本文關(guān)鍵詞：基于全巖的不同類型烴源巖生—留—排烴的實驗?zāi)M與應(yīng)用研究　出處：《中國科學院研究生院(廣州地球化學研究所)》2016年博士論文　論文類型：學位論文

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【摘要】：烴源巖的排烴是決定能否形成工業(yè)油氣藏的關(guān)鍵因素。近幾年的研究表明,非常規(guī)頁巖油氣表現(xiàn)出了巨大的勘探潛力,而非常規(guī)油氣的的勘探主要取決于烴源巖中殘留烴的含量。因此,如何有效評價烴類的生成和排出對于認識烴源巖中殘留烴的組成與演化特征十分關(guān)鍵。從某種程度上講,烴源巖的排烴同時決定了常規(guī)(排出烴)與非常規(guī)(殘留烴)兩類油氣藏的形成。傳統(tǒng)的熱解實驗方法常通過Rockeval熱解、微管封閉體系(MSSV)和金管封閉體系的熱解方法獲得烴源巖的生烴動力學參數(shù),但通常地球化學工作者傾向于采用干酪根或者粉末進行熱模擬實驗研究。干酪根的實驗結(jié)果可以相對準確的表征有機質(zhì)的生烴行為和生烴過程,但沒有考慮排烴因素,而粉末由于破壞了無機礦物格架,反映的是有機質(zhì)與礦物均勻混合的狀態(tài)。因此,它們都不能準確反映實際地質(zhì)條件下烴源巖的排烴過程。到目前為止,基于全巖的烴源巖殘留烴及其演化特征方面的研究甚少。傳統(tǒng)的方法習慣將生烴與排烴分開研究,為了更好的認識烴類生成、殘留與排出的整個過程,本次研究以海相頁巖、湖相泥巖、煤和炭質(zhì)泥巖四種不同類型的烴源巖為研究對象,進行基于全巖的玻璃管封閉體系熱模擬、基于全巖的Rockeval開放體系熱解動力學和基于全巖的金管封閉體系熱解動力學三種實驗方法,探討在不同熱演化階段不同類型烴源巖的生-留-排烴特征,為有效評價烴源巖頁巖油氣生成潛力提供了重要的實驗依據(jù)。初步得到以下結(jié)論:(1)基于全巖顆粒的玻璃管封閉體系熱模擬實驗:根據(jù)液態(tài)烴和氣態(tài)烴C1-5的產(chǎn)率劃分了油窗、濕氣窗和干氣窗范圍。頁巖和煤的油窗范圍分別為0.6-1.3%Ro,0.5-1.2%Ro;頁巖和煤的濕氣窗范圍分別為0.9-3.0%Ro,0.8-2.7%Ro;干氣窗范圍分別為1.3-4.0%Ro,1.2-4.0%Ro。煤的油窗變化范圍比頁巖寬且緩,但氣窗的范圍與頁巖相似。海相頁巖、湖相泥巖、煤和炭質(zhì)泥巖的殘留烴含量在油窗內(nèi)達到最大值,分別為133.44 mg/g TOC、69.84 mg/g TOC、10.03 mg/g TOC和83.79 mg/g TOC。在油窗、濕氣窗和干氣窗范圍內(nèi),海相頁巖和湖相泥巖的殘留烴族組分主要是飽和烴、芳烴和非烴,瀝青質(zhì)含量相對較少;煤的殘留烴族組分主要是瀝青質(zhì)、芳烴和非烴,飽和烴含量極少。以上結(jié)果表明,在低成熟階段,海相頁巖、湖相泥巖以及炭質(zhì)泥巖的殘留烴以飽和烴和芳烴為主,表現(xiàn)出了較高的生油潛力。隨著熱演化程度的增加,海相頁巖和湖相泥巖殘留烴含量達到最大值之后迅速降低,但殘留烴仍然具有裂解生氣的潛力。煤的殘留烴含量較低,族組分主要是非烴和瀝青質(zhì),不具備生油的潛力,但隨著熱解程度的增加,生成大量干氣,顯示出了較強的甲烷氣生成能力。(2)基于全巖的Rockeval開放體系熱解動力學實驗:在通用地質(zhì)升溫速率下,具有排烴因素的顆粒與代表純有機質(zhì)生烴的干酪根熱解氫指數(shù)、排烴速率、排烴效率及殘留烴量都表現(xiàn)出了明顯的差異。結(jié)果表明,不管是在生烴高峰還是發(fā)生二次裂解之后,殘留烴的百分含量嫩江組二段茂名油頁巖延長組長7段沙河街組沙一段。嫩江組二段殘留烴能力最強,但排烴能力最弱,沙河街組沙一段排烴能力最強,但殘留烴能力最弱。(3)基于全巖的金管封閉體系熱解動力學實驗:在統(tǒng)一頻率因子A=1E+1013s-1時,不管是海相頁巖還是湖相泥巖,輕烴組分C6-13與重烴組分C14+排出烴的活化能分布較集中,這說明烴源巖達到生排烴門限時,生排烴作用瞬時發(fā)生。在相同的熱演化階段,不管是平?jīng)鼋M海相頁巖還是延長組湖相泥巖輕烴組分C6-13排出烴的主活化能都要高于重烴組分C14+,說明輕烴的排出需要比C14+更高的能量,即輕烴的排出更難發(fā)生。平?jīng)鼋M海相頁巖與延長組湖相泥巖比較,延長組湖相泥巖輕烴組分C6-13和重烴組分C14+的排出烴的主活化能值都要高于平?jīng)鼋M海相頁巖,說明延長組湖相泥巖具有較高的排烴門限和較強的殘留烴能力。實驗結(jié)果與實際地質(zhì)情況基本一致。(4)選取Rockeval開放體系熱解實驗獲得的延長組湖相泥巖顆粒和干酪根的動力學參數(shù),結(jié)合鄂爾多斯盆地渭北隆起旬探1井的埋藏史,模擬實際地質(zhì)條件下烴源巖的生-留-排烴特征。結(jié)果表明,干酪根的生烴速率和生烴量遠遠大于顆粒。到白堊紀中期,盆地抬升,顆粒的排烴作用停止,排烴效率為22%。
[Abstract]:In recent years , it is very important to study the hydrocarbon generation and hydrocarbon generation potential of hydrocarbon source rocks . The results show that the residual hydrocarbon content is higher than that of the heavy hydrocarbon component C _ ( 14 + ) , but the residual hydrocarbon is the most weak . ( 4 ) To select the dynamic parameters of the mudstone particles of the Yanchang Formation , which is obtained by the pyrolysis experiment of Rockeval Open System , and simulate the hydrocarbon generation - retention - expulsion characteristics of the hydrocarbon source rocks under the actual geological conditions . The results show that the hydrocarbon generation rate and the hydrocarbon generation amount of the hydrocarbon source rocks are much larger than those of the particles . By the middle of the Cretaceous period , the basin uplift , the hydrocarbon expulsion of the particles is stopped , and the hydrocarbon expulsion efficiency is 22 % .

【學位授予單位】：中國科學院研究生院(廣州地球化學研究所)
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：P618.13

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本文編號：1374683