煤系烃源岩油气生成、排出与滞留特征

杨 恒，龚文平，郑伦举

(1.长江大学，武汉 430100；2.中国石化 石油勘探开发研究院 无锡石油地质研究所，江苏 无锡 214126)

中国多数含油气盆地都发现了大中型气藏，这些气藏中的天然气主要以烃类气体为主，干燥系数大，非烃含量少。虽然天然气成因多种多样，如煤型气、油型气、生物气和无机气等，但是天然气资源以煤系地层为主，特别是已探明的千亿立方米的大型气田，如鄂尔多斯盆地苏里格、大牛地气田，四川盆地新场气田，东海春晓油气田等，均是与煤系地层烃源岩有关的油气田[1-6]。

煤系地层烃源岩有机质丰度(TOC)较高，一般指包括煤[ω(TOC)>35%]、碳质页岩[5%<ω(TOC)<35%]和灰—黑色泥岩和粉砂质泥岩等[0.5%<ω(TOC)<5%]在内的一套富有机质细粒沉积地层[7]。这类烃源岩干酪根类型以Ⅱ型和Ⅲ型为主，是重要的天然气与轻质—凝析油气藏的源岩。尽管对其生烃潜力评价与生烃演化特征已做过大量研究，但对于其生成、排出与滞留油气能力研究并不多[8-10]。实际上决定煤系地层烃源岩是否能作为煤层气开采或成为常规油气藏形成的有效烃源岩，除了其生烃转化率或产率之外，与其在不同演化阶段排出、滞留油气量的关系更加密切。本文采用成岩作用下的高温高压半开放—半封闭体系模拟实验技术，对比研究了不同类型煤系地层烃源岩生排滞留油气演化特征，并建立了相应的演化模式，探讨了煤及煤系烃源岩作为油源岩的有效性、低阶煤层气能否满足商业化开采以及与煤系地层常规—非常规油气勘探的有关问题。

1 实验样品与方法

为了更清楚地厘清煤系地层不同类型烃源岩在不同演化阶段油气生成、排出以及滞留量演化特征，本文选取了4件上古生界石炭系—二叠系至新生界古近系典型未熟—低成熟煤及煤夹层中的碳质泥岩和泥岩样品。包括采自内蒙古黑岱沟煤矿的褐煤(样品号HDG-15，后文简称H煤)及其夹层碳质泥岩(样品号准6-泥，后文简称Z碳泥)，干酪根类型均为Ⅲ型；另外两件样品为采自山东五图煤矿古近系褐煤(样品号WT-6，后文简称W煤)及其夹层黑色粉砂质泥岩(样品号ZJT-12，后文简称Z粉泥)，干酪根类型均为Ⅱ2型。所有样品均处于未熟—低成熟演化阶段，适合于开展全演化阶段生排油气模拟实验，其详细地球化学参数见表1。

采用文献[11]所述的仪器设备，对典型煤系地层烃源岩进行了全岩生排滞留油气模拟实验。样品采用钻取的小岩心柱，尽可能地保留烃源岩样品的原始矿物组成及层理结构，可更合理地模拟地下油气的排出与滞留过程。依……