（构造地质学专业论文）惠民凹陷西部烃源岩生排烃动力学与勘探方向研究.pdf

摘要 惠民凹陷西部烃源岩生排烃动力学与勘探方向研究 摘要 惠民凹陷西部包括临南洼陷、中央隆起带，滋镇洼陷及惠民南斜坡。该区既 是惠民凹陷目前的主要油气开发区，又是重要的后备基地。由于长期以来对该区 缺少生排烃动力学研究，对资源潜力及勘探前景存在不同认识。本研究应用生排 烃动力学方法研究了惠民凹陷西部有效烃源岩分布、生排烃历史、生排烃模式， 并进一步评价了其油气资源量，取得了如下重要成果与认识： ( 1 ) 研究了有效烃源岩的生排烃历史。结果表明，临南洼陷有效烃源岩主要分布 在中心洼陷带，e s l 4 烃源岩主生油期与主排油期分别出现在3 3 m a 与2 8 m a 以后：e s 3 2 3 烃源岩主生油期与主排油期分别出现在2 6 m a 与2 0 m a 以后；e s l 3 有效烃源岩主生油 阶段出现在5 m a ，排油门限出现在2 m a 。滋镇洼陷e s l 。暗色泥岩主生油阶段出现 在1 0 m a 以后，排油门限出现在4 m a 以后。 ( 2 ) 建立起了不同类型烃源岩生排烃模式。研究结果表明，不同类型烃源 岩的生烃门限对应的e a s yr o 基本相同，在o 5 5 左右，但排油、排气门限存在 明显的差别，e a s yr o 范围分别为o 6 1 0 7 0 与o 8 5 1 0 3 。应用该模式预测了 有效烃源岩的时空分布。临南洼陷e s l 3 、e s 2 3 及e s l 4 有效烃源岩展布面积分 别为2 1 8k m 2 ， 6 2 1 4 8 3k m z ，及5 4 0 k m 2 ：在滋镇洼陷，只有e s l 4 暗色泥岩为有 效烃源岩，展布面积为6 4 3 k m 2 。 ( 3 ) 评价了惠民凹陷西部生油量与油气资源量。临南洼陷总生油量为4 6 2 9 x 1 0 3 t ，石油资源量为11 5 9 1 0 s t ；滋镇洼陷e s l 4 暗色泥岩生油量为1 1 7 1 1 0 s t ， 资源量为o 9 7 1 0 8 t 。根据油气资源的分布与地质特点，预测了惠民凹陷西部的有利 勘探区，进一步明确了勘探方向。 本研究成果对惠民凹陷西部下一步油气评价与勘探具有重要指导作用。 关键词：惠民凹陷西部，生排烃动力学，有效烃源岩，石油资源量，勘探方向 a b s t r a c t p e t r o l e u mg e n e r a t i o na n de x p u l s i o nk i n e t i c so fs o u r c er o c k sf r o mt h e w e s t e r nh u i m i nd e p r e s s i o na n de x p l o r a t i o np o t e n t i a l a b s t r a c t t h ew e s t e r nh u i m i nd e p r e s s i o ni n c l u d e sf o u rs e c o n d a r yu n i t s ：l i n n a nd e p r e s s i o m mm i d d l e u p l i f tb e l t ，z i z h e nd e p r e s s i o na n dh u i m i ns o u t hs l o p e i ti sn o to n l yt h ed o m i n a n tp e t r o l e u m d e v e l o p m e n ta r e a ，b u ta l s ot h em o s ti m p o r t a n tp e t r o l e u mr e s o u r c e s u p p o r t i n ga r e a s i n c et h e r e h a sb e e nl a c ko fd e t a i l e dr e s e a r c ho np e t r o l e u mg e n e r a t i o na n de x p u l s i o nk i n e t i c so fs o u s er o c k s i nt h i sa r e af o ral o n gp e r i o d , t h e r ei sn o wn oac l e a ri d e af o ri t sp e t r o l e u mp o t e n t i a la n df u r t h e r e x p l o r a t i o nd i r e c t i o n i nt h i ss t u d y ，t h em e t h o do fp e t r o l e u mg e n e r a t i o na n de x p u l s i o nk i n e t i c sw a g a p p l i e dt oi n v e s t i g a t e t h ed i s t r i b u t i o no fe f f e c t i v es o u r c er o c k sf r o mt h ew e s t e r nh u i m i n d e p r e s s i o n , a n dt h e i rp e t r o l e u mg e n e r a t i o na n de x p u l s i o nl l i s t o 哆a n dm o d e l s ，a n dt h ep e t r o l e u m r e s o u r c e sw e r ee v a l u a t e d t h ef o l l o w i n gm a i nr e s u l t sw e r eo b t a i n e d ( 1 ) t h ep e t r o l e u mg e n e r a t i o na n de x p u l s i o nh i s t o r yo fs o u r c er o c k sw a si n v e s t i g a t e d t h e e f f e c t i v es o u r c er o c k sf r o mt h el i n n a nd e p r e s s i o nd i s t r i b u t e dm a i n l yi nt h ec e n t r a ld e p r e s s i o n a r e a t h ep e t r o l e u mg e n e r a t i o na n de x p u l s i o no ft h ee s l 4s o u r c er o c kb e g a nf r o m 3 3a n d2 8 ，t h e e s 3 。乞s o u r c er o c kf r o m2 6 m aa n d2 0 m a ，a n de s1 3s o u r c er o c kf r o m5 m aa n d2 m a , r e s p e c t i v e l y t h ee f f e c t i v es o u r c er o c kf r o mt h ez i z h e nd e p r e s s i o nd i s t r i b u t e do n l yt h ee s1 4 s t r a t a a n di t sm a i ns t a g eo fo i lg e n e r a t i o nb e g a nf r o m1 0 m a , a n do i le x p u l s i o nt h r e s h o l do c c u r r e d a f t e r4 m a ( 2 ) t h ep e t r o l e u mg e n e r a t i o na n de x p u l s i o np a t t e r n so fd i f f e r e n tt y p e so fs o u r c er o c k sw e a l s u g g e s t e d i tw a sf o u n dt h a tt h eo i lg e n e r a t i o nt h r e s h o l df o rd i f f e r e n tt y p e so fs o u r c er o c k sa l l o c c u r r e da to 5 5 o fe a s y r ov a l u e 。b u tt h e i ro i la n dg a ge x p u l s i o nt h r e s h o l d sv a r i e dw i d e l yf r o m 0 6lt oo 7 0 a n d0 8 5t o1 0 3 o fe a s 3 r ov a l u e s r e s p e c t i v e l y t h ee f f e c t i v es o u r c er o c k sw e r e o u t l i n e db yu s i n gt h e s em o d e l s i tw a sp r e d i c t e dt h a tt h ee f f e c t i v es o u r c er o c ko fe s1 3 、e s 6 j 3 a n de s l 4i nl i n n a nd e p r e s s i o nc o v e r e da na r e ao f2 1 8k m 2 ，6 2 1 - 4 8 3k m 2a n d5 4 0 k i n 2 ， r e s p e c t i v e l y t h ee s l 4e f f e c t i v es o u s er o c ki nt h ez i z h e nd e p r e s s i o nc o v e r e da l la r e ao f 6 4 3 k m 2 ( 3 ) t h ep e t r o l e u mg e n e r a t i o na m o u n ta n dp e t r o l e u mr e s o u r c ef r o mt h ew e s t e r nh u i m i n d e p r e s s i o nw a se v a l u a t e d t h et o t a lp e t r o l e u mg e n e r a t i o na m o u n tf r o mt h el i n n a nd e p r e s s i o n a n dz i z h e nd e p r e s s i o nw a se s t i m a t e dt ob e4 6 2 9x1 0 8 ta n d11 7 1 10 8 t ，r e s p e c t i v e l y , a n d t h e i rp e t r o l e u mr e s o u r c ew a s11 5 9x10 8 ta n d0 9 7x10 s t , r e s p e c t i v e l y a c c o r d i n gt ot h e d i s t r i b u t i o no ft h ep e t r o l e u mr e s o u r c e sa n dt h eg e o l o g yo ft h ed e p r e s s i o n , s o m ef a v o r a b l ea r e a s w e r es u g g e s t e d ，a n df u r t h e re x p l o r a t i o nd i r e c t i o nw a sd i s c u s s e d t h e s er e s u l t sg i v eag u i d et ot h ef u r t h e rp e t r o l e u me v a l u a t i o na n de x p l o r a t i o ni nt h ew e s t e r n h u i m i nd e p r e s s i o n k e y w o r d s ：w e s t e r nh u i m i nd e p r e s s i o n , p e t r o l e u mg e n e r a t i o na n de x p u l s i o nk i n e t i c s ，e f f e c t i v e s o u r c er o c k ，p e t r o l e u mr e s o u r c e ，e x p l o r a t i o nd i r e c t i o n i i 声明 声明 本人郑重声明：所呈交的博士学位论文惠民凹陷西部烃源岩生排烃动力学与勘 探方向研究，是本人在导师肖贤明老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。 除文中已经引用的内容外，本文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作 品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式表明。 本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 1 2 l 学位论文作者签名： 熊敏绣多乏 2 0 07 年1 2 月1 0 日 引言 引言 一、研究目的与意义 惠民凹陷位于济阳坳陷西南部，是一个中、新生代断陷盆地，北为埕宁隆起，南为 鲁西隆起，东西分别与东营凹陷及临清坳陷、禹城凹陷相接，轴向nee ，东西长约9 0 k m ， 南北宽约7 0 k m ，面积约6 0 0 0 k m 2 。可进一步划分为滋镇、临南、阳信、里则镇四个次级洼 陷和林樊家构造、中央隆起带、惠民南斜坡三个正向构造带( 图o - l - 1 ) 图0 - 1 1 惠民凹陷二级构造单元划分略图 自1 9 6 0 年钻探华7 井开始，惠民凹陷已经经历了4 0 余年的勘探历程( 刘惠民，1 9 9 5 ； 刘惠民，等，1 9 9 5 ；傅金华，2 0 0 5 ) 。截止2 0 0 4 年l o 月底，共完成三维地震3 1 7 9 9 8k m 2 ， 完钻各类探井6 0 9 口，总进尺1 3 0 0 万米，探井密度o 1e l k m 2 ，发现了古生界、下 第三系、上第三系等多套含油层系，找到了临盘、商河、玉皇庙、临南、曲堤、江 家店、阳信和八里泊等8 个油气田，探明石油地质储量达3 o xl o s t ；探明天然气储量 4 5 4 1 0 8 m 3 ；控制石油地质储量o 2 9 1 0 8 t ( 孙淑艳，2 0 0 6 ) 。随着石油勘探工作的深入， 惠民凹陷油气勘探的对象已由大型构造油藏逐渐转向地层、岩性等隐蔽油气藏，勘探 熊敏 惠民凹陷西部烃源岩生排烃动力学与勘探方向研究 的领域由中浅层转向中深层，使得油气勘探的难度越来越大，年产量已出现递减， 后备储量严重短缺，单井发现、探明的储量规模大大减小，勘探成本逐渐提高，效 益逐步降低，勘探形势十分严峻( 傅金华，2 0 0 5 ；孙淑艳，2 0 0 6 ) 。目前主要问题有如下 几个方面： ( 1 ) 以前的研究工作多集中在中央隆起带，而其它二级构造带，如滋镇洼陷、临 南洼陷研究工作甚少，且多是单一的、静态的成藏条件研究方面，例如沉积研究、 储层研究、构造特征研究等( 许卫平，田海芹，2 0 0 0 , 赵密福，等，2 0 0 1 ；许建华， 王宁，2 0 0 1 ；张宇，等，2 0 0 2 ；) ，缺乏对生烃、排烃等方面的整体性评价。 ( 2 ) 以前的研究与勘探主要是以沙三段为目的层，然而，近年来钻探表明，阳信 洼陷沙四段发育良好生油岩( 冯有良，1 9 9 4 ，) ，并以其为烃源形成了阳信油田( 甘志红， 李鑫，2 0 0 4 ：杨显成，等，2 0 0 4 ) 。滋镇一临南洼陷沙四段也发育大量暗色泥岩( 童红 兵，等，2 0 0 6 ；陈永红，傅金华，2 0 0 4 ；陈永红，等，2 0 0 4 ) ，有必要对其勘探潜力进行评价。 ( 3 ) 临南洼陷已有4 0 年勘探与开发历史，根据盆地模拟法预测石油资源量为 5 8 8 4 1 0 8 ( 刘中云，2 0 0 0 ) ，目前找到的石油资源已超过一半。该洼陷油气资源丰富， 具备小而肥洼陷的地质特征，有必要对其资源前景作进一步评估。 ( 4 ) 滋镇洼陷一直是惠民凹陷油气勘探的后备基地。以前的研究一直认为，滋 镇洼陷未取得勘探突破的主要原因是e s s 烃源岩不发育，加之成熟度较低，油气生成 潜力有限( 中国石油地质志编委会，1 9 8 7 ) 。然而，滋镇洼陷e s l 4 地层发育，其是否具 有一定的油气资源前景一直是生产上关注的问题，值得应用新的方法与技术评价。 以上问题制约着惠民凹陷的油气勘探与开发。因此开展烃源岩生排烃动力学及 油气成藏规律的研究，对于指导今后的勘探部署，增储上产，扩大勘探领域具有重 要意义。 二、研究内容 本研究的惠民凹陷西部包括临南洼陷、中央隆起带，滋镇洼陷及惠民南斜坡。 该区是惠民凹陷油气最为丰富的地区，目前划到的油气资源占惠民凹陷的9 5 以上 ( 傅金华，2 0 0 5 ) 。加强其研究，对进一步认识该区油气资源前景与勘探方向具有重 要的指导意义。本研究的主要内容包括： ( 1 ) 临南洼陷烃源岩评价。重点研究e s l 4 ( 沙四段上亚段) 与e s 3 ( 沙三段) 烃 2 引言 源岩发育特征、烃源岩有机质丰度、类型、成熟度及生排烃历史。 ( 2 ) 滋镇洼陷烃源岩评价。重点研究e s l 4 烃源岩与e s 3 3 ( 沙三段下亚段) 烃源岩 发育特征及有机地化特征，研究其生排烃历史。 ( 3 ) 临南与滋镇洼陷油气资源评价。重点研究有效烃源岩分布、油的生成量、油的 排出量及资源量，并与以往资源量预测结果对比。 ( 4 ) 惠民凹陷西部勘探方向及有利区域预测。重点评价滋镇洼陷、临南洼陷、中央 隆起带及惠民南斜坡带的资源前景，预测有利区块。 三、技术路线 油气生成与排烃研究是一项涉及领域广、研究难度大的石油地质与地球化学问 题。本文的研究的要点是利用实验数据，结合惠民凹陷西部地质资料进行生烃与排烃 动力学模拟。本研究思路是在充分了解与利用前人研究成果的基础上，重点抓住惠民 凹陷西部的四个关键问题：烃源岩评价、烃源岩生烃史、烃源岩排烃史、油气生成潜 力进行研究，并从已知油气藏特征解剖入手，对有利勘探区进行评价与预测。本研究 关键问题的技术路线如下： ( 1 ) 对于烃源岩发育与评价研究，采取的技术路线是综合近年来在惠民凹陷西 部获取的基础地质与地球化学资料，进行综合、整理与提炼，形成有价值的成果； 应用有机地球化学与有机岩石学方法对典型烃源岩进行研究与评价。 ( 2 ) 对生烃史的研究，采取的技术路线是生烃动力学方法。应用典型样品生烃 动力学参数，应用专用软件，结合埋藏史与古地温史进行模拟，评价不同构造部分 油气生成历史。 ( 3 ) 对排烃史的研究，采取的技术路线是排烃动力学方法。应用排烃动力学软 件，结合生油岩的残存e o m ，确定排烃门限的最低烃饱和浓度，模拟不同构造部位 烃源岩生排烃历史，评价排烃门限与排烃效率。 ( 4 ) 对油气资源潜力评价，采取的技术路线是生排烃动力学方法。应用生烃动 力学模拟参数评价生烃量，应用排烃动力学模拟参数评价排烃量及油气资源量。 ( 5 ) 对有利勘探区预测，采取的技术路线是综合地质地球化学方法。根据成藏 模式，油气资源分布，结合现有勘探情况，预测有利区块、选取重点靶区。 3 熊敏惠民凹陷西部烃源岩生排烃动力学与勘探方向研究 本研究技术路线如图o 3 1 所示。 图0 - 3 1 本研究技术路线示意图 4 引言 四、完成的工作量 本论文完成的主要工作量见表o 4 1 。 表0 4 1 主要工作量一览表 项目主要研究内容工作量 1 一样品采取 两次现场取样与野外地质研究岩心：8 0 件 2 一样品制备样品的制备全岩光片：3 0 件 干酪根：3 0 件 3 一热解分析 烃源岩生烃研究烃源岩样：8 0 件 干酪根：3 0 件 4 一有机岩石学研究烃源岩显微荧光和反光观测荧光和反光观测：2 0 件 反射率测定反射率：2 0 件 显微照相显微组分分析：2 0 件 5 一生烃动力学研究快速和慢速热模拟实验 2 个样 6 一油气生成与排烃c 1 5 模拟计算 8 个剖面共3 2 个模拟点 模拟c 6 一1 4 模拟计算 c 1 5 + 模拟计算 7 一区块评价勘探目标评价4 个二级构造单元 五、主要成果及认识 本研究在对惠民凹陷西部烃源岩评价的基础上，主要应用生排烃动力学方法研 究了惠民凹陷西部有效烃源岩分布、油气生排烃历史、生排烃模式及油气资源量， 取得了如下重要成果与认识： ( 1 ) 研究了临南洼陷与滋镇洼陷有效烃源岩的时空分布。临南洼陷的有效烃源 岩主要是e s l 3 暗色泥岩、e s 2 3 3 暗色泥岩与暗色页岩及e s l 。暗色泥岩，展布面积分别为 2 18k m z ，6 2 1 4 8 3k m 2 ，及5 4 0 k m 2 ；滋镇洼陷e s 3 3 暗色泥岩虽已进入生油门限，但主体 未进入排油门限，不是有效烃源岩，e s l 4 暗色泥岩为有效烃源岩，展布面积为6 4 3 k m 2 。 ( 2 ) 研究了临南洼陷与滋镇洼陷有效烃源岩的生排烃历史。i 临南洼陷e s l 。有效烃源 气 熊敏惠民凹陷西部烃源岩生排烃动力学与勘探方向研究 岩主要分布在中心洼陷带及北部断垒带上，在中心洼陷带主生油期与主排油期分别出现在 3 3 m a 以后与2 8 m a 以后，在北部断垒带上，主生油期与主排油期分别出现在3 m a 与2 m a ： e s 鼍有效烃源岩基本上仅分布于中心洼陷带，其主生油期出现在2 6 m a 以后，排油期出现 在2 0 m a 以后，并一直延续到现在：e s l 3 有效烃源岩主生油阶段出现在5 m a ，排油门限 出现在2 m a 。滋镇洼陷e s l 4 暗色泥岩在滋镇洼陷东部与西部均已进入生排烃阶段，主生 油阶段出现在1 0 m a 以后，排油门限出现在4 m a 以后，并一直延续到现在。 ( 3 ) 建立起了临南洼陷与滋镇洼陷不同类型烃源岩生排烃模式。结果表明，不同类 型烃源岩的生烃门限对应的e a s yr o 基本相同，在o 5 5 左右，但排油、排气门限存 在明显的差别，e a s yr o 范围分别为o 6 1 0 7 0 与o 8 5 1 0 3 。预测了惠民洼陷西部生 烃量与油气资源量。结果表明，临南洼陷总生油量为4 6 2 9 x 1 0 8 t ，石油资源量为 1 1 5 9 x 1 0 8 t ；滋镇洼陷e s l 4 暗色泥岩生油量为1 1 7 1 x 1 0 8 t ，排油量为3 8 9 x 1 0 8 t ，资源 量为0 9 7 1 0 8 t 。在资源量分布上，主要集中在中心洼陷带，而斜坡带所形成的油气资源 量非常有限。 6 第一章、烃源岩生烃动力学研究 第一章、烃源岩生烃动力学研究 第一节、生烃动力学研究方法概述 大量研究及油气勘探已经证明，将干酪根生烃热模拟实验结果直接应用于含油 气盆地烃源岩评价存在很大风险( u n g g e ra n dp e l e t ，1 9 8 7 ) ，在实验室短时间、高温得 到的干酪根成烃规律与地质条件下干酪根在低温、极其缓慢条件下的生烃作用存在 一些明显的差别，一般情况下不能直接应用于地质条件下烃源岩评价与预测。生烃 动力学可外推地质过程，科学的解决了地质时间的作用问题，近年来在含油气盆地 烃源岩评价与勘探中得到了广泛应用，并取得了较好的应用效果( u n g e r e r , 1 9 9 0 ； b r a u m ，1 9 9 2 ；p e p p e ra n dc o r v i t ，1 9 9 5 ；r e y n o l d sa n db u r n h a m , 1 9 9 5 ；s c h e n k ，e ta 1 ， 1 9 9 3 ；t a n g ，e ta 1 ，1 9 9 3 ，2 0 0 0 ；c r a m e re ta 1 ，2 0 0 1 ；c r a m e r , 2 0 0 4 ；d i e c k m a n n ，2 0 0 5 ； d i e c k m a n n ，e ta 1 ，2 0 0 6 ；x i a oe ta 1 ，2 0 0 5 ；2 0 0 6 ) 。 目前生烃动力学研究发展了两种系统：封闭( 限定) 体系与开放体系。封闭( 限 定) 体系以金管一高压釜体系为代表，对于生油动力学比较适用，通过适当的温度 控制可以使油的二次裂解减少到可以忽略的程度。开放体系热解仪器主要有两种类 型，其一是美国c h e v r o n 石油公司研制的多冷阱热解气相色谱仪( t a n g ，e ta 1 ，1 9 9 3 ， 2 0 0 0 ) ，另一种方法是德国地球科学研究中心所采用的在线式热解同位素分析方法 ( c r a m e re ta 1 ，2 0 0 1 ；c r a m e r , 2 0 0 4 ) 。前者适用于烃源岩生油动力学研究，后者主要 应用于天然气生成动力学研究。 生烃动力学可有效的解决如下地质与地球化学问题：模拟地质条件下生烃史， 计算生烃量、排烃量( 王建宝，等，2 0 0 3 ；高喜龙，等，2 0 0 3 ) ；预测地下油气形成性 质、油气比：研究油气运聚历史，确定成藏模式( x i a oe ta 1 ，2 0 0 5 ；2 0 0 6 ) 。生烃动力学 为定量描绘油气形成、排烃和聚集历史提供了一种新理论和新方法，是2 0 世纪末油 气地质地球化学研究取得的主要进展之一。 第二节、生烃动力学实验与模拟技术 一、限定体系生烃动力学实验 本研究限定体系生烃动力学实验装置采用中国科学院广州地球化学研究所的 高温高压黄金管一高压釜封闭体系( 图1 2 1 ) 。与传统热模拟实验装置相比，该装 置具备如下特点与优势： 7 熊啦惠民凹陷匪部烃源岩生排烃动力学与勘探方向研究 。该装置可实现热解实验温度、压力的精确控制。温度波动小于1 ，1 0 4 1 5 个高压釜采用压力并联方式，确保各个高压釜的压力完全一致，压力误差 0i m p a 。 这是一般的热模拟实验所无法比拟的。 热解生烃实验材料采用黄金管。样品在氩气保护下封入金管，金管放置于高 压釜中，通过高压泵对高压釜充水，高压水使金管产生柔性变形，从而对样品施加压 力。 热解气体由真空集气泵收集并测量体积，并实现了与i - i p 5 8 9 0 g c 或h p 6 8 9 0 g c 仪对接，进行成分分析，一次进样可完成所有气态烃分析。 罔1 1 1 热解生烃宴骑设备照片 奉研究烃源岩样品实验方法与过程如下： 将所采集的烃源岩样品粉碎至8 0 1 0 0 目，先进行常规分析( 如有机碳、 r o c k e v a l 、r o 测定等) ，r 解样品的基本特征，然后选择有代表性样品进行干酪根 提纯。 热解生烃实验采用黄金管一高压釜封闭体系，将千酪根样在氩气保护下封入 黄金管( 4 0 m m x 45 m m ，内径为o5 m m ) 。温度设置2 5 0 6 0 0 c ，设定压力为5 0 m p a 。 利用程序升温对高压釜加热，升温速率分别为2 0 愚和2 u h 。 热解气体c 1 - - c ，组成分析在f i p5 8 9 0 1 i 型g c 仪上完成，由内标法( 用乙 炔和丙烯的混合气体作内标) 进行定量。g c 分析条件：p o r a p l o tq 型色谱柱 ( 3 0 m x 02 5 m m x 02 5 1 m a ) ，氦气载气；初始温度5 0 ，恒温2 m i n ，咀4 c ，m i n 的速 率升至1 8 0 3 2 ，恒温15 m i r l ；对同一个点进样二次要求实验误差小于1 。 8 第一章、烃源岩生烃动力学研究 轻烃分析( c 6 1 4 ) 方法如下：将金管放在一个真空容器里刺穿。该容器下部连 接一个4 m l 小瓶，用液氮冷却收集轻烃。加入已知量的氘代二十四烷做内标。使用 仪器f i n n i g a nu l t r at r a c e 气相色谱，分析条件是：d b l 柱( 6 0 m 0 2 5 m m o 2 5 p r o ) ；升温速率3 。c m i n ，温度3 5 - - 2 9 5 。 c 1 5 + 重烃分析采用重量法：用二氯甲烷将热解金管充分清洗与浸泡，过滤、 烘干、衡重，并可计算c 1 5 + 的产率。 二、开放体系生烃动力学实验 开放体系条件生烃动力学实验实际上模拟的是边生边排的地质过程。早期主要 采用r o c k e v a 分析仪研究干酪根总包动力学参数( s g 立言，等，1 9 8 6 ) ，这种方法目 前在国内还在应用( 耿安松，廖泽文，2 0 0 0 ；廖泽文，耿安松，2 0 0 0 ) 。美国c h r v o n 石油公司在r o c k e v a 仪的基础上研制开发了多冷阱热解气相色谱仪( 简称 m c t p g c ) 。该仪器的主要特点是把有机质热解过程在不同成熟阶段产生的热解产 物分别收集，进行g c 分析，从而可得g c 谱图上任一可识别组分的生成活化能数 据( t a n g ，e ta 1 ，1 9 9 3 ) 。与传统方法相比，该方法的主要特点是精度高，实现了全自 动控制，应用生烃动力学模拟软件可模拟计算任一成份生成活化能数据。 本研究开放体系烃源岩生烃动力学实验在美国加州理工学院环境与能源研究中 心完成，使用仪器为m c t p g c ，该仪器工作原理是将r o c k e v a 的s 2 峰分解成1 0 个部分，并用1 0 个冷阱收集，用液氮冷冻，通过一个转换阀与g c 联接，热解结束 后，再依次送入g c 进行分析( t a n g ，e ta 1 ，1 9 9 3 ) 。 实验过程如下：称取样品5 1 0 m g ，首先在3 0 0 * ( 2 温度下加热3 m i n ，用以除去吸 附烃，然后以1 0 c m i n 与l c m i n 的升温速率进行热解，并将不同温度段的热解产 物由氦气携带进入冷阱，热解结束后，冷阱被加热至3 0 0 ，冷阱中的热解产物送 入g c 进行分析。上述全套过程由计算机控制。 三、生烃动力学参数模拟技术 本研究采用的模拟软件是美国加州理工学院环境与能源中心的g o r - - i s o t o p e ( 1 4 8 版) ( g e o l s oc h e mc o r p o r a t i o n ，2 0 0 3 ) ，该软件功能强，并且已经被多家石油 公司与研究机构成功地应用到世界多个含油气盆地，取得了较好的应用效果( 陈永红， 等，2 0 0 4 ；高喜龙，等，2 0 0 4 ：李贤庆，等，2 0 0 5 ：x i a o ，e ta 1 ，2 0 0 5 ，2 0 0 6 ) 。 9 熊敏 惠民凹陷西部烃源岩生排烃动力学与勘探方向研究 第三节、研究样品 生烃动力学方法研究以程序升温的热解实验为基础。因此，样品的代表性非常 重要。根据早期的研究，惠民凹陷烃源岩有三套，分别为e s l ( 沙一段) 、e s 3 ( 沙 三段) 及e s 4 ( 沙四段) 暗色泥岩与页岩，母质类型以i 型及型为主体，生烃潜力 m 指数主要范围为2 5 0 6 5 0 m g g t o c ( 傅金华，2 0 0 5 ) 。本研究样品为取自临南洼陷 的商4 3 井e s 3 灰黑页岩与商5 2 井e s 4 灰黑泥岩。分析结果表明，这两个样品成熟度 较低，均处在未成熟阶段，实测r o 为0 3 9 0 4 9 ，母质类型分别为i 型与l 型， 生烃潜力分别为7 5 7 m g g t o c 与5 2 6 m g g t o c ( 表1 - 3 1 ) 。干酪根显微组分分析 结果表明，两个样品生烃母质以菌解无定形体为主，并含有藻类体( 表1 3 2 ) 。这 两个样品具有较好代表性，可分别代表惠民凹陷地层中的i 型与l 型烃源岩。 表l - 3 1热模拟烃源岩样品有机地球化学分析结果 样号井号孔深时代岩性 源岩样r o c k - e v a l 分析结果 ( m )类 t o c s 1s 2 h it m a x ( ) ( m g g )( m g g ) ( m g g ( o c ) 型 t o c ) l n l 商4 3 1 5 9 3 e s 3灰黑 7 0 30 6 05 3 1 9 7 5 74 3 6i 页岩 l n 2 商5 2 2 4 3 1 e s 4 灰黑 1 1 8o 2 26 2 1 5 2 64 4 3 i i l 泥岩 表1 3 - 2 热模拟烃源岩样品干酪根有机岩石学分析结果 孔深t o c时代干酪根显微组分( ) 类 样号井号( m )( )r o ( 呦 vieaa o r 型 l n l 商4 3 1 5 9 33 5 5 e s 3 o 3 95331 5 7 4 ( a ) i l n 2 商5 2 2 4 3 l1 1 4 e s 4 0 4 9531 23 7 7 ( b )1 1 1 v 镜质组；i ：惰性组；e ：壳质组；a ：藻类组；a o r ( a ) ：菌解无定形体a ；a o r ( b ) ：菌解无定 形体b 1 0 第一章、烃源岩生烃动力学研究 第四节、实验结果与生烃动力学参数 一、限定体系实验结果与生烃动力学参数 1 、实验结果 热模拟实验结果见表l 一4 一l 一表1 - 4 4 。可见，两个样品烃产率存在明显的差别。 l n l 号样：c 1 产率最大可达5 8 0 - 6 4 9 m l g t o c ，c 1 5 + 可达5 1 9m g g t o c ，c 6 1 4 可达 1 9 2m g g o t o c ；l n 2 样品：c l 最大产率为5 2 5 - 5 4 3r i l l 幢t o c ，c 1 5 + 与c 6 “产率分 别为3 0 7 3 2 0m g g t o c 与1 0 1 - 9 6m g g t o c 。随热模拟温度的升高，两个样品烃 产率呈现出类似的变化规律：c 1 5 + 、c 6 - 1 4 、c 2 、c 3 、c 4 5 产率均体现出由增加到降低 的规律，最大产率对应的温度是c 1 5 + c 6 1 4 c 4 5 c 3 c 4 - 5 c 6 1 4 c 1 5 + ；对于c r 1 5 + 的裂解，平均活化能也为： c 2 c 3 c 4 5 c 6 1 4 c 1 5 + 。l n l 样品平均活化能略高于l n 2 样品，这主要是与l n l 样 品原始母质含有较多的层状藻类体有关。藻类体裂解成烃一般需较高的的温度( 肖 贤明，1 9 9 2 ) 。 熊敏惠民凹陷西部烃源岩生排烃动力学与勘探方向研究 表1 4 1l n l 样品烃类气体产率数据 湿度升温速率 烃类气体产率( m l g t o c ) f 沃 ( m ) c l c 2c 3c 4 5 3 5 8 62 0 4 6 9 9 2 l3 9 2 7 3 6 92 5 5 4 6 4 61 6 6 7 4 9 3 3 7 8 62 01 0 1 4 0 8 6 7 9 6 2 7 0 34 4 9 9 6 0 23 4 41 3 9 3 3 9 8 62 0l9 5 9 0 8 3 1 4 3 4 8 0 38 6 3 3 7 8l7 9 8 2 7 51 4 1 8 62 03 7 1 6 0 5 1 2 2 6 4 1 7 21 4 7 0 0 6 81 5 4 7 8 1 5 4 3 8 62 05 6 8 5 3 3 23 0 4 4 7 5 82 2 8 8 4 7 2 2 7 5 6 7 4 7 4 5 9 02 0 8 3 9 9 8 7 64 3 0 6 3 93 8 4 8 2 5 25 1 0 0 9 0 9 5 0 0 72 02 0 4 0 0 2 6 8 1 9 2 9 7 85 4 9 9 5 9 82 0 4 6 2 9 6 5 2 02 02 7 5 5 3 2 39 4 2 4 2 2 3 3 9 3 2 6 3 34 3 9 9 4 3 4 5 3 1 22 031 2 0 5 6 l9 7 41 0 4 83 1 5 3 0 8 82 4 3 3 3 1 5 4 0 22 0 3 6 7 1 6 4 79 4 6 0 3 2 72 5 0 6 4 40 5 4 0 22 0 3 6 7 1 6 4 79 4 6 0 3 2 72 5 0 6 40 5 6 0 12 04 5 7 5 4 58 9 1 8 3 1 13 7 4 7 4 9 9 0 1 5 7 5 0 4 5 8 0 ，32 051 7 0 2 7 36 4 5 6 6 0 30o 5 9 7 1 2 05 8 0 9 6 7 9 3 7 3 6 6 6 90 3 1 1 4 9 40 0 2 4 7 2 7 3 3 4 525 6 1 5 3 1 l5 9 5 9 3 53 4 5 2 5 2 6 3 0 4 2 21 6 3 6 0 021 5 1 6 8 4 91 4 0 9 0 77 4 4 0 9 l 6 4 5 2 3 3 3 3 8 4 1 2 3 2 7 2 8 4 82 3 2 5 7 8 61 3 1 2 7 2 81 4 5 4 7 0 2 4 0 8 6 26 3 5 8 1 4 63 5 1 4 2 8 52 2 4 6 4 5 7 3 7 6 2 6 2 8 4 3 1 4 21 0 0 4 6 7 l5 2 5 9 7 9 14 1 2 5 9 0 7 5 1 0 1 0 4 l 4 5 5 621 8 8 6 6 1 97 4 7 8 6 3 25 5 0 0 5 9 83 1 7 5 5 1 2 4 8 1 o22 9 0 6 1 3 99 3 9 8 5 0 54 1 0 0 7 77 1 6 5 9 0 3 5 0 4 22 3 9 2 1 0 6 59 8 0 11 6 21 4 6 3 6 7 8 o 5 0 6 6 7 l 5 2 8 625 0 8 7 8 8 46 5 7 6 4 l1 1 0 6 4 9 7 0 0 6 8 5 4 9 5 5 6 425 8 0 2 8 8 92 5 6 2 5 10 2 7 6 0 0 6o 0 1 9 5 2 4 5 7 6 326 2 0 2 2 3 64 8 5 1 1 5 70 0 5 7 8 9 2 o 0 0 3 3 6 8 6 0 0 8 2 6 4 8 9 91 21 4 4 0 6 9 30 0 0 9 4 0 4 o 第一章、烃源岩生烃动力学研究 表l - 4 2l n l 样品液态烃产率数据 温度 升温速率 液态烃产率( m g g t o c ) f 卜 ( h )c 1 5 + c 6 1 4 3 2 0 32 01 7 4 2 31 20 4 5 0 8 3 5 8 62 04 2 3 6 7 4 34 5 1 7 6 4 7 3 7 8 62 05 1 9 1 2 3 18 1 8 8 2 3 5 3 9 8 62 04 9 6 4 3 4 81 1 5 7 6 4 7 4 1 8 62 03 2 1 5 5 4 31 7 2 2 3 5 3 4 3 8 62 01 7 2 0 5 9 819 2 0 8 7 5 6 4 5 9 02 0 1 1 5 6 4 6 7 1 7 5 0 5 8 8 5 0 0 72 04 2 。3 0 9 7 89 8 8 2 3 5 3 5 2 0 02 03 6 6 6 8 4 86 2 1 1 7 6 5 5 3 1 22 02 8 2 0 6 5 24 2 3 5 2 9 4 5 4 0 22 01 4 1 0 3 2 63 3 8 8 2 3 5 5 4 0 22 02 8 2 0 6 5 22 8 2 3 5 2 9 5 6 0 12 01 4 1 0 3 2 61 1 2 9 4 1 2 5 8 0 3 2 08 4 61 9 5 7 5 6 4 7 0 5 9 5 9 7 12 08 4 61 9 5 72 8 2 3 5 2 9 3 0 1 522 5 3 8 5 8 72 4 3 0 7 3 2 5 624 7 9 51 0 94 5 1 2 6 9 3 3 4 525 1 9 2 3 7 66 5 41 9 5 8 3 6 025 0 2 0 7 6 l1 0 4 8 1 3 7 3 8 4 123 6 6 6 8 4 81 7 0 7 2 8 9 4 0 8 621 5 5 1 3 5 91 9 2 0 0 2 4 3 1 4 29 8 7 2 2 8 31 4 8 8 3 9 8 4 5 5 625 0 7 7 1 7 48 7 8 8 3 3 8 4 8 l22 8 2 0 6 5 23 8 8 7 5 8 5 0 4 221 4 1 0 3 2 61 6 7 9