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《中国科学院广州地球化学研究所》 2001年
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热模拟实验结合GC-IRMS在有效烃源岩研究中的应用

熊永强  
【摘要】: 烃源岩一直是控制油气藏能否存在的重要因素。针对某个具体油/气藏的研究,本文提出有效烃源岩应该是一个动态的概念。随着研究程度的深入,以及定量化的需要,不仅在油/源、气/源对比方面,而且在有效烃源岩的评价方面都不应只是简单地找寻一些静态的参数或指标,过分地相信和依赖它们;而应结合实际地质情况,从动态的角度出发,最理想的目标是通过建立一系列数学模型来对整个烃源岩的生烃演化过程进行准确和可靠的恢复,从而实现有效烃源岩的定量判识与评价。本工作正是朝着这个方向努力的一个尝试。 本论文结合具体的实际地质背景,通过采用热模拟实验及GC-IRMS测定获取烃源岩热解产物中烃类组分单体碳同位素组成的演化规律,为油/源、气/源对比以及有效烃源岩的判识与评价提供了较好的途径和方法,也获得了一些重要认识和实验依据,概括如下:1)辽河油田烃源岩的生排烃热压模拟实验表明,排烃作用不对液态正构烷烃的单体碳同位素组成产生明显的分馏,这为液态正构烷烃的碳同位素组成在油/源对比中的应用提供了实验依据。并且在生烃开始-生烃高峰,液态正构烷烃的碳同位素分布曲线随热演化程度的变化不显著,因此,可用于油/油、油/源的对比;生烃后期(Ro>1.0%),沥青质、非烃等以及高演化阶段正烷烃可能发生的裂解将造成正构烷烃单体碳同位素组成显著贫~(12)C,变化可达1‰%~4‰,故在油/油、油/源对比中应加以考虑。2)莺-琼盆地三套气源岩不同温度条件下热解产物中轻烃碳同位素组成的测定结果表明,对于莺-琼盆地天然气,仅根据烃类气体碳同位素的数据很难进一步明确其来源。热解轻烃的生成主要分成两个阶段,低温阶段,轻烃以干酪根直接裂解产生为主,它们的碳同位素分布遵循同位素的动力学分馏模式;在高温阶段,来自重烃的二次裂解产物与干酪根的裂解产物叠加,使轻烃的碳同位素组成变得较复杂,因此,在实际应用气态烃碳同位素组成进行气/源对比时应特别注意。另外,实验结果也证实累积效应可能是莺-琼盆地轻烃碳同位素比值产生部分倒转的主要原因之一。3)通过干酪根分子级动力学模拟实验结合GC-IRMS测定结果表明,利用实验获取的动力学参数可将实验结果推导到实际地质条件中去,一方面可以进行有效气源岩生烃量的定量评价;另一方面可以通过建立气态烃碳同位素组成(δ~(13)C)与甲烷转化率(F)之间的关系,对有效气源岩进行判识,从而将有效气源岩的判识与评价结合起来,更好地为油气勘探服务。
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