古油藏裂解生气
鄂尔多斯盆地南部奥陶系沥青及古油藏生气潜力
( . c o l J Reo re ,Chn ie st f oce cs 1 S h o ’ su cs o iaUn v ri o Gesin e ,Bejn 0 0 3 h n y iig 1 0 8 ,C ia;2 .La g n a c f PerChn n fa gBr n ho to ia
科 技 攻 关 项 目 ( 0 830 0 ) 2 0 1 4 3 -
摘 要 : 尔 多斯 盆 地 南部 地 区奥 陶 系 固体 储 集 层 沥 青 分 布 较 为 普 遍 但 不均 匀 。 岩心 观 察 和镜 下 薄 片 鉴 定 表 明 , 陶 系 固 鄂 奥 体 沥 青 平 面上 主要 分 布 在 永 参 1井一 旬探 1井一 淳 探 1井 耀 参 1井 区, 面 上 主 要 集 中在 马 家 沟 组 马 六 段 顶 平 凉 组 剖 底 部 和 马 三 段 顶一 马 四段 底 部 ; 赋 存 形 式 常 见 有 3种 : 存 于 裂 缝 、 间孔 和 溶 蚀 孔 隙/ 合 线 中。 结 合 光 性 特 征 和 沥 其 赋 晶 缝 青 反 射 率 分析 , 定 该 区发 育 两期 充 注 的沥 青 。 固体 沥 青 的数 量 、 集 程 度 和 热 模 拟 实 验 资 料 证 实 了研 究 区古 油 藏 的 存 确 富 在 , 可分 为 3类 : 六 段 孔 隙充 填 型 、 三 段 马 四段 孔 隙 充 填 型 和 亮 甲 山 组 古 油 藏 ( ) 沉 积 环 境 分 析 表 明古 油 藏 烃 其 马 马 ?。
川东宣汉地区天然气地球化学特征及成因-经济学家
宣汉地区位于四川盆地川东高褶带的东北段, 是南方海相 油气勘探的重要探区之 一。该地区的油气勘查始于 20 世纪 50年代, 经过几十年的地面石油地质调查、 地震普查 和数轮的精细构造解释工作 , 在最近几年取得重大突破 , 相继发现了普光、 毛坝场和双庙 场等一批含气构造带, 其中普光气田是我国南方迄今发现的储量规模最大的特大型整装 海相气田 ( 马永生, 2006) , 主力气层主要在下三叠统飞仙关组 ( T1 f ) 和上二叠统长兴组 ( P3 ch )鲕粒白云岩层; 在中三叠统、 上三叠统须家河组 ( T3 x ) 及中侏罗统的地层中也见 有气层。蔡立国等 ( 2005) 认为这些构造带的飞仙关组 长兴组天然气属晚期裂解干气, 气源主要来自古油藏原油及下志留统、 二叠系烃源岩干酪根的热裂解。这些天然气中高 含量的硫化氢被认为是由于气藏中发生硫酸盐热化学还原 ( TSR ) 作用所致 ( 朱光有等, 2006a , 2006b)。川东地区古生界和中生界碳酸盐岩、 泥质岩及煤等烃源岩很发育 , 且这 些烃源层系在平面上相互叠置与交叉, 生成的油气可能在地层中窜通、 混合 , 并可能发生 多期生烃、 运聚成藏与调整改造, 使得油气系统综错复杂。因而, 查明该地区天然气成因 和来源, 对本区的油气勘探具有重要意义。本文在对飞仙关组、 长兴组及须家河组天然
34
S值表征 层状沉积成 因的硬石 膏是 T SR
作用的反应物 , 而脉状硬石膏则 是其残余物。储层的孔隙类型可能与 T SR 作用 强度和 H 2 S 含 量高低有联系 , 裂缝型 气层中 H 2 S 少 , 孔洞型储层中 H 2 S 丰富。 乙烷、 沥青和各层 系烃源岩干 酪根碳同位素对比表明研究区飞仙关组 关键词 天然气化学成份 碳同位素 中图分类号 : P593 文献标识码 : A 长兴组气藏天然气主要 来自二叠系烃源层。 T SR 作用 普光气田 川东地区 文章编号 : 0563- 5020( 2008) 03- 0518- 15
川东石炭系原油裂解型气藏成藏史分析
李艳霞 , 钟- 7- 7
( 1 .西安石油大学 油气 资源学院 , 陕西 西安 7 1 0 0 6 5 ;2 .中国石油大学 资源 与信 息学院 , 北京 1 0 2 2 4 9 )
摘要 : 应用 碳 酸 盐 岩储 层 次生 方 解 石 脉 中的 烃 类流 体 包 裹 体 研 究 方 法 , 对 四川 盆地 东 部 石 炭 系 气 藏 的形 成 及 充 注 史进 行 了恢
t e mp e r a t u r e i n c l u s i o n s wi h t l o w CH4 c o n t e n t e v o l v e d i n t o h i g h t e mp e r a t u r e i n c l u s i o n s w i t h h i g h C H4 c o n t e n t .
Abs t r a c t : T he f o r ma t i o n p r o c e s s a n d c h a r g i ng h i s t o r y o f t h e Ca rb o n i f e r o us g a s po o l s i n e a s t e r n Si c h ua n b a s i n re a r e c o ns t r u c t e d hr t o u g h he t s t ud y o f h y d r o c rb a o n l f ui d i n c l u s i o n s f r o m t he s e c o n da r y c a l c i t e v e i n i n c rb a o n a t e r e s —
川东北地区飞仙关组气藏两种气源生气史及相对贡献
摘 要 :中 国 西部 发 现 的 大量 天然 气 多具 有 干酪 根 降解 和 原 油 裂解 两种 裂解 气特 征 , 择 育 机 质 丰 度 高 、 熟度 低 的 新 疆 三 选 成 塘 湖 盆地 二叠 系灰 岩 样 品和 J 东 北 地 区飞 仙 关 组 灰 岩 抽 提 油 样 , 计 并 完 成 了有 机 质 成 油 、 气 和 油 成 气模 拟 实 验 , 考 I l 设 成 以 察 这 两种 裂 解 气气 源 生 气 史 和 其 对 气 藏 的 贡 献 。 根 据 热 模 拟 实 验 结 果 建 立 并 标 定 了 干 酪 根 生 油 、 气及 油 成 气 的化 学 动 生 力学模型 , 并运 用 该 模 型评 价 了川 东 北 地 区 二叠 系烃 源 岩 生 油 史 、 气 史 及 三 叠 系 飞 仙 关 组 古 油 藏 裂 解 成 气 史 。 研 究 结 生 果 表 明 , 东北 地 区 二叠 系烃 源 岩 主 要 生 油 时期 为距 今 2 0 1 0 Ma 主 要 生 气 期 为 距 今 2 5 l 5 Ma 印支 晚 期 ) 三 叠 川 l ~ 9 , 0 ~ 8 ( , 系飞 仙 关 组 油 裂 解 生 气 主 要 时期 为 距 令 1 5 l 0Ma 6 ~ 5 。根 据 两种 裂解 气 的 生 气 史 , 步 估 算 了两 种 裂 解 气 的相 对 贡 献 , 初 其 中干 酪 根 生 气 和 油 裂 解 生 气 相 对 比例 分 别 为 1 和 8 。 图 3表 1参 4 7 3 O 关 键 词 : 东北 ;飞仙 关 组 ;油 裂 解 气 ; 学动 力 学 川 化
Ab ta t sr c :Th a u a g s p o c d i i a g a r to n e n t r l a r du e n Fexin u n Fo ma in i NE c a sn s c a a t rz d b r e ca ki a ol Sihu n Ba i i h r ce ie y keog n r c ng nd i
川东南丁山构造震旦系_下古生界油气成藏条件及成藏过程
29 10
卷 年
第 1 1
期 月
地质科技情报
Geological Science and Technology Informatio n
Vol . Jan.
29 No. 2 0 1
1 0
川东南丁山构造震旦系 —下古生界
3
油气成藏条件及成藏过程
孙 玮a , 刘树根b , 王国芝a , 徐国盛b , 雍自权b , 黄文明b
3 517 3 573. 90~3 604. 20 3 615. 20~3 616. 01
3 650. 61
层位
S2 s S2 s S2 s S2 s S2 s S2 s O2 b ∈2 s h ∈1 n Z2 d n Z2 d n Z2 d n Z2 d n Z2 d n Z2 d n Z2 d n
(成都理工大学 a. 地球科学学院 ;b. 油气藏地质及开发工程国家重点实验室 ,成都 610059)
摘 要 :川东南的构造演化可分成 5 个阶段 : ①晚震旦世抬升剥蚀阶段 ; ②早古生代沉降阶段 ; ③晚志留世 —泥盆、石炭纪抬升 剥蚀阶段 ; ④二叠纪 —晚白垩世沉降阶段 ; ⑤晚白垩世 —现今快速隆升阶段。震旦系灯影组 —下古生界储层沥青与下寒武统和下 志留统黑色泥岩之间地球化学特征的对比表明二者有着重要的联系 ,灯影组烃源来自下寒武统牛蹄塘组。丁山构造一直处于高 部位 ,有利于油气聚集 ,丁山构造在晚白垩世前圈闭、封盖、储层及保存条件均较好 ,形成了古油藏。随着埋深的增大 ,古油藏裂解 成古气藏。晚白垩世至今受喜马拉雅运动的影响 ,通天断层发育 ,保存条件变差 ,导致天然气的逸散。丁山构造的油气成藏过程 可分为古油藏 →古油藏裂解形成古气藏 →古气藏破坏三大过程。 关键词 :川东南 ;丁山构造 ;天然气成藏 中图分类号 : TE122. 1 文献标志码 :A 文章编号 :100027849 (2010) 0120049207
四川盆地东南缘震旦系—古生界古油藏特征
物 。 各 种 指标 综 合 分 析 表 明 , 旦 系 和 寒 武 系 储 层 沥 青 来 自于寒 武 系 烃 源 岩 , 留 系 储 层 沥 青 则 为 震 旦 系 古 油 藏 原 震 志
油跨 层 运 移 、 散 充 注 , 叠 系 储 层 沥 青 则 与 下 志 留统 烃 源 岩 相 关 。总 体 上 , 旦 系一 古 生 界 储 层 沥 青 的形 成 与 烃 逸 二 震
源岩 生烃 和 构 造 演 化 密 切 相 关 , 旦 系第 一 期储 层 沥 青 形 成 时 期 为 加 里 东 期 , 旦 系 第 二 期 沥 青 和 寒 武 系 一 二 叠 系 震 震 储 层 沥 青 则 为 印 支期 一 燕 山 期 原 油 高 温 裂 解 形 成 。原 油 裂解 气 是 震 旦 系一 下 古 生 界 ( 括 二 叠 系 ) 分 重 要 的气 源 包 十
目“ 南古 板 块 地 裂 运 动 与 海 相 油 气 前 景 ( 号 P 8 0 ) 的成 果 。 华 编 H0 O 1 ”
收 稿 日期 :o oO 7 改 回 日期 :o O1 —4 责 任 编辑 : 雨 旭 。 2 1—71 ; 2 1一21 ; 章 作 者简 介 : 文 明 , 93年 生 。博 士 研 究 生 。研 究 方 向储 层 地 质 学 与 油 气 成 藏 动 力 学 。E i h a g n n 9 3 1 3 Cr。 黄 18 mal u n we mig 1 8 @ 6 .O : n
四川盆 地是 一个 叠合 盆地 , 震旦 系一 古生 界 ( 下 组合 ) 发 育有多 套黑 色 富有机 质 的泥质 烃 源岩 ( 共 马
永 生 等 , 09 、 套 孔 洞 型 储 集 层 ( 树 根 等 , 20 ) 多 刘 2 0 a 及 泥 页岩 、 08) 膏质 岩盖 层 ( 之 钧等 ,0 7 。但 金 20 )
中扬子南缘王村上寒武统古油藏成藏剖析
中扬子南缘王村上寒武统古油藏成藏 剖析
李 艳 霞 钟 宁 宁 林 娟 华。 龙 幼 康 李 净 1 , , , ,
(. 1 西安 石 油 大学 油 气 资 源 学 院 非 常 规 天 然 气 研 究 中心 , 安 西 706 ; 10 5 2 中 国石 油 大 学 ( . 北京 )油 气 资 源 与 探 测 国家 重 点 实 验 室 , 京 1 2 4 ; 北 0 2 9 3 中 国石 油 化 工 股 份 有 限 公 司 石 油 勘 探 开 发 研究 院 , 京 1 0 8 ; . 北 0 0 3 4 .中 国石 油 化 工 股 份 有 限 公 司 江 汉 油 田分 公 司 勘 探 开 发 研 究 院 , 北 潜 江 湖 432) 3 14
Ke r s r d i c a k n a ;a c m u a i n a a y i ;W a g u n i n e e v i ; p e a b in; y wo d :c u eo l r c i g g s c u l to n l ss n c n a ce tr s r o r U p r C m ra mi d e Ya g z e i n d l n t e r g o
.
o e o u x lr t na d P o u t n, in h nO l e rnh C mp n , I P C 。 a g Hu e 4 3 2 , i ) fP t l m E p oai n rd c o J a g a i l B a c o a y S NO E , in , bi 3 14 C n re o i i f d h a
Fr m h a e Tra sc t h ry J r s i ,t e W a g u n in e ev i wa u id d e s t e o t e L t isi o t e Eal u a sc h n c n a ce tr s r or s b re e D a h
川东北地区碳酸盐岩层系孔隙型与裂缝型气藏成藏差异性
( 国石化 勘探南方分公 司 , 中 四川 成都 60 4 ) 10 1 摘要 : 川东北地 区上 二叠统一 下三叠统发育孔 隙与裂缝两 种储 层类 型的气藏 , 两类 气藏在储 层沥青含 量和天 然气 化学 这 组成 上具 有明显的差异。利用地质 、 地球化学和盆地模拟 等方 法, 分析 了这 两种 类型气藏 的天然 气来 源、 导体 系与油气 输 充注历 史, 及其对 油气富集 的影响。孔隙型气藏的油气输- 体 系由断层 与孔 隙型储集体 构成 , 7 - 形成 时间早 , 与烃源岩 的生 油气高峰期 匹配 , 形成 了6 油气藏 ; 随后的深 埋Байду номын сангаас 程 中, - 在 古油 藏裂解 成气 , 此同时烃 类气体 与孔 隙流 体 中的硫酸 盐发 与
g n r t d b c u e o e mo h mi a u ft e u t n b t e y r c r o a e n u f ts i o ef i s I e e ae e a s ft r e e c ls l e r d ci ewe n h d o ab n g s sa d s l e p r u d . n h a o a n l
w t e k h d o a b n g n r t n o o r e r c s la i g t h o mai n o ae — i g s p o s Du i g s b e i p a y r c r o e e ai fs u c o k ,e d n o t e f r t f l o ol a o l. r u s — h o o p / n
t n fg s Ge l g c l g o h mi a n a i dei g me h ds a e us d t a ay e t i a o r e c rir i s o a . oo ia , e c e c la d b sn mo ln t o r e o n lz her g s s u c s, a re o s se n y r c r o hag n it r s wela h i n ue e n h d o a b n a c mu ain. y t ms a d h d o a b n c r i g h soy a l s t er i f nc s o y r c r o c u lto The c rir l a re s se o o o s tp a o s i o o e ff u t n o o e e v is a t omai n i n g o i n y t m fp r u .y e g spo l sc mp s d o a ls a d p r usr s r or nd is fr to s i o d tmig
海相原油裂解生气实验产物的物质平衡计算
第52卷 第7期 2007年4月论 文海相原油裂解生气实验产物的物质平衡计算: 一个基于储层固体沥青分析的原油裂解气资源量预测模型王铜山①② 耿安松①* 熊永强① 耿新华①(① 中国科学院广州地球化学研究所有机地球化学国家重点实验室, 广州 510640; ② 中国科学院研究生院, 北京 100039.* 联系人,E-mail:*****************.cn;*************.cn)摘要 原油裂解气在中国高-过成熟地区的天然气资源中举足轻重, 对其资源量的有效预测和评估是勘探决策的关键. 通过高压封闭体系原油裂解模拟实验, 对海相原油裂解生成的气、液、固三相产物(总气体、残余液烃、固态焦沥青)进行定量分析, 在实验数据和生烃动力学计算的基础上, 回归拟合出原油裂解过程中气、液、固态产物产率变化的相关关系式. 据此建立了从储层固体沥青入手的、适合原油裂解成因天然气资源量的预测模型, 并建立了基于质量守恒原理的验证公式. 从实验基础和实际应用两个方面讨论了预测模型的影响因素及应用条件. 该模型的提出, 将为中国高-过成熟海相碳酸盐岩地区天然气资源评价和古油藏恢复提供新的思路和启发, 可望具有较好的应用价值.关键词 原油裂解气 模拟实验 相关关系 天然气资源量 预测模型 固体沥青2007-01-15收稿, 2007-02-28接受国家自然科学基金资助项目(批准号: 40372070)原油裂解气概念的提出以及原油裂解生气动力学模型的研究[1~8], 大大丰富了天然气生成理论. 研究表明, 原油裂解生气是海相烃源岩生气的重要途径之一[9,10]. 与干酪根热裂解生成油气的过程相似, 油藏中原油裂解的本质是原油在一定的温度下发生裂解并 生成气态烃和残渣(固体沥青) 的过程, 该过程可以用化学动力学方程进行描述[11,12], 生烃动力学模拟实验是其有效的研究手段[13,14]. 根据一般生烃动力学模型, 海相烃源岩在高-过成熟阶段, 天然气应主要来自原油裂解[15], 由于中国海相地层沉积厚度大、分布范围广, 原油裂解气藏的勘探前景十分可观, 对其资源量进行准确有效的预测和评估显得尤为重要.传统的油气资源量的预测, 往往基于有效烃源岩的识别、评价和生烃潜力的恢复等[16~19]. 然而, 由于原油裂解气藏多分布在叠合盆地中下部高演化的海相碳酸盐岩发育区, 其烃源岩都已进入高-过成熟阶段[20,21], 加之叠合盆地复杂的油气成藏机理和分布规律[18], 直接套用传统的油气资源评价指标进行资源量预测, 难以得出可靠的结论. 勘探实践表明[22,23], 在中国四川盆地、塔里木盆地和南方广大碳酸盐岩地区广泛发育的储层固体沥青(古油藏残迹), 即是古油藏原油裂解生成天然气的过程中形成的焦沥青. 这些储层固体沥青既是原油裂解气存在的标志, 同时也可替代烃源岩而作为原油裂解气藏资源量预测的突破点.以往的原油裂解模拟实验更多的注重研究其生气机理、气态产物的组成变化及同位素特征[1~15], 较少探讨原油裂解过程中气、液、固三相物质的量的变化及其相关关系, 也未考虑将这种相关关系应用于资源量的预测.笔者在进行原油裂解模拟实验时注意到, 在封闭体系下原油裂解的过程中, 随着液态烃的减少, 气态烃与固态焦沥青持续增加, 两者的产率呈明显的正相关. 受此启发, 本文以实验数据和生烃动力学计算为基础, 建立了从储层固体沥青入手的、适用于原油裂解气藏的天然气资源量预测的新方法. 这将为中国南方广大的海相高-过成熟地区天然气资源的评估和古油藏的恢复提供新的思路, 对中国天然气资源量的预测和勘探决策有一定的指导意义.1 样品和实验方法1.1 样品本次裂解实验所选用的样品为海相原油, 来自塔里木盆地英买2井奥陶系内幕油藏, 深度5940~ 5953 m, 为正常原油, 其族组成为: 饱和烃47.3%,论 文第52卷 第7期 2007年4月芳烃26.4%, 非烃13%, 沥青质5.9%, 饱芳比1.79. 1.2 实验方法地质条件下原油的裂解往往发生在一个相对封闭的古油藏中, 因此模拟实验采用封闭黄金管的高压釜系统, 实验装置及原理前人已有详细介绍[20,24], 在此简介大致流程: 将适量的原油样品(5~40 mg)在氩气保护下封入黄金管(40 mm ×4.2 mm i.d.)中, 然后将金管放入高压釜. 再将高压釜置于程序控温的电炉中, 所有高压釜采用压力并联方式, 确保每个高压釜的压力维持在50 MPa. 实验过程分别按照20和2℃/h 的程序控制升温速率对高压釜加热, 从350~ 600℃, 依次在设定的不同温度点关闭控制该高压釜的压力, 并取出相应的高压釜, 冷水淬火, 直到室温为止. 实验温度误差小于1℃, 压力误差小于5 MPa. 气态产物的分析流程: 将从高压釜中取出的金管表面洗净, 置于固定体积的真空系统中, 在封闭条件下用针刺破, 气态产物从金管中释放出来, 该真空系统与Agilent 公司生产的6890N 型气相色谱仪直接相连, 气体通过自动进样系统进入该色谱仪进行成分分析, 采用外标法定量. 色谱升温程序: 起始温度40℃, 恒温6 min, 再以25℃/min 的速率升至180℃, 恒温4 min.残余液态产物包括轻烃(C 6~13)和重烃(C 13+)两部分. 气态产物分析后, 用液氮冷冻搜集真空系统中的气体, 然后快速加入正戊烷溶液, 取出的金管也放入正戊烷溶液中, 进行超声抽提后再取出金管, 对剩下的溶液体积定容, 加入内标(氘代C 18烷烃), 静置若干小时后, 取出200 µL 用于轻烃分析, 剩余溶液用滤膜过滤并用二氯甲烷反复冲洗, 滤出固态焦沥青, 将所有滤液恒重称量而获得重烃(C 13+)的量. 轻烃分析采用Finnigan 公司Trace GC Ultra 型气相色谱仪, Quadax 色谱柱(50 m ×0.25 mm), 升温程序为: 起始温度50℃, 恒温2 min, 4℃/min 升至290℃, 恒温30 min. 内标法计算得到轻烃(C 6~13)的量.固态焦沥青的过滤采用有机滤膜(0.45 µm ×25 mm), 事先称量滤膜的重量, 过滤后将滤膜连同焦沥青一起凉干, 然后再逐一称量, 最终获得固态焦沥青的量. 所有的称量操作都在相同的条件下(温度20℃, 湿度45%)进行, 并使同一台电子天平(系统误差小于0.003 mg), 以减少测量误差.2 结果与讨论2.1 气态、液态、固态产物的产率变化本文主要讨论原油裂解过程中总的气态产物(其组成特征等, 另文讨论)、残余液态烃和固态焦沥青 的产率变化, 其中气体的体积、质量是C 1~5烃类气体和H 2, CO 2非烃气体的总和, 残余液烃的量是轻烃(C 6~13)、重烃(C 13+)之和.图1给出了原油裂解产物的产率随温度的变化规律, 其中总气体的产率为体积产率. 可以看出, 在两种升温速率下, 随着热解温度的升高, 总气体体积和固态焦沥青产率是持续增加的, 两者的变化曲线相似, 而残余液烃的产率(残余率)则持续下降.图1 原油裂解产物的产率随温度的变化规律以2℃/h 升温条件为例, 原油在380℃左右开始裂解, 但总气体体积和固态焦沥青的产率较低(分别为20 mL/g, 9 mg/g), 420~500℃左右, 增加比较快(分别达到684 mL/g, 335 mg/g), 500℃之后增加较缓, 至600℃分别达到最大产率796 mL/g, 429 mg/g. 而残余液烃的产率变化则相反, 500℃之前快速下降至54第52卷 第7期 2007年4月论 文mg/g, 之后缓慢趋近于零. 这说明, 原油裂解特征可分为两段, 其生气机理不同(另文讨论).从图1还发现, 20℃/h 升温条件下的产率变化曲线的形态与2℃/h 类似, 只是快速升温比慢速升温的产率曲线相对滞后, 这反映了化学反应过程中温度与时间的互补关系[25].为了消除不同的升温条件对实验结果的影响, 并讨论不同热演化阶段的原油裂解特征, 本文运用Kinetics 动力学软件将实验结果进行计算, 然后采用Jerry 等人[26]提出的Easy%R o 参数对模拟实验的热演化程度定量. 其方法是将相应的升温条件及文献[26]中提供的动力学参数输入Kinetics 软件, 计算出不同温度点对应的反应率F , 根据公式Easy%R o = EXP(−1.6+3.7F ), 计算得到实验温度点的等效反射率参数Easy%R o , 然后建立产物的产率变化与Easy%R o 的关系曲线(图2).图2 原油裂解产物的产率随Easy%R o 的变化规律从图2可以看出, 动力学计算获得的产率变化曲线的形态特征与实验结果一致, 只是升温条件的影响不再明显, 不同升温条件下的曲线近于重叠. 气体和焦沥青的大量生成主要对应于Easy%R o 值0.8%~2.2%阶段(残余液态烃的快速减少对应于Easy%R o 值0.8%~1.6%), 之后曲线形态逐渐趋于平缓并延伸至Easy%R o 值4.4%左右, 此时应是终极产物甲烷和焦沥青[14].2.2 气态、液态、固态产物的产率变化的相关关系原油裂解过程中气、液、固态物质的消长变化, 表现为彼此产率变化之间的相关关系. 本文根据实验数据和动力学计算数据回归拟合出了总气体体积与焦沥青、焦沥青与残余液烃、总气体体积与残余液烃的产率变化的相关性公式, 如图3所示.总气体体积产率与焦沥青产率之间呈线性正相关(图3(a)). 这说明两者的产率在原油裂解过程中几乎是同步持续增大的, 或者说, 原油裂解产生一定量的焦沥青, 相应的就会生成一定体积的气体, 两者的比值应近似等于一个常数, 即线性关系式中的斜率1.8. 而焦沥青与残余液烃、气体体积与残余液烃产率的相关关系类似, 都呈递减的二次函数式(图3(b), (c)), 反映了原油裂解过程中液态烃被消耗而递减的规律, 随着原油裂解产生的气体体积和焦沥青的增加, 残余的液态烃类呈二次函数形式减少, 最终趋于零. 需要说明的是, 拟合出的关系式只适用于一定范围, 其中变量的取值不超过各产物在原油裂解过程中的最大产率.此外, 从图3还发现, 实验数据和动力学计算数据回归拟合的公式的常数系数相差很小, 说明这些公式在理论上是可信的.2.3 原油裂解过程中的质量守恒由于我们采用的是接近于地质条件下古油藏裂解的封闭实验体系, 在原油裂解过程中, 无论气、液、固态物质的量呈现怎样的消长变化, 其总质量应该是守恒的, 在任意时刻, 三者的质量产率之和应等于或近似等于1.本文依据气态产物的组成特征将气体体积产率折算成质量产率, 从气、液、固态物质的质量消长关系来讨论原油裂解过程中的质量守恒(图4).从图4(a)看, 原油开始裂解后, 随着液态烃质量论 文第52卷 第7期 2007年4月图3 原油裂解过程中不同产物产率变化的相关关系(a) 焦沥青和总气体体积产率的相关关系; (b) 焦沥青与残余液烃产率的相关关系; (c) 总气体体积与残余液烃产率的相关关系. 左侧图为实验数据; 右侧图为动力学计算后的减少, 气体和焦沥青的质量持续增加, 在气体质量百分含量达65%左右时出现拐点, 气体质量开始减少, 而焦沥青继续增加, 最终产物的质量百分含量为气体55%, 焦沥青45%. 气体质量之所以减少, 是因为在原油裂解后期, C 2~5气态烃进一步裂解, 使得甲烷含量增加. 由于C 2~5裂解生成甲烷和焦沥青, 气体体积继续增加的同时, 焦沥青质量增加, 气体质量减少的部分, 转移到焦沥青之中, 从而保持了质量守恒.图4(b)是动力学计算之后的气、液、固态物质的质量产率变化曲线, 在两种升温条件下曲线基本重合. 其中反映气体质量产率变化的a , a ′曲线在Easy%R o 值大于2.0后产生拐点而开始下降, 其值从0.65缓慢降至最终的0.55. 焦沥青(c , c ′)和残余液烃(b , b ′)的质量产率曲线的变化规律与图2所示相同. 质量平衡曲线(d , d ′)变化范围始终在1附近, 说明原油在封闭体系下的裂解过程中质量基本守恒. 因此, 对于任一Easy%R o 值, 都存在关系d = a + b + c 和d ′=a ′ + b ′ + c ′, 并且d , d ′都等于或近似等于1. 这一关系式, 既是原油裂解质量守恒的证明, 又可用来验证原油裂解过程中气、液、固态物质产率的相关关系的正确性.3 原油裂解气藏天然气资源量的预测模型3.1 预测模型的建立由图3中拟合出的关系式可知, 封闭体系下原油裂解过程中气、液、固态物质的消长变化, 可以通过第52卷第7期 2007年4月论 文图4 原油裂解过程中气、液、固三相物质的质量守恒一定的变量及公式进行定量的描述: 若已知其中某一相态物质的量或产率, 即可求出其余相态物质的量或产率. 将该关系外推到地质条件下, 若已知储层固体沥青的量, 则可以估算出对应于这些固体沥青的天然气的量, 同时可以估算出生成这些固体沥青和天然气的古油藏原油的量. 基于此, 本文建立了从储层固体沥青入手的、适用于原油裂解气藏的天然气资源量预测和古油藏恢复的计算模型. 模型中用到的变量见表1.由于动力学计算消除了实验误差和升温程序的影响, 其计算结果可以外推应用于地质条件下, 因 此, 采用图3中动力学计算数据拟合的公式作为原油表1 原油裂解气藏天然气资源量预测模型中的变量变量名称 变量代号单位古油藏原油的量 m o g 天然气的体积 v g mL 天然气的质量 m g mg 储层固体沥青的量 m b mg 残余液烃的量 m L mg 天然气体积产率 Cv g mL/g 天然气质量产率 Cm g mg/g 储层固体沥青的产率 C b mg/g 残余液烃的产率C L mg/g论 文第52卷 第7期 2007年4月裂解过程中气、液、固态物质产率相关性的表达式,再将表1中的变量代入其中, 即得到如下关系式: g b 1.809547.226,Cv C =+ (1)2L b b 0.0079() 5.5598964.14,C C C =−+ (2)2L g g 0.0017() 2.6037989.71,C Cv Cv =−+ (3) 式中g g o ,v Cv m = b b o ,m C m = LL o ,m C m = g g o.m Cm m =考虑到古油藏中原油的裂解是在相对封闭的地质条件下完成的, 整个过程应符合质量守恒规律, 将相关变量代入图4(b)中的质量守恒关系式, 即得验证公式g b L 1.Cm C C ++= (4)根据预测出的天然气资源量(体积)及其组成特征(参照油田资料), 可以计算得到天然气的质量, 然后将其质量产率带入(4)式, 若结果等于或近似等于1, 则可从理论上验证天然气资源量预测值的正确性. 3.2 预测模型的影响因素该模型的建立基于单一原油样品的裂解实验,存在如下影响因素:(ⅰ) 原油性质. 不同性质(如饱、芳、非、沥的含量)的原油发生裂解, 其产气率、焦沥青产率等也会有一定差异. 比如, 沥青质含量高的较稠的原油裂解, 焦沥青的产率则相对较大, 裂解的终极产物(甲烷、焦炭)的质量分配也会不同于正常油. 而且, 原油中的特殊元素(如硫)的含量、黏度、密度等性质也会影响裂解反应的速率和产物的产率.(ⅱ) 实验测量误差. 实验过程中的测量误差直接影响实验的结果, 以焦沥青的定量为例: 滤膜的重量、吸水性等因素都会使焦沥青定量的结果偏高或偏低; 若二氯甲烷冲洗滤膜时不彻底, 大分子沥青质则容易残存在滤膜上, 这样测得的焦沥青的量偏高. 此外, 实验过程中的气体和轻烃组分的挥发, 也会使气体体积和残余液烃的量偏低.但是, 以上因素影响的是原油裂解产物产率的具体数值, 而不会使其变化规律产生太大的改变. 预测模型中的三条相关性关系式的常数系数的值, 可能会由于这些因素的影响而略有出入, 但其线性式、二次函数式的性质是不变的. 3.3 预测模型的应用条件应用该模型可以有效的预测原油裂解成因的天然气资源量, 其优点在于从储层固体沥青而不是烃源岩入手预测资源量, 避免了对高演化烃源岩的评价和生烃潜力的恢复. 但是, 该模型并非适用于所有类型天然气资源量的预测, 在实际应用中则需满足一定的条件:(ⅰ) 天然气的原油裂解成因. 这是该预测模型最重要的应用前提, 对于那些原油裂解成因为主、但混有其他成因天然气的气藏, 该模型的预测值会比实际存在的资源量数值偏低.(ⅱ) 原油裂解气的生成、成藏及保存都发生于相对封闭的地质系统. 即, 原油发生裂解时及裂解气成藏后, 并未发生较大的构造破坏, 而且, 在成藏过程中天然气因散逸而损失的资源量不大. 否则, 应用该模型计算得到的资源量将会远大于现今气藏的资源量.4 结论 (ⅰ) 通过高压封闭体系下原油裂解模拟实验, 发现原油在裂解过程中气、液、固态物质的量的消长变化, 表现为三者产率变化的相关关系: 总气体体积与焦沥青产率变化为线性式正相关; 焦沥青与残余液烃、总气体体积与残余液烃产率变化均为二次函数式的负相关. 据此建立了从储层固体沥青入手的、适合原油裂解成因的天然气资源量预测模型, 封闭体系下原油裂解过程中的质量守恒原理, 作为该模型的验证公式. 若已知储层固体沥青的量, 即可估算出原油裂解成因的天然气资源量及古油藏原油储量.(ⅱ) 原油性质、实验误差等因素会影响预测模型中相关性关系式的常数系数的值, 但不会影响其线性式、二次函数式的性质. 天然气的原油裂解成因、原油裂解气的生成、成藏及保存都发生于相对封闭的地质系统, 是预测模型应用的前提条件.(ⅲ) 本文首次探讨原油裂解过程中气、液、固三相物质的量的消长变化及其相关关系, 并应用到天然气资源量的预测. 这将为中国高-过成熟海相碳酸盐岩地区的天然气资源量预测提供新思路, 对今后天然气的勘探决策有一定的指导作用.致谢 中国科学院广州地球化学研究所孙永革研究员提供了原油样品, 在热模拟实验过程中, 得到了刘金钟研究员和许安高级工程师的指导与帮助, 中国石油西南油气田分公司勘探开发研究院王一刚教授给予了宝贵建议和启发, 在此一并深表谢意.参 考 文 献1 Behar F, Kressmann S, Rudkiewicz L, et al. 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TSR烃类化学损耗评价:Ⅰ主控因素和强度指标分析
1 TSR 的 5 个主控因素
TSR 的发生与高 H2S 天然气藏(H2S 含量为 2%~ 70%)[1]的形成受 TSR 反应物的供给和地温条件控 制。TSR 反应物包括烃类和硫酸盐。在中国南方海 相层系中,发生一定规模的 TSR 通常需要满足 5 个 条件:①存在古油藏;②发育薄层膏岩;③有充足的
袁玉松等:TSR 烃类化学损耗评价 I:主控因素和强度指标分析
99
1.5 孔隙型碳酸盐岩储层
TSR 通常发生于碳酸盐岩层系中,而不是碎屑岩 中,而且以孔隙型白云岩为主,而不是裂缝性灰岩或 致密灰岩。一方面,为 TSR 提供反应物(硫酸根)的膏 岩通常与碳酸盐岩层系共生;另一方面,孔隙型储层 为烃-水-岩相互作用提供初始容纳空间。裂缝性灰 岩或致密灰岩为硫酸盐溶液与烃类接触提供的空间 有限,因此,TSR 很难充分发生。陆相碎屑岩地层即 使满足 TSR 发生的条件,产生的 H2S 也难以保存,由 于碎屑岩中普遍富含 Fe、Cu、Ni、Co、Pb、Zn 等重金属 元素,容易与 H2S 反应生成金属硫化物,从而消耗 H2S。因此,陆相地层难以保存大规模的 H2S[15]。
与分布仍是 TSR 的主控因素之一。
1.3 地层水
建南构造飞三段古油藏的识别和恢复
建南构造飞三段古油藏的识别和恢复李雄【摘要】鄂西渝东地区建南构造飞三段经历了古油藏聚集、古油藏裂解与古气藏聚集、古气藏调整改造形成现今气藏三个阶段.结合前人研究成果和工区实际,确定研究区储层沥青含量、古孔隙度、古油层厚度、面积、古油藏及裂解气量的统计和计算方法.古油气藏计算结果表明,北部的古油藏裂解气足够为现今的气藏提供气源,同时可能还有尚未找到的地质储量,具有进一步勘探的潜力.【期刊名称】《江汉石油职工大学学报》【年(卷),期】2016(029)003【总页数】3页(P5-7)【关键词】建南构造;飞三段;沥青;古油藏【作者】李雄【作者单位】中石化江汉油田分公司勘探开发研究院,湖北武汉430223【正文语种】中文【中图分类】P531所谓古油藏,实指已亡故的油藏( 王守德等,1997;施继锡等,1995 ),或者它首先曾经是一个油藏,尽管由于后期的构造破坏可以不保存当时的盖层和圈闭,但至少应能分辨出存在储层沥青( 支家山,1997 )。
可见,古油藏是指在地质历史上曾经是一个油藏,但目前储层中的石油已运移走或者被破坏,储集层中仅有少量成藏化石记录( 如孔隙中的少量残留烃类和成岩矿物中的油包裹体 ),又或者大多数原油在原地经历次生蚀变作用( 包括热裂解、水洗、脱沥青化、生物降解等作用 ),目前在孔隙中有大量的石油次生蚀变产物( 稠油、沥青质或焦沥青 )。
建南构造位于川东高陡褶皱带石柱复向斜中部(图1),飞仙关组三段(文中简称飞三段)目前是建南构造的主力产气层,也是下步实现该区天然气规模增储的主力层系。
前人通过岩心、薄片、包裹体观测等手段,在建南构造飞三段碳酸盐岩储层中见到较多沥青分布,证实了该区存在古油藏的聚集。
舒志国(2013)认为该区飞三段天然气主要为二叠系烃源岩生成的原油的二次裂解气,该区天然气的成藏经历了古油藏聚集、古油藏裂解与古气藏聚集、古气藏调整改造形成现今气藏3个阶段。
但是古油藏充注程度和规模究竟多大?是否可以为后期古油藏裂解形成气藏提供充足的气源?一直是困扰建南构造勘探的重要问题。
南山坪古油藏的形成及其破坏因素分析
南山坪古油藏的形成及其破坏因素分析
凡元芳;丰勇
【期刊名称】《矿产与地质》
【年(卷),期】2005(19)3
【摘要】南山坪古油藏以南山坪背斜(圈闭)为依托,油藏的形成、破坏与背斜(圈闭)的形成及演化息息相关.加里东晚期-海西早期的构造运动形成了南山坪背斜的雏形,与之对应的是最初的油藏形成;南山坪背斜在印支运动得到加强,形成构造圈闭,与之对应的是原油藏裂解生气及烃源岩进入生气阶段,形成气藏及部分沥青.之后的燕山运动Ⅱ幕使得南山坪背斜(圈闭)被褶皱和断层复杂化,形成由东南向北西的逆冲断裂,其上覆盖层抬升、剥蚀,原油藏彻底破坏,成为古油藏.分析认为,南山坪古油藏的破坏因素主要是印支期的热裂解和燕山运动Ⅱ幕的构造抬升、剥蚀,且后者更为主导因素.比较南山坪古油藏、余杭泰山古油藏及威远气藏,力图寻找其共性及差异性,从而为中国南方的油气勘探提供借鉴意义.
【总页数】3页(P296-298)
【作者】凡元芳;丰勇
【作者单位】中国地质大学,湖北,武汉,430074;中国地质大学,湖北,武汉,430074【正文语种】中文
【中图分类】P618.130.2
【相关文献】
1.南山坪古油藏灯影组白云岩储层成岩作用研究 [J], 田少亭;张雄华
2.桐湾运动形成古风化壳对华南上震旦统储层的控制作用——以南山坪古油藏灯影组储层为例 [J], 张扬;田少亭;吴一凡;李国辉;王亮;冯艳
3.楚雄盆地洒芷古油藏成藏与破坏主控因素 [J], 彭金宁;刘光祥;吕俊祥
4.库车依南2井包裹体形成的古温度古压力 [J], 刘中云;王东风;肖贤明;刘德汉
5.贵州东部若干古油藏的形成和破坏 [J], 武蔚文
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寒武系烃源古油藏油裂解气特征及成藏条件
寒武系烃源古油藏油裂解气特征及成藏条件
陈安定;刘德良
【期刊名称】《海相油气地质》
【年(卷),期】2006(11)2
【摘要】在寒武系为母源的气藏中,普遍存在的固体沥青、25-降藿烷、氮气等三种物质,实际是古油藏残余油裂解的产物.25-降藿烷一般与氧化-降解油有关,氮气来自油藏水洗时溶入的大气,二者共同反映古油藏经历的抬升破坏作用.寒武系烃源一般经历过两次成藏:加里东-海西期形成"油藏",燕山-喜马拉雅期裂解为"气藏".寒武系油裂解气成藏的地质条件是:古构造聚油、后期改造适度、叠合盆地增熟、断层作为油气运移通道等.围绕加里东-海西期古油藏寻找原生、次生油裂解气是今后寻找寒武系来源油气的重要途径.
【总页数】6页(P41-46)
【作者】陈安定;刘德良
【作者单位】中国石化集团公司江苏油田分公司地质科学研究院;中国科学技术大学地球和空间科学学院
【正文语种】中文
【中图分类】P61
【相关文献】
1.黔北下古生界烃源层系特征与页岩气成藏初探 [J], 赵磊;贺永忠;杨平;陈厚国;安亚运
2.塔里木盆地下古生界油气晚期成烃成藏的地质依据 [J], 陈瑞银;赵文智;张水昌;王红军
3.羌塘盆地昂达尔错白云岩古油藏地质特征及成藏条件 [J], 彭清华;杜佰伟;谢尚克;郑博
4.珠江口盆地珠一坳陷烃源灶控藏临界条件与控藏特征 [J], 代一丁;余秋华;李洪博;王卓超;白静;彭辉界
5.准噶尔盆地南缘安集海河组烃源特征及成藏条件 [J], 王兆明;罗晓容;张立强;卢学瀛;卢永强
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四川盆地威远-资阳地区震旦系油裂解气判定及成藏过程定量模拟
四川盆地威远-资阳地区震旦系油裂解气判定及成藏过程定量模拟孙玮;刘树根;马永生;蔡勋育;徐国盛;王国芝;雍自权;袁海锋;盘昌林【期刊名称】《地质学报》【年(卷),期】2007(081)008【摘要】本文通过对威远-资阳地区气藏油裂解气的判定,说明威远-资阳地区的气是由石油热裂解而来.在此基础上定量计算了资阳-威远古圈闭油藏的古资源量.资阳-威远地区1900 km2范围曾形成过17×108 t的古油藏,古油藏裂解形成古气藏,古气藏原始裂解气量可达10576.3928×108 m3,质量是7.5832×108 t.资阳-威远地区古圈闭碳沥青质量为9.475×108 t.原油裂解为天然气可产生致使上覆岩层破裂的138.39 MPa的异常高压,超压的存在对于天然气的散失起了很大的作用.随着喜马拉雅期隆升过程和圈闭主高点从资阳向威远的迁移,原油裂解气进一步逸散和重新调整并形成今气藏.在此基础上,恢复了资阳-威远古油藏→资阳-威远古气藏→威远气田的成藏演化过程.资阳-威远地区震旦系天然气的聚集成藏率很低,只有4.835%.因此,资阳-威远古油藏→资阳-威远古气藏→威远气田的演化过程,是天然气以逸散为主的过程.【总页数】7页(P1153-1159)【作者】孙玮;刘树根;马永生;蔡勋育;徐国盛;王国芝;雍自权;袁海锋;盘昌林【作者单位】成都理工大学"油气藏地质及开发工程"国家重点实验室,610059;成都理工大学"油气藏地质及开发工程"国家重点实验室,610059;中国石油化工股份有限公司南方勘探开发分公司,昆明,650200;中国石油化工股份有限公司南方勘探开发分公司,昆明,650200;成都理工大学"油气藏地质及开发工程"国家重点实验室,610059;成都理工大学"油气藏地质及开发工程"国家重点实验室,610059;成都理工大学"油气藏地质及开发工程"国家重点实验室,610059;成都理工大学"油气藏地质及开发工程"国家重点实验室,610059;中国石油化工股份有限公司南方勘探开发分公司,昆明,650200【正文语种】中文【中图分类】P61【相关文献】1.四川盆地威远-资阳地区震旦系储层沥青特征及意义 [J], 崔会英;张莉;魏国齐;胡国艺;梁峰;向杰2.四川盆地资阳地区震旦系灯影组油气成藏条件分析 [J], 张若祥;王兴志;蓝大樵;文龙3.威远、资阳震旦系干酪根与油裂解气的鉴别 [J], 尹长河;王廷栋;王顺玉;林峰4.四川盆地威远气田和资阳含气区震旦系油气成藏差异性研究 [J], 刘树根;汪华;盘昌林;马永生;孙玮;蔡勋育;刘顺;黄文明;徐国盛;雍自权;王国芝5.四川盆地川中隆起带震旦系—二叠系天然气地球化学特征及成藏模式 [J], 谢增业;魏国齐;李剑;徐亮;张璐;李谨;李志生;武赛军;郭泽清;郝爱胜因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
川东北地区飞仙关组气藏两种气源生气史及相对贡献
川东北地区飞仙关组气藏两种气源生气史及相对贡献王民;卢双舫;李吉君;薛海涛;宋建阳【摘要】中国西部发现的大量天然气多具有干酪根降解和原油裂解两种裂解气特征,选择有机质丰度高、成熟度低的新疆三塘湖盆地二叠系灰岩样品和川东北地区飞仙关组灰岩抽提油样,设计并完成了有机质成油、成气和油成气模拟实验,以考察这两种裂解气气源生气史和其对气藏的贡献.根据热模拟实验结果建立并标定了干酪根生油、生气及油成气的化学动力学模型,并运用该模型评价了川东北地区二叠系烃源岩生油史、生气史及三叠系飞仙关组古油藏裂解成气史.研究结果表明,川东北地区二叠系烃源岩主要生油时期为距今210~190 Ma,主要生气期为距今205~185 Ma(印支晚期),三叠系飞仙关组油裂解生气主要时期为距今165~150 Ma.根据两种裂解气的生气史,初步估算了两种裂解气的相对贡献,其中干酪根生气和油裂解生气相对比例分别为17%和83%.【期刊名称】《石油勘探与开发》【年(卷),期】2010(037)002【总页数】7页(P167-173)【关键词】川东北;飞仙关组;油裂解气;化学动力学【作者】王民;卢双舫;李吉君;薛海涛;宋建阳【作者单位】大庆石油学院;大庆石油学院;大庆石油学院;大庆石油学院;大庆石油学院【正文语种】中文【中图分类】TE122.1中国西部叠合盆地中下部海相地层普遍具有沉积时代老、分布广、有机碳含量低、热演化程度高、埋藏深度大、油气藏遭破坏多等特点[1],给油气评价工作增加了难度。
然而近10年来随着油气勘探程度的提高,继四川盆地川东北石炭系勘探获得成功后,川东北下三叠统飞仙关组鲕滩储集层勘探也获得重大突破,发现了一批大气田[2],预计近期飞仙关组与长兴组天然气的探明储量可达万亿立方米。
中国西部叠合盆地油气勘探以天然气为主并不是偶然的,而是与有机质的热演化阶段有关。
卢双舫等指出塔里木盆地的气资源前景优于油资源前景,并通过对天然气主控因素进一步剖析,得出四川盆地是最具天然气勘探前景盆地的认识[3,4]。
原油裂解成气动力学研究进展
原油裂解成气动力学研究进展董鹏;李贤庆;仰云峰;蔡报元【期刊名称】《矿物岩石地球化学通报》【年(卷),期】2009(0)2【摘要】对于高温古油藏来说,原油裂解气是形成天然气藏的重要气源。
原油裂解成气关系到天然气生成和原油消耗,因而客观评价这一过程对油气勘探有着重要意义。
生烃动力学和热模拟实验是原油裂解成气动力学研究的基础。
本文总结了原油裂解热模拟实验、原油裂解成气过程及判识指标,讨论了原油裂解成气动力学模型及碳同位素动力学,分析了原油裂解成气动力学研究的地质应用。
指出现有的原油裂解成气判识指标难以确定有些天然气是属于原油裂解气还是干酪根裂解气,尤其是高—过成熟阶段生成的天然气;碳同位素动力学已逐渐成为当今国内外油气地球化学研究的前沿,而对原油裂解成气过程中的碳同位素分馏效应研究不够,其预测模型尚不完善。
【总页数】8页(P201-208)【关键词】原油裂解气;动力学;判识指标;热模拟实验;碳同位素分馏【作者】董鹏;李贤庆;仰云峰;蔡报元【作者单位】中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室;中国矿业大学地球科学与测绘工程学院【正文语种】中文【中图分类】P618.130.1【相关文献】1.塔里木盆地原油裂解成气动力学实验 [J], 李贤庆;仰云峰;王萌;黄孝波;冯松宝;卢玉红2.原油裂解成气动力学参数及其应用研究 [J], 李贤庆;仰云峰;田辉;肖贤明;黄孝波;王萌;杨朝世3.我国不同原油裂解成气动力学研究 [J], 王民;黄靖轩;卢双舫;王永兴;薛海涛;李吉君;杨金秀;张亮;张宏4.塔里木盆地海相原油及其沥青质裂解生气动力学模拟研究 [J], 王铜山;耿安松;熊永强;廖泽文;李霞5.源自海相碳酸盐岩烃源岩原油裂解成气的动力学研究 [J], 耿新华;耿安松因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
中扬子南缘王村上寒武统古油藏成藏剖析
中扬子南缘王村上寒武统古油藏成藏剖析李艳霞; 钟宁宁; 林娟华; 龙幼康; 李净红【期刊名称】《《石油实验地质》》【年(卷),期】2011(033)004【总页数】6页(P408-413)【关键词】原油裂解气; 成藏剖析; 王村古油藏; 上寒武统; 中扬子区【作者】李艳霞; 钟宁宁; 林娟华; 龙幼康; 李净红【作者单位】西安石油大学油气资源学院非常规天然气研究中心西安710065; 中国石油大学(北京)油气资源与探测国家重点实验室北京102249; 中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院北京 100083; 中国石油化工股份有限公司江汉油田分公司勘探开发研究院湖北潜江433124【正文语种】中文【中图分类】TE122.3经过多年的石油地质勘探,在中扬子区及其周缘发现众多油气苗及沥青显示,如慈利南山坪古油藏、王村古油藏及通山半坑古油藏。
上述沥青及油气苗点分布范围广泛、层位众多,类型丰富。
古油藏的存在,充分表明从前寒武纪至晚古生代,中扬子区确实具备形成油气藏乃至大油气藏的条件,但是在油气藏形成之后经历强烈改造和彻底的破坏最终演变为固体碳质沥青古油藏。
中扬子区盆地是后期改造程度最剧烈的一种叠合盆地[1],其构造演化及多期改造的复杂性,导致其古生界油气演化的复杂性,产生了成因多样、成藏规律复杂的油气藏,同时由于后期构造改造及破坏,造成大量先期形成的油气逸散及油气藏的破坏[2-3]。
本文以湘西永顺王村上寒武统古油藏作为成藏解剖实例,分析中扬子南缘区曾经历的油气成藏过程,力图从宏观上寻找南方海相油气成藏规律,从而为南方海相油气勘探提供借鉴。
1 区域地质背景中扬子区海相盆地经历多旋回构造运动叠加、改造,包括加里东期、海西—印支期、燕山期、喜山期,但该区主要受印支期以来的3期构造叠加改造[4-7]。
改造的形式有挤压褶皱变形、抬升剥蚀、张性断块运动、区域沉积沉降[7]。
多旋回构造—沉积背景下,中扬子区发育上震旦统陡山坨组、下寒武统、上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组等多套优质泥质烃源岩。
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Journal of Petroleum Science and Technology*Corresponding author Yusong Yuan*Email: ysyuan@ Tel: +86 10 82311088 Fax: +86 1082311062Article historyReceived: December 03, 2014Received in revised form: June 25, 2015 Accepted: August 26, 2015 Available online: January 23, 20162016http://jpst.ripi.ir© 2016 Research Institute of Petroleum Industry (RIPI)88Determination of Time of Oil Cracking into Gas in Weiyuan Paleo-Oil Pool in Sichuan Basin, South ChinaYusong Yuan *, Dongsheng Sun, and Juanhua LinPetroleum Exploration and Production Research Institute, SINOPEC, Beijing, ChinaABSTRACTWeiyuan gas field, located in the Sichuan basin of south China, is a large marine gas field with the oldest reservoir (the Sinian sequences) in south China. The hydrocarbon origin of the gas field has long been debated by petroleum geologists. Recently, it was recognized that a paleo-oil pool maybe the significant contributor to the gas field. Consequently, when the paleo-oil pool had been cracked into gas has become an interesting topic. Actually, the time determination of oil cracking into gas is of significance to marine gas reservoir exploration in south China, because it is a pervasive hydrocarbon resource of marine gas reservoirs in south China. Characteristics of the gas composition, fluid inclusion, and bitumen in Sinian reservoir show that the present-day Weiyuan gas field originates from a paleo-oil pool cracked at high temperature. Data collected from the previous documents show that the temperature window of oil cracking into gas is around 160 to 210 °C on a geological time scale. On the basis of vitrinite reflectance, the heat flow history and erosion thickness in Weiyuan area were reconstructed. With the combination of heat flow history and burial history, the temperature history the paleo-oil pool experienced was reconstructed. The time of the paleo-oil cracking into gas is determined according to the oil cracking temperature window. The results show that the oil in the Weiyuan Sinian paleo-oil pool cracked into gas during the late Triassic to Eocene age.Keywords : Sichuan Basin, Weiyuan Paleo-oil Pool, Oil Cracking into Gas, Oil Cracking TemperatureWindow, Heat Flow HistoryINTRODUCTIONMarine petroleum in sedimentary basins of south China has many types of origin such as kerogen, bitumen, organic acid salt, scattered hydrocarbon, crude oil in paleo-oil pools, etc. [1, 2]. As the marine sequences in south China experienced multi-stages of uplift and subsidence, they generally underwent multi-stages of hydrocarbon generation such as early and secondary hydrocarbon generation. Thus hydrocarbon in south China is characterized by multi-origins and multi-stages [3, 4]. Among the multi-origins, the crude oil cracking is one of the most important origins for the gas reservoirs in southChina’s marine carbonate sequences [5]. The marine carbonate sequences are normally located in a lower position of the superimposition sedimentary basins in south China and, therefore, have undergone a relatively higher paleo-temperature. At a high temperature, crude oil in paleo-oil pools could be cracked into gas. Many of the discovered large gas reservoirs in south China originated from crude oil cracking includingWeiyuan, Puguan, and Yuanba gas fields in SichuanJournal of Petroleum Determination of Time of Oil Cracking into Gas …Science and TechnologyJournal of Petroleum Science and Technology 2016, 6(1), 88-97 http://jpst.ripi.ir© 2016 Research Institute of Petroleum Industry (RIPI)| 89Basin [1, 6]. To correctly determine the history of gas reservoir formation, including the origin of gas, it is necessary to make the oil and gas accumulation controls clear in south China marine carbonate sequences [4]. As gas cracked from crude oil is an important source of marine gas in south China, how to determine the time of oil cracking in a paleo-oil pool is of significance to the exploration in the marine sequences. There are well established methods of history reconstruction of hydrocarbon generation for kerogen [7], but there are no methods for oil cracking. In this paper, we proposed a method of determining the time of oil cracking called “oil cracking temperature window method” and took Weiyuan Sinian paleo-oil pool as a case study.Geological SettingsThe sedimentary stratigraphy of Sichuan basinconsists of Sinian to Quanternary rocks (Figure 1),including the Sinian-middle Triassic marine depositsin cratonic basin and the late Triassic-Cenozoicfluvial-lacustrine sediments in foreland basins [8, 9].The Dengying formation of the upper Sinianincludes mainly dolomite and shale interbeds. Incontrast, the Jiulaodong formation of the lowerCambrian is composed of interbed black and graygreen shales deposited in open marine-continentalshelf settings. They acted as reservoir and sourcerocks respectively in the lower Paleozoic petroleumsystem [9].The Sichuan basin has experienced several episodes of tectonic movements [10, 11], Including Caledonian, Hercynian, Indosinian, Yanshanian, and Himalaya tectonic movements. Among them, the Caledonian movements resulted in the formation of the Leshan-Longnüsi paleo-uplift, which is also called central Sichuan paleo-uplift [12]. This paleo-uplift was initially formed during the late Sinian-Cambrian, was developed in the Ordovician, and was fully formed in the Silurian. It has been a giant uplift controlled by basement faults. As calculatedby the area, where the Silurian sequences are missed, it covers an area of 6.25×104 km 2 [13]. Weiyuan Paleo-oil PoolIn Weiyuan county and Rong county, Sichuan province, China, the oldest gas filed in China in the marine carbonate sequences was found in 1964, which called Weiyuan Sinian gas field [14]; it is the only one up to now in China, whose reservoir is the Sinian carbonate. The regional paleostructure revolution, natural gas component, and reservoir bitumen show that the gas is originated from oil cracking [15, 16]. That is to say that the present-day Weiyuan gas field was an oil pool in the past.The regional paleostructure revolution provided geological advantages for the formation of the Weiyuan paleo-oil pool [10]. The tectonic evolutionof Leshan-Longnüsi paleo-uplift located in thecentral-western Sichuan basin, as a large positivestructural unit of the basin, has an importantinfluence on the formation and distribution of theSinian gas reservoirs. The Weiyuan area was locatedin the slope of the central Sichuan uplift in the earlystage and located in the core of the uplift in thelate period. Therefore, it has been a favorable areafor oil and gas migration and accumulation. Thesource rocks had been matured to hydrocarbongeneration stage in the southern and southeasternSichuan basin, when the central Sichuan uplift wasformed. The uplifting movement at the end of theSinian provided favorable geological conditions such as weathering and solution to form high quality reservoirs. Moreover, traps were also formed, when the paleo-uplift was forming and the top seal, which made of the Jiulaodong formation dominated by mudrocks, had a sealing capacityfor oil [17]. Sufficient hydrocarbon sources, high quality reservoirs, good top seal, advantageous structural position, and trap conditions facilitatedthe formation of Weiyuan paleo-oil pool.Journal of Petroleum Science and TechnologyY. Yuan, D. Sun, and J. LinJournal of Petroleum Science and Technology 2016, 6(1), 88-97 http://jpst.ripi.ir© 2016 Research Institute of Petroleum Industry (RIPI)90 |Figure 1: Stratigraphy of the Weiyuan gas field and its adjacent areas (modified after Wei et al., 2008)The paleo-oil pool covered as large an area as 1900 km 2 in the Paleozoic time [16]. The gas component in the present-day Weiyuan gas field is characterized by oil cracking gas [16]. Pyrolysis experiments in close system find out thedifferences between the kerogen pyrolysis gas and oil cracking gas. With increasing maturity, the ratio of C 1 to C 2 of the kerogen pyrolysis in gas increases, but the ratio of C 2 to C 3 remains constant; however, the ratio of C 1 to C 2 of the oil(m)Journal of Petroleum Determination of Time of Oil Cracking into Gas …Science and TechnologyJournal of Petroleum Science and Technology 2016, 6(1), 88-97 http://jpst.ripi.ir© 2016 Research Institute of Petroleum Industry (RIPI)| 91cracking gas remains constant, but the ratio of the C 2 to C 3 increases. Therefore, the natural gas from kerogen pyrolysis or from oil thermal cracking can be distinguished by the gas component board chart of ln(C 1/C 2) and ln(C 2/C 3) [18]. The Sinian gas component data from Weiyuan gas field fall into the oil cracking gas area in the ln(C 1/C 2) and ln(C 2/C 3) board chart [16]. Therefore, the gas in the Weiyuan Sinian reservoir is originated from crude oil cracking.Moreover, the bitumen in the Weiyuan Sinian reservoir is the oil cracking product. The bitumen in the Sinian reservoir is found in almost all the boreholes located in the central Sichuan uplift drilled to the Sinian reservoir; also, in the higher position of the uplift, higher content of the bitumen is found [16]. The bitumen reflectance (Rb) in the Weiyuan Sinian reservoir is generally higher than 2.5%. For example, the Rb of the 4th, 3rd, and second members of the Dengying formation are 2.76%, 2.71%, and 2.72% respectively [19]. The high Rb in the reservoir is a direct evidence of oil cracking into gas [15, 20]. Oil Cracking Temperature WindowCrude oil from kerogen, whether resided in source rock or migrated into a trap, will crack into gas at certain elevated temperatures. Previous work provided general cognitions about the issue of oil cracking into gas. Oil cracking into gas is dominatedby temperature and influenced by oil type, oil component, reservoir pressure, formation water, and mineral [21, 25].A collection of oil cracking into gas temperature data from the previous work are summarized in Table 1. It can be seen from Table 1 that the oil cracking into gas temperature is roughly between 160 to 210 °C. Therefore, the temperature range of 160 to 210 °C was chosen as the oil cracking temperature window in this paper.Table 1: A collection of oil cracking into gas temperature data.Oil field/BasinPreliminary cracking temperature (°C) Fully cracking temperature (°C)Data origin Great valley, California 130-150 [26]An oil field in Italy 153 [27] Willis Benton Basin, United States182[21] southern Sahara basin, Algeria 130 [28] Southwestern Alabama 130-140 [29] Horse HaKan Delta 140[30] Niger Delta 150[30]Tarim Basin160[31] >150[32]Dongying depression160[33] 180 225 [34] 150-180[35]UK Central , North Sea>174[36] 150[32] Norwegian Continental Shelf 160-190 200 [37] Dongying sag, Bohai bay basin 150 200[24]North Sea170 215 [23] 150 190[37] 150 220 [38] 150 200[39]Journal of Petroleum Science and TechnologyY. Yuan, D. Sun, and J. LinJournal of Petroleum Science and Technology 2016, 6(1), 88-97 http://jpst.ripi.ir© 2016 Research Institute of Petroleum Industry (RIPI)92 |Oil Cracking History of Weiyuan Paleo-oil PoolMethod for the Reconstruction of Oil Cracking HistoryMethods about the history reconstruction of hydrocarbon generation for kerogen pyrolysis have fully been developed. Vitrinite reflectance (Ro) calculation according to chemical kinetic models such as the EASY% Ro model can be used [7]; however, no methods have been reported for oil cracking up to now. We proposed a method called “oil cracking temperature window method” to reconstruct the history of oil cracking in a reservoir. Taking the oil reservoir as the study object to substitute for the source rock object, hydrocarbon generation history from kerogen pyrolysis was reconstructed. Firstly, reservoir temperature history was reconstructed based on its burial and regional heat flow histories; then, the time of oil cracking was determined by the combination of reservoir temperature history with oil cracking temperature window. The technology diagram of oil cracking temperature window method is shown in Figure 2.Figure 2: Technology flow chart showing the oil cracking temperature window method.Reconstruction of Erosion Thickness and Heat Flow History in Weiyuan AreaTo reconstruct burial and temperature histories, the erosion thickness and heat flow history must be reconstructed at first. There are more than 100 boreholes drilled in Weiyuan area. Among them, there are three boreholes which have met pre-Sinian granite rocks (W15, W28, and W117 respectively). The W28 not only has met all the sedimentary sequences in Weiyuan area, but also is an industrial gas well [40]. Therefore, we selected the W28 as a representative well for the reconstructions of erosion thickness, burial, and heat flow histories in order to provide geological boundaries for the determination of oil cracking into gas history.Methods for the reconstruction of erosion thickness fall into four categories [41]: geothermics methods based on paleotemperature index of vitrinite reflectance (Ro), apatite fission track (AFT), zircon fission track (ZFT), or fluid inclusion (FI); geology methods are based on stratigraphical comparison, strata thickness trend, sedimentation ratio, or sedimentary wave analysis; geophysics methods are based on porosity or acoustic travel time; geochemistry methods are based on the equilibrium concentration of natural gas or Cosmogenic nuclides. Among them, the geothermics method is the frequently used one for the quantitative reconstruction of erosion thickness. We obtained 24 Ro values from Paleozoic and Mesozoic sequences in W28, which is a set of systematic Ro values (Table 2). Therefore, the geothermics method is used in this study.Vitrinite originating from higher plants is absent in the lower Paleozoic sequences. Ro data of the lower Paleozoic strata in Table 2 was calculated from the reflectance of vitrinite-like maceral (VLMRo) using the below equation established by Xiao et al. (2003).VRo (%)= 0.81 VLMRo + 0.18(1)Journal of Petroleum Determination of Time of Oil Cracking into Gas …Science and TechnologyJournal of Petroleum Science and Technology 2016, 6(1), 88-97 http://jpst.ripi.ir© 2016 Research Institute of Petroleum Industry (RIPI)| 93Table 2: Vitrinite reflectance data from different strata of Wei 28 well.Depth (m) VRo (%) StrataDepth VLMRo (%) VRo (%) Strata 210 0.78 Middle Triassic1880 2.17 1.94 Lower Ordovician310 1.06 1990 2.35 2.08 645.4 1.59 2080 2.392.11 706.73 1.53 24803.2 2.77 Lower Cambrian710 1.32 2580 2.84 2.48 910 1.64 2781 3.32 2.87 1067.9 1.68 Lower Triassic 2880 3.28 2.84 1210 1.58 2980 4.01 3.43 1310 1.76 Upper Permian 3080 3.96 3.39 1410 1.84 3394.25 3.69 3.17 1590 1.58 Lower Permian- - - - 1690 1.94 - - - - 1738.11 1.70 - - - - 17801.85----Based on the geothermics method and by means of “Thermodel for windows” software [42], the calculated erosion thickness in W28 is 2889 m constrained by the obtained 24 Ro values (Figure 3). The estimation of the erosion thickness (2889 m) can be reasonable. From the preserved strata, it can be speculated that a large amount of deposits eroded away in Himalayan period in Weiyuan area. The outcrop is Xujiahe formation, upper Triassic in W28. The removed sequences include Paleogene, Cretaceous, and Jurassic. The Xujiahe formation was nearly eroded away, which is just preserved 76 m. In addition, among the 24 Ro values from the W28, the one from the top sample buried 210 m is 0.78%, which is much higher than that from near surface samples. This indicates that the sample buried 210 m in the present-day was buried much deeply in the past. Its overlain sequences on a several-kilometer scale have been eroded away. In Figure 3, G present , is the present-day geothermal gradient; the black solid line shows the present-day temperature profile and G paleo is paleo-geothermal gradient; the red dash line shows the paleo-temperature profile and the blue dots depict the paleo-temperature calculated from Ro data; Ze is the thickness of the removed formations. Cam, O 1, P 1, P 2, T 1, T 2 and T 3 denote Cambrian, lower Ordovician,lower Permian, upper Permian, lower Triassic, middle Triassic, and upper Triassic respectively.Figure 3: Denudation in well 28, Weiyuan, Sichuan basin.Paleo-heat flow reconstruction based on the 24 Ro values given above, which are also obtained by means of “Thermodel for windows” software, shows that Weiyuan area reached its peak heat flow in the end of the late Permian (258 Ma bp) and the peak surface paleo-heat flow was as high as 85.3 mW/m 2. It decreased to 70 mW/m 2 at the end of the middle Triassic, and finally dropped to 67 mW/m 2 at the end of theJournal of Petroleum Science and TechnologyY. Yuan, D. Sun, and J. LinJournal of Petroleum Science and Technology 2016, 6(1), 88-97 http://jpst.ripi.ir© 2016 Research Institute of Petroleum Industry (RIPI)94 |Paleogene. The present-day surface heat flow is about 67 mW/m 2 (Figure 4, left graph). From the Figure 4 (b), it can be inferred that the calculated Ro values are in good agreement with the measured ones. This indicates that the heat flow history path (Figure 4) can be accepted.Figure 4: Paleo-heat flow history of well 28, Weiyuan, Sichuan basin. The modeled heat flow (a) was obtained by inversion using vitrinite reflectance data (b).Sinian Reservoir Temperature and Oil Cracking HistoriesBased on the reconstruction of erosion thickness, the burial history can be reconstructed making use of back-stripping method [43]. Then, the strata temperature history can be reconstructed by the combination of the burial history with strata temperature history. Taking the Sinian reservoir in W28 as a case study, the simulated results show that the Sinian deposits experienced burial depth and temperature increasing in the early Paleozoic. The bottom of the Sinian reservoir reached the burial depth of 3155 m at a temperature of 115 °C at the end of the earlyPaleozoic. The Devonian-Carboniferous period is an uplifting cooling period without deposits. From the Permian, subsiding and therefore the Sinian reservoir temperature increasing occurred again. In the process of subsiding and temperature increasing, the Sinian reservoir bottom depth reached 4358 m and its temperature rose to 160 °C at the beginning of the late Triassic. The Sinian reservoir top depth reached 6132 m and its temperature increased to 210 °C at the end of the Eocene. The homogenization temperature of fluid inclusion from the upper Sinian carbonate reservoir in Weiyuan and Ziyang area is up to 200 °C [44]. It agrees with the temperature calculated from heat flow and burial histories. Thus, based on the burial history, the temperature history of the reservoir and oil cracking temperature window, it is clear that the time of the crude oil cracking into gas in the Weiyuan Sinian paleo-oil pool is from the late Triassic to the Eocene (upper limit time) (see Figure 5).Figure 5: History of the oil cracking into gas in the Sinian reservoir of well 28 in Weiyuan area, Sichuan basin; purple line for the Sinian reservoir bottom; black line for the Sinian reservoir top.Here, the reason why the Eocene is considered as the upper limit time is because there is an uncertain issue of oil cracking rate. That is to say how long it takes for a certain scale paleo-oil pool to fully crack into gas, after the oil reservoir entered into oil cracking temperature window, since in different geological environments andmedia, the oil cracking rate is different. At aJournal of Petroleum Determination of Time of Oil Cracking into Gas …Science and TechnologyJournal of Petroleum Science and Technology 2016, 6(1), 88-97 http://jpst.ripi.ir© 2016 Research Institute of Petroleum Industry (RIPI)| 95great cracking rate, it is possible that the oil pool was fully cracked into gas, when its temperature was not reached 210 °C. Therefore, the time space determined in this paper is actually from the starting time to the upper limit time. CONCLUSIONSOil cracking history can be reconstructed by the oil cracking temperature window method. Taking the oil reservoir as a case study object, based on burial and paleo-heat flow history reconstructions, we firstly reconstructed the reservoir temperature history and then combined the reservoir temperature history with oil cracking temperature window to determine the oil cracking time. Paleo-geothermal gradient inversion revealed that Weiyuan area has undergone a large scale of erosion in Himalayan period. The erosion thickness reached 2889 m. Weiyuan area experienced heat flow elevating in Paleozoic-early Permian and decreasing from the late Permian to the present day; the peak of heat flow (85.3 mW/m 2) was reached at the end of the early Permian (258 Ma bp). The present-day surface heat flow is 65 mW/m 2.The present-day Weiyuan Sinian gas field origins from a paleo-oil pool which was cracked into gas at high temperature. The oil cracking into gas temperature window is roughly between 160 to 210 °C. By using the oil cracking temperature window method, it is deduced that the process of oil cracking into gas in Weiyuan paleo-oil pool started at the beginning of the late Triassic and ended in the Eocene (upper limit time). ACKNOWLEDGEMENTSThis study is financially supported by the National Key Foundational Research and Development Project (Grant No: 2012CB214806) and the National Science & Technology Special Project (2016ZX05061001003). Special thanks are given to the reviewers for their usefulcomments and suggestions. REFERENCES[1]. Cai L., Rao D., and Pan W., “The EvolutionModel of the Puguang gas Field in Northeast of Sichuan,” Petroleum Geology & Experiment , 2005, 27, 462-467. [2]. Wang S., Zhen B., and Cai L G., “Fossil Oil Pooland Petroleum Assessment in South China,” Marine Origin Petroleum Geology , 1997, 2, 44-50. [3]. Jin Z. and Cai L., “Exploration Prospects,Problems, and Strategies of Marine Oil and Gas in China,” Oil & Gas Geology , 2006, 26, 721-730. [4]. 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