天然气气源对比研究方法进展

一直以来同位素地球化学在气源对比研究中发挥着重要作用，天然气组分碳、氢稳定同位素已经用于判别天然气的烃源岩、源岩热演化程度和成藏过程，稀有气体同位素也已经广泛运用于天然气的来源判别。近年来，又发展了诸如流体包裹体气源对比方法，利用苯、甲苯、二甲苯、甲基环己烷等轻烃单体碳同位素气源对比方法，天然气组分的详细解剖与气源直接对比方法和气源动态综合对比方法等，这些方法促进了天然气气源对比的深入研究。比较系统地介绍了气源对比方法上的发展、创新和今后发展的一些趋势。     

塔里木盆地天然气聚集及地球化学特征

本文在现有地质资料分析的基础上，首先从天然气组分、气态烃碳同位素、非烃气同位素、天然气轻烃及伴生凝析油等方面系统剖析了塔木盆地中天然气的地球化学特征，提出了三大类五亚类的天然气成因分类方案。     

四川盆地上三叠统须家河组天然气地球化学特征及成因类型判识

根据四川盆地上三叠统须家河组天然气甲烷同位素分布特征以及和同系物的系列碳同位素值关系，可判断其天然气为有机成因；四川盆地上三叠统须家河组天然气碳同位素富集系数，明显高于下伏层系天然气碳同位素富集系数，与部分侏罗系天然气碳同位素富集系数较为相近。利用天然气碳同位素富集系数与甲烷和乙烷碳同位素值间的相互关系，判断四川盆地上三叠统须家河组天然气成因类型以成熟的煤型气为主，部分气藏为成熟的油系—煤系的混合气，少数构造的须家河天然气为高成熟的油系-煤系混合气。     

应用多元信息综合分析法进行气源追踪——以济阳坳陷深层气气源追踪为例

本文利用济阳坳陷３个地区５口深井（＞４０００ｍ）天然气的碳同位素、氩同位素、轻烃组成和地质背景等多种信息，采取天然气－源岩吸咐气直接对比法、天然气－生油气洼陷中原生油气藏原油伴生气间接对比法、氩同位素分析法、成藏条件分析法等，对不同地质条件下的气源进行了有效地追踪，最后建立了各自的成藏模式。     

储层自生方解石碳同位素值应用于油气运移示踪

以鄂尔多斯盆地上古生界气层为例，探讨了砂岩储层中自生方解石的碳同位素组成特征及变化机制，并剖析了其与天然气成熟度和二氧化碳碳同位素值之间的内在联系，进而认为：方解石的碳同位素组成与天然气的二氧化碳参与胶结物沉淀作用有关；其碳同位素值变化主要取决于含二氧化碳天然气的热演化程度；气源层早期成气演化阶段生成的成熟度较低的天然气中二氧化碳碳同位素值轻，所形成的自生方解石碳同位素相应较轻；而后期生成的成熟度较高的天然气中二氧化碳碳同位素值重，造成方解石碳同位素值相对也较重。因此可据储层自生方解石碳同位素比值与天然气成熟度及相应二氧化碳碳同位素值之间的关系，结合该盆地上古生界天然气的生成和运聚特点，将自生方解石碳同位素值作为油气运移示踪指标，并以此确定出米脂气田石盒子组气层天然气是由南向北运移的。     

渤中地区天然气成因

系统研究了渤中地区已发现的天然气地球化学特征。天然气主要为烃类气体，纵向上，古近系及以下储集层中的天然气为湿气，新近系的天然气多为干气。天然气甲、乙烷碳同位素变化较大，其中QHD30—1构造天然气乙烷碳同位素最重，而BZ28—1构造天然气甲烷碳同位素最重。天然气成熟度为成熟-高成熟；天然气中烃类气为有机成因气，可分为油型气、煤成气和混合气3类，但以混合气为主。     

柴达木盆地天然气气源对比

为了确定柴达木盆地不同地区的气源岩，在天然气组分、天然气甲烷至戊烷碳同位素、天然气轻烃组分与天然气轻烃碳同位素分析的基础上，挑选合适的气源对比指标，进行了天然气气源对比。分析总结出2套有效的气源对比指标：一套为盆地级气源对比指标，包括：甲烷碳同位素与甲乙烷碳同位素差交汇关系、天然气乙烷碳同位素与C₂⁺交汇关系、天然气轻烃组分与同位素交汇关系和天然气轻烃碳同位素交汇关系，用于鉴别柴东、柴北缘和柴西不同地区的天然气；另一套为精细级气源对比指标，包括：天然气轻烃庚烷值和天然气轻烃指纹特征，主要用于鉴别柴西或柴北缘不同层位的天然气。根据辨识出的天然气性质，结合气源岩的特征和分布，确定出的气岩对比结果为：柴西北部新近系天然气的主要烃源岩为N₂¹，柴西北部古近系烃源岩为N₁，柴西南部新近系烃源岩为E₃²，柴西南部古近系烃源岩为E₃¹，柴北缘天然气主要烃源岩为J_1＋2，柴东天然气主要烃源岩为Q_1＋2。     

渤海海域中部地区天然气组成与成因类型

渤海海域中部地区已发现的天然气主要为烃类气体，成熟度为成熟高成熟，古近系及以下储集层中的天然气为湿气，新近系的天然气多为干气。天然气甲烷、乙烷碳同位素变化较大，其中，BZ28—1构造天然气甲烷碳同位素最重，QHD30—1构造天然气乙烷碳同位素最重。烃类气为有机成因气，可分为油型气、煤成气和混合气，以混合气为主。图2表1参9     

克拉苏构造带天然气地球化学特征研究

克拉苏构造带天然气的化学组分分析结果表明克拉苏构造带天然气以烃类组分为主，甲烷含量为96．5％～98．5％，几乎不含大于乙烷的烃类组分，非烃含量少，干燥系数几乎接近1．0，组分偏干。根据碳同位素系列分布判断出克拉苏构造带天然气为有机成因的天然气，并且甲烷和乙烷碳同位素值的差值较大；重烃碳同位素明显偏重，并且有微弱的“倒转”现象；利用V型图版、乙烷碳同位素分布特征和演化程度判断出克拉苏构造带天然气为高温裂解气。根据δ^13C2等于-29‰为煤型气和油型气的区分标准可知克拉苏构造带天然气属于煤型气。利用δ^13C1～R。关系式确定克拉苏构造带的天然气属于高-过成熟天然气。     

热模拟在线同位素技术在气源对比中的应用--以渤中凹陷QHD30-1N-1井、BZ13-1-3井气源对比为例

采用热模拟与同位素仪联机的新技术——热模拟在线碳同位素分析技术，以天然气乙烷碳同位素、岩石热解气乙烷碳同位素为指标，结合烃源岩干酪根碳同位素和成熟度等资料，对渤中凹陷周缘QHD30-1N-1井、BZ13-1-3井的天然气进行精细气源对比，取得了较好的效果。对比试验表明：QHD30-1N-1井煤成气来源于前第三纪地层，BZ13-1-3井的油型气源于沙一段、沙二段烃源岩。     

四川盆地陆相天然气成因类型划分与对比

对四川盆地天然气轻烃指纹、碳氢同位素、稀有气体同位素等进行了系统研究。天然气碳同位素δ13C1—δ13C2关系的分区和分层对比研究显示天然气受母质类型、成熟度及运移等多种因素影响。轻烃指纹表明川西坳陷天然气以腐殖型来源为主,川中、川南及川东地区天然气既有腐殖型也有腐泥型来源,天然气明显具有油型气特征。川西坳陷中段须二段天然气碳同位素δ13C1较高,而部分碳同位素δ13C2位于-28‰以下显示了其油型气和高成熟度特征,研究区其它样品分布区间相对集中,均表现为典型的煤型气特征。四川盆地海、陆相天然气可以利用δ13C2—δD1很好区分,氢同位素δD1=-140‰和碳同位素δ13C2=-28‰可将四川盆地海相和陆相天然气进行区分。稀有气体同位素表明天然气基本上为壳源成因,无幔源稀有气体的加入。     

天然气中CO_2氧同位素在线检测技术与应用

氧同位素作为有效的地球化学参数,在同位素地质年代学、环境科学研究等许多领域得到广泛应用,CO_2氧同位素也是一个非常有效的示踪剂,可用于判识气源,然而这一指标尚未应用于油气勘探领域。应用气相色谱-气体稳定同位素质谱联用技术,建立了天然气中CO_2的氧同位素在线检测方法。在对松辽盆地、四川盆地、塔里木盆地天然气组分、组分碳同位素、稀有气体组成与稀有气体同位素等地球化学资料研究的基础上,对盆地天然气中CO_2氧同位素进行分析,发现不同盆地、不同来源天然气中CO_2的碳、氧同位素分布特征存在明显差异,表明CO_2的氧同位素具有较好的成因指示意义。通过CO_2的碳-氧同位素分布,可将气藏中CO_2细分为上地幔来源、碳酸盐岩来源以及有机成因,为天然气成因及气源对比研究提供了新手段。     

苏里格气田天然气运移和气源分析

通过分析鄂尔多斯盆地苏里格气田天然气组分、稳定同位素和稀有气体同位素组成指出，该气田天然气以烃类气体为主，气体碳同位素组成偏重；天然气源岩形成于淡水一半咸水沉积环境；天然气主要来源于石炭二叠系煤系烃源岩；天然气碳同位素（δ^13C1，δ^13C2）具有从西南向东北方向变重和^3He／^4He值呈略增加的趋势；反映了天然气具有从东北向西南运移的趋势。根据天然气中^40Ar／^36Ar值，计算了石炭一二叠系源岩中K含量的变化范围，初步确定了煤岩生成天然气的贡献率在65％以上，为主要生气源岩。     

鄂尔多斯盆地富县古生界天然气成因及气源综合识别

近年来,鄂尔多斯盆地南部（简称鄂南）古生界天然气勘探取得重要进展,展示了良好的勘探前景,但鄂南古生界天然气成因及气源研究相对薄弱,直接制约了下一步的勘探部署。为此通过系统开展富县古生界天然气组分、烷烃气碳氢同位素、稀有气体组分和同位素等地球化学分析,查明了鄂南富县古生界天然气中甲烷占绝对优势,含有一定量的重烃,非烃气CO₂、N₂含量相对较高,显示其为过成熟阶段生成的干气。鄂南富县古生界天然气以典型油型气为主,煤型气为辅,甲烷和乙烷的碳同位素组成存在倒转现象可能为油型气与煤型气的混合造成,上古生界天然气烷烃气碳同位素组成普遍比下古生界天然气偏重,可能混有相对较多的煤型气。综合运用烃源岩干酪根碳同位素—岩石脱附气碳同位素—天然气乙烷碳同位素、天然气甲烷氢同位素、稀有气体Ar同位素定年等综合地球化学手段,推断出鄂南富县古生界天然气可能主要来源于下古生界马家沟组烃源岩。     

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运用自行设计的天然气运移物理模拟装置，研究天然气在运移过程中所发生的组分分异和碳同位素分馏特征，目的是了解天然气在不同疏导层运移过程中所发生的组分及同位素变化规律。实验结果表明，天然气在运移过程中发生了比较明显的成分色层效应和碳同位素分馏现象，粘土矿物对天然气中重烃组分具有较强的束缚能力，甲烷碳同位素对运移条件及过程较为敏感。本项模拟实验对进一步认识天然气运移过程中组分和碳同位素变化机理具有重要意义。     

用乙烷碳同位素判别天然气成因类型存在问题探讨

乙烷碳同位素是天然气成因类型判别的重要指标,在天然气成因类型判别和气源岩研究中发挥了重要作用,其主要依据是:1腐殖型有机质比腐泥型有机质富集13C,腐殖型烃源岩比腐泥型烃源岩有机质的碳同位素值更高;2乙烷碳同位素受成熟度的影响很小,很好地继承了天然气母源有机质的碳同位素组成特征。但是,国内外一些地区天然气的研究表明:1部分腐泥型有机质具有异常高的碳同位素值,其形成的天然气会表现出煤成气的碳同位素组成特征;2成熟度对天然气的乙烷碳同位素值存在较明显影响,低成熟天然气通常具有很低的乙烷碳同位素值,无论其来源于腐泥型烃源岩还是腐殖型烃源岩,通常表现出油型气的乙烷碳同位素组成特征。因此,在应用乙烷碳同位素判断天然气成因类型时,需要考虑烃源岩形成的沉积环境、烃源岩原始有机质的碳同位素组成及天然气的成熟度等因素,才能够正确、合理地判断天然气成因类型。     

甲烷碳同位素在天然气勘探中的应用

本文只讨论以烃类组分为主的热成因天然气中甲烷碳同位素的问题。用于天然气勘探的甲烷碳同位素方法包括两个方面的内容:一是测定勘探区内表层沉积物和探井岩心(或岩屑)的吸附甲烷的碳同位素异常变化以及气显示中甲烷碳同位素组成特征,用以指导勘探;二是对已发现的天然气藏测定其甲烷碳同位素,提供有关成因、类型、成熟度、运移、次生变化等多方面的信息,以便对天然气进行综合评价。甲烷碳同位素组成、天然气组分、源岩有机质类型和成熟度等是目前天然气勘探中广泛使用并且行之有效的地球化学指标。本文除用实例讨论了前人提出的由温度和母质类型决定的甲烷碳同位素组成特征之外,还根据碳同位素分馏理论提出用同源的甲烷与原油以及甲烷与干酪根的碳同位素差值作为天然气类型及成熟度的指标,并对煤层甲烷碳同位素数据的应用提出了自己的见解。     

天然气地质学中的氩、碳同位素相关研究

氩、碳同位素组成是天然气形成演化、成因类型研究和源岩追索的重要手段。在同一含油气盆地,源岩沉积类型,演化温度和演化时间等因素对天然气氩、碳同位素组成都具有控制作用。本文在多年工作基础上,结合前人的研究,从沉积特点、演化特点和天然气地球化学特征上探讨了碳和氩同位素组成的相关性及其在天然气形成演化和源岩追索方面综合研究的意义,认为天然气氩碳同位素组成特征对天然气地质学研究具有重要价值。     

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根据川西地区周公山构造周１井在二叠系玄武岩中钻获工业气流的气体组分，碳氢同位素值等地球化学表征，并结合以往研究与勘探成果，对天然气来源，勘探前景进行了论证，研究表明，玄武岩非常规气藏之天然气具有高含甲烷，高干燥系数，高同位素值，低重烃，无硫化氢（三高一低一无）特征，属有机成因的煤系高成熟晚期气，天然气主要来自同一层系（上二叠统煤系Ⅲ型母质烃源层）。天然气甲烷碳同位素虽然显示重值，但明显低于典型无机     

台湾西部天然气地质研究新进展

本概述了近十年来台湾西部天然气地质研究中，在综合性地球化学、天然气的化学组分和同位素，二氧化碳气源，煤成烃以及生物标志化合物的应用等方面研究的新进展。