深层烃源高演化阶段生气潜力与机理研究

【摘要】深层和超深层油气资源的生烃和成藏,无论在理论研究中,还是在油气勘探实践中,均是当今世界石油天然气地质界关注的热点和难点。深部油气藏勘探首先要解决：深层油气藏成烃母质如何?如何评价深埋油藏原油的热稳定性?以此为背景,本文拟对深部干酪根和液态烃(滞留沥青、原油)两类烃源的生气潜力和机理进行初步探讨。首先通过不同的降解方法对人工熟化干酪根结构进行表征,研究沥青和干酪根相互作用表现形式及其对于酪根成烃机理的影响；其次建立干酪根和残留沥青的生气定量评价技术,旨在揭示高演化阶段各烃源成烃属性特征及其潜力；最后通过低-中-高压力阶段原油热裂解产物的比较分析,揭示压力对深埋油藏热稳定性的影响。论文取得了以下主要认识：(1)中高演化阶段湖相／海相烃源岩氯仿沥青“A”和加氢催化裂解(HyPy)产物正构烷烃在中等碳数范围出现偶碳优势特征,随成熟度的增大偶奇优势更趋显著,钌离子氧化降解(RICO)产物一元脂肪酸在高演化阶段也出现明显的n-C16、n-C18偶碳峰优势。推测偶碳优势的形成与沥青-干酪根的相互作用(芳构／缩聚形式的重结合)有关,这种相互作用控制着高过成熟阶段干酪根的演化,使得干酪根再次“加氢活化”,增加干酪根高演化阶段的生气潜力。(2)热压模拟实验证实高演化阶段滞留沥青可以成为高有机质丰度页岩在高演化阶段的有效生气母质,以生成高湿气含量及富含12C甲烷的烃类气体为特征。氢质量平衡计算表明,3.29%TOC湖相页岩和6.27%TOC的海相页岩的残留沥青在高过成熟阶段生成烃类气体量分别为34-79m3/tTOC和16-32m3/tTOC,占总生成烃类气体的20%-30%。(3)与低压相比,中高压力对原油裂解生成烃气具有抑制作用,但在不同演化阶段压力的影响具有差异性。低演化阶段,压力增大原油裂解成气受抑制程度增加；高演化阶段,压力增大先抑制生气,中压阶段又存在促进作用,高压阶段又为微弱的抑制作用；中等演化阶段压力作用介于两者之间。随着压力增大,甲烷碳同位素逐渐富集’3C,分馏可达2-3%0,而乙烷和丙烷碳同位素波动区间小于1‰。(4)压力的增加改变轻烃形成的途径。与低压相比,中高压力条件下轻烃的生成均受到抑制,但抑制程度具有阶段性,不同构型的轻烃生成对压力的响应也不同。压力增大对石蜡度、芳香度等轻烃参数有一定影响,但对Mango参数影响不大。与低压相比,压力条件下异构烷烃和芳香烃均明显富集’3C,而环烷烃分子基本不发生碳同位素分馏,仍可作为高压-超压盆地深部油藏原油成因类型识别的有效指标。综上所述,沥青-干酪根相互作用控制着高过成熟烃源岩的生烃过程,使得高演化阶段烃源岩仍具有一定的生烃潜力。实验表明,沥青在高演化阶段的成气贡献量可达30%。因此,在深成-超深成盆地油气,特别是页岩油气的勘探中应对于高过成熟烃源岩残留沥青的成气潜力予以重视。
【作者】谢柳娟；
【导师】孙永革；
【作者基本信息】浙江大学，地球化学，2014，博士
【关键词】高演化烃源；干酪根；残留沥青；原油热裂解；热压模拟实验；

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