科研进展

广州地化所深水盆地烃源岩地球化学新技术助力珠江口油气勘探

  

   随着油气资源需求的日益增长,我国海上油气勘探逐渐由浅层向深层至超深层领域发展。珠江口盆地白云凹陷位于我国南海北部陆坡深水区,油气资源丰富,勘探潜力巨大。但受实际勘探条件的制约,岩芯获取难度大,且获取的岩屑大多受到油基泥浆的污染,严重阻碍了该区潜在烃源岩的地球化学评价。 

   基于上述问题,在中海油(中国)有限公司深圳分公司的支持下,中国科学院广州地球化学研究所熊永强研究员课题组的博士研究生袁丽平与蒋文敏博士后在已有的催化加氢热解(HyPy)方法的基础上,增加岩屑样品离线脱气环节,并结合GC-IRMS技术,对珠江口盆地白云深水区有效烃源岩(文昌组和恩平组)中键合态正构烷烃分布和单体烃碳同位素组成(δ13C)进行分析,旨在扣除油基泥浆污染的前提下,进一步揭示研究区各层系烃源岩的真实特征。

   由于传统的HyPy方法获得的产物中n-C18烷烃异常丰富,在线脱吸附不能有效消除岩屑样品中油基泥浆的影响(图1)。离线真空脱气是低压气体吸附测量中常用的一种前处理方法,常用于从地质样品中去除气体、游离水和挥发性碳氢化合物。本研究采用离线脱气方法去除岩屑样品中污染物的干扰。考虑到离线脱气过程中有机质可能会存在二次裂解,需优化其离线脱气的最佳条件。由图2可知,随着脱气温度和时间的增加,在250oC脱气24h或300 oC脱气3h后,n-C18正构烷烃的异常分布明显减小,而其他正构烷烃的分布没有明显变化。因此,为了尽可能消除油基泥浆污染的影响,同时最大限度的减小有机质二次裂解,脱气条件最终设定为250oC 脱气24h。

   研究结果表明:1)油基泥浆可侵入岩屑内部,严重影响催化加氢热解产物中正构烷烃的分布特征;2)离线脱吸附可有效消除油基泥浆的污染,同时不影响键合态正构烷烃的分布特征,键合态正构烷烃仍然保持了原始有机质的δ13C值;3)优化后的HyPy和GC-IRMS方法明确了珠江口盆地白云深水区各潜在烃源岩层系的地化特征及沉积相类型:其中文昌组分为浅湖相(Group A)和中深湖相(Group B)烃源岩,恩平组为浅湖相(Group C)和海侵相(Group D)(图3)。本研究方法可为深水至超深水区油气勘探研究提供进一步的技术支撑。

图1. 典型油基泥浆、岩屑样品游离态和键合态饱和烃的气相色谱图

图2.不同脱气条件下获得的键合态饱和烃的气相色谱图

图3. (a)文昌组和(b)恩平组烃源岩键合态正构烷烃碳同位素分布曲线

   该研究成果近期发表于国际期刊《Marine and Petroleum Geology》上,得到了广东省基础与应用基金、广东省自然科学基金、和中科院青促会基金等项目的资助。

   论文信息:Yuan, Liping; Jiang, Wenmin; Li, Yun; Xiong, Yongqiang. Combining catalytic hydropyrolysis and GC-IRMS to reconstruct the geochemical characteristics of source rocks in the Baiyun deep-water area of the Pearl River Mouth Basin, China. MARINE AND PETROLEUM GEOLOGY, 2021, 131: 105166.

   论文全文链接: DOI: 10.1016/j.marpetgeo.2021.105166