论文部分内容阅读
准噶尔盆地是国内主要产油气盆地之一。盆地南缘油气资源十分丰富,在该区已发现多个油气田和含油气构造。2019年南缘西部四棵树凹陷高探1井获得高产油气流,创准噶尔盆地单井日产量最高纪录。高探1井油气来源于侏罗系煤系烃源岩。准噶尔盆地南缘已成为油气勘探的热点区域。本论文针对准南地区煤系烃源岩进行生烃动力学研究并结合镜质体反射率和气态烃碳同位素,预测其主要生油、生气阶段,以及相应的成熟度范围。镜质体反射率（%Ro）是石油地球化学家常用的成熟度指标。在热演化过程中,镜质体释放挥发性组分（如H2O、CO2、油组分和气态烃）之后,芳香度增高,进而导致镜质体反射率增高。基于这一特征,可以将镜质体反射率作为指示有机质成熟度的指标。前人已经提出了依据地层的热史计算镜质体反射率的方法和模型,例如TTI和EASY%Ro模型。由于不同烃源岩所含干酪根类型、组成与结构具有一定的差异,达到主要生油阶段（生油窗）和生气阶段的成熟度范围也不相同。确定含油气盆地具体烃源岩生油窗和主要生气阶段的成熟度范围对油气勘探具有重要理论与生产应用价值。本研究通过对准噶尔盆地南缘侏罗系6个煤样进行黄金管—高压釜封闭体系热解实验,并测定各温度点加热之后的煤样镜质体反射率值。通过对实测镜质体反射率值与计算的EASY%Ro值对比,得到以下几点认识:（1）除加热时间和温度外,氢指数和加热速率对镜质体反射率具有明显的影响。在相同实验条件下,初始HI指数较高的煤样实测镜质体反射率（%Ro）相对较低,而初始HI指数较低的煤样实测镜质体反射率（%Ro）相对较高,富氢镜质体展示出反射率抑制效应;（2）当计算的EASY%Ro大于1.5时,实测%Ro值比计算的EASY%Ro值偏低。在相同成熟度（计算的EASY%Ro值相同）条件下,快速（20°C/h）升温实验实测%Ro低于慢速（2°C/h）升温实验,与计算的EASY%Ro值之间的差异更大,快速实验镜质体反射率展示出明显的迟缓效应;（3）通过生烃模拟实验确定烃源岩（干酪根）的生油、生气转化率,并计算对应实验条件的EASY%Ro值,能有效确定烃源岩在地质条件下主要生油、生气阶段的成熟度范围。煤成烃的研究是煤成油气勘探的重要理论基础,我国已发现的气田,特别是大中型气田,气源主要来自煤系烃源岩,然而至今对于煤系烃源岩生油潜力、生气潜力和主要生气阶段的认识仍存在许多问题。本论文通过对准噶尔盆地南缘侏罗系10个煤样和5个泥质烃源岩干酪根样进行黄金管—高压釜封闭体系的生烃动力学实验。研究结果表明:（1）煤样和泥质烃源岩的HI指数与最大生油量没有明显的相关性,而H/C原子比则表现出了一定的正相关关系;（2）在地质条件5°C/My升温速率下,当EASY%Ro为1.50时,J1bA、J1bB、J2xB类煤样和JSB类烃源岩的产气转化率分别为25%、21%、23%和29%,表明了侏罗系煤系烃源岩的主要生气过程发生在高过成熟阶段（EASY%Ro>1.50）;（3）侏罗系煤系烃源岩生油量主要取决于初始生油潜力,生气量主要取决于成熟度。位于准噶尔盆地西段的四棵树凹陷煤层生油潜力高于南缘其他区域。准南中段的霍玛吐背斜带煤层成熟度高,该区较南缘其他区域具有更大的天然气勘探潜力。煤成气的碳同位素组成与其母质类型和成熟度密切相关,根据天然气的碳同位素值能够有效辨别天然气来源和热演化程度。本论文对4个煤样和5个泥质烃源岩干酪根样生烃模拟实验气体产物的碳同位素组成进行测试,得出以下几点认识:（1）根据ln（C2/C3）vs.ln（C1/C2）和δ13C1–δ13C2 vs.ln（C1/C2）图版,来源于煤系烃源岩的天然气生成过程大致可以分为四个阶段:第一阶段,EASY%Ro介于0.66–0.95,升温速率2°C/h时温度介于323–372°C之间,干酪根初次裂解产生的丙烷量高于乙烷,乙烷高于甲烷（C3>C2>C1）;第二阶段,EASY%Ro介于1.06–1.67,升温速率2°C/h时温度介于383–431°C之间,气态烃来源于干酪根初次裂解和油二次裂解;第三阶段,EASY%Ro介于1.86–3.20,升温速率2°C/h时温度介于443–515°C之间,湿气发生裂解,甲烷和乙烷的量明显增加;第四阶段,EASY%Ro介于3.44–4.44,升温速率2°C/h时温度介于527–600°C之间,湿气裂解生成甲烷,同时也有部分甲烷来源于残余固体干酪根;（2）在应用δ13C2–δ13C3 vs.C2/C3和δ13C2–δ13C3 vs.δ13C1图版确定天然气的成因时,必须同时考虑热成熟度和干酪根类型。