泥质烃源岩中沉积有机质的成岩生烃演化与粘土矿物有着密切的关系,本研究将以东营凹陷沙三段和沙四段泥质烃源岩为例,通过钻孔岩心样品分析和模拟实验,系统研究成岩作用过程中粘土矿物表面电化学特征的演变规律,并探讨其对粘土吸附有机质降解生烃和初次排烃的影响。借助各种现代分析手段,从矿物学、吸附有机质、地层水-粘土矿物反应的角度,分析影响粘土矿物的表面电荷、表面能、ζ电位、表面酸度以及表面吸附组分的地质地球化
本项目在前期工作基础上,通过系统取样和样品测试、模拟计算等手段,针对东营凹陷沙河街组主要烃源岩段的生排烃行为,开展了一系列有机地球化学、矿物学和粘土矿物表面电化学研究。主要取得了以下几点新认识(1)重新认识了烃源岩的生排烃行为和成岩特征,与粘土矿物伊利石化有关的地层异常压力是排烃的主要动力,富集有机质烃源岩的侧向排烃是主要排烃形式;(2)随成岩作用的进行,提纯粘土的zeta电位从-53.2mv持续上升至-31.3mv,而含有机质粘土的zeta电位相对较高,在-46.1mv~-29.7mv之间变化,前者随伊利石化存在一个突变深度,而后者则相对较深、较缓;(3)精细分析了蒙脱石矿物的表面能量和电荷分布特征,发现层间有机质和离子多吸附于硅氧四面体组成的六元环内,阳离子受层电荷分布的影响显著,有机分子由于位阻效应而不明显;(4)通过模拟实验,发现吸附态的不同有机质在脱附过程中所需要的能量存在差异,小分子量的吸附有机质的能量与非吸附态差异不明显,吸附有机质明显影响粘土矿物的表面电化学非均质性和能量非均质性控制;(5)新建了表征矿物能量非均质性方法,实现了对矿物不同晶面非均质性的定量描述。