石炭系—二叠系煤成气地球化学特征——以鄂尔多斯盆地和渤海湾盆地为例

通过分析、对比鄂尔多斯盆地和渤海湾盆地67个来源于石炭系—二叠系煤系天然气的组分、稳定碳同位素组成,并结合实际地质背景分析,取得以下认识:鄂尔多斯盆地和渤海湾盆地来源于石炭系—二叠系烃源岩的天然气绝大部分是煤成气,靖边气田少量油型气来源于二叠系太原组灰岩。鄂尔多斯盆地天然气主要为干气,而渤海湾盆地天然气主要为湿气。鄂尔多斯盆地20%天然气样品发生倒转,主要倒转形式为δ13C2δ13 C3,渤海湾盆地27%天然气样品发生倒转,主要表现为δ13C3δ13C4倒转,倒转均是由同源不同期煤成气的混合造成。鄂尔多斯盆地天然气主要是烃源岩在成熟—高成熟阶段生成;渤海湾盆地石炭系—二叠系煤成气主要是成熟阶段的产物,少量天然气为烃源岩在高—过成熟阶段所生成,这部分天然气主要分布在东濮坳陷。成熟度和母质组成的差异使得2个盆地甲烷碳同位素组成存在差别,随着成熟度的增加,2个盆地重烃气与甲烷碳同位素差值逐渐减小。     

渤海湾盆地东濮凹陷桥口—白庙地区古近系沙河街组天然气成因

通过分析渤海湾盆地东濮凹陷桥口—白庙地区古近系沙河街组天然气的组分、稳定碳同位素特征,对其天然气成因类型、成熟度和混源比例进行了研究,取得以下认识:桥口—白庙地区古近系沙河街组天然气成因复杂,有煤成气、油型气和混合气3种天然气类型;桥口地区烷烃气中甲烷含量明显低于白庙地区,而重烃气含量较高;白庙地区天然气成熟度普遍高于桥口地区,前者为成熟—高成熟阶段的烃源岩生成,后者为成熟早期—成熟阶段生成;桥口地区的桥14井、桥73井和桥76井为典型的油型气,主要来源于沙三段腐泥型有机质。白庙地区靠近兰聊断层的白3井和白8井,天然气为典型的煤成气,来源于石炭系—二叠系煤系地层。桥口地区的混合气以油型气为主,白庙地区的混合气则以煤成气为主。2个地区混合成因气具有多套烃源岩层位来源,石炭系—二叠系煤系、古近系腐泥型、腐殖型烃源岩均有贡献。     

歧口凹陷烷烃气碳、氢同位素特征及成因类型

通过对天然气碳同位素、氢同位素和干燥系数关系的分析,划分歧口凹陷的烷烃类天然气成因类型,拓展研究区天然气勘探领域,明确今后勘探方向。歧口凹陷的烷烃类天然气包括生物气、生物-热成因混合气和热成因气3个大类,热成因气是凹陷的主力天然气类型,其探明储量占总储量的95%以上。热成因气按母质类型又划分为陆相油型气和煤成气,油型气按成熟度分为低熟气、成熟气和高熟气,主要来自第三系湖相泥岩;埕海潜山天然气属于高熟煤成气,主要来自石炭系-二叠系煤系烃源岩。今后,歧口凹陷天然气勘探应坚持以中深层为主要层段,以潜山和深层碎屑岩为主要勘探领域,同时加强煤成气资源潜力的研究。     

东濮凹陷深层气藏成藏规律

东濮凹陷具有形成深层气的优越基础地质条件：两套优质烃源岩、多种类型的储集砂体和高异常孔隙发育、厚的岩盐和泥岩作为良好盖层.东濮凹陷深层气可分为煤成气、油型气和混合气3种类型,不同类型的深层气具有不同的空间分布规律.通过生烃史、充注史、构造演化史与油气运聚史综合分析,采用油气成藏的动态预测方法,总结出东濮凹陷深层气藏运聚成藏模式.     

东濮凹陷天然气成藏规律研究

东濮凹陷是渤海湾盆地的一个构造单元,位于豫、鲁和冀三省交界处,面积5300km2。具有丰富的油气资源,是中国东部唯一的既富油又富气的凹陷。东濮凹陷具有形成天然气藏的良好地质条件。东濮凹陷天然气按成因分为煤成气、油成气和混合气,每种天然气在组分、碳同位素、氩同位素等方面有较大差异。煤成气藏成藏期有一次,大约在35-20Ma之间。油型气成藏期为两次,第一期为25-20Ma,第二期为2Ma以来。生烃中心,烃源岩热演化程度,区域生、储、盖组合关系控制了气藏的分布规律。     

渤海湾盆地东濮凹陷天然气成因及分布特征

针对东濮凹陷高热演化程度区天然气成因复杂,天然气富集规律及勘探潜力认识不清等问题,文中利用聚类分析、生烃模拟实验等手段,对天然气成因类型及分布特征进行了研究。研究结果表明：东濮凹陷存在油型气、煤成气及混合气3大类天然气。其中：油型气包括低熟油型气(R_o介于0.5%～1.2%)、中熟油型气(R_o介于1.2%～1.6%)和高熟油型气(R_o介于1.6%～2.0%),依次分布于构造顶部、斜坡带、洼陷带;煤成气R_o介于2.0%～3.0%,包括源外高熟煤成气和源内高熟煤成气;而混合气主要分布在高热演化烃源灶的大断裂周围。通过对主力生气区分析发现,油型气和煤成气对应的烃源岩主力生气深度分别介于4 000～5 000,5 000～7 000 m,空间上具有接力特征。东濮凹陷天然气富集程度与生烃洼陷的热演化程度关系密切,中、高热演化洼陷(R_o介于1.0%～3.0%)将是渤海湾盆地和东濮凹陷未来天然气勘探的重点领域。     

长庆气田奥陶系风化壳气藏中油型气成分的来源

鄂尔多斯盆地石炭系海相烃源岩与下奥陶统碳酸盐岩的对比结果表明,石炭系海相烃源岩虽然不如下奥陶统碳酸盐岩厚,但其生烃能力远高于后者,与奥陶系风化壳储集层的配置情况也好于后者,并且产物也具油型特征,表明奥陶系风化壳气藏的油型气成分来自石炭系海相烃源岩;奥陶系风化壳气藏的天然气是以上古生界煤成气为主、上古生界石炭系油型气为辅的混合气。这一观点既能够很好地解释鄂尔多斯盆地中部古生界自上而下气藏序列天然气成分及碳同位素组成的差异,还可以更好地说明为何风化壳气藏天然气以煤成气为主。     

东濮凹陷天然气富集规律

通过实验模拟,气体组分及同位素特征分析,对东濮凹陷不同类型天然气藏进行了聚类分析,并对成因进行判识。明确了古近系和石炭—二叠系2套烃源岩,在高热演化条件下可依次形成原油裂解气、湖相泥岩干酪根晚期裂解气及煤成气,3种主要生气方式造就了东濮凹陷深层富气。成因判识及气藏动态过程分析表明,东濮凹陷凝析气藏及煤成气藏具有"近源聚集、接力成藏、W型分布"的成藏特征。结合典型气藏解剖,指出深层凝析气及煤成气的富集主要受高热演化烃源岩的分布控制,其中,凝析气藏的有利勘探区域受深度(小于4 350 m)、坡度(同沉积断层)、有机质丰度(TOC0.8%)("三度")控制,二次生烃区域斜坡构造部位及深层储层"甜点"发育区是古近系深层凝析气藏勘探重点领域。煤成气的有利勘探区域主要集中在上古生界煤系源岩Ro2.0%、生气强度大于20×108 m3/km2的区域,中央隆起带及斜坡中下部位为有利勘探区。     

东濮凹陷煤成气成藏时间分析

东濮凹陷煤成气烃源岩为上古生界石炭-二叠系发育暗色泥岩和煤．根据烃源岩的生烃史、包裹体测温资料分析,煤成气可分两个期次．其中二次生烃是主要的成藏期次。在文23气藏成藏．时间大约在35～20Ma之间,户部寨-卫城气藏成藏时间大约在40～30Ma之间。     

东濮凹陷南部湖相油气特征与成因机制

文中采用生物标志物、链烷烃单体碳同位素、天然气组成与碳同位素技术方法,研究了东濮凹陷南部油气特征及成因机制。结果表明:东濮凹陷南部油气纵向上来自沙三中、沙三下亚段烃源岩。但是,平面上,桥口油田主要是来自前梨园洼陷Ⅱ型干酪根生成的油气,天然气以油型气为主,油气具有多期充注特征,属于深部超压油气藏;马厂与三春集油田主要是来自葛岗集洼陷Ⅱ2-Ⅲ型干酪根生成的油气,天然气以煤型气为主,充注时间单一,为常温常压油气藏。东濮凹陷南部油气藏普遍层薄、致密、低孔、低渗,具有重要的致密气勘探前景。     

东濮凹陷兰聊断裂带流体活动的证据

从断裂带附近流体性质出发，深入分析了东濮凹陷兰聊断裂带流体活动特征及其成藏过程。综合分析原油和天然气物性、地层水矿化度、天然气成因类型、稀有气体氦同位素等在平面上和垂向上的变化特征，充分说明了兰聊断裂带中的流体活动。分析认为，深邵石炭、二叠系煤系地层生成的煤型气沿着兰聊断裂及其次生断裂系幕式充注至沙三段和沙二下亚段储层中，在构造高部位形成聚集，并与从杜寨断层或构造翼部运移上来的下第三系油．型气发生混合形成混合气带，不同成因类型的天然气呈明显的“条带状”分布。     

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利用天然气碳同位素资料，解决了气源判识方法和指标问题，并证明鄂尔多斯盆地中部大气田的主要气源层系是下奥陶统，但在气田东部确有来自石炭—二叠系煤系的混源气甚至煤成气存在。根据气源和天然气成熟度的研究结果，把鄂尔多斯盆地北部的天然气划分为４种成因类型：①源于石炭—二叠系的高成熟裂解煤成气；②混源气；③源于下奥陶统的高成熟裂解油型气；④过成熟裂解油型气。后者是中部大气田天然气最主要的成因类型。     

东濮凹陷深层气藏类型与分布规律研究

东濮凹陷深层(3500m以下)天然气资源丰富。按气藏产状将深层气藏分为构造型、非构造型和复合型气藏。受生气洼陷、区域盖层、深层高压和煤系二次生烃的控制，深层气富集于较大的继承性隆起和岩性砂体发育区。次生孔隙发育带是深层气藏高产的关键。环洼带是寻找下第三系油成气藏的有利区域，中央隆起带为煤成气有利勘探方向。     

渤海湾盆地东濮凹陷天然气成藏条件与富集规律

渤海湾盆地东濮凹陷具有下第三系和上古生界2套烃源岩,生烃中心控制着气藏分布,构造特征控制着天然气的聚集,盐岩、厚层泥岩盖层有利于天然气藏的保存,生、储、盖组合关系决定了天然气纵向上的分段性。深层高异常压力和次生孔隙发育带是天然气富集高产的重要条件。东濮凹陷天然气分为上古生界煤成气和下第三系凝析气2种成藏模式,具有晚期成藏和幕式成藏的特点。东濮凹陷目前天然气剩余资源量较大,是中国东部重要的天然气勘探开发阵地,下一步应以下第三系凝析气藏和上古生界煤成气藏作为勘探的重点。      

东濮凹陷古近系致密砂岩气成因与充注差异

中国东部深层古近系致密砂岩气是今后油气勘探的重要接替领域。以东濮凹陷深层古近系致密砂岩气为例,根据天然气组分、碳同位素及储层沥青等分析了天然气成因,从储层致密化及油气充注期等方面,研究了深层洼陷带、斜坡带致密砂岩气充注差异,并划分了气藏成因类型。结果表明,东濮凹陷洼陷带以腐泥型干酪根裂解气为主,并混有原油裂解气,储层在东营组沉积期和明化镇组沉积中期均演化为致密储层,普遍存在东营组沉积中后期—东营组抬升初期、明化镇组沉积后期—第四纪2期油气充注;东濮凹陷斜坡带以原油裂解气为主,储层在明化镇组沉积中期演化为致密储层,以东营组沉积中后期—东营组抬升初期油气充注为主。根据天然气成因、储层致密化进程及其与油气充注期的关系,将东濮凹陷深层古近系致密砂岩气藏划分为2种成因类型:洼陷带2期致密混合型气藏,斜坡带晚期致密原油裂解型气藏。     

渤海湾叠合盆地大中型天然气田的勘探方向

渤海湾盆地是中、新生代裂谷盆地与石炭-二叠系残留含煤盆地的复合叠合盆地。冀中东北部、冀南、黄骅、东濮、济阳和开平等6个中新生界覆盖下的石炭-二叠系煤系残留盆地区,是石炭-二叠系煤成烃源岩、下第三系和中生界暗色泥岩烃源岩以及奥陶系灰岩烃源岩等多源复合含油气系统:具垒、槽相同的地质结构;油气资源丰富;纵向上具九套生储盖组合,平面上具特有的天然气藏序列;形成具“古新混生、古储、中堵”成藏模式的断裂潜山构造复式油气聚集带型油气田,预测通过高精度重力、磁力、电法、地震、地质综合勘探,进行全信息地球物理、地质综合解释、钻探后将会发现一批大中型气田。     

渤海湾盆地杜寨气田深层致密砂岩气成藏机理

截至目前,我国发现并成功开采的致密砂岩气藏主要分布于中西部地区,气源岩有机质类型为偏腐殖型;而天然气成因类型为油型气的致密砂岩气藏则较为少见,尚缺乏系统的研究。为此,以渤海湾盆地东濮凹陷杜寨气田古近系始新统沙河街组三段(以下简称沙三段)气藏为例,应用地质、地球化学、测井等资料,对沙三段中—下亚段致密砂岩气的成藏地质背景进行了系统研究,并在依据储集成岩演化、充注动/阻力演化及烃源岩热演化等成藏要素对天然气成藏阶段进行划分的基础上,根据储层成岩演化序列与油气成藏期次间的耦合关系分析其成藏过程。研究结果表明:(1)沙三段气藏成因类型为油型气的致密砂岩气,具备有机质丰度及成熟度较高的优质烃源岩、累计厚度较大且分布范围较广的储集层、与烃源岩互层的良好的源储配置关系、充足的成藏动力及良好的封盖保存条件等有利的成藏条件;(2)沙三中—下亚段储集层致密,浮力作用下天然气很难发生有效充注,欠压实作用、生烃作用等引起的异常高压是天然气充注的主要动力;(3)沙三中—下亚段经历了两期致密化过程和两期油气充注,致密砂岩气整体具有"先致密、后成藏"的特征,其成藏过程可分为4个演化阶段。     

黄骅坳陷大港探区高含H_2S天然气地球化学特征及成因

渤海湾盆地继冀中坳陷晋县凹陷发现H_2S气藏后,在黄骅坳陷大港探区又发现了高含H_2S气藏,在煤成气气藏中发现如此高含量的H_2S和CO_2在国内还属首次,酸性气体的成因也引起国内学者的关注。通过气、岩有机地球化学参数的对比,认为该区高含量H_2S归因于TSR反应,揭示了煤成气区同样可以发生TSR,丰富了过去只在海相原油裂解气区发生TSR的地质认识;高含量有机或有机-无机混合的CO_2除了与碳酸盐岩的热变质、TSR有关外,与烃类气体属于煤成气有很大的关系。黄骅坳陷大港探区H_2S的富集受储层中的硫源丰富程度和地层温度的控制,高含H_2S天然气主要分布在石炭系—二叠系覆盖且埋深较大的中南部地区,如埕海、泊古—乌马营—王官屯等地区。研究成果对该区高含酸性天然气形成机制以及天然气下一步勘探部署工作都具有积极指导意义。