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《中国科学院大学(中国科学院广州地球化学研究所)》 2019年
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基于化学计量学的油气源对比与实例研究

王遥平  
【摘要】:在综合考虑多参数的影响和划分样品或变量的类别方面,化学计量学方法具有独特的优势,尤其适合于大量数据集的数据挖掘和区域性的油-油和油-源对比。本文系统地介绍了三种目前国际上常用于油-油和油-源对比的化学计量学方法——谱系聚类分析(HCA)、主成分分析(PCA)和多维标度(MDS),并且对这些方法的原理和适用范围等方面做了详细地对比和讨论。在应用化学计量学开展研究区域的地球化学对比时,我们还需要谨慎对待样品的筛选、对比参数的选择、数据预处理和高维空间距离的度量等问题,因为这直接关系到对比结果的可靠程度。本文主要通过三个实例(呼和湖凹陷、方正断陷和乌尔逊凹陷)证实了化学计量学方法在解决我国油-油和油-源对比问题的可行性,这对开展我国其它某一特定地区的油-油和油-源对比研究具有重要的参考价值。此外,还将HCA和PCA这两种化学计量学方法首次引入到划分吐哈盆地的天然气成因类型上,通过与经典图解对比发现,化学计量学也是一种可靠的多参数气-气对比方法。取得的主要认识如下:根据呼和湖凹陷烃源岩的岩石热解数据可知,3套泥岩烃源岩均具有较好的生烃潜力;而煤的生烃潜力整体相对较低,然而K_1n_2的的煤可能也具有较好的生烃潜力。由谱系聚类分析和主成分分析可知,呼和湖凹陷存在Group A、Group B和Group C三组成熟度不同的原油,其中Group A组原油的成熟度最高,主要来源于K_1n_2和K_1n_2段的泥岩;而Group B和Group C组原油成熟度相对较低,分别来源于K_1d_1段泥岩和K_1n_2段的煤。通过油-源对比结果,我们认为南屯组和相对较浅的地层(如K_1d_1段)均可作为呼和湖凹陷今后油气勘探的重要目标。方正断陷原油的主要特征为低-中碳数的正构烷烃(n-C_(12)-n-C_(20)或n-c12-n-C_(25))优势、中-高的Pr/Ph比值(1.44~5.3)、相对较低的C_(27)/C_(29)规则甾烷含量、C_(35)/C_(34)藿烷和GA/C_(31)R比值,反映了原油的沉积母质为淡水沉积条件下的相对氧化的沉积环境及陆源有机质输入为主的特征。通过前人已有的结果,我们证实了MDS也是一种可靠的多参数油-油和油-源对比方法。PCA和MDS结果表明,方正断陷的原油主要来源于新安村+乌云组,并通过MDS结果与非线性MDS双标图相结合,说明研究的烃源岩和原油样品的成熟度和沉积环境的大致变化方向。乌尔逊凹陷的K_1n组是研究区内最好的烃源岩,而K_1t组和K_1d_1段对乌尔逊原油的贡献较小。通过主成分分析(PCA)和多维标度(MDS)两种化学计量学方法解决了乌尔逊凹陷的油-油和油-源对比问题。根据PCA和地质证据,乌尔逊凹陷北部的原油主要来源于K_1n_1段的烃源岩,油气成藏时间约为100 Ma,而乌尔逊凹陷南部的原油可分为Group I和Group II两组。结合趋势面分析,MDS对比图中还揭示了烃源岩和原油的沉积条件和成熟度的变化方向。Group I组原油来源于后期生烃阶段(约25 Ma)的K_1n_1和K_1n_2段烃源岩的混合,而Group II组原油主要来源于早期生油阶段(约93 Ma)的K_1n_1烃源岩。Group I和Group II两组在乌尔逊凹陷南部的分布主要受构造控制。通过经典图版和化学计量学方法,重新讨论了吐哈盆地天然气的成因类型划分。与经典图版一样,化学计量学也是一种有效的多参数天然气分类方法。根据经典图解可知,吐哈盆地的天然气可分为三组;而化学计量学的结果表明,吐哈盆地的天然气可分为A、B、C和D四组,并且B可以进一步的划分为B_1和B_2两个亚组。此外,通过PCA三个主成分的主要控制变量确定了吐哈盆地天然气中的三个特征地球化学参数。
【学位授予单位】:中国科学院大学(中国科学院广州地球化学研究所)
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2019
【分类号】:P618.13

【参考文献】
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