塔里木盆地塔中地区天然气成因及其差异

通过对塔中天然气组分和碳同位素地球化学特征的系统分析,发现塔中天然气气态烃组分基本上呈正碳同位素系列,δ~(13)C_1-30‰,为有机成因烷烃气。通过ln(C_2/C_3)-ln(C_1/C_2)关系及参数C_2/iC_4与C_2/C_3关系的研究,认为奥陶系天然气属原油裂解成因天然气;石炭系天然气既有干酪根裂解气,也有原油裂解气。塔中东、西部不同的烃源岩和成熟度导致塔中东、西部天然气组分和碳同位素存在显著差别,西部天然气主要来源于中-上奥陶统烃源岩,东部天然气可能主要来自高-过成熟的寒武系烃源岩。硫酸盐热化学还原作用在区域上存在强弱之分,偏东部井区较西部井区强。     

塔中Ⅰ号构造带奥陶系天然气成因

塔中地区的天然气主要聚集于I号构造带附近。研究了塔中Ⅰ号构造带奥陶系天然气的特征,指出该带奥陶系天然气以烃类气为主,干燥系数较高,为0.78~0.99,甲、乙烷碳同位素值分别为-54.4‰~-37.7‰和-42.1‰~-30.8‰,主要是热解成因气;该带西端奥陶系埋深大,构造稳定,天然气保存条件好,因此塔中45井、塔中451井天然气仍存在一定量的生物气。结合塔中下古生界的热演化史和油源对比分析认为,塔中Ⅰ号构造带东段主要聚集了高-过成熟的寒武系烃源岩生成的天然气,其主要来自不同热演化阶段干酪根的裂解,原油裂解气的贡献很小,而塔中Ⅰ号构造西端主要聚集了成熟早期的中-上奥陶统有机质生成的天然气。     

塔里木盆地塔中地区天然气气源对比

塔里木盆地塔中地区的天然气碳同位素值与其他地区相比普遍偏低 ,用常规的气源对比方法难以确定其母质来源。选择苯、甲苯、甲基环己烷碳同位素作为有效的气源对比新指标 ,同时应用天然气生物标志物、天然气的δ13 C1—δ13 C4和实际地质资料进行气源综合对比 ,认为 :塔中主垒带上的天然气主要来源于寒武系—下奥陶统烃源岩 ,部分为中、上奥陶统与下奥陶统的混合气 ;塔中北斜坡的天然气主要来源于中、上奥陶统 ,部分来源于寒武系—下奥陶统烃源岩。对塔里木盆地相关气源岩进行热模拟实验 ,建立了Ro 与δ13 C1回归方程 ,应用该方程确定的塔中地区天然气成熟度为 :塔中主垒带上天然气的Ro 值约为 1 .4% ,塔中北斜坡的天然气Ro 值约为 1 .1 % ,烃源区均为塔中地区。图 3表 2参 4(李剑摘 )     

塔中Ⅰ号坡折带顺西区块顺7井油气地球化学特征及来源

在塔中Ⅰ号坡折带顺西区块顺7井的中、下奥陶统鹰山组获得了凝析油与天然气。凝析油具有饱和烃含量高、芳烃含量低、非烃沥青质含量低的特点,饱芳比和非沥比分别为13.51和18.50。凝析油Pr/Ph比为1.16,庚烷值和异庚烷值分别为33%和3.8,为高成熟凝析油。在生物标志物组成上,由于成熟度较高,藿烷系列基本消失,三环萜烷以C₁₉三环萜烷为主峰。凝析油具有较重的碳同位素,全油碳同位素值为-29.6‰,与公认的寒武系生源的塔东2井原油具有相近的碳同位素值,因而凝析油可能来源于寒武系烃源岩。顺7井天然气为湿气,天然气甲烷碳同位素值仅为-51.7‰,与TZ45井奥陶系天然气甲烷碳同位素值相近;天然气组分同位素值分布呈现正碳同位素序列。该天然气的来源可能为上奥陶统烃源岩。     

塔里木盆地塔中隆起寒武系深层油气地球化学特征及成因

塔中隆起寒武系碳酸盐岩储层油气资源丰富,然而由于复杂的构造地质背景,油气来源和天然气类型还存在较大争议。通过详细分析ZS1井、ZS1C井和ZS5井寒武系不同层段中凝析油和天然气的组成、碳同位素等特征,并结合寒武系-下奥陶统与中、上奥陶统烃源岩地球化学特征,对其油气来源和天然气成因类型进行了判别。研究结果表明,该区天然气为典型的腐泥型干酪根裂解气,其中寒武系肖尔布拉克组天然气干燥系数大于0.98,N₂含量介于2.5%~4.0%,为过成熟干气,且凝析油族组分与和饱和烃单体烃碳同位素偏重,nC₉-nC₂₀碳同位素介于-28.8‰~-26.3‰,表明油气来源为寒武系-下奥陶统烃源岩。而寒武系阿瓦塔格组和吾松格尔组天然气干燥系数介于0.63~0.78,N₂含量介于0.2%~0.8%,为低成熟湿气,且凝析油族组分和饱和烃单体烃碳同位素相对较轻,nC₉-nC₂₃碳同位素介于-37.25‰~-32.56‰,表明油气来源为中、上奥陶统烃源岩。     

正构烷烃奇偶优势在油源对比中的应用——以塔里木盆地下古生界为例

正构烷烃的组成和碳数分布能反映有机质来源、沉积环境性质和热演化程度。通过正构烷烃色谱特征对比发现,塔中低隆起区上奥陶统烃源岩的正构烷烃具明显的奇碳优势,寒武系—下奥陶统烃源岩的正构烷烃呈现偶碳优势。塔中地区油源对比的结果表明,塔中10-11-12井区的原油主要来源于上奥陶统烃源岩,塔中45井和塔中162井奥陶系原油以寒武系—下奥陶统烃源岩为主要来源。具正构烷烃奇偶优势的原油样品所对应的油源均与油源对比所指示的层位相吻合。所以,正构烷烃奇偶优势的特征可以作为塔中低隆起油源对比的有效途径之一。      

塔里木盆地台盆区深层天然气地球化学特征及成藏演化

近年来在塔里木盆地台盆区顺南—古城地区中—下奥陶统(6 000~7 200m)、塔中中深井区中—下寒武统(6 400~7 000m)及麦盖提斜坡罗斯2井奥陶系蓬莱坝组(5 800m)深层相继获得天然气发现,气源对比显示天然气主要来源于寒武系。台盆区深层天然气干燥系数(C_1/C_(1-4))基本0.95,以干气为主;天然气甲烷碳同位素值(δ~(13)C_1)主要分布在-39.0‰~-33.5‰之间,部分-40.0‰;乙烷碳同位素值(δ~(13) C_2)在-39.0‰~-32.0‰之间,与干酪根热模拟实验结果吻合较好,相当于玉尔吐斯组烃源岩在20℃/h升温速率热模拟条件下550~600℃产物。中深1井∈2a及中深5井∈1w受寒武系干酪根裂解气晚期充注影响较小,热演化程度相对较低,以低成熟度原油伴生气为主。台盆区海西期以来寒武系过成熟干酪根裂解气对深层油气藏的持续充注,是造成目前台盆区深层天然气干燥系数偏高及碳同位素组成偏重的主要原因。不同地区深层天然气藏受储层物性、构造断裂活动及寒武系过成熟干酪根裂解气差异充注影响,导致不同层段天然气性质差异较大。     

塔中地区天然气氦、氩同位素地球化学特征

氦同位素组成对大构造背景下的构造演化特征具有指示性，而对同一盆地内部较小区块的构造演化差异特征指示性不明显。塔中地区天然气的3^He／4^He组成具有典型壳源天然气特征，和塔里木盆地整体大地构造背景一致。与中国其他油气区寒武系一奥陶系天然气氩同位素组成相比，塔中地区天然气氩同位素。40^Ar／36^Ar组成有一定特殊性。原因是该区中、下寒武统和中、上奥陶统烃源岩中氩的母体元素钾的丰度较低。利用元素衰变原理估算塔中地区天然气40^Ar的母体元素钾的百分含量表明，塔中地区中、下寒武统和中、上奥陶统烃源岩中的泥质和泥质条带对该区天然气具有重要贡献。图2表3参17     

塔里木盆地海相天然气乙烷碳同位素分类与变化的成因探讨

分析塔里木盆地海相天然气碳同位素组成 ,发现天然气的乙烷碳同位素值域分布范围较大 ( - 43‰～- 2 9‰ ) ,并且具有很强的母质继承性。据此并结合天然气甲烷碳同位素组成变化特征 ,将该盆地海相天然气分成 4类。第一类 :δ13 C1值小于 - 40‰ ,δ13 C2 值小于 - 3 7‰ ,主要来源于寒武系—下奥陶统腐泥型母质 ,分布于塔中主垒带、英买力和东河塘地区 ;第二类 :δ13C1值小于 - 40‰ ,δ13 C2 值大于 - 3 4‰ ,主要来源于中、上奥陶统偏腐殖型母质 ,分布于塔中北斜坡、巴楚、东河塘及雅克拉等地区 ;第三类 :δ13 C1值大于 - 40‰ ,δ13 C2 值为 - 3 9‰～ - 3 5‰ ,主要来源于寒武系—下奥陶统腐泥型母质 ,并受热成熟作用影响 ,主要分布在轮南—吉拉克地区 ;第四类 :δ13 C1值大于 - 40‰ ,δ13 C2值大于 - 3 5‰ ,主要来源于寒武系—下奥陶统腐泥型母质 ,同时混入有中、上奥陶统或石炭系偏腐殖型母质生成的气 ,主要分布于桑塔木断垒带及解放渠东—吉拉克地区。图 1表 3参 4(梁大新摘 )     

塔东地区奥陶系——寒武系烃源岩评价

塔里木盆地塔东地区是大庆油田油气勘探的重要接替领域,其有效烃源岩、生烃潜力评价直接影响该区的整体勘探决策。在岩石热解分析、有机质镜下检测等实验分析基础上,对奥陶系、寒武系烃源岩的有机碳含量、有机质类型及有机质成熟度等进行了分析。结果表明:去污染分析后的奥陶统却尔却克组烃源岩有机碳含量较低;有机质类型既有腐殖型也有腐泥型;上奥陶统烃源岩为非-差烃源岩,中-下奥陶统的黑土凹组、寒武系为好烃源岩,有机质类型以海相腐泥型为主,烃源岩处于过成熟阶段;泥岩、泥质灰岩有机质含量较高,为有效烃源岩,碳酸盐岩的有机质含量较低,多为非烃源岩。     

塔里木盆地塔中地区上奥陶统油气相态及其控制因素

在塔中地区上奥陶统已发现7个油气藏,油气相态分布复杂。结合油气藏形成与分布的地质和地球化学条件,综合分析了塔中地区油气相态的分布特征和主控因素。结果表明：塔中地区上奥陶统油气藏由西向东,从未饱和凝析气藏过渡为饱和凝析气藏|由北向南,从凝析气藏过渡为未饱和油藏。原油规则甾烷既有呈C₂₇≤C₂₈29的“反L型"的中—下寒武统烃源岩特征,又有呈C₂₇>C₂₈29“V”字型中—上奥陶统烃源岩特征,表明主要来自中—下寒武统和中—上奥陶统烃源岩的混源。天然气干燥系数和甲烷碳同位素表明目前正处于高成熟—过成熟阶段,与中—上奥陶统烃源岩处于成熟阶段不匹配,表明主要来自中—下寒武统。由于天然气甲烷碳同位素值普遍偏低,Ln(C₁/C₂)与Ln(C₂/C₃)两者大都呈正相关关系,天然气可能是以原油裂解气为主。油气相态分布主要受控于温度、压力、多期成藏和多期改造。早期温压较低.又经历了2次构造抬升,使得早期的油气藏遭到破坏,临界温度和压力发生改变,形成未饱和油藏。晚期地层埋深持续增大,形成高温高压,同时原油裂解成气对早期油藏气侵,形成未饱和凝析气藏。中—下寒武统优质储盖组合可能是塔中地区未来寻找天然气的重要领域。     

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天然气系统实质上特指那些富气的含油气系统。塔里木盆地是一个既富油也富气的盆地,划分天然气系统的目的是为了寻找天然气富集区,并从中发现大中型气田。通过对盆地中油气系统的评价,划分出库车、叶城两个天然气系统及塔中、塔北、巴楚油气系统中的一些富气区。其中前陆盆地中的库车天然气系统属过充注、高阻抗、网状运移的整体富气的天然气系统,是盆地中天然气资源潜力最大的地区;克拉通盆地中富气区受寒武系—下奥陶统生气中心控制;塔中油气系统中东部富气区气藏形成具多期、多阶连续聚集的特点,发育多套成藏组合,保存条件好,是台盆区资源潜力最大的地区;塔北隆起东部及巴楚隆起玛扎塔格富气区区域盖层受构造运动和断裂的破坏,保存条件不如塔中地区,主要聚集了晚期高—过成熟干气,天然气聚集期短,属阶段聚气区;逼近寒武系—下奥陶统生气中心,特别是寒武系膏盐层下有可能形成较大规模的原生干气藏。     

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塔里木盆地内的天然气按其地化特征的差异,可分为有机气和无机气两大类;有机气又可分为海相气和陆相气。为解决不同类型天然气与地层中烃源岩的配套关系,通过应用先进的实验手段和分析技术,探讨了不同类型天然气的来源问题,得到以下认识：海相气主要分布于克拉通盆地中的塔北、塔中及巴楚地区的中生界及古生界储集层中,气源主要来自寒武—奥陶系;陆相气主要分布于前陆盆地的库车、轮台断隆以及柯克亚等地区的上、下第三系及白垩系等储集层中,气源主要来自三叠—侏罗系腐殖—偏腐殖型烃源岩。腐泥型海相气主要分布在轮南—吉拉克、英买力—东河塘、塔中主垒带及巴楚的鸟山、古董山等,气源主要来自寒武系—下奥陶统;偏腐殖型海相气主要分布在塔中北斜坡、巴楚及塔北隆起的部分区域中,气源主要来自中上奥陶统。     

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台盆区（古老克拉通区）天然气资源的主要成因类型是高—过成熟裂解气。塔里木盆地台盆区主力烃源岩———寒武系、奥陶系已经演化到高—过成熟阶段,Ｒｏ值高达１６５％～３６％,正处于成气高峰,为形成大中型气藏提供了良好的气源条件。塔中、轮南、玛扎塔格三地,由于构造运动强度和盖层发育、保存条件的差异,天然气聚集成藏史各不相同,使得三地天然气累积效应有强有弱、碳同位素值有轻有重。其中连续聚气区的塔中碳同位素值轻,阶段聚气区的轮南、玛扎塔格碳同位素值重。流体类型可以是干气,也可以被早期聚集的液态烃富化为凝析气：高—过成熟裂解气单期次富集成藏的形成干气藏,如玛扎塔格气田;油气多期次富集成藏的,以凝析气藏为主,如塔中、轮南两地的气田。形成大中型天然气藏的有利地带是临近生气中心的斜坡带,特别是在优质区域盖层之下,逼近气源、逼近不破坏盖层的断裂且处于良好储集相带中的大中型圈闭成藏条件最为理想。     

塔中地区油气源及成藏时期研究

塔里木盆地塔中地区已发现油气藏的油气源多且多期成藏，油气藏类型也很复杂，油源对比和研究油气藏形成时期对勘探有重要指导意义。综合应用全烃地球化学方法（油气碳同位素，油岩轻烃，油岩生物标志化合物），逐步判识塔中地区油气源，确认主力烃源岩为寒武系和奥陶系的碳酸盐岩（其中的泥质灰岩评价为较有利烃源岩），存在两大成因类型油气，即高成熟早期海相有机质成因油（寒武系至下奥陶统烃源岩）和高成熟湿气（中、上奥陶统烃源岩）。在此基础上，利用储集层有机包裹体均一温度分析和排烃史模拟计算结果，认为塔中地区有３期排烃高峰及成藏期，第一期主要为中奥陶世至志留纪（加里东期），第二期为二叠纪至三叠纪，第三期为白垩纪至现今（喜山期）。高成熟湿气喜山期侵入原生残留油藏有一定普遍性，可改造稠油、软沥青，使这类油藏仍有潜在勘探前景。图３表２参４（王孝陵摘）     

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以塔里木盆地塔北隆起东部的桑塔木断垒天然的天然气与田河气的天然气为实例,讲座了两种源成因的天然气－干酪根裂解气和原油裂解气的组分特征和碳同位素特征,虽然塔北隆起东部与田和河气田的天 气都是寒武系烃源岩的产物,但由于二者的生成过程不同,即塔北隆起东部天然气主要为干酪根裂解气,和田河气田天然气主要为原油二次裂解气,因此二者在天然气组分及期 碳同位素特征上存在着明显的差异,如虽然二者成熟度一致,但和田河气田较之于塔北隆起,前者的天然气具有较高的非烃气体含量和偏轻的甲烷碳同位素值。     

千米桥奥陶系潜山天然气气源对比

为判明黄骅坳陷千米桥奥陶系潜山天然气藏的气源问题，对大港地区不 同层位烃源岩进行热模拟实验。采用气源综合动态对比思路，根据对模拟得到的产气率、轻烃、轻烃碳同位素的研究，对千米桥奥陶系潜山天然气进行动态气源对比。对比结论：板桥凹陷和歧口凹陷沙三段烃源类均可为千米桥奥陶系潜山供气，认为潜山凝析油主要来源于烃源岩成熟阶段，天然气主要来源于烃源岩高成熟阶段。