准噶尔盆地南缘侏罗系煤生烃热模拟实验研究

doi:10.19657/j.geoscience.1000-8527.2021.159

现代地质 ›› 2022, Vol. 36 ›› Issue (05): 1313-1323.DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2021.159

准噶尔盆地南缘侏罗系煤生烃热模拟实验研究

李二庭¹^,²(), 马万云¹^,², 李际¹^,², 马新星³, 潘长春⁴, 曾立飞⁴, 王明¹^,²

1.新疆砾岩油藏实验室,新疆克拉玛依 834000
2.中国石油新疆油田分公司实验检测研究院,新疆克拉玛依 834000
3.新疆宇澄热力股份有限公司,新疆克拉玛依 834000
4.中国科学院广州地球化学研究所,广东广州 510640

收稿日期:2021-06-09 修回日期:2022-04-10 出版日期:2022-10-10 发布日期:2022-11-03
作者简介:李二庭,男,博士,高级工程师,1988年出生,有机地球化学专业,主要从事油气地球化学研究工作。Email: lierting@petrochina.com.cn。
基金资助:
国家油气重大专项(2016ZX05041-005-003)

Thermal Simulation Experiment for Hydrocarbon Generation: A Case Study of Jurassic Coal from the Southern Margin of Junggar Basin

LI Erting¹^,²(), MA Wanyun¹^,², LI Ji¹^,², MA Xinxing³, PAN Changchun⁴, ZENG Lifei⁴, WANG Ming¹^,²

1. Xinjiang Laboratory of Petroleum Reserve in Conglomerate, Karamay, Xinjiang 834000, China
2. Research Institute of Experiment and Testing, Xinjiang Oilfield Company, PetroChina, Karamay, Xinjiang 834000, China
3. Xinjiang Yucheng Heating Power Company Limited, Karamay, Xinjiang 834000, China
4. State Key Laboratory of Organic Geochemistry, Guangzhou Institute of Geochemistry, Chinese Academy of Sciences, Guangzhou, Guangdong 510640, China

Received:2021-06-09 Revised:2022-04-10 Online:2022-10-10 Published:2022-11-03

摘要/Abstract

摘要：

采用黄金管-高压釜热模拟体系,开展准噶尔盆地南缘地区侏罗系八道湾组和西山窑组煤的生油和生气演化特征研究,对区域油气资源评价和油气资源研究具有重要意义。煤热模拟实验结果表明,准噶尔盆地南缘八道湾组煤生油潜力明显高于西山窑组煤,其生油高峰在R_o(镜质体反射率)=1.07%,最大生油产率的分布范围为60.13~83.27 mg/g,具有一定的排油能力;西山窑组煤生油高峰在R_o=0.96%,最大生油产率分布范围为27.14~62.14 mg/g,部分样品具有一定的排油能力。八道湾组煤和西山窑组煤生气能力接近且均较好,生气窗长。R_o为0.90%时,煤开始生气;R_o在1.07%~1.65%时,煤进入快速生湿气阶段,煤裂解气产量是最大产气量的50%左右;R_o达1.65%后,煤进入干酪根裂解生气阶段;R_o在3.60%时,煤生气基本结束,最大生气产率分布范围为92.23~141.26 mg/g。南缘西段艾卡构造带八道湾组煤层厚度为10~20 m,R_o在1.0%左右,处于煤生油高峰,生油量在57.10~81.19 mg/g,且煤具有有机碳含量高的特点,认为该区煤具有形成带气顶的油藏的潜力。准噶尔盆地南缘中段霍玛吐背斜带和昌吉—乌鲁木齐地区侏罗系煤层厚度大,最厚达60 m,烃源岩R_o在1.3%~2.0%之间,处于煤大量生干气阶段,生气量为60.21~104.27 mg/g,认为准噶尔盆地南缘中段煤具有形成凝析气藏和干气藏的条件。

关键词: 煤, 天然气, 热模拟, 准噶尔盆地, 液态烃, 碳同位素

Abstract:

Gold tube-autoclave thermal simulation system was used to study the generation and evolution of oil and gas from the coal (Badaowan and Xishanyao formations)in the southern margin of Junggar Basin.It is of great significance for the oil-gas resource evaluation and source study in the southern basinal margin.Thermal simulation experiment of coal shows that the oil generation potential of the Badaowan Formation coal is significantly higher than that of the Xishanyao Formation coal.The maximum oil yield of Badaowan and Xishanyao Formation coal is 60.13-83.27 mg/g (R_o(vitrinite reflectance)=1.07%) and 27.14-62.14 mg/g (R_o=0.96%), respectively.The gaseous hydrocarbon yields of Badaowan and Xishanyao Formation coal are similar, both having high gas generation potential and wide gas generation window.At R_o=0.90%, coal starts to crack into gas.At R_o=1.07%-1.65%, coal is in the rapid moisture generation stage, and the gas yield is about 50% of the maximum gas yield.At R_o>1.65%, coal is in the stage of kerogen crack into dry gas.At R_o=3.60%, gas generation by coal is basically over, and the maximum gas yield of 92.23-141.26 mg/g.The thickness of Badaowan Formation coal seam in the Aika structural belt in the western part of the southern margin is 10-20 m, and R_o=~1.0%. The local coal is at the peak of oil generation, with the oil yield being 57.10-81.19 mg/g.Moreover, the organic carbon content of coal is high.Therefore, we considered that the local coal has potential to form oil reservoirs with gas caps.Jurassic coal seams in the Huomatu anticline and Changji-Urumqi area in the middle section of the southern margin are thick (up to 60 m), with its R_o=1.3%-2.0%.The local coal is in the dry gas generation stage, with gas yield of 60.21-104.27 mg/g.Based on the above analysis, we suggested that the coal in the middle section of the southern basinal margin has potential to form condensate gas reservoirs and dry gas reservoirs.

Key words: coal, natural gas, thermal simulation, Junggar Basin, liquid hydrocarbon, carbon isotope

中图分类号:

李二庭, 马万云, 李际, 马新星, 潘长春, 曾立飞, 王明. 准噶尔盆地南缘侏罗系煤生烃热模拟实验研究[J]. 现代地质, 2022, 36(05): 1313-1323.

LI Erting, MA Wanyun, LI Ji, MA Xinxing, PAN Changchun, ZENG Lifei, WANG Ming. Thermal Simulation Experiment for Hydrocarbon Generation: A Case Study of Jurassic Coal from the Southern Margin of Junggar Basin[J]. Geoscience, 2022, 36(05): 1313-1323.

图/表 9

表1 准噶尔盆地南缘侏罗系煤样基本地球化学参数

Table 1 Geochemical parameters of Jurassic coal from the southern margin of Junggar Basin

样号	层位	地区	岩性	TOC/%	HI/(mg/g)	T_max/℃	R_o/%
JC1	J₁b	四棵树凹陷	煤	62.39	171	428	0.39
JC2	J₁b	四棵树凹陷	煤	62.21	155	424	0.42
JC3	J₁b	阜康地区	煤	73.23	194	440	0.76
JC4	J₁b	阜康地区	煤	70.81	190	448	0.74
JC5	J₁b	阜康地区	煤	80.28	187	453	0.72
JC6	J₂x	石河子地区	煤	73.33	141	432	0.58
JC7	J₂x	昌吉地区	煤	65.89	203	424	0.49
JC8	J₂x	昌吉地区	煤	63.60	210	425	0.50
JC9	J₂x	乌鲁木齐地区	煤	69.61	156	439	0.68

图1 准噶尔盆地南缘侏罗系煤样实测Ro与热模拟温度关系曲线图

Fig.1 Curve of measured Ro and thermal simulation temperature of Jurassic coal from the southern margin of Junggar Basin

图2 不同温度模拟条件下煤样计算Eazy%Ro与公式计算Ro对比图

Fig.2 Comparison of Eazy% Ro and formula calculation Ro of coal under different temperature simulation conditions

图3 准噶尔盆地南缘侏罗系煤样生油产率-Ro关系曲线图

Fig.3 Relationship between oil yield and Ro of Jurassic coal from the southern margin of Junggar Basin

图4 准噶尔盆地南缘侏罗系煤样C6—C14产率-Ro关系曲线图

Fig.4 Relationship between C6-C14 yield and Ro of Jurassic coal from the southern margin of Junggar Basin

图5 准噶尔盆地南缘侏罗系煤样生气产率-Ro关系曲线图

Fig.5 Relationship between the gas yield and Ro of Jurassic coal from the southern margin of Junggar Basin

图6 准噶尔盆地南缘侏罗系煤样生气干燥系数-Ro关系曲线图

Fig.6 Relationship between dryness coefficient of gas and Ro of Jurassic coal from the southern margin of Junggar Basin

图7 准噶尔盆地南缘侏罗系煤样生气碳同位素-Ro关系曲线图

Fig.7 Relationship between carbon isotopes of gas and Ro of Jurassic coal from the southern margin of Junggar Basin

表2 准噶尔盆地南缘天然气地球化学特征

Table 2 Geochemical parameters of natural gas in the southern margin of Junggar Basin

气田/藏	干燥系数	相态	δ¹³C₁/‰	公式计算R_o/%
霍10井区气藏	0.88~0.94	油藏	-35.8~-33.5	0.95~1.24
玛河气田	0.90~0.97	凝析气藏	-34.3~-32.5	1.13~1.39
呼图壁气田	0.94~0.96	凝析气藏	-32.8~-30.5	1.33~1.74
齐古气藏	0.96~1.00	干气藏	-33.5~-29.3	1.24~2.00

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准噶尔盆地南缘侏罗系煤生烃热模拟实验研究

Thermal Simulation Experiment for Hydrocarbon Generation: A Case Study of Jurassic Coal from the Southern Margin of Junggar Basin

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