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库车坳陷范围内广泛蕴含油气藏,其油气主要来源于区内三叠-侏罗系煤系地层。烃源岩分布于中–上三叠统克拉玛依组(T2–3k)、上三叠统黄山街组(T3h)和塔里奇克组(T3t)、下侏罗统阳霞组(J1y)、中侏罗统克孜勒努尔组(J2k)和恰克马克组(J2q),其中塔里奇克组(T3t)、阳霞组(J1y)和克孜勒努尔组(J2k)为含煤沉积。如何合理评价煤系烃源岩的生烃潜力仍然是一个未被解决的问题,本论文通过对库车坳陷三叠-侏罗系七个煤样进行高压釜-黄金管热解实验,结合Rock-Eval热解分析,确定煤样生烃潜力和生烃动力学参数。七个煤样均采自煤矿。其中三个煤样JKC1、JKC2和JKC3位于中侏罗统克孜勒努尔组(J2k),岩石热解(Rock–Eval)指标HI和Tmax分别介于57183 mg HC/g TOC和424437?C,%Ro介于0.580.66%之间。其他四个煤样TTC1、TTC4、TTC11和TTC18位于上三叠统塔里奇克组(T3t),HI和Tmax分别介于223278 mg HC/g TOC和433458?C,%Ro介于0.580.74%之间。七个煤样的油气产率和生烃动力学特征可归纳为:(1)塔里奇克组(T3t)的四个煤样TTC1、TTC4、TTC11和TTC18最大油产率介于46.39–87.50 mg/g TOC之间,最大产气率介于107.20120.94 mg/g TOC之间;克孜勒努尔组(J2k)的三个煤样JKC1、JKC2和JKC3最大油产率介于14.3–39.78 mg/g TOC之间,最大产气率介于70.195.06 mg/g TOC之间。(2)七个煤样在生油窗范围内的质量平衡结果说明,由岩石热解(Rock–Eval)分析释放出来的组分,只有3853%对油气生成有贡献,而其他4762%则重新缩合到干酪根中。(3)在EASY%Ro大于1.87%的高成熟阶段,七个煤样残余固体的生气潜力非常相似,大体上比QI=(S1+S2)/TOC值高2040 mg HC/g TOC,这一方面是由于岩石热解(Rock–Eval)分析和金管实验所能达到的最大成熟度有较大的差异,前者EASY%Ro为2.25%,而后者EASY%Ro为4.44%,另一方面是由于两类实验气态烃的生成机制不同。(4)三叠系塔里奇克组四个煤样均为有效油源岩,最大油产率高于排油门限(40 mg/g TOC)。四个煤样生油的加权平均活化能介于51.6452.96 kcal/mol之间,频率因子介于9.61×1012 s-1至1.70×1013 s-1之间。四个煤样生油活化能的分布非常集中,表明煤样生油母质相似。此外,也与煤样生烃特征有关,煤的生烃母质(束缚态烷烃)只有少部分裂解生成油分子,大部分仍结合在干酪根中,成为生气母质。(5)侏罗系克孜勒努尔组三个煤样的生气活化能加权平均值介于64.7265.33 kcal/mol之间,频率因子介于8.25×1013 s-1至1.22×1014 s-1之间。三叠系塔里奇克组四个煤样的生气活化能加权平均值介于62.7865.02 kcal/mol之间,频率因子介于8.21×1013 s-1至1.67×1014 s-1之间。七个煤样均具有晚期生气的特征:在EASY%Ro达到2.19%时,三个侏罗系煤样和四个三叠系煤样的生气转化率约为32%和44%,主体生气过程发生在高过成熟阶段(EASY%Ro>2.19%之后)。(6)分别通过三个侏罗系煤样和四个三叠系煤样的平均油产率和产气率,确定两个代表性煤样JKC和TTC的生油和生气动力学参数,预测在5?C/My升温条件下JKC和TTC的生烃过程。代表性煤样JKC和TTC分别在EASY%Ro为1.76%和1.59%时,产气率达到排气门限(20 mg/g TOC),成为有效气源岩。库车坳陷发现了大量的气田,主要归因于煤系烃源岩具有很高的成熟度,主体部分%Ro>2.0%,同时具有优质盖层-巨厚的膏盐盖层。库车坳陷的烃源岩地球化学特征已有很多人做过研究,但大多都是针对一两套地层,本论文将通过常规的烃源岩评价指标及分子和同位素地球化学组成对库车坳陷三叠系–侏罗系系煤系烃源岩的地球化学特征作一个系统的分析,对比各地层地表剖面烃源岩之间以及同层煤矿煤样和地表剖面烃源岩之间的地球化学特征的差异。这部分研究得到以下认识:(1)岩石热解和氯仿沥青“A”分析表明侏罗系克孜勒努尔组地表剖面烃源岩的有机质类型为Ⅲ型;侏罗系阳霞组地表剖面烃源岩主要为Ⅲ型有机质,含少量Ⅱ2型有机质;三叠系塔里奇克组地表剖面烃源岩的有机质类型主要为Ⅱ2和Ⅱ1型;三叠系黄山街组地表剖面烃源岩主要为Ⅲ型有机质。(2)中侏罗统克孜勒努尔组煤矿煤样%Ro值介于0.58%0.66%之间,岩石热解(Rock–Eval)参数Tmax值介于424°C437°C之间,地表剖面烃源岩样品Tmax值介于428°C451°C之间,两类样品均处于低成熟阶段。下侏罗统阳霞组地表剖面烃源岩样品Tmax值介于436°C487°C之间,处于低成熟至成熟阶段。上三叠统塔里奇克组煤矿煤样%Ro值介于0.58%0.96%之间,Tmax值介于433°C496°C之间,地表剖面烃源岩样品Tmax值介于447°C585°C之间,两类样品处于生油高峰阶段。上三叠统黄山街组地表剖面烃源岩样品Tmax值介于442°C458°C之间,处于低成熟至成熟阶段。(3)对库车坳陷三叠系–侏罗系煤矿煤样及库车河剖面三叠系–侏罗系烃源岩的饱和烃色谱研究表明,从晚三叠世至中侏罗世这段时期库车坳陷的沉积环境从偏氧化的浅水湖相演变为弱还原–弱氧化的半深湖相,最后转变为强氧化的沼泽环境。侏罗系克孜勒努尔组煤矿煤样(JKC)的Pr/Ph比值比三叠系塔里奇克组煤矿煤样(TTC)高,同时侏罗系的地表剖面烃源岩(JKS和JYS)的Pr/Ph比值也比三叠系地表剖面烃源岩(TTS和THS)高,这反应出二者不同的沉积环境,整体上看侏罗系的沉积环境较三叠系而言氧化性更强。(4)对库车坳陷煤矿煤样及库车河剖面三叠系–侏罗系烃源岩的饱和烃GC–MS研究表明,三叠系–侏罗系煤矿煤样和地表剖面烃源岩样品的三环萜烷以低碳数为主,基本上以C19三环萜烷为主峰,呈现C19、C20、C21的递减趋势,C24四环萜烷相对含量很高;藿烷的含量远高于甾烷;伽马蜡烷相对含量都很低;甾烷分布以C29甾烷ααα20R占绝对优势,C27甾烷ααα20R和C28甾烷ααα20R的相对含量低。具有陆源生烃母质特征。塔里奇克组地表剖面烃源岩样品其他层位地表剖面样品有明显差异,具有相对较高的三环萜烷/藿烷比值、C30重排藿烷和伽玛蜡烷相对含量、较低的藿烷/甾烷比值,表明上三叠统塔里奇克组烃源岩的沉积环境是有一定菌藻类输入的弱还原的湖相沉积。成熟度相关生物标志化合物参数表明塔里奇克组烃源岩成熟度较高,其他层位成熟度较低,与Tmax数据一致。(5)正构烷烃单体烃碳同位素数据显示从上三叠统黄山街组至中侏罗统克孜勒努尔组,地表剖面烃源岩的正构烷烃单体烃碳同位素分布是逐渐变重的趋势,表明逐渐增强的陆源高等植物有机质的输入。