茂名油页岩生烃演化特征及热解动力学—— — 以琼东南盆地地质模型为例

doi:10.3969/j.issn.1673-8926.2014.06.015

岩性油气藏 ›› 2014, Vol. 26 ›› Issue (6): 89–97.doi: 10.3969/j.issn.1673-8926.2014.06.015

茂名油页岩生烃演化特征及热解动力学—— — 以琼东南盆地地质模型为例

刘畅¹，苏龙^2，3，关宝文^2，3，4，郑有伟^2，3，4，常江^2，3，郑建京^2，3

1. 中国石油大学（北京）地球科学学院，北京 102249 ； 2. 甘肃省油气资源研究重点实验室，甘肃兰州 730000 ； 3. 中国科学院油气资源研究重点实验室，甘肃兰州 730000 ； 4. 中国科学院大学，北京 100049

出版日期:2014-11-20 发布日期:2014-11-20
第一作者:刘畅（ 1989- ），男，中国石油大学在读硕士研究生，研究方向为沉积岩石学、储层地质学、层序地层学及测井地质学。地址：（ 102249 ）北京市昌平区中国石油大学地球科学学院。 E-mail ： 921715317@qq.com
基金资助:
中国科学院“西部之光”人才培养计划项目“准东地区侏罗系各类烃源岩的生排烃特征及生烃潜力评价”（编号： Y404RC1 ）、国家科技重大专项“深层烃源岩凝析油的排出与残留特征及定量化模拟研究”（编号： 2011ZX05008-002 ）以及“盆地深层流体性态及低渗砂岩储层形成的流体 - 岩石相互作用关系”（编号： 2011ZX05008-004 ）联合资助

Thermolytic dynamics and hydrocarbon generation characteristics of Maoming Oil Shale: Taking the geological model of Qiongdongnan Basin as an example

LIU Chang¹， SU Long^2，3， GUAN Baowen^2，3，4， ZHENG Youwei^2，3，4， CHANG Jiang^2，3， ZHENG Jianjing^2，3

1. College of Geosciences ， China University of Petroleum ， Beijing 102249 ， China ； 2. Key Laboratory of Petroleum Resources Research ， Gansu Province ， Lanzhou 730000 ， China ； 3. Key Laboratory of Petroleum Resources Research ， Institute of Geology and Geophysics ， Chinese Academy of Sciences ， Lanzhou 730000 ， China ； 4. University of Chinese Academy of Sciences ， Beijing 100049 ， China

Online:2014-11-20 Published:2014-11-20

摘要/Abstract

摘要：

针对海上高地温场条件下天然气的生成和预测研究，选用琼东南盆地的地质模型，以低成熟茂名油页岩（Ⅱ型有机质）与该盆地的煤（Ⅲ型有机质）为样品，采用封闭体系和开放体系全岩热解实验，得出热解油气的产率特征。不同演化阶段各烃类组分的生烃动力学定量模型表明，煤生成不同组分的活化能分布范围比茂名油页岩的宽得多。其中，茂名油页岩热解生成甲烷、乙烷、丙烷和重烃（C_4～6）对应的活化能分布范围分别为 38～86 kcal/mol，44～92 kcal/mol，43～77 kcal/mol 和 46～70 kcal/mol；活化能主频分别为 52 kcal/mol，54 kcal/mol，63 kcal/mol 和 48 kcal/mol，所占比例分别为 20.44%、38.04%、42.50%和 25.05%；指前因子分别为 6.47×10¹¹s^-1，2.70×10¹²s^-1，1.09×10¹⁵s^-1和 8.39×10¹⁵s^-1。利用生气动力学方法，结合琼东南盆地的热史数据，通过茂名油页岩和煤的生气预测对比揭示，在地质条件下的生气过程中，与茂名油页岩相比较，煤具有释放氢的慢速率与低生成率的特征以及较长的演化进程。结果认为：类似于琼东南盆地崖城组煤系烃源岩，处于海上高地温场条件下，在高演化阶段仍具有很好的生气潜力。该研究拓宽了我国海域煤型气的勘探领域，具有实践和理论意义。

关键词: 火山岩, 测井响应, 岩性识别, 测井交会图, 成像测井, 准噶尔盆地

Abstract:

In view of the natural gas generation and prediction problems under the condition of offshore high geothermal field, taking the geological model of Qiongdongnan Basin as an example, natural gas generation process was simulated by heating immature Maoming Oil Shale samples with kerogens of Ⅱ type and coal samples from the Qiongdongnan Basin with kerogens of Ⅲ type. In order to determine the characteristics of the yields of oil and gas generation derived from pyrolysis, we adopted the hydrous pyrolysis experiments in the closed system and non-isothermal
anhydrous pyrolysis experiments in the open system. The dynamics quantitative models of hydrocarbon generation of various hydrocarbon compositions in different evolution stages show that the range of activation energy distribution derived from different components of coal is much wider than that of Maoming Oil Shale. Among them, the ranges of activation energy distribution for methane, ethane, propane and heavy hydrocarbon（C₄_～₆） generated by Maoming Oil Shale derived from pyrolysis are from 38 to 86 kcal/mol, 44 to 92 kcal/mol, 43 to 77 kcal/mol and 46 to 70 kcal/mol respectively. And the dominant frequency of activation energy are 52 kcal/mol, 54 kcal/mol, 63 kcal/mol and 48 kcal/mol respectively, their percent are 20.44%, 38.04%, 42.5% and 25.05% respectively,and the pre-exponential factors are 6.47×10¹¹s^-1, 2.70×10¹²s^-1, 1.09×10¹⁵s^-1and 8.39×10¹⁵s^-1respectively.Using the kinetic methods of natural gas generation, combined with the thermal history data from Qiongdongnan Basin, we contrasted the prediction of natural gas generation between Maoming Oil Shale and coal. It indicates that coal of
type Ⅲ releases hydrogen more slowly than Maoming Oil Shale of type Ⅱ during the thermal evolution, suggesting a lower hydrocarbon generative rate but a longer thermal evolutionary phase of hydrocarbon generation. The results reveal that: similar to the hydrocarbon source rocks of coal-measures in Yacheng Formation of Qiongdongnan Basin, Maoming Oil Shale in high thermal evolutionary phase still has fine potential of natural gas generation under the condition of offshore high geothermal field. This study is more theoretical and practical significance to coal-type gas exploration and development in the wider areas of Chinese Sea.

Key words: volcanicrocks , loggingresponse , lithologyidentification , loggingcrossplot , imaginglogging , JunggarBasin

刘畅,苏龙,关宝文,郑有伟,常江，郑建京 . 茂名油页岩生烃演化特征及热解动力学—— — 以琼东南盆地地质模型为例[J]. 岩性油气藏, 2014, 26(6): 89–97.

LIU Chang， SU Long， GUAN Baowen， ZHENG Youwei， CHANG Jiang， ZHENG Jianjing. Thermolytic dynamics and hydrocarbon generation characteristics of Maoming Oil Shale: Taking the geological model of Qiongdongnan Basin as an example[J]. Lithologic Reservoirs, 2014, 26(6): 89–97.

参考文献

［1］戴金星，胡国艺，倪云燕，等.中国东部天然气分布特征［J］.天然气地球科学，2009，20（4）：471-487.
［2］Tissot B T，Durand B，Espitalie J，et al. Influence of nature and diagenesis of organic matter in formation of petroleum ［J］. AAPG Bulletin，1974，58：499-506.
［3］Tissot B T，Welte D H. Petroleum Formation and Occurrences［M］.Berlin：Springer， 1984：699.
［4］刘金钟，唐永春.用干酪根生烃动力学方法预测甲烷生成量之一例［J］.科学通报，1998，43（11）：1187-1191.
［5］Gaschnitz R，Krooss B M，Gerling P，et al. On-line pyrolysis-GCIRMS： Isotope fractionation of thermally generated from coals［J］.Fuel， 2001，80（15）：2139-2153.
［6］Behar F，Gillaizeau B，Derenne S，et al. Nitrogendist ribution in the pyrolysis products of a type Ⅱ kerogen （Cenomanian， Italy），timing of molecular nitrogen production versus other gases ［J］. Energy & Fuels，2000，14：431-440.
［7］Ungerer P. State of the art in kinetic modeling of oil formation and expulsion［J］. Organic Geochemistry，1990，16（1）：1-25.
［8］Su Long，Zheng Jianjing，Chen Guojun，et al. The upper limit of maturity of natural gas generation and its implication for the Yacheng Formation in the Qiongdongnan Basin，China［J］. Journal of Asian Earth Sciences，2012，54/55：203-213.
［9］刘全有，Krooss B M，金之钧，等.煤及显微组分在超高温开放体系实验中动力学参数确立与天然气形成过程预测［J］.地学前缘，2009，16（1）：167-172.
［10］Su Long，Lü Yuzhuo，Zheng Jianjing，et al. Thermolytic dynamics and prediction of natural gas generation from marine source rocks in the deepwater area of Qiongdongnan Basin，China ［J］. Indian Journal of Geo-Marine Sciences，2014， 43（2）：149-162.
［11］王拓，朱如凯，白斌，等.非常规油气勘探、评价和开发新方法［J］.岩性油气藏，2013，25（6）：35-39.
［12］关恒.基于液油比的特高含水期水驱开发指标预测方法［J］.岩性油气藏，2013，25（5）：100-103.
［13］张海茹，李昊.煤层气峰值产量拟合及产量动态预测方法研究［J］.岩性油气藏，2013，25（4）：116-118.
［14］Behar F，Tang Y，Liu J. Comparison of rate constants for some molecular tracers generated during artificial maturation of kerogens：Influence of kerogen type［J］. Organic Geochemistry，1997，26：281-287.
［15］Pepper A S，Corvi P J. Simple kinetic models of petroleum formation. Part 1：Oil and gas generation from kerogen［J］. Marine and Petroleum Geology， 1995， 12（3）：291-319.
［16］胡国艺，李志生，罗霞，等.两种热模拟体系下有机质生气特征对比［J］.沉积学报，2004，22（4）：718-728.
［17］卢双舫，王民，王跃文，等.密闭体系与开放体系模拟实验结果的比较研究及其意义［J］.沉积学报，2006， 24（2）：282-288.
［18］王云鹏，赵长毅，王兆云，等.利用生烃动力学方法确定海相有机质的主生气期及其初步应用［J］.石油勘探与开发，2005，32（4）：153-158.
［19］米立军，袁玉松，张功成，等.南海北部深水区地热特征及其成因［J］.石油学报，2009，30（1）：27-32.
［20］吴景富，杨树春，张功成，等.南海北部深水区盆地热历史及气源岩热演化研究［J］.地球物理学报，2013，56（1）：170-180.
［21］王均，黄尚瑶，黄歌山，等.中国地温分布的基本特征［M］.北京：地震出版社，1990.
［22］袁玉松，郭彤楼，胡圣标，等.下扬子苏南地区构造-热演化及烃源岩成烃史研究———以圣科 1 井为例［J］.自然科学进展，2005，15（6）：753-758.
［23］Yuan Yusong，Hu Shengbiao，Wang Hongjun，et al. Meso-Cenozoic tectonothermal evolution of Ordos basin，central China：Insights from newly acquired vitrinite reflectance data and a revision of existing paleothermal indicator data［J］. J. Geodynamics，2007，44 （1/2）：33-46.
［24］袁玉松，马永生，胡圣标，等.中国南方现今地热特征［J］.地球物理学报，2006，49（4）：1118-1126.
［25］王良书，李成，刘绍文，等.塔里木盆地北缘库车前陆盆地地温梯度分布特征［J］.地球物理学报，2003，46（3）：403-407.
［26］王社教，胡圣标，汪集旸.准噶尔盆地热流及地温场特征［J］.地球物理学报，2000，43（6）：771-779.
［27］邱楠生，王绪龙，杨海波，等.准噶尔盆地地温分布特征［J］.地质科学，2001，36（3）：350-358.
［28］Yang Shuchun，Hu Shengbiao，Cai Dongsheng，et al. Present-day heat flow，thermal history and tectonic subsidence of the East China Sea Basin［J］. Marine and Petroleum Geology，2004，21（9）：1095-1105.
［29］杨树春，胡圣标，蔡东升，等.南黄海南部盆地地温场特征及热-构造演化［J］.科学通报，2003，48（14）：1564-1569.
［30］胡圣标，何丽娟，汪集旸.中国大陆地区大地热流数据汇编（第三版）［J］.地球物理学报，2001，44（5）：611-626.
［31］朱伟林，张功成，杨少坤，等.南海北部大陆边缘盆地天然气地质［M］.北京：石油工业出版社，2007.
［32］苏龙，郑建京，王琪，等.琼东南盆地超压的研究进展及形成机制［J］.天然气地球科学，2012，23（4）：662-672.
［33］黄保家，李绪深，王振峰，等.琼东南盆地深水区气源岩地球化学特征与天然气潜力［J］.中国海上油气，2012，24（4）：1-7.
［34］张功成，米立军，吴景富，等.凸起及其倾没端———琼东南盆地深水区大中型油气田有利勘探方向［J］.中国海上油气，2010，22（6）：360-368.
［35］侯读杰，王培荣，林壬子，等.茂名油页岩裂解气轻烃组成和热演化特征［J］.江汉石油学院学报，1989，11（4）：7-11.
［36］Dieckmann V，Fowler M，Horsfield B. Predicting the composition of natural gas generated by the Duvernay Formation（Western Canada Sedimentary Basin） using a compositional kinetic approach ［J］.Organic Geochemistry，2004，35：845-862.
［37］张功成，何玉平，沈怀磊.琼东南盆地崖北凹陷崖城组气源岩分布及其意义［J］.天然气地球科学，2012， 23（4）：654-661.
［38］张义娜，张功成，何玉平，等.琼东南盆地北礁凹陷崖城组沉积与气源岩发育特征［J］.天然气地球科学，2013， 24（4）：725-732.
［39］李增学，何玉平，刘海燕，等.琼东南盆地崖城组煤的沉积学特征与聚煤模式［J］.石油学报，2010， 31（4）：542-547.

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[1]	余琪祥, 罗宇, 段铁军, 李勇, 宋在超, 韦庆亮. 准噶尔盆地环东道海子凹陷侏罗系煤层气成藏条件及勘探方向[J]. 岩性油气藏, 2024, 36(6): 45-55.
[2]	李道清, 陈永波, 杨东, 李啸, 苏航, 周俊峰, 仇庭聪, 石小茜. 准噶尔盆地白家海凸起侏罗系西山窑组煤岩气“甜点”储层智能综合预测技术[J]. 岩性油气藏, 2024, 36(6): 23-35.
[3]	白玉彬, 李梦瑶, 朱涛, 赵靖舟, 任海姣, 吴伟涛, 吴和源. 玛湖凹陷二叠系风城组烃源岩地球化学特征及页岩油“甜点”评价[J]. 岩性油气藏, 2024, 36(6): 110-121.
[4]	乔桐, 刘成林, 杨海波, 王义凤, 李剑, 田继先, 韩杨, 张景坤. 准噶尔盆地盆1井西凹陷侏罗系三工河组凝析气藏特征及成因机制[J]. 岩性油气藏, 2024, 36(6): 169-180.
[5]	杨海波, 冯德浩, 杨小艺, 郭文建, 韩杨, 苏加佳, 杨皩, 刘成林. 准噶尔盆地东道海子凹陷二叠系平地泉组烃源岩特征及热演化史模拟[J]. 岩性油气藏, 2024, 36(5): 156-166.
[6]	魏成林, 张凤奇, 江青春, 鲁雪松, 刘刚, 卫延召, 李树博, 蒋文龙. 准噶尔盆地阜康凹陷东部深层二叠系超压形成机制及演化特征[J]. 岩性油气藏, 2024, 36(5): 167-177.
[7]	卞保力, 刘海磊, 蒋文龙, 王学勇, 丁修建. 准噶尔盆地盆1井西凹陷石炭系火山岩凝析气藏的发现与勘探启示[J]. 岩性油气藏, 2024, 36(3): 96-105.
[8]	王金铎, 曾治平, 徐冰冰, 李超, 刘德志, 范婕, 李松涛, 张增宝. 准噶尔盆地沙湾凹陷二叠系上乌尔禾组流体相态及油气藏类型[J]. 岩性油气藏, 2024, 36(1): 23-31.
[9]	王天海, 许多年, 吴涛, 关新, 谢再波, 陶辉飞. 准噶尔盆地沙湾凹陷三叠系百口泉组沉积相展布特征及沉积模式[J]. 岩性油气藏, 2024, 36(1): 98-110.
[10]	尹路, 许多年, 乐幸福, 齐雯, 张继娟. 准噶尔盆地玛湖凹陷三叠系百口泉组储层特征及油气成藏规律[J]. 岩性油气藏, 2024, 36(1): 59-68.
[11]	李二庭, 米巨磊, 张宇, 潘越扬, 迪丽达尔·肉孜, 王海静, 高秀伟. 准噶尔盆地东道海子凹陷二叠系平地泉组烃源岩特征[J]. 岩性油气藏, 2024, 36(1): 88-97.
[12]	杨兆臣, 卢迎波, 杨果, 黄纯, 弋大琳, 贾嵩, 吴永彬, 王桂庆. 中深层稠油水平井前置CO₂蓄能压裂技术[J]. 岩性油气藏, 2024, 36(1): 178-184.
[13]	聂礼尚, 马静辉, 唐小飞, 杨智, 张婉金, 李鸿蕊. 准噶尔盆地东部帐篷沟地区中新生代构造事件及其油气地质意义[J]. 岩性油气藏, 2023, 35(5): 81-91.
[14]	刘国勇, 许多年, 胡婷婷, 潘树新, 潘拓, 王国栋, 马永平, 关新. 准噶尔盆地沙湾凹陷侏罗系八道湾组滩砂的发现及石油地质意义[J]. 岩性油气藏, 2023, 35(5): 1-10.
[15]	潘树新, 许多年, 唐勇, 曲永强, 王国栋, 董雪梅, 胡婷婷, 马永平. 准噶尔盆地沙湾凹陷柳树沟河沉积体系的发现及其石油地质意义[J]. 岩性油气藏, 2023, 35(5): 26-36.

茂名油页岩生烃演化特征及热解动力学—— — 以琼东南盆地地质模型为例

Thermolytic dynamics and hydrocarbon generation characteristics of Maoming Oil Shale: Taking the geological model of Qiongdongnan Basin as an example

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