• / 62
  • 下载费用:10 下载币  

第二章 (超压环境)生烃动力学与生烃热模拟实验2_油气成藏过程分析

关 键 词:
第二 环境 动力学 生烃热 模拟 实验 油气 过程 分析
资源描述:
第二章 (超压环境 )生烃动力学与生烃热模拟实验 ( 一、干酪根生烃动力学 反应机理、反应动力学模型与参数、反应模式 二、干酪根生烃模拟实验 三、生烃模拟实验实例研究 ——烃源岩生烃模型特殊性 四、烃源岩生烃史模拟 (1) 2) 3) 多旋回盆地 “ 二次生烃动力学 ” 五、超压盆地生烃作用动力学 生烃动力学与生烃模拟 提纲 1、 阿伦尼斯( 经验方程 反应速度随温度升高呈指数加快,阿伦尼斯将这种关系表示为: 范特霍夫( t 规则:温度每升高 10 反应速度增加到原来的 2 4210  is ; 1/ A is a or 1/1/, E is an kJ/, R is ·K), is 73, is a of t( .  2112211R E 范特霍夫( t 规则:温度每升高 10 反应速度增加到原来的 2 4210  ( 1) 镜质体反射率 —— 烃源岩成熟度的常用指标 不同原始生物有机质形成不同的沉积有机质 。 有机质的显微组分及其演化: 镜质组 结构镜质体 无结构镜质体 是植物的茎、叶和木质纤维经过凝胶化作用形成的各种凝胶体。是富氧组分。 镜质体化学结构: 镜质体是以芳香环为核 , 带有不同支链的烷基 。 在热演化过程中 , 链烷热解析出 , 芳环稠合 , 出现微片状结构 , 芳香片间距逐渐缩小 , 致使反射率增大 ,透射率减小 、 颜色变暗 , 这是一种不可逆反应 。 结构镜质体 无结构镜质体 ( 2) 镜质体反射率 ( ① 生物化学生气阶段 : % —— 过成熟, (3) 镜质体反射率化学动力学模型 (将镜质体的成熟反应分为 4个主要反应: (1)镜质体早期的脱 2)随后 即把镜质体反射率的反应看作若干个相同频率因子 但活化能不同的平行反应。 1 参考文献: (1) , . 1990. of of 74(10):1559~1570. (2)邹华耀 ,吴智勇 . 1998,镜质体反射率在重建盆地古地温中的应用 ,第 16卷第 1期 沉积学报 ,16(3):1124) ① 选择盆地中一口具有丰富的 R。资料的典型探井,通过 压实校正和剥蚀厚度计算恢复单井地层的埋藏史 ② 热历史恢复 ; ③ 根据古地温模式通过 ④ 用实测的生油层的 计算的 最终 , . 1990 一、干酪根生烃动力学 反应机理、反应动力学模型与参数、反应模式 二、干酪根生烃模拟实验 三、生烃模拟实验实例研究 ——烃源岩生烃模型特殊性 四、烃源岩生烃史模拟 (1) 2) 3) 多旋回盆地 “ 二次生烃动力学 ” —埋藏史与有 效受热时间 五、超压盆地生烃作用动力学 生烃动力学与生烃模拟 提纲 深(0 1 2 3 4 5 6 7 8 400 300 200 100 0 S D C 2 T J K E N 9 90 C 120 C 150 C 180 C 210 C 240 C 270C 2 3x 1j P 合型盆地高过成熟烃源岩生烃史模拟 (1)热历史恢复 (2)埋藏史恢复 (3)有效受热时间确定 叠合型盆地高过成熟烃源岩生烃史模拟 (1)热历史恢复 周中毅,王良书,邱楠生,胡圣标,等。 (2)埋藏史恢复 ① , 1978— ,1991,贾承造等译 —— 石油圈闭的地质模型 (3)有效受热时间确定 无效受热时间:小于最大古地温 15℃ 以后的受热时间 华北地区山西组煤级分布图(钟宁宁等, 1997) 烃源岩为石炭 — 二叠系海陆过渡相煤系地层,有机质丰度高,有机碳大于 1%,煤层厚 20~50m,暗色泥岩厚 200~400m,有机质以腐殖型为主,热演化程度 煤系烃源岩特征 实例分析 . 华北盆地 C— (于岚等, 2006) (朱炎铭, 2007) 煤系烃源岩埋藏生烃史 石炭 今天然气是煤系烃源岩二次成烃 作用的结果。 实例分析 . 华北盆地 C— 华北石炭 宁宁等, 1997) 在石炭 系连续沉积之后,主要是与喜山 期有机质演化相关的成烃作用; 有机质成熟作用叠加在前燕山期有机质“原始”成熟度之上; 煤系二次成烃作用(钟宁宁等, 1997): 金强等( 2008)研究表明 煤岩二次生烃比初次生烃的活化能要高 40度高 20℃ 左右。 实例分析 . 华北盆地 C— 煤成干气在 沙一 源岩流体异常压力驱动下,以游离相为主, 沿断层或裂缝向上运移,进入上覆中生界、沙四段圈闭 一期连续充注成藏。 煤成气成藏模式 — 文留气田 东濮坳陷文留煤成气藏成藏模式(焦大庆等, 2006) 实例分析 . 华北盆地 C— 第一期发生在中生代后期(距今 但油气藏遭到燕山运动的破坏。二次生烃和成藏发生在古近纪 , 有机质成熟度高,生烃量多,成藏规模大 , 是苏桥气田的主要成藏期。 煤成气成藏模式 — 苏桥气田 石炭 宏斌等, 2006) 实例分析 . 华北盆地 C— 一、干酪根生烃动力学 反应机理、反应动力学模型与参数、反应模式 二、干酪根生烃模拟实验 三、生烃模拟实验实例研究 ——烃源岩生烃模型特殊性 四、烃源岩生烃史模拟 (1) 2) 3) 多旋回盆地 “ 二次生烃动力学 ” 五、超压盆地生烃作用动力学 生烃动力学与生烃模拟 提纲 五、超压盆地生烃作用动力学 1. 超压的发育演化特征 2. 超压环境的有机质热演化和生烃作用机理 地 层 压 力 正 常 压 力 压 力 深度超压 超压的发育演化特征 60º 30º 赤道 30º 30º 60º 60º 30º 60º 0º 60º 120º 60º 120º 压 负 超压的发育演化特征 in A B 0 20 40 60 80 100 120 140 1000 2000 3000 4000 5000 6000 m) 化率 /生成指数 1000 2000 3000 4000 5000 实测滞留液态烃量 模拟计算的液态烃生成量 深度/0 20 30 40 50 60 70 0 1000 2000 3000 4000 压力 /压顶面 5000 深度/m(A) (B) 5 25 35 45 55 65 2D(氘 )/‰ 深度/ 2 3 4 5 6 (A) (B) r=度 /℃ 60 40 100 80 140 120 160 超压 顶面 超压 顶面 地 层 水 黏 土 矿 物 黏 土 矿 物 (1) 同一盆地超压系统与常压系统的差异性 g/L) 0 100 200 300 400 0 1000 2000 3000 4000 5000 深度/超压流体 海水 见于年轻的盆地 超 压 带 烃 类 较 高 滞 留 率 2004 常压 与超 压粘 土矿 物与 地层 水之 间氘 与氢 交换 差异 孔隙度降低 /成熟度增高 距今时间增大 埋藏深度增大早期超压: ◆ 地层具有高孔隙度、渗透率 ◆ 高地层水含量、高地层水 /有机质比率 ◆ 低有机质成熟度 晚期超压: ◆ 地层压实程度高、孔隙度、渗透率低 ◆ 大部分地层水被排出,地层水含量低、地层水 /有机质比率低 ◆ 有机质成熟度高 (2)发育时间的多样性 (3)保存机理的多样性 静态超压学派 (沉积盆地中存在渗透率接近零的压力封闭层 (异常地层压力是压力封闭层相当长的地质时间内 (107止所有流体 (油 、 气和水 )流动的结果 美国 ) 过去 2亿年未接受沉积 过去 40Y., . 2002. or J], 86(1):145态超压学派 沉积盆地中不存在地质尺度上完全不渗透的物质 超压是地质尺度上 正 在 进 行 的“ 瞬态 ” (压过程引起的 , “ 生压速率 ” 明显大于 “ 泄压速率 ” 的动态结果 。 深度压力 ③超压盆地 深度压力 ①常压盆地 深度压力 ②含超压盆地 深度压力 ④负压盆地 1000 2000 3000 4000 5000 + + + + + + + + + + r 331 g 4 6000 d 20 40 0 1000 2000 3000 4000 m) 流/0 20 30 40 50 沈 221井 安 78井 沈 184井 0 10 20 30 40 50 剩余压力/55井 沈 161井 沈 130井 沈 169井 静 1井 0 10 20 30 40 50 155井 沈 161井 沈 130井 沈 169井 静 1井 0 10 20 30 40 50 时间 /度/000 2000 3000 4000 N+Q 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 (A) (D) (C) (B) 超压积累期 生压速率 >泄压速率 超压泄放期 生压速率 P((4) 超压系统演化的 “ 系统性 ” ——多层次相互作用 超压盆地生烃作用动力学 1. 超压的发育演化特征 2. 超压环境的有机质热演化和生烃作用机理 v = A– E/v: 反应速率; A: 碰撞因子; E: 活化能; R: 气体常数; T: 反应温度 地 层 压 力 正 常 压 力 压 力 深度超压 超压环境生烃作用动力学机理 生烃作用 =f (有机质性质、温度、时间 ) 压力增大 热演化速率1. 无明显影响 高压时抑制 超压环境生烃作用动力学机理 序号 盆地或地区 超压地层 超压发育机制 参考文献 明显抑制 1 2 3 4 北海盆地 北海盆地 意大利 ) 生界 第三系 第三系 第三系 压实不均衡 压实不均衡 压实不均衡? 不详 978, 1998) 1999, 2000a, 2000b, 2003) 1986 et 1978 5 6 7 8 加拿大 ) 中生界 中生界 第三系 第三系 压实不均衡 不详 不详 不详 2003 1982; et 1979 1990 et 1996 9 10 11 12 13 莺歌海盆地 渤海湾盆地板桥洼陷 渤海湾盆地歧北洼陷 准噶尔盆地 第三系 第三系 第三系 第三系 中新生界 压实不均衡 压实不均衡 压实不均衡、生烃作用 压实不均衡、生烃作用 构造挤压、压实不均衡 1987 et 1995; 1998 et 2004 肖丽华等, 2005 潘长春等 , 1997; 查明等 , 2002 无明显影响 1 2 3 4 5 东南盆地 东南盆地 生界 侏罗系 新生界 第三系 第三系 生烃作用 压实不均衡、生烃作用 压实不均衡、生烃作用 压实不均衡、生烃作用 压实不均衡、生烃作用 et 1997 He et 2002 2002 et 1995; 1998 易平等, 2004 相互矛盾的地质实例 —— 沉积盆地中超压与镜质体反射率 超压环境生烃作用动力学机理 明显不同的模拟实验结果 温度 /C 压力 /00350C 300C 250C 200C 镜质体反射率/%镜质体反射率/% 10000000000 250 300 350 0 (et 1997) 压力增大明显抑制有机质热演化 et 1979 et 1986 1992 1993 et 1994 et 1995 et 1997 压力增大对有机质热演化无明显影响 et 1986 1996, 1997 et 1995 低压时加速、高压时抑制有机质热演化 1990 1994 et 1996 (et 1996) ◆ 压力增大不仅可以降低生烃反应速率 , 而且可以改变石油的组成 0 50 100 150 200 250 0 50 100 150 200 250 355℃ /72h 325℃ /72h 300℃ /72h 0 20 40 60 80 100 120 0 50 100 150 200 250 相对生油率/%300℃ /72h 325℃ 355℃ /72h 生油量(mg/实验压力 (0 50 100 150 200 250 0 10 20 30 40 芳香烃/%355℃ /72h 325℃ /72h 300℃ /72h 0 50 100 150 200 250 饱和烃/%0 10 20 30 实验压力 (超压环境生烃作用动力学机理 —— 模拟实验 超压环境生烃作用动力学机理 超压发育演化的多样性  超压发育 、 演化机制的多样性  超压开始发育时有机质成熟度的差异性:早期超压 ——生烃反应主要发生于超压环境;晚期超压:生烃反应主要发生于常压环境  增压流体组成和性质的多变性 压实不均衡 脱 水 反 应 水 热 增 压 生 烃 作 用 烃 柱 浮 力 构 造 挤 压 /水头 埋藏时间 /深度增大 多变,取决于构造历史 相 对 超压量 气 气 油 ? 1000 2000 3000 4000 5000 0 m) 50 0 100 (s/100 200 10 ) 2 1 100 50 超压环境生烃作用动力学机理 干酪根类型 、 显微组份的多样性 有机质热演化反应的多样性 (由一系列平行而连续的反应构成 ) 有机质热演化反应的复杂性 埋藏深度增大未成熟 (成岩作用 ) 准变质作用 5 气 油 凝析油气 气 气 深成作用2 酪根氢含量降低 产物氢含量增高 多盆地对比 —— 不同超压环境下的有机质热演化 多参数系统分析 —— 不同有机质热演化反应的差异 镜质体反射率 ——贫氢干酪根的热演化 干酪根整体生烃反应 22/29、 22+——正构烷烃的热裂解 Pr/Ph/不同热稳定性烃类的变化 孔隙度降低 /成熟度增高 距今时间增大 埋藏深度增大成岩作用 准变质作用 1 3 油 气 油 凝析油 /气 气 成作用 超压环境生烃作用动力学机理 —— 实例分析 超压环境生烃作用动力学机理 —— 实例分析 20 60 100 000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 m) P (400 430 460 1 %) C) 2 4 0 1 2 0 2 4 Pr/21-/Ph/压对不同热演化反应的差异抑制作用 (在同一超压系统中,超压对不同有机质热演化反应的抑制程度明显不同 地层中仍存在较丰富的液态烃和热稳定性较低的 压环境生烃作用动力学机理 C)2) 00 410 420 430 440 450 460 (A) 有机质热演化反应类型 第一层次 第二层次 第 三 层 次 第 四 层 次 贫氢组分的生烃反应 富氢组分的生烃反应 液态烃热裂解反应 超压环境生烃作用动力学机理 超压抑制作用的层次 (M 1000 2000 3000 4000 5000 深度(m)0 1 2 3 0 0 . 5 1 400 430 460 压力 ( ) 2) C) 镜质体反射率 (%) 0 5 0 100 2 超 压 超压抑制 传统模式生烃演化趋势 实例 : (1) 莺歌海盆地 (et 1995) (2) 北海盆地中央地堑 (2003) (3) 2003) 第一层次抑制作用 识别标志:镜质体反射率受到抑制 0 03 0 0 04 0 0 05 0 0 002 0 0 06 0 0 0实测温度 = 2 4 0 ℃ ,模拟计算 R o =2 . 4 % ,根据传统模式已进入准变质作用阶段 9 2 . 5 1 0 . 9 m℃ ,模拟计算 ,根据传统模式已进入准变质作用阶段甲烷气油成岩作用深成作用准变质作用传统生烃模式深度/40C,计算的 根据传统模式已进入裂解甲烷阶段,但泥岩中仍含有较丰富的液态烃,正构烷烃碳数可达 第一层次抑制作用 4 8 0 20 40 0 1 2 0 1 2P r / n C 17 P h / n C 18( d ) ( e )C 21+ 22 /C 28+ 29( b ) ( c )C 21 - /C 22+2 5 0 03 0 0 03 5 0 04 0 0 04 5 0 05 0 0 05 5 0 0深度/ 0镜质体反射率 /%0 . 2 2 . 0 实测 R 计算 R o( a )度/环类异戊间二烯烷烃的热稳定性低于相邻的正构烷烃,在根据传统模式已进入准变质作用阶段的高温地层中仍存在较丰富的异戊间二烯烷烃,且 Pr/h/,证明在强超压条件下,超压使热稳定性较低的组分在高温条件下得到保存。 第一层次抑制作用 第一层次抑制作用 发育条件:早期强超压 封闭流体系统 早期强超压: ◆ 干酪根中的大部分取代基团尚未脱落 —— 超压环境干酪根的热演化具有较大的体积膨胀效应和产物浓度变化速率 ◆ 高地层水 /有机质比率 封闭流体系统: ◆ 地层长期保持强超压 ◆ 有机质热演化产物滞留于源岩中 孔隙度降低 /成熟度增高 距今时间增大 埋藏深度增大成岩作用 准变质作用 1 3 油 气 油 凝析油 /气 气 成作用 0 40 60 80 100 40 80 120 160 200 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 m) C) %) Pr/h/o = A) (E) (C) (D) (B) 二、三层次抑制作用 识别标志: 镜质体反射率与液态烃含量、烃类结构组成不同步 层次抑制作用 地质实例: 东濮凹陷;意大利 1990); 加拿大1996) 发育条件: 中晚期持续强超压或早期较弱超压 孔隙度降低 /成熟度增高 距今时间增大 埋藏深度增大成岩作用 准变质作用 1 3 油 气 油 凝析油 /气 气 成作用 隙度降低 /成熟度增高 距今时间增大 埋藏深度增大成岩作用 准变质作用 1 3 油 气 油 凝析油 /气 气 成作用 第 四 层次超压抑制作用的发育条件 ◆ 超压发育过晚 ◆ 超压幅度过低 /有效作用时间过短 ◆ 超压流体的频繁释放 (超压本身或超压与构造应力的共同作用导致封闭层的破裂或先存断裂 /裂隙的间歇性开启 ) 超压环境生烃作用动力学机理 地温梯度 (  C /崖 2111 36 . 4崖 2112 36 . 4崖 8 21 36 . 51 . 00 . 2 0 . 5 2 . 0镜质体反射率 /%热对流影响带深度/ 0 01 5 0 02 0 0 02 5 0 03 0 0 03 5 0 04 0 0 04 5 0 05 0 0 0泥岩密度 ( g / c . 2 2 . 3 2 . 4 2 . 5 0 50 1 0 0压力 ( M P a )崖 21 - 1 - 2崖 21 - 1 - 1崖 8 - 2 - 1模拟计算值0 5 10 15 0 5 10 0 0 . 5 1 0 0 . 5 1“ A ” / T O C ( %) H C / T O C ( % ) P r / n C 17 P h / n C 18( a ) ( b ) ( c ) ( d ) ( e ) ( g )(f)静水压力地温梯度崖崖崖镜质体反射率热对流影响带深度/力崖崖崖模拟计算值静水压力第 四 层次超压抑制作用 常压盆地 生烃过程 = f (有机质性质、温度、时间 ) 超压盆地 生烃过程 =f (有机质性质、温度、时间、 超压 ) 时间 (10 20 30 40 0 超压盆地生烃理论 的有效生烃期 传统理论的 有效生烃期 生成烃类 传统理论的有效生油区间超压盆地生烃理论的有效生油区间深度/层位有效源岩的层位和体积可能更大,液态石油的勘探深度增大 时间上:源岩的有效生烃期增长 超压环境生烃作用动力学机理 超压地层是一个复杂的物理 不能简单地根据地层压力 、 压力系数 、 剩余压力等物理参数简单地评价超压对有机质热演化和生烃作用的影响 超压环境有机质热演化和生烃作用的复杂性是超压发育演化的多样性和有机质热演化反应的复杂性共同作用的结果 ,不同盆地超压发育机制 、 超压的强度 、 持续时间 、 增压流体的性质 、 超压流体的流动行为 、 超压开始发育时有机质的成熟度可以明显不同 , 超压抑制作用的层次可以明显不同 , 这是不同超压盆地有机质热演化行为明显不同的根本原因 思考题:阐述干酪根生烃反应机理、动力学参数意义 与求取方法,以及应用镜质体反射率化学动 力学模型模拟生烃史的步骤。 感谢中国地质大学(武汉)何生教授,中国石油大学(北京)郝芳教授提供了大量参考资料
展开阅读全文
  石油文库所有资源均是用户自行上传分享,仅供网友学习交流,未经上传用户书面授权,请勿作他用。
0条评论

还可以输入200字符

暂无评论,赶快抢占沙发吧。

关于本文
本文标题:第二章 (超压环境)生烃动力学与生烃热模拟实验2_油气成藏过程分析
链接地址:http://www.oilwenku.com/p-3490.html
关于我们 - 网站声明 - 网站地图 - 资源地图 - 友情链接 - 网站客服客服 - 联系我们
copyright@ 2016-2020 石油文库网站版权所有
经营许可证编号:川B2-20120048,ICP备案号:蜀ICP备11026253号-10号
收起
展开