶段。基于现有地质资料,在烃源岩发育特征及有机质丰度、类型和成熟度分析的基础上,采用含油气盆地数值模拟技术,定量恢复了研究区月桂峰组烃源岩的生排烃史。结果表明,月桂峰组烃源岩有机质丰度高,有机质类型以Ⅱ1型和Ⅱ2型为主,具有油气兼生的能力,总体上处于成熟阶段和高成熟阶段;月桂峰组烃源岩具有较高的生排烃强度,总体上经历了2次生排烃过程,但在不同构造单元存在明显的差异性。总之,以月桂峰组烃源岩为油气来源的含油气系统是该区油气勘探的主要目标。

苏北盆地盐城凹陷阜宁组烃源岩研究与成藏模式

通过对苏北盆地盐城凹陷阜宁组烃源岩研究,确定阜二段为盐城凹陷最有利烃源岩,结合多项成熟度指标分析及阜二段顶部地震反射层构造图,明确了区内阜宁组烃源岩的成熟生排烃范围,同时结合相关储层横向、纵向上的研究,指出阜三段下部砂体是阜二段油气聚集的最有利层系,并认为盐城凹陷可能存在"下生上储"型和"上生下储"型两类油气成藏模式,最后指出靠近大断裂的深凹带是盐城凹陷最有利的勘探区域。

侵入岩对源岩生烃影响的定量模拟

对于较大规模的岩浆侵入区而言,岩浆的侵入对被侵入区的烃源岩生排烃的影响目前尚没有很好的分析方法。渤海湾盆地冀中坳陷文安斜坡古近纪时岩浆侵入石炭-二叠系煤系地层,对其烃源岩的热演化影响巨大。从盆地模拟的角度出发,将岩浆侵入视为附加热源,根据岩浆侵入的厚度及地温资料,给其赋予等效的大地热流值并代入热史程序中,得出源岩的生排烃结果。通过计算,文安斜坡古近纪时岩浆的侵入对石炭-二叠煤系源岩生烃的贡献率为62.4%.

方正断陷原油来源与生排烃模式

方正断陷是位于依舒地堑中部的小型断陷盆地,已发现轻质油和正常原油。对各层位的烃源岩地化特征进行了分析,并利用甾萜烷等生物标志物进行油源对比和生排烃模拟实验,对煤系烃源岩的生排烃潜力进行研究,建立了烃源岩生排烃模式。结果显示:原油主要来源于古近系的新安村+乌云组,轻质油主要来源于煤,正常原油主要来源于油页岩;煤和油页岩都可生成较高成熟度的天然气;烃源岩排油门限为150 mg/g,大约对应源岩成熟度Ro=0.65%,具有排烃较早和生排烃潜力较大的特点。