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中新生代的济阳坳陷是在华北古生代地台基础上发育起来的,其中下古生界海相碳酸盐岩层序内发育大量暗色泥页岩和灰岩,它们的有机质含量、性质和演化尚不清楚,它们的生烃潜力有多大?能否成为油气藏的源岩?这些都是需要解决的科学问题。同时,它们的生烃潜力大小决定了济阳坳陷油气勘探的前景和方向,因此对这些问题进行深入研究具有重要的理论和现实意义。
以有机地球化学和石油地质理论为指导,采用宏观与微观相结合、静态与动态相结合、地质与地球化学模型相结合的研究方法,对济阳坳陷下古生界寒武-奥陶系潜在碳酸盐岩烃源岩的沉积学、有机地球化学和生烃化学动力学特征进行了深入研究,基本弄清了不同凹陷下古生界烃源岩的地球化学特征及其生烃演化规律,预测了有利生烃区带,为油气勘探提供理论依据。
通过研究区1000余块样品的有机地球化学分析,建立了寒武系-奥陶系典型地球化学综合剖面,阐明了下古生界不同层位烃源岩地球化学特征。基于生烃化学动力学原理以及模拟实验及其产物和残余物的地球化学分析,建立了下古生界碳酸盐岩有机质生油、生气以及油生气的化学动力学模型。进而探讨了高.过成熟碳酸盐岩原始生烃潜力和有机质丰度的恢复方法,对研究区下古生界碳酸盐岩的原始生烃潜力和有机碳进行了恢复。其中具有创新意义的成果主要有:(1)将化学动力学方法应用于下古生界碳酸盐岩有机质生烃的定量研究,包括运用有机质生油量、生气量、油生气量、岩石吸附油气量、油溶水溶气量、扩散气量等计算模型计算了研究区碳酸盐岩的生烃量和残留耗散烃量,利用物质平衡原理计算了排烃量;(2)根据生烃动力学研究结果,提出了以排烃强度为指标的碳酸盐烃源岩分级评价标准以及针对不同类型、不同成熟度、不同厚度的碳酸盐烃源岩有机质丰度分类评价标准,指出在我国下古生界碳酸盐岩评价中应充分重视“潜效烃源岩”的作用;(3)利用具有年代信息的生物标志物2.甲基甾烷、3.甲基甾烷和4.甲基甾烷之间的消长关系,发现了渤深6井奥陶系原油可能存在下古生界碳酸盐烃源岩的贡献;(4)通过沉积埋藏史及成烃演化史的分析,指出寒武-奥陶系二次生烃门限深度为4500m~5000m;综合下古生界各层系沉积相、生烃动力学、成烃潜力等分析,认为沾化凹陷和东营凹陷北部是喜山期二次生烃的有利生气区,惠民凹陷西南部是喜山期二次生烃的较有利生油气区。