您好,欢迎来到爱够旅游网。
搜索
您的当前位置:首页有机质热演化过程中地层压力的作用与影响

有机质热演化过程中地层压力的作用与影响

来源:爱够旅游网
第21卷第1期地球科学进展        Vol. 21  No. 12006年1月  ADVANCES IN EARTH SCIENCEJan.   2006文章编号:1001-8166(2006)01-0039-08有机质热演化过程中地层压力的作用与影响王兆明,罗晓容,陈瑞银,宋海明,周波,郑大海(中国科学院地质与地球物理研究所,北京100029)摘要:压力对有机质演化的影响长期以来争论不断,共有3种不同意见:压力对有机质演化没有影响,压力促进有机质的演化,压力抑制有机质的演化。通过对前人所做实验的实验设备、实验样品及实验结果的分析对比发现:不同实验结果主要是由于不同实验条件引起的,特别是实验系统和加压方式的不同,对实验结果影响最大,所代表的地质意义也不同。综合分析结果表明,当压力的增加表现为沉积有机质受到的有效应力增加时可以促进有机质生烃;当压力的增加表现为孔隙流体压力增加时,有机质生烃过程将受到抑制;另外,这两种情况都可能使干酪根的镜质组反射率降低,易使人得出压力增加抑制有机质演化的结论。进一步对压力影响有机质演化的成因机制进行了分析,发现在有机质演化的不同阶段因异常压力的增压机制不同,压力在有机质演化过程中所表现出来的作用也有差异。关键词:压力;有效应力;流体压力;有机质演化;烃类生成中图分类号:TE12文献标识码:A1引言机质演化研究中存在的一些问题进行了讨论。作者认为实验结论之所以迥然不同,其主要原因在于不    温度和时间是影响有机质演化的主要因素已得同学者的实验条件有所不同,特别是加压方式不同,到公认,压力对有机质演化的抑制作用在油气勘探其所代表的地质意义也有所差异,这可能是不同学实践中也逐渐受到重视〔‘一’〕,但是压力对有机质演者针对同一问题得到不同结论的主要原因。化的影响却看法不一。在沉积盆地中,压力像温度一样自始至终都伴随着有机质的演化,因此压力对2不同结论的实验有机质演化的影响应该是客观存在的,只是人们对2.1压力不影响有机质演化的实验于其作用的方式、大小、条件等还不十分清楚。由于Mo    nthioux等[11,12]采用印度尼西亚Mahakam三烃源岩在盆地内演化的过程不可能直接观察,实验角洲的煤为样品,其干酪根类型为III型,Ro-I%,室内有机质热演化的模拟实验便成为研究压力影响在含水的条件下,通过金管封闭样品来进行热解。有机质演化的重要手段〔‘“〕。前人设计了不同的实实验压力范围50一100 MPa,加热时间24小时。实验来研究压力对有机质演化的影响,但是他们却得验结束后不同压力下有机质流体产物的质和量均无到了3种非常矛盾的结论:压力不影响有机质的演明显变化。固体残余物在干燥器中冷却几天后进行化〔’‘一”〕;压力促进有机质演化〔14-203;压力抑制有机了碳、氢、氧元素分析及Rock-eval分析,结果也均无质演化〔21-281。为什么对于同一个问题会得到3种明显变化。另外对实验的固体残余物进行索氏抽迥然不同的结论呢?提,分不同组分进行色谱分析,并计算CPI指数。结本文作者在对前人工作进行广泛调研的基础    果无论压力为50 MPa还是100 MPa,其色谱图和上,对前人的实验条件进行了分析,并对压力影响有CPI值都很相似。由此他们得出结论:压力对有机收稿日期:2005-04-07 ;修回日期:2005-07-18.作者简介:王兆明(1975-),男,山东胶南人,在读博士研究生,主要从事油气成藏动力学方面研究.E-mail; sunnywzmC)Oya hoo. com. en地球科学进展第21卷质演化不产生明显效应。体、汽油烃及饱和烃的质量大大减少,岩样抽提物中    Huang(1996)采用褐煤,加人海水在封闭体系下进行实验,温度范围250 - 4507,压力由50 MPaC15一和C15+芳烃分别从2.8,22.3 mg/g下降至1. 25,5. 49 mg/g;沥青质从52. 8 mg/g下降至32.8增加至200 MPa,镜质组反射率未见明显变化;因此他认为压力对有机质的演化不起重要作用。2.2压力促进有机质演化的实验Pe    tzoukh。等[‘,〕为了模拟构造活动强烈地区构造应力对有机质生烃的影响,采用三轴应力设备对采自西西伯利亚卡拉黑(Karachy)湖的现代沉积物进行了纯压力实验。其样品含有质量百分含量为77%的粘土,质量百分含量为21%的碳酸岩,干酪根类型为11型,TOC质量百分含量为3.7%, HI为400。把经抽提的样品干燥固化,放人圆柱形的容器内,未加增压介质,在室温、35 MPa围压和120 MPa轴向压力条件下实验3小时,结果表明:热解峰S2增加,新形成的游离类脂量超过原样中丰度的4倍,游离类脂中烃类的量超过原样中的12倍,与未加压的样品相比,新形成的可溶有机质具有很高的街烷和蕾烷分布,这证明机械能在有机质向烃类转化过程中具有促进作用。同时对受压后的粘土矿物进行分析,发现四面体内Al'+代替Si4十的类质同相变化,增加了整个层的电荷,证明机械能还增加了粘土矿物的催化活性。解启来等〔    20采集准噶尔盆地盆4井4 003 m处中侏罗统头屯河组(J2 t)中的泥岩样品,其T.-为4350C , HI为584,Ro为0.58%,干酪根类型为12型的。将这些样品置人高温高压半封闭体系中,选择压力为73. 6 MPa和196. 1 MPa,实验温度为300 c%和400 cC o 50小时后收集排出体系之外的产物为排出烃,实验后的岩样经氯仿沥青抽提所得的油状物为残留烃,排出烃和残留烃之和为样品的产油量。其结果表明压力对产油率的影响很明显,300℃时,随压力增加,产油率由1.35 m3/t岩石增至1.45 m3/t岩石,增加很少,表明干酪根还未大量降解;400℃时随压力的增加,产油率由2.98 m3/t岩石增至5.14m 3/t岩石,增加明显,表明此时干酪根已大量降解生油。这说明高压能促进干酪根的降解,从而提高了液态烃的产率。2.3压力抑制有机质演化的实验Pr    ic。等〔24设计了不同压力条件下封闭体系内的含水热解实验。其采用样品为11型含硫有机质,实验时加人占样品量11.3%的蒸馏水,并以氦气为介质,热解时间为30天。结果表明,在287℃时,当流体压力从3. 1 MPa增加到%.5 MPa,所产生的气mg/g。经索氏抽提的残余岩石的热解烃S2却大大增加。压力为3. 1 MPa的条件下,生成的产物中C8+烃气相色谱图与成熟的石油相似;而压力为96. 5 MPa时,生成产物则有许多不成熟的特征。在350℃实验体系进人烃热裂解阶段,产物中的C5 +从333℃的160 mg/g减少到350℃的31 mg/g,但随压力由11.9 MPa增至107. 7 MPa,产物中C5+组分又增加至83 mg/g,Cl一C4烃从占产物的58%减少至16.9%,而C5+的百分比增加,表明压力升高抑制了石油的裂解。姜峰等[    26,271用YJ-3000吨压力机对含有不成熟有机质的泥炭进行了实验。样品密封于金属铜管中,并加人适量的水,传压介质为450℃熔烧的叶蜡石,温度分别为200℃和400 cC,压力分别为100,500,1 000,1 500,2 000 MPa。实验结果表明,当压力增加时,总体上Ro, Pr/Ph , Y, nC21一/Y,nC22+ 减小,而OEP值却增加,认为压力抑制了有机质的热演化。但是值得注意的是,在实验加压到100MPa时这4个参数均与总趋势呈相反的变化,表现出Ro,Pr/Ph,艺nC21一/艺nC22+增加,而OEP值呈减小的特征,这反映出在压力小于100 MPa时压力促进了有机质的演化,而不能仅仅从开始加压时压力对有机质颗粒的压实作用导致了样品的密度增加来解释。3实验条件及结果的分析    为什么不同学者进行的模拟实验得出3种不同的结论呢?本文作者认为这主要跟他们各自不同的实验条件有关,其中包括:实验的样品、实验的系统、实验的加压方式等因素。3.1实验样品的类型‘前人在实验中所选取的样品主要有木料、  褐藻、分离的纯干酪根、煤、现代沉积物、露头或取芯的全岩样品。从物质组成上讲,全岩更接近天然体系〔29,30],还可以同时考虑到其它地质因素的作用,如沉积物中粘土矿物等催化剂在压力作用下对有机质演化的影响。因此用全岩或现代沉积物所进行的实验更具有代表性。3.2实验系统前人的实验表明,    实验系统对实验结果的影响较大。进行高温高压有机质生烃演化的实验系统主第1期王兆明等:有机质热演化过程中地层压力的作用与影响要可分为封闭系统、半封闭系统和开放系统。所谓开放系统是指所研究的部分与环境之间有物质与能量的交换。地质体就是典型的开放体系〔31,32]。模拟实验中采用黄金管的实验属于封闭体系,用压力机进行的压实热解实验则是半开放系统。而在有水的条件下,实际盆地中烃源岩内的流体往往可在受的条件下与周围地层进行流体和能量的交换;当异常压力积累到一定程度还会使烃源岩形成许多水动力裂缝,造成烃类等流体以混相向外涌流,流体压力降低〔”},因此实际地质体可以是开放系统或是半开放系统。另外,根据实验过程中加水量可将前人的实验分为干燥体系、水不饱和体系、水饱和体系及水过饱和体系。考虑到烃源岩内有机质的演化是在地层水参与下进行的,因此模拟实验中采用半封闭或开放的含水体系更符合地质条件[川。3.3实验的加压方式模拟实验的加压方式对实验结果起着决定性的    作用,实验体系也是因为对样品施加了不同的压力而影响了实验结果。模拟实验的加压方式主要有2种,一种是通过介质(水或气体等)增压,模拟孔隙压力增加;另外一种是直接用压力机从垂向或侧向加压,这主要模拟了有效应力增加的情况。由于盆地内地层所承受的上覆负荷由孔隙流体及骨架颗粒共同承担〔’‘一’6]:S=尸+『                        其中S为上覆负荷,    P为地层压力,,为有效应力。因此,    对于开放体系,由于流体可以自由排出,上覆负荷的增加由骨架颗粒承担,将导致有效应力增加;而对于封闭体系,由于流体不能及时排出,上覆负荷则多由孔隙流体承担,导致流体压力的增加。Pe    tzoukha[19[ ,Lafargue[37]采用轴向增压装置,解启来等t川、周中毅等[38〕采用半封闭系统,均模拟了有效应力增加情况下对有机质生烃的影响,他们的实验结果表明,如果压力的增加使样品受到的有效应力增加时,那么压力会促进有机质的生烃,提高有机质的生烃率。如Petzoukhar119]的实验中当在35 MPa围压和120 MPa轴向压力条件下实验3小时后,新形成的游离类脂量超过原样中丰度的4倍,游离类脂中烃类的量超过原样中的12倍;Lafar-gue [ 37」在温度130℃条件下实验72小时,在施加轴向压力为50 MPa时排出烃量为1.7 m盯9;当施加轴向压力增加到200 MPa,排出烃量增加到3.0 m扩g,解启来和周中毅的实验也表明压力增加时,样品的产烃率明显增加。Pr    ice [ 241的实验是在封闭体系含水条件下,通过氦气作为介质增压;姜峰的实验也是在封闭含水体系下,用叶蜡石为传压介质,因此他们的实验模拟了孔隙流体压力增加的情况下,也就是在有效应力降低条件下压力对有机质演化的效应。Price的实验结果表明孔隙流体压力的增加降低了有机质的生烃率,而姜峰的实验则表明孔隙流体压力降低了镜质组反射率等。Dalla Torre等[39〕在斯坦福大学采用封闭体系,将样品在氢气环境中封入铂金仓中,然后在外面加压,并分别考虑了加水和不加水的条件,模拟了流体压力增加的情况。其压力范围介于50-200 MPa,温度200一35090,反应时间分别为2天、4天、7天,结果表明压力的增加降低了样品的镜质组反射率,而且在含水条件下压力的抑制作用更强烈。据此提出了在压力一温度一时间条件下的镜质组反射率变化的动力学模型:Ro        _,_、              (%)=k,__.。2P一”t"exp (,一E.丽)(,_、2)其中k2 =195. 195 x 105 Pals, P为压力,t为时间,m=0. 131,n二0. 0714, E=24. 99 k盯mol o通过对不同学者实验的分析认为:    压力对有机质演化的影响不容忽视。实验的样品类型对实验结果有一定的影响,但不是决定性的因素;影响有机质演化的最主要的原因是实验的加压方式,不同的实验系统其实质也体现了加压方式的不同。直接作用于沉积有机质上压力的增加也就是沉积地层有效应力的增加,会促进有机质向烃类的转化,提高有机质的生烃率;而地层中流体压力的增加会抑制有机质向烃类的转化。但这两种情况均可能降低有机质的镜质组反射率,使其表现出压力对有机质演化的抑制作用。4讨论4.1压力对有机质演化影响的成因分析    有效应力增加可促进有机质演化其主要原因是直接作用于岩石颗粒上的有效应力的增加可对固态有机质产生一定的破碎作用,使得参加反应的有机质的表面积增加,从而促进有机质生烃。另外根据Petzoukha['9]的实验,有效应力的增加还可以增加粘土矿物的催化活性从而促进有机质生烃。流体压力增加抑制有机质演化主要是由于地层中流体压力的增加了生成烃类的排出,导致烃源岩内的烃类的浓度增加,根据吕・查德里(Le Chatelier)定律增地球科学进展第21卷加反应物的浓度可以降低反应的速度。这可能是一种超压抑制液态烃类向气态烃类转化的一个重要因素。另外异常高流体压力可以增大烃类裂解的活化能「407 0 Domin。等「川根据己烷热解实验从物理化学原理上对高压抑制效应作了分析,200℃以上,己烷热解的活化能在相同温度下随压力加大而增加,其裂解速率也因此减慢。因为:{\印alnkj:)=-AV rilEp=Eo+AV"(P一Po) (3)A V"为活化能体积,己烷热解为体积增大反应,所以off`为正值,有机质演化中的烃类裂解与此类似,是一个体积急剧增加的过程。因而容易形成异常高的压力,使烃类裂解的活化能增高,从而使裂解速率降低,表现出高压对有机质演化的抑制作用。4.2沉积盆地中异常压力的成因机制及其对有机      质演化的影响在沉积盆地中,    地层中异常高压也有不同的增压机制。因此对有机质演化的影响也可能有很大的差异。流体压力产生的机制有很多种〔    4270定量的分析结果表明[43 -46〕烃源岩等低渗透地层中比较重要的增压机制有:泥质沉积物的压实作用、构造应力的挤压作用、有机质裂解所产生的孔隙流体体积的剧烈膨胀〔477。在泥质沉积物压实作用的早期,岩石颗粒因转动、滑动、破碎等机械成岩作用而不断压实,颗粒间的支撑能力增加以抵抗上覆负荷,此时作用于沉积有机质上的有效应力增加,因此压力的作用会促进有机质的生烃,而随着压实作用的继续进行,一部分的上覆负荷将由流体来承担,沉积有机质的有效应力将降低,此时异常流体压力的增加将抑制有机质的生烃。    有机质裂解被认为是烃源岩中异常压力产生的重要机制,但是在有机质演化的初期,干酪根以生油为主,Mudford等〔48〕定量地模拟了有机质成熟作用在异常压力演化中的作用,结果表明:有机质从固态变为液态时所增加的孔隙流体体积对异常压力的作用微乎其微。LU。等〔49〕的定量模拟结果表明:当沉积物中有机质含量少于5 % mg/mg时,仅仅由固态干酪根转变为液态烃类,这种机制的作用十分微小;但若有机质裂解成气,则较少的有机质含量(<0.5%m扩mg)也可能造成明显的异常压力。因此这种机制只有在有机质演化的后期生气阶段才能显示出明显的抑制作用。构造应力的作用也是异常压力产生的一种重要    机制[50,517,特别是对于构造运动强烈的地区,如前陆盆地或造山带。构造应力的作用相当于一种侧向的压实作用,沉积有机质叠加了构造应力的作用,其有效应力就会增加,同样会促进有机质的生烃。刘文汇〔52,53]注意到构造应力对有机质演化的作用,称之为“力化学”作用,他认为:水平挤压造成的机械能无疑为有机质的化学反应提供了重要的能量来源,并由于机械能的参与,直接发生大分子有机质的降解。因此,    在沉积盆地中,不同的增压机制对有机质演化的影响是不同的,而且相同的增压机制对有机质演化的影响也不是一成不变的,可能具有阶段性的特点。4.3随埋藏深度增加压力对有机质演化的阶段作用    我国学者在早期的实验中曾注意到,在温度和压力不太高的情况下,压力可促有机质生烃,如黄健全等[”〕对长兴灰岩和油页岩的高温高压模拟实验表明:在中等温度下高压可能有助于液态烃的生成。杨天宇{‘“〕通过实验发现在实验的初期,随压力增加CO:的含量也增加,他认为压力的增加能促进干酪根热解生油,抑制了油的裂解,因为干酪根分解可产生C02,而油裂解所产生的C02则很少。解启来等[[20〕的实验中也可以看出压力促进了有机质的降解生油。周中毅等〔38〕采用泥岩、灰岩或油页岩,在半封闭系统下进行实验。300℃下,3种岩样随压力的增加其产油率均增加,产气率下降,干酪根镜质组反射率介于0.8%一1.5%;400℃时,在压力较小的情况下,压力由常压升至73. 6 MPa时,岩样产油率增加,产气率降低。而当压力由73.6 MPa升至较高压力196. 1 MPa时,下马岭页岩和长兴灰岩产油率和产气率均下降。以上这些学者的实验都反映出压力对有机质的演化的影响不是一成不变的,可能具有阶段性的特征。在有机质演化的早期阶段,    促使有机质演化最活跃的因素是热催化作用。粘土矿物对有机质热解生烃具有重要的催化作用[54,557,它可以降低有机质的成熟温度并促进石油的生成。雷怀彦等【”」认为,泥岩中含量最多的3种矿物蒙脱石、高岭石、伊利石中,以蒙脱石对干酪根降解生烃的催化作用最强[[297,能使产烃率提高2一3倍,并使热解温度降低5090 0 Colton Bradley [56]认为,由差异压实作用引起的超压使蒙脱石向伊利石的转化得到抑制,使得超压地层中蒙脱石的含量大于常压地层中的蒙脱石含量,蒙脱石对干酪根的吸附和催化作用更加明显,进第1期王兆明等:有机质热演化过程中地层压力的作用与影响而促进有机质的演化。特别是在有流体参加的情况下,刘洛夫等「54〕通过实验认为,在有水介质存在时,矿基质盐类也表现出明显的催化作用,而且蒙脱石的催化作用还因为水介质的存在而得到加强。另外根据刘文汇等〔”]通过野外考察和室内模拟实验认为:构造运动形成的机械力作用于有机质使其发生裂解,同时加速缩聚作用发生以及使矿物晶格发生变形从而提高催化活性,这种“力化学”作用强度最高的阶段相对应深度大致在1 500一3 000 m,随埋藏加深,温度相应增大,有机质的“力化学”作用随之降低。因而在有机质演化的早期阶段地层有效应力的增加还从增加催化剂的数量和催化剂的活性上促进了有机质向烃类转化〔57]0当沉积物埋藏深度超过3     500 m以后,地温达到180℃以上,进人成岩作用的变生阶段,此时地温超过了烃类物质的临界温度,先前生成的液态烃类发生C一C链断裂,包括碳环的开环和破裂,液态烃急剧减少,气态烃大量增加[581,此时反应产物的体积急剧增加,这也是该阶段最主要的增压机制。据Surdam等〔591的研究表明由于生气作用引起的超压系统则使粘土矿物的转化增强,蒙脱石大量转化成伊利石,虽然伊利石对有机质转化也起催化作用但是其作用不如蒙脱石明显,而且在这个阶段粘土矿物的催化作用不是促进有机质演化的主要因素,其主要影响因素是温度的作用,此时异常高压将对有机质的演化起负面的影响。沉积盆地中,    超压一般都发育在盆地的深部,因此超压较多的表现出对有机质演化的抑制作用。如莺歌海盆地深部的超高压系统〔印],正常压力下的有机质演化Ro值都达到2.4%,进人了深部高温生气阶段,因而所表现出来的都是高压抑制了液态烃向气态烃的转化。4.4镜质组反射率代表的有机质成熟度可能被抑制镜质组反射率(Ro)目前被认为是研究干酪根    热演化和成熟度的最佳参数之一{58]。值得注意的是,解启来等〔20]、周中毅等〔38〕的实验中样品的产烃率增加了,但是表征有机质成熟度的镜质组反射率却降低。这似乎表明,在有高压存在的情况下,镜质组反射率不能够很好的反映有机质的成熟度。这是因为:镜质组是一种富氧的组分,镜质组分与类脂组相比对生油的贡献不大,而一些非常倾向于生油的源岩缺乏或含很少镜质组,大量的油型显微组分或沥青的存在常常会使镜质组反射率随成熟度的正常变化而变得迟缓〔61]。而且有机质热演化和生烃作用是由一系列平行而连续的反应构成,镜质组作为大多数源岩中干酪根显微组分的较小部分,其成熟作用和由此决定的反射率变化不足以反映超压环境有机质热演化的各个方面[’‘〕。在超压发育地区,镜质组反射率所代表的有机质的成熟度将受到抑制,但有机质的生烃率却可能增加,因而不能很好地反映有机质的成熟度,这在异常高压地区烃源岩的评价中应引起重视。5结论与认识    在对前人所作实验进行分析的基础上,并考虑沉积盆地中超压的成因机制,以及有机质演化过程中的多种因素,可以得出以下结论:(1)压力和温度始终伴随着沉积有机质的演    化,因此压力和温度同时都会对有机质的演化产生重要的影响。当沉积有机质受到的有效应力增加时,压力会促进有机质的生烃;而当孔隙流体压力增加时,压力会抑制有机质的生烃作用。(2)不同增压机制以及相同机制的不同阶段对    有机质生烃的影响是不同的,对于压实作用的早期阶段以及由于构造应力作用形成的高压,压力的增加同时会增加地层的有效应力,因此会促进有机质的生烃。而压实作用的后期阶段,进入欠压实阶段以及由于有机质裂解体积膨胀而造成的超压,则会抑制有机质的生烃。(3)沉积盆地中压力对有机质的演化具有阶段    性的特点:在有机质演化的早期阶段,由于压力的增加主要增加了地层的有效应力,因而可以从促进大分子烃裂解以及增加粘土矿物的催化剂数量和催化活性上促进有机质的生烃;而在有机质演化的生气阶段,异常压力的产生往往会抑制液态烃的裂解,降低液态烃向气态烃的转化。    (4)在异常高压发育以及构造运动强烈的地区,干酪根的镜质组反射率所表征的有机质的成熟度可能会受到抑制。因此木能完全代表有机质的演化程度。参考文献(References):尸.月.「L.L..JMcTavish R A. Pressure retardation of vitrinite diagenesis,OffshoreNorth-West Europe[ J].Nature, 1978,271:648-650.L卜2飞esLJPrice L C, Clayton J L, Rumen LL . Organic geochemistyr of the9.6乒m Betrha orgers No. 1well,Oklahonia[J].Organic.Geochem-istry, 1981,3;59-77.Carr A D. Suppression and retard of vitrinite relfectance, patr1 .Fomation and significance for hydrocarbon generation七J]'.Jour nal44地球科学进展o      f Petroleum Geology, 2000 ,23 (3 ) :313-343.第21卷[ 4 ]  Price L C. Thermal stability of hydrocarbons in nature: Limits, evi-de      nce, characteristics, and possible controls[ J].Geochun Caan-l      ocoim Acta,1993,57:3 261一280.[5 ]   Carr A D. Suppression and ertard of vitrinite erlfectance, pat1r 1.Der      ivation and testing of a kinetic model for suppression[ J].Jour-nal       of Petroleum Geology, 2000,23(4) :475-496.      Technology Press, 1992:244-245.[黄健全,周中毅,范善发.盆地深部油气形成的高温高压实验研究【M].南京:      江苏科学技术出版社,      1992:244-245.〕[18]   Braun R L,Burnham A K. Mathematical model of oil generation,de      gradation and expulsion[J]. Energy Fuels, 1990,4;132-146.[19 ]  Petzoukha Yu, Selivanov 0. Promotion of petroleum formation by[6 ]   Carr A D. Thermal histoy rmodel for the South Central Graben,      source orck deformation[A ] In ;Organic Geochemisty rAdvancea      nd Application in the Natural Enviornment [ C ].Manckerster:[ 6 ]  Ca[7 ]   [8 ]   [9]    〔10]   [11]Mont[12 ]  Mont[13]   [14 ]  Cha[15]Hr[16]   [17〕HuNo      trh Sea, derived using both tectonics and maturation[ J]. Inter-n      ational Journal of Coal Geology, 2003,54:3一rr A D. Thermal histoyr modeling in the southenr Faroe一Shet-l      and Basin[ J]. Petroleum Geoscience, 2003,9:333-345.Hao Fang, Dong Weiliang. Evolution of lfuid lfow and petroleuma      ccumulation in overpressured systems in sedimentayrb asins[ J].      Advances in Earth Science,2001,16 (1) :79-85. [郝芳,董伟良.沉积盆地超压系统演化、      流体流动与成藏机理【J].地球科学进展,      2001,16(1):79-85.]Hao Fang, Zou Huayao, Ni Jianhua, et al. Evolution of overpres-s      ured systems in sedimentayr basins and conditions for deep oi/lg    as accumulation [ J ]・Eatrh Science-Journal of China Uinversity    of Geosciences, 2002 , 27 (5) :610-615[郝芳,邹华耀,倪建华,等.沉积盆地超压系统演化与深层油气成藏条件tJ].地球科      学—    中国地质大学学报,2002, 27(5) :610-615.〕Hao Fang, Li Sitian, Sun Yongchuan, et al. Characteristics andor      igin of the gas and condensate in the Yinggehai Basin, ofshoreSout      h China Sea:Evidence for efect of overpressure on petroleumg    eneration and maturation[J〕.Organic Geochemistry, 1996, 24(3)       :363-375.Can A D. A vitrinite erlfectance kinetic model incorporating over-pr      essure ertardation [ J ].Marine and Petroleum Geology, 1999,16:        355一77.hioux M,Landais P,Monin J C. CoMParison between naturaland         atriifcal maturation series of humic coals form the Mab.LA-      delta, Indonesia[J].Organic Geochemistry, 1985,8:275-292.hioux M, Landais P, Durand B. CoMParison between extractsf        rom natural and artificial maturation series of Mab4nm deltac      oals [ J ] . Organic Geochemistry, 1986,10:299-311.Tissot B P, welte D H. Petorleum Formation and Occurernce      [M].Berlin:Springer Verlag, 1984.ndra D. Relfectance of coals carbonized under pressure[ J ].Ec      onomic Geology,1965,60:621-629.yckowian E,Dutcher R R,Dachille F. Experimental studies ofa      nthracite coals at high pressures and temperatures[J].EconomicGe      ology, 1967,67:517-539.Yang Tianyu, Wang Hanyun. High temperatuera nd high pressures      imulation experiment of organic matter in orck[J ]. Oil&‘‘,Ge      ology, 1987,8(4) :380-389.〔杨天宇,王涵云.岩石中有机质高温高压模拟实验仁J].石油与天然气地质,1      987,8(4):380-      389.]ang Janquan, Zhou Zhongyi, Fan Shanfa. The Research of        High Pressurea nd High TemperatureE xperiment in HydrocarbonGene        ration in Deep Basin[M].Nanjing: Jiangsu Science and[20]   [21]Da[ 22 ] [ 23 ] [24]   [ 25 ] Da[26]J[27]   [28]   [ 29 ] [ 301  Lu       Manckerster University Press, 1991 :312-314.Xie Qilai, Fan Shanfa, Zhou Zhongyi,et al. Inlfuence of pres-s      ure on the evolution and hydrocarbon-generation of source bed by      simulationg experiments [J]. Bulletin of Mineralogy Petrology andGe      ochemistry,1996,15 (2) :91-93.[解启来,范善发,周中毅.压力对烃源层演化及产烃影响的模拟实验[J].矿物岩石地      球化学通报,      1996,15(2):91-93.]vis A,Spackman W. The role of the celulosic and lignitic com-po      nents of wood in atrificial coalification[J3.Fuel, 1964,43:215一24.        Cecil V, Stanton R, Tobbins E. Geologic factors contorlling coali-      fication and hydrocarbon maturation [ J ] . American Association ofPe      troleum Geologists Bulletin, 1977,61:775Sajgo C S, Mcevoy J, Wolef G A, et al. Inlfuence of temperaturea      nd pressuero n maturation porcess I, Preliminayrre potr[  J ].Or-gani      c Geochemistry,1986,10 :331-337.Price L C, Wenger L M. The inlfuence of pressureo n petroleum      generation and maturation as suggested by aqueous pyorlysis[JI.Or      ganic Geochemistry,1992,19 :141-159.lla Torer M, Mahlmann R F, Ernst W G. Experimental studyo      n the pressure dependence of vitrinite mauration[J].OrganicGe      ochemistry, 1997,67:2 921一928.iang Feng, Du Jianguo, Wang Wanchun, et al. The study onhi      gh-pressure-high-temperature aqueous pyrolysis I. Influence oft      emperature and pressure on maturation of organic matter [ J ].Ac      ta Sedimentologica Sinica,1998,9 ( 3 ) :153-160[姜峰,杜建国,      王万春,等.高温超高压模拟实验研究I.温压条件下对有机质成熟作用的影响〔J].沉积学报,      1998,9(3),153-160.〕        Jiang Feng,Du Jianguo, Wang Wanchun,et al. The study on high-pr      essure-high-temperature aqueous pyrolysis II.Evolutionayrchar      acteristics of alkane generated form organic matter under hight      emperaturea nd high pressure [ J ].Acta Sedimentologica Sinica,1      998,12(4) :146-148.Hao Fang, Jiang Jianqun,Zou Huayao,et al. The overperssuerd if-f      eerntly and levelly ertard the organic matter evolution[ J ].Sci-      ence in China(D),2004,34(5) :443-451.[郝芳,姜建群,邹华耀,      等.超压对有机质热演化的差异抑制作用及层次【J].      中国科学:D辑,2004, 34(5):443-451.〕Huizingga B J, Tannembaum E, Kaplan I R. The orle of mineralsi      n the thermal alteration of organic matter一III. Generation of bit-ume      n in laboratoyre xperiments[J].Organic Geochemistry, 1987,11:        591-604.S T, Kaplan I R. Dry pyorlysis of immature kerogen and sub-第1期王兆明等:有机质热演化过程中地层压力的作用与影响gi      sts Bulletin, 1992,76;1 550-1 559.45bi      tuminous cola in the presence and absence of montmorillonite[J].Ame      rican Chemicab Society, Division of Petroleum Chemis-t      ry, 1989,34;15一0.[ 45 ] Shi Y L, Wang C Y. Pore pressureg eneration in sedimentaybr a-s      in [ J ].American Association of Petroleum Geologists Bulletin,1983,      67;2 153一162.[31」Fu Jiamo, Qin Kuangzong. Keorgen Geochemisty r[ M ]. Guang-z      hou:Guangdong Science and Technology Press, 1995.[傅家漠,秦匡宗.干酪根地球化学〔M].广州:广东科技出版社,      1995.〕      [46 ] Luo Xiaorong. Modeling of Abnormal Pressures and AssociatedGe      ological Phenomena in Sedimentary Basins [ D ].Montpellier.      France; University Montpellier 11, 1994.[ 47 ] Wang Zhen#eng, Luo Xiaorong. The Forecast and Inspect Technol-      ogy Research of Drill Pressure in High Pressure and High Tem-pe      rature Formation in Yingqiong Basin [ M ].Beijing; Petroleum仁32 ]   Lu Jiacan. The Model Experiment of Coal Generating Hydrocarbon[M].       Beijing; Science Press, 1990. [卢家灿.煤成烃的模拟实验研究[M].北京:      科学出版社,1990〕[ 33 ] [34]   [351Hu仁36]    [ 37 ] [38]   [39]   [40]   [41〕Domi[ 42 ] [ 43 ] [料〕LuLiu Xiaofeng. Review of new ideas of petroleum geology associatedwi      th abnormal lfuid pressure system「J].Advances in Earth Sci-e      nce,2003,18(2) :245-250.仁刘晓峰.评述异常压力研究中的石油地质学新思想「J].地球科学进展,      2003,18(2),245-250.]      Terzaghi K. Principles in soil mechanics, 111. Determination of thepe      rmeability of clay[ J ] . Engineering News Record, 1925,95:832-836.        bbetrM  K,Rubey W W. Mechanics of lfuid filled porous sol-i      ds and its application to over thrust faulting, l ; Role of lfuid pres-s      ure in mechanics of over thrust faulting[ J].Geological Society ofAmer      ica Bulletin, 1959,70:115 -166.Magara K. Compaction and Fluid Migration, Practical Petroleumg      eology[ M]. Ameterdam ; Elsevier Scientiifc Publishing Compa-ny,       1978.lafargue E, Espitalie J, Jacobsen T, et al. Experimental simula-t      ion of hydrocarbon expulsion[ J].Advances in Organic Geochem-i      stry, 1990 ,16 (1一3);121-131.Zhou Zhongyi, Fan Shanfa, Pan Changchun, et al. The andvan-t      aged factor of oil and gas reservoir in basin deep[J].Explorer,1      997,2(1);8-11.「周中毅,范善发,潘长春,等.盆地深部形成油气藏的有利因素仁      J].勘探家,1997,2(1) c8-11.」Dalla Torre M, Ferreiro R, Ernst W G. Experimental study。t      he pressure dependence of vitrinite maturation [ J ] . Geochemica etCo      smochimica Acta,1997,61(14) ,2 921一928.Hao Fang, Dong Weiliang. Evolution o# lfuid lfow and petroleuma      ccumulation in overperssured systems in sedimentayrb asins[ J ] .Adv      ances in Earth Science, 2001,16 ( I ) :79-85.【郝芳,董伟良・      沉积盆地超压系统演化、流体流动与成藏机理【J].地球科学进展,      2001,16(1):79-85.]ne F,Enguehard F. Kinetics of hexane pyrolysis at veyr highp      ressure-3,Application to geochemical mpdeling[JlOrganicge      ochemistry,1992,18:41-49,Osborne M J, Swarbrick R E. Mechanisms for generating overpres-s      ure in sedimentayr basins: A reevaluation[ J ].American Associa-t      ion of Petroleum Geologists Bulletin,1997,81;1 023-1 041.Bethke C M. Inverse hydrologic analysis of the distribution and or-i      gin of Gulf Coast-type geopressured zones[J].Journal of Geo-phys      ical Research, 1986,91 ;6 535一545.o Xiaorong, Vasseur  G. Contribution  of compaction  and      aquathermal pressuring to geopressure and the influenve of envi-r      onmental conditiontJ].American Association of Petroleum Geolo-I      ndustyrP ress,2004.[王振峰,罗晓容.莺琼盆地高温高压地层钻井压力预监测技术研究〔M].北京:石油工业出版社,      2004.」      [48]  Mudford B, Best M E. Venture gas field. ofshore Nova Scotia;Ca      se study一 of overpressuring in region of low sedimentation rate[J].      American Association of Petroleum Geologists Bulletin, 1989,73(11);      1 383-1 396.[49] Luo Xiaorong, Vasseur G. Geopressuring mechanism of organicma      tter cracking; Numeircal modeling[ J].American Association ofPetroleum Geologists'Bulletin,1996,80:856一74.r』、0「..一L〕一JFinchWC. Abnormal pressure in the Antelope ifeld, North Dkoto[ J].Joural of Petroleum Technology, 1968,213..170-179.L..】、L},1气esesesJBeryr FA  F. High lfuid potentials in California coast rangesantheir tectonic significance [ J ].American Association of PetroleumGeologists Bulletin, 1973,57:1 219-1 249[52]Liu Wenhui, Xu Yongchang, Shi Jiyang, et al. The generationmechanism and evolution mode of transition zone gas by biologi-cal and thermal catalysis〔J].Science in China(D),1996,(12) :511-517.仁刘文汇,徐永昌,史继扬,等.生物一热催化过渡带气形成机制及演化模式〔J1.中国科学:D辑,1996,26(12):511一17.〕[53]Liu Wenhui. The mechanochemistyr in formation of oil and gas-The ifrst of thou沙is to the theoyro f petorleum formation[ J]. Ad-vances in Earth Science, 1999 ,14 (4) :340-345.[刘文汇.油气形成的力化学作用—油气地质理论思考之一【J].地球科学进展,1999,14(4) :340-345.][54]Liu Luofu,U Shuyuan. Advance in the study of the mechanism ofhydrocarbon generation form source orcks by catalysis [ J ].Geo-logical Review, 2000,46(5) :4914-98.[刘洛夫,李术元.烃源岩催化生烃机制研究进展〔Jl.地质论评,2000,46(5):491-498.〕[55]Zhang Zhihuan,Zhang Houfu,Gao Xianzhi. Effect of clay miner-als on sydrocarbon formation during kerogen pyorlysis仁J ]. Pero-leum Exploration and Production, 1994,21(5) :29-37.[张枝焕,张厚福,高先志.粘土矿物对干酪根热解生烃过程的影响仁J].石油勘探与开发,1994,21(5):29-37.]f56]Lei Huaiyan,Shi Yuxin,Guan Ping, et al. The catalysis researchof aluminosilicate clay mineral to the transitional zone gas genera-tion[ J].Science in China(D),1997,27(1):39-44.〔雷怀彦,师育新,关平,等.铝硅酸盐粘土矿物对形成过渡带气的催化作用研究仁J].中国科学:D辑,1997,27(1):39-44.」[57]Chen Xiaodong, Wang Xianbin. Pressure effect on organic matter46地球科学进展第21卷maturation and petorleum generation[ J ].Advances in Earth Sci-mer      ican Association of Petorleum Geologists memoir 67,Tulsa.ence, 1999 ,14(2):31-35.〔陈晓东,王先彬.压力对有机质成Ame      ircan Association of Petorleum Geologists Bulletin, 1997:熟和油气生成的影响【J」地球科学进展,1999,14(2):31-199-        222.35.][60]   Hao Fang,‘Sitian, Sun Yongchuan, et al. Characteirstics and[58]Zhang Houfu,Fang Chaoliang,Zhang Zhihuang, et al. Petorleum      oirgin of the gas and condensate in the Yinggehai Basin, ofshoreGeology [ M ].Beijing: Petorleum IndustyrPr ess, 1999.〔张厚福,Sout      h China Sea: Evidence for efect of overpressure on petorleum方朝亮,张枝焕,等.石油地质学〔M].北京:石油工业出版g      eneration and maturation[J ]. Organic Geochemistry, 1996, 24社,1999.〕(3)       :363-375.Surdam RC,  Jiao Z S, Hessler H P. Anomalously pressured gas[61]Peters K E, Moldowan J M. The Biomarker Guide: Interpretingcompartments in Cretaceous orcks of the Laramide Basin of Wy-oMo      lecular Fossils in Petorleum and Ancient Sediments[ MI.Newming: A new class of hydrocarbon accumulation[ A ].In: Sur-Jer      sey: Prentice Hall Inc,1993.dam R C, ed. Seals, Traps and the Petorleum System[ C ]. A-Effects and Influences of Pore Pressures onOrganic Matter’s MaturationWANG Zhao-mlng,LUO Xiao-rong,CHEN Rui-yin,SONG Hai-mlng,ZHOU Bo,ZHENGDa-hai(Institute of Geology and Geophysics of Chinese Academy of Science,Beijing 100029,China)Abstract ;Three contradictiveconclusionson the effect of pore pressures on organic matter'sma turation( OMM )been obtained from previousexperimentalstudies:pore pressures may play a positive,null and negative roleon organic matter'smat uration.After systematicreviewof the literature about this subject, the authors found thatthese contradictive conclusionsprobably resultedfrom diferentexperimentconditions,especially theequipmentssturctures and“pressure" loaded on samples. After an analysis of the mechanisms of the effects of pressuresOMM,it is denoted that whenthe increase of“pressure" on the samples is theincreaseof effective stress,stress acts directly on solid OM and the maturating rate will be accelerated. On the Contrary,if.“increasing  pres-sure,,acts on pore lfuid to augment pore pressure,then the maturating rate will be decelerated. It is previouslyproved that the vitrinite reflectirvitycorresponding to the OM appears relatively lower in these experiments of bothtypes of cases. In actual basins,the effect of overpressures onOMM must be so different that theoverpressuring oc-curs undergroundwithdifferentmechanisms at different burialdepths and sedimentaryenvironments.Key     words:Rockpressure;Effective stress;Fluid pressure;Organic matter evolution;Hydrocarbon genera-tion.

因篇幅问题不能全部显示,请点此查看更多更全内容

Copyright © 2019- igbc.cn 版权所有 湘ICP备2023023988号-5

违法及侵权请联系:TEL:199 1889 7713 E-MAIL:2724546146@qq.com

本站由北京市万商天勤律师事务所王兴未律师提供法律服务