不同赋存状态有机质生排烃特征研究

本着有机无机相互作用的思想，用真实的无机环境再现有机演化过程，充分考虑有机质在烃源岩中的实际赋存状态和空间位置，根据不同矿物的物理化学性质差异，通过抽提、酸解、斯托克斯法以及重液依次分离并剔除游离态有机质、与碳酸盐有关的有机质、与粘土有关的有机质、与剩余硅酸盐有关的有机质以及与重矿物有关的有机质，精确定量并分析各类有机质组成及性质，通过差减法在尽量尊重各类有机质的原始赋存状态下进行逐类生排烃模拟研究，从而真实再现不同无机矿物影响下的有机质生排烃特征，总结出有机演化与无机的详实关系，优选出一套有机无机评价指标，建立起一套有机无机综合油气评价系统，将这一成果应用于柴达木盆地西部第三系烃源岩区进行油气评价，同时对该区烃源岩中各类赋存状态有机质做生烃动力学研究，确定各类赋存状态有机质在生烃演化进程中的贡献和时段，最终实现更精细、更准确、更科学的油气资源评价。

随着油气资源评价及勘探从粗放逐渐走向精细化，有机无机的相互作用已不容忽视。本课题主要针对生烃过程中的有机无机相互作用做了大量探索工作。首先了解清楚了烃源岩中有机质与矿物的关系，其次研究了不同矿物有机复合体以及外加干涉条件下的生排烃和生烃动力学特征，在取得上述研究成果的基础上，对实际地质问题进行了理论剖析和预测。在研究过程中，先对不同类型、不同沉积环境的烃源岩采用了抽提、斯托克斯法分离、盐酸酸解、氢氟酸破坏等手段加以逐层剥离，获取了包含不同矿物有机复合体的母本样品，并对各矿物有机复合体中有机质以及同种复合体中不同赋存态的有机质进行了分离、定量、鉴定。获知，沉积相和矿物类型双重控制着有机无机复合体中的有机质特征；碳酸盐矿物有机复合体中富集的有机质类型要受矿物形成时段影响；岩性差异不影响碎屑颗粒表面弱吸附态有机质的选择性，非烃会优先被吸附；生物标志性化合物及单体碳同位素特征显示，烃类在储集过程中，优先进行吸附后发生自由态储集，并且先易后难，且结合越来越紧密、有机分子越来越小；等认识成果。在对不同矿物有机复合体的生排烃特征研究过程中发现，油气在不同的运移阶段有不同的主体运移方式，大体可分为水溶相、胶束相、油滴相三个阶段；油气最初运移方式是水溶性，首先遵循的是极性原则，其次遵循的是密度原则；胶束和油滴具有中心主要为非极性化合物外侧为极性化合物，并且亲水极性头朝外的空间结构；碳酸盐有机复合体易低温少量生油，中温抑制生烃，高温大量生成气态烃；粘土有机复合体中低温会生成相对较多的非烃等有机化合物，中高温生成相对较多的烃类化合物；干酪根则在生油窗大量成油；碱化环境易生成低熟油且提高有机质生油率；等等。综合研究成果认为，碱化湖泊应侧重寻找低熟油，如准噶尔盆地的玛湖凹陷、中原油田的泌阳凹陷、柴西地区第三系中的碱化层段，且这些地区有机碳评价标准应该降低；油气资源评价应与沉积相结合，侧重深湖深海相；碳酸盐岩应侧重高演化地区的找气，泥页岩利于成油，泥灰岩地层成油成气的连续性较好； 烃源岩排烃受孔喉大小影响较小，排烃率主要受源岩吸附能力影响；运移路径中的大量有机质出现会使胶束和油滴原结构发生反转，导致烃类大量储集，非烃类化合物随地层水排出被大量带走，致使形成准东地区亿吨级无水致密油藏，外围出现大量稠油的事实。这些研究成果，可为精细化油气勘探优选靶区提供理论支撑和生产实践指导。