轻烃录井在凝析气藏气源判识中的应用

梨树断陷苏家次洼火石岭组油气分布比较复杂,实际录取获得的各类实验室分析化验资料已不能满足当前研究的需要。为进行该区凝析气藏天然气成因和气源的判识,基于轻烃录井资料,使用C7轻烃化合物(MCC6、nC7、∑DMCC5)三角图板和C5-C7轻烃化合物(正构烷烃、异构烷烃、环烷烃)三角图板来识别天然气的成因类型,结合“(2-甲基己烷+3-甲基己烷)/正己烷”和“甲基环己烷/正庚烷”这2项指标对该地区天然气气源进行判识,并探讨了该区凝析气藏的形成机制。结果表明:苏家次洼中环带凝析气藏天然气主要来源于腐泥型母质(有机质类型为Ⅱ1型和Ⅰ型干酪根);天然气主要由深凹陷带沙河子组早期原油裂解运移而来;火石岭组受两期油气充注过程的影响,晚期的气侵导致早期形成的油藏相态发生变化,使得该区中环带形成凝析气藏。     

济阳坳陷深层天然气成因判识

近年来，济阳坳陷深层天然气勘探工作取得了一定进展，但深层天然气成因类型判识研究才刚刚起步，成因判识的分歧之一是已发现的天然气究竟是干酪根裂解气还是原油裂解气，这两类天然气从理论上分析在济阳坳陷都有存在的可能性。为此，进行了干酪根与原油裂解的模拟实验，得出了依据ln(C₁/C₂)与ln(C₂/C₃)、甲基环己环/环己环与2,3-二甲基戊烷/甲基环己烷、δ¹³C₁与δ¹³C₂的相关关系能区分原油裂解气和干酪根裂解气的认识：原油裂解气中ln(C₂/C₃)值大，一般比干酪根裂解气中值大2以上；油裂解气中甲基环己环/环己环和2,3-二甲基戊烷/甲基环己烷值较大，分别大于1.5和1；油裂解气中δ¹³C₁与δ¹³C₂轻，初始裂解阶段仅为-55‰和-41.5‰。应用上述相关关系对济阳坳陷深层天然气进行了成因判识，结果认为：济阳坳陷深层天然气大多为干酪根裂解气，也有极少部分原油裂解气的混入。其中丰深1井天然气形成温度为120~170 ℃，原油裂解率小于15%；义115井天然气形成温度最高，原油裂解率为60%~70%。     

四川盆地天然气轻烃组成特征及其应用

对采自四川盆地二叠系茅口组、长兴组和三叠系飞仙关组、嘉陵江组、雷口坡组、须家河组以及侏罗系59个天然气样品的C5-C7轻烃化合物进行了对比研究,指出这些天然气的轻烃主要有3方面的作用：①反映母质类型,川西南部须家河组天然气富含环烷烃和芳烃,川中-川南地区须家河组天然气富含环烷烃,表明这些天然气的母质类型主要为腐殖型;②反映运移相态及水洗作用,川中-川南地区须家河组天然气芳烃分别与正己烷、环己烷、正庚烷参数的比值与其伴生凝析油的相近,主要以游离相运移,而天然气轻烃组成具高链烷烃、低芳烃的特点,主要原因是天然气在运移成藏过程中芳烃受到水洗作用的影响;③反映原油裂解气特征,二叠系茅口组-中三叠统雷口坡组以海相腐泥型为主的天然气轻烃富含甲基环烷烃,是原油裂解气的一种标志。      

四川盆地中二叠统天然气地球化学特征及成因判识

四川盆地中二叠统是继震旦—下古生界之后的又一勘探热点领域,但对其天然气地球化学特征及成因类型尚不清楚。为此,通过剖析最新气样天然气组分、烷烃同位素等地球化学参数,结合前人研究成果,总结四川盆地中二叠统天然气地球化学特征,论证天然气成因类型。研究结果表明:1)四川盆地中二叠统天然气为典型干气。以烃类气体为主,CH_4体积分数高,C_2H_6,C_3H_8体积分数低,干燥系数大;非烃气体体积分数低,含微量N_2、中低量CO_2,中低质量浓度的H2S。2)四川盆地中二叠统天然气甲、乙碳同位素大多发生倒转。δ~(13)C_2分布范围较广,为-36.7‰~-25.2‰,δ~(13)C_1相对较重,介于-35.6‰~-27.7‰;δ2H1主要分布于-141‰~-125‰。3)多数天然气δ~(13)C_2轻于-29.0‰,甲基环己烷/正庚烷和(2-甲基己烷+3-甲基己烷)/正己烷2项比值分别为大于1.0和0.5,ln(C_1/C_2)值介于6.19~7.87,ln(C_2/C_3)值介于3.00~4.76,碳同位素、轻烃、组分特征综合判识中二叠统天然气类型为原油裂解气。     

煤成气轻烃组分和碳同位素分布特征与天然气勘探

采用烃源岩热模拟实验和轻烃单体烃碳同位素分析方法,对煤热解轻烃生成模式及煤系烃源岩热解轻烃碳同位素组成特征的研究表明,在成熟度 R_o 值为1.1%～1.7%时,煤热解轻烃大量生成;当 R_o 值大于1.7%时,以芳烃生成为主。煤热解轻烃中苯和甲苯碳同位素均较重,苯的碳同位素值平均为－22.2‰,甲苯的碳同位素值平均为－22.1‰,与母源有机质干酪根碳同位素值非常接近,具有良好的碳同位素继承效应。对塔里木、准噶尔、鄂尔多斯、四川和松辽等盆地煤成气轻烃组分和碳同位素分析表明,煤成气具有甲基环己烷分布优势,在甲基环己烷、二甲基环戊烷和正庚烷相对组成中,173个煤成气样品中有92%的样品甲基环己烷相对含量大于50%;煤成气轻烃中苯、甲苯、环己烷和甲基环己烷碳同位素重,碳同位素值平均分别为－20.9‰、－20.4‰、－21.9‰和－22.0‰。应用轻烃组成变化对苏里格煤成气大气田天然气运移方向进行的研究表明,在气藏形成时期,天然气运移方向为由南向北。     

塔里木盆地顺北地区奥陶系超深层天然气地球化学特征及成因

塔里木盆地顺托果勒地区奥陶系超深层油气藏相态分布复杂, 轻质油藏、挥发油藏、凝析油气藏和干气藏并存。根据天然气组分、组分碳氢同位素以及天然气轻烃等分析数据,研究了顺北地区奥陶系超深层天然气的地球化学特征及成因, 并与顺托、顺南、古隆、古城地区奥陶系天然气成因进行了对比。顺北地区奥陶系超深层天然气干燥系数低, 绝大多数天然气干燥系数分布范围在0.52~0.88之间, 天然气为湿气。天然气普遍含有微量的H₂S, 天然气甲烷碳同位素值偏低,分布范围为-49.6‰~-44.7‰, 乙烷碳同位素值分布范围为-39.3‰~-32.5‰。天然气碳、氢同位素均具有正序系列。天然气轻烃甲基环己烷指数小于35%, C₅-C₇轻烃组成以正构烷烃和异构烷烃为主。顺托果勒地区奥陶系天然气均为油型气, 顺北地区奥陶系天然气以干酪根裂解气为主, 混有原油裂解早期阶段形成的湿气; 而顺托、顺南、古隆、古城地区奥陶系天然气为原油裂解气。2种不同成因的裂解气具有相同的气源岩——寒武系, 不同类型天然气的分布与不同地区奥陶系经历的最高古地温和（或）现今地温密不可分, 顺北地区奥陶系T₇⁴界面经历的最高古地温、现今地温分布范围分别在170~180 ℃、150~160 ℃之间, 低于顺托和顺南地区奥陶系T₇⁴界面经历的最高古地温和现今地温, 未达到原油大量裂解温度, 因而顺北地区奥陶系保存有轻质油藏和挥发油藏, 天然气以干酪根裂解气为主,而由顺托、顺南、古隆、古城地区,现今地温和（或）古地温高, 导致原油大规模裂解, 使得奥陶系油气藏由凝析油气藏至干气藏变化,天然气为原油裂解气。     

吐哈盆地原油轻烃地球化学特征

通过对吐哈盆地23个原油样品进行轻烃组分、Mango参数和成熟度等研究,认识到原油富含环烷烃,直链烷烃含量低,以陆源有机质为主;甲基环己烷指标(MCH-I)指示出原油的干酪根类型为Ⅲ型;N61/N51值和(N61+N51)/(P2+P3+N2)值等不同结构类型轻烃化合物的比值显示原油属于陆相油;C7化合物组成中甲基环己烷>50%,二甲基环戊烷<9%,正庚烷<40%,是煤成油和混源油的特征;根据石蜡指数和庚烷值认为吐哈盆地原油属正常原油,原油生成时最大温度介于91.16～102.22℃之间.     

金湖凹陷原油轻烃的地球化学特征及意义

对金湖凹陷40个原油样品进行轻烃组分、Mango参数和成熟度等研究。甲基环己烷指数指示出该凹陷原油的干酪根类型为Ⅰ-Ⅱ型;C₅轻烃特征显示有机质来源既有腐泥型也有腐殖型;Mango轻烃参数K₁值基本符合轻烃稳态催化动力学轻烃成因模式,暗示着该凹陷原油有着相似的沉积环境;C₅-C₇轻烃三环优势大于五环和六环优势,表明该地区原油主要来源于湖相沉积环境的烃源岩;原油轻烃组分中的庚烷值和异庚烷指数都较低,原油成熟度低,原油形成温度在120~128℃之间。为进一步认识金湖凹陷原油和烃源岩的地球化学特征提供科学依据。     

鄂尔多斯盆地大牛地气田上古生界致密气轻烃地球化学特征

大牛地气田是鄂尔多斯盆地典型致密砂岩大气田之一。为了更深入了解该区天然气的成因和来源,揭示天然气运移相态,对大牛地气田上古生界致密气开展了轻烃地球化学特征分析。研究表明,该区上古生界致密气C_5-7轻烃组成具有异构烷烃优势分布,C_6-7轻烃组成中芳烃含量整体偏低(<10%),甚至未检出芳烃,C₇轻烃组成具有甲基环己烷优势分布特征,甲基环己烷相对含量均超过50%。上二叠统下石盒子组天然气K₁值、K₂值均与二叠系山西组和石炭系太原组天然气一致,而δ¹³C₁值则与山西组天然气一致,与太原组天然气有明显不同。与山西组天然气相比,下石盒子组天然气整体具有偏低的苯/正己烷、苯/环己烷和甲苯/正庚烷比值,以及明显偏高的正庚烷/甲基环己烷比值。轻烃地球化学特征及烷烃气碳氢同位素组成综合表明,大牛地气田上古生界天然气为典型煤成气,其中山西组和太原组天然气均为原地自生自储,而下石盒子组天然气为下伏山西组烃源岩生成的天然气经历了游离相垂向运移聚集形成,...     

天然气运移轻烃地球化学示踪——以鄂尔多斯盆地东胜气田为例

基于天然气中轻烃化合物组成分析和区域性对比,结合组分和甲烷碳同位素组成特征,揭示轻烃地球化学特征对鄂尔多斯盆地东胜气田上古生界天然气运移和水溶及逸散等示踪作用,探讨运移作用对特定轻烃指标的关联效应。研究表明：(1)东胜气田二叠系下石盒子组天然气C_5-7异构烷烃含量高于正构烷烃,C_6-7轻烃组成呈链烷烃优势分布且芳香烃含量明显偏低(小于4.0%),C₇轻烃主体呈甲基环己烷优势分布,整体表现出煤成气特征且受到了水溶等作用影响;(2)东胜气田天然气经历了自南向北的游离相运移,并在充注后发生不同程度的水溶作用,其中泊尔江海子断裂以北什股壕地区天然气在聚集后具有明显的散失;(3)长距离的游离相运移导致天然气C₇轻烃中甲基环己烷相对含量和甲苯/正庚烷值降低、正庚烷/甲基环己烷值和庚烷值增大,水溶作用导致轻烃异庚烷值增大,天然气散失导致什股壕地区天然气中C_5-7正构烷烃相对异构烷烃含量增加。     

干酪根裂解气和原油裂解气的成因判识方法

天然气既可来源于干酪根的裂解气,也可来源于原油的裂解气。对于腐泥型有机质,绝大部分天然气是来自源岩生成的原油裂解气,只有部分来自干酪根的裂解气,因此天然气气源研究不仅要指出来自哪套源岩,还需指出它的成因,尤其是高演化地区天然气气源研究。该文以塔里木盆地海相腐泥型天然气为例,根据天然气组成ln(C₂/C₃)与(δ13C₂-δ13C₃)以及甲烷碳同位素特征判识其成因。塔北地区的干气主要为干酪根晚期裂解气,塔北英买力奥陶系及塔中石炭系的天然气主要为原油裂解气。      

天然气成因类型及其鉴别

中国经过20年天然气科技攻关，已形成天然气成因类型及其鉴别标志的理论体系和方法。天然气成因类型可划分为有机成因气、无机成因气、混合成因气3大类。有机成因气根据演化程度划分为生物气、生物一热催化过渡带气、热解气和裂解气，根据母质类型划分为煤成气（包括煤成热解气和煤成裂解气，在天然气资源中占主导地位）和油型气（主要是原油伴生气，包括油型热解气和油型裂解气）；无机成因气以二氧化碳为主，分为岩石化学成因和幔源成因两种主要类型；混合成因气是两种或两种以上成因类型气混合而成的天然气，常见的主要有3类（同一烃源岩不同热演化阶段生成天然气的混合，不同烃源岩生成天然气的混合，有机成因气和无机成因气的混合）。常用的天然气成因类型鉴别指标有天然气组分、烷烃气碳同位素、二氧化碳碳同位素和轻烃参数，其中，碳同位素是判别各类成因天然气最有效和最实用的指标。图1表2参41     

珠江口盆地白云凹陷原油半开放条件下裂解成气模拟实验

为深入研究珠江口盆地白云凹陷原油裂解机制及产物变化特征，选取了白云凹陷渐新统珠海组原油样品，利用高温高压模拟实验，模拟了地下压力、地下流体介质及半开放条件下、不同升温速率的原油裂解过程，分析了气产率和气体组分特征。研究表明，原油样品在365℃开始裂解，裂解产率随温度增加而增加，在20℃/h的升温速率下，最终（550℃）裂解气体产率、烃气产率和非烃气体产率分别为580.13，394.25，185.88 mg/g；而在60℃/h的升温速率下，最终（550℃）裂解气体产率、烃气产率和非烃气体产率分别为707.68，485.77，221.91 mg/g。不同升温速率下最终产率的差异和烃气的组分差异均与不同温度下原油裂解机制差异有关。从原油裂解成气模拟实验的组分特征来看，大部分原油裂解气具有较高的重烃气含量，而较高重烃含量可作为判识原油裂解气和干酪根裂解气的辅助指标。      

白云深水区东部油气成因来源与成藏特征

白云深水区东部位于珠江口盆地珠二坳陷白云凹陷东部深水区,是一个发育文昌组、恩平组、珠海组3套有效烃源岩、早中新世富砂深水扇和晚渐新世陆架浅水三角洲储盖组合及构造—岩性圈闭的复合油气成藏区。油—岩特征生物标志化合物的对比结果和原油轻烃组成特征表明,LW3-1、LH34-2构造所产凝析油和原油及LH29-1构造气藏所产凝析油主要来自白云主洼恩平组烃源岩,LH29-1、LH16-2构造油藏所产原油主要来自白云东洼恩平组烃源岩,该区凝析油和原油有珠海组烃源岩的贡献。天然气主要源自白云主洼恩平组烃源岩干酪根裂解气,有文昌组烃源岩生成的原油裂解气的贡献。白云深水区东部油气成藏带主体有两期成藏,早期聚油,晚期聚天然气及凝析油,主成藏期在粤海期—现今,LH29低凸起成藏带油藏遭受气洗。白云深水区东部存在的5个断裂带、流体底辟是垂向输导体,区域砂岩层、不整合面与构造脊耦合形成侧向运载层,共同控制该区成藏带的有效烃源灶位置与运聚。     

松辽盆地梨树断陷负碳同位素系列天然气成因探讨

松辽盆地梨树断陷孤家子气田和新立油气田所产天然气单体烃碳同位素组成为负碳同位素系列,为探讨其成因,从其地质背景、天然气的化学组成、碳同位素组成和轻烃组成等多方面进行综合分析。认为研究区无深大断裂带发育,化学组成中以烃类气体为主,干燥系数>0.95,但其重烃含量反而高于有机来源的后五家户油气田的天然气,CO2含量甚微且与重烃组成正相关,轻烃组成中的庚烷值和异庚烷值落在脂族曲线的高熟延长线上,表征了负碳同位素系列天然气中具有不可忽视的油型裂解气的贡献。     

珠江口盆地番禺低隆起天然气成因和气源分析

指出:珠江口盆地番禺低隆起天然气组成差异较大,既有烃类含量很高的纯烃气藏,也有无机成因的二氧化碳气藏和高含氮气藏;天然气乙烷碳同位素值绝大多数小于-28‰,以混合气和油型气为主;甲烷碳同位素值介于-44.2‰～-33.6‰之间,C2+含量介于4.76%～10.98%之间,C1/(C2+C3)值介于6.28～21.44之间,大多属于高成熟―过成熟天然气;与天然气相伴生的高成熟凝析油具有较高的Pr/Ph值(2.58～6.38),双杜松烷有一定丰度,C304-甲基甾烷含量低,来自于恩平组烃源岩。利用ln(C1/C2)―ln(C2/C3)和(δ13C2-δ13C3)―ln(C2/C3)图版,结合油-气-岩的综合分析,认为番禺低隆起天然气以来自于恩平组烃源岩干酪根裂解气为主,以原油裂解气和文昌组烃源岩晚期干酪根裂解气为辅。     

川中地区侏罗系天然气与原油轻烃地球化学特征对比

天然气伴生凝析油及轻质油的轻烃地球化学参数常常被用于天然气成因和油—气对比研究,但蒸发分馏等次生作用对天然气和伴生原油的轻烃组成会产生一定的影响。基于川中地区16件侏罗系天然气与伴生凝析油或轻质油样品气相色谱分析,探讨了轻烃组成及相关地球化学参数在天然气和原油中的差异。研究表明：蒸发分馏作用对油气轻烃组成影响明显,相对于伴生原油,天然气轻烃组成具有高异构烷烃和正构烷烃相对含量,而贫环烷烃和芳香烃的特征。蒸发分馏作用对甲基环己烷指数、环己烷指数、Mango参数K₁等成因参数影响不大,伴生原油的这类指标均可以较好地反映天然气的成因类型。蒸发分馏作用对成熟度参数异庚烷值影响较小,而对庚烷值、2,4?DMC₅/2,3?DMC₅值影响明显。轻烃化合物沸点的不同可能是导致天然气与原油中不同类型化合物相对含量存在差异的主要原因,并且沸点较低的化合物在天然气中相对含量更高。组成轻烃参数的化合物的沸点差异越大,该参数受蒸发分馏作用影响越大,天然气与伴生原油的该参数值相差也越显著。而当比值参数中组成分子与分母的化合物的沸点之差小于2 ℃时,该参数基本不受蒸发分馏作用的影响。     

烃类与非烃综合判识干酪根与原油裂解气

在天然气成因类型研究中,如何有效识别干酪根与原油裂解气一直是一个难题。选取不同类型干酪根、不同性质原油开展半封闭—半开放体系的热压生排烃模拟实验及其产物的地球化学分析研究,并对典型的干酪根、原油裂解气（田）进行了地球化学统计和比对。研究表明,干酪根热解气与原油裂解气中烷烃组分及其碳同位素组成显示相似的演化特征,Ln(C₂/C₃)值均呈早期近似水平和晚期近似垂向变化特征,在高过成熟阶段Ln(C₂/C₃)值与δ¹³C₂-δ¹³C₃差值具有快速增大的趋势,二者趋同性变化特征指示了生气母质的高温裂解过程,但这些指标不是干酪根与原油裂解气的判识标志,提出天然气中烷烃分子及同位素组成的有机组合是判断有机质（干酪根、原油）高温裂解气的可靠指标,却并不能直接识别干酪根热解气或原油裂解气;非烃组分的演化特征具有明显的差异性,干酪根热解气以高含氮气(N₂)为主,原油裂解气往往高含硫化氢(H₂ S), N₂、H₂ S含量作为一项重要指标可以与烷烃气同位素组成相结合有效区别干酪根与原油裂解气,分析结果与四川盆地、塔里木盆地不同油气田的地质实际相吻合。天然气中烃类和非烃组成的综合分析为有效判断干酪根与原油裂解气提供了新的途径。     

原油裂解气在天然气勘探中的意义

从油气生成理论和古油藏演化过程的讨论中引申出原油裂解气的问题。一般所说的原油裂解气主要是指古油藏演化中的原油裂解气 ,油藏中的原油由于后期深埋 ,必然发生裂解而形成天然气和沥青。这种原油裂解气只有在特定的地质条件下才能形成 ,如塔里木盆地巴楚隆起的和田河气田的天然气 ,主要是由于构造运动使早期形成的油藏埋藏很深导致原油裂解的产物。塔北隆起东部桑塔木断垒带的天然气与和田河气田的天然气同是源自寒武系烃源岩 ,但桑塔木天然气主要为干酪根裂解气 ,而和田河天然气主要为原油裂解气 ,因此二者在天然气组成和天然气组分碳同位素特征上存在差异 ,如虽然二者成熟度一致 ,但和田河气田天然气的非烃气体含量高于桑塔木天然气 ,其甲烷碳同位素值则比桑塔木天然气的轻。对于古油藏而言 ,原油裂解既对油藏起破坏作用 ,同时又可形成天然气藏的特殊气源。图 6参 1 2