川中地区须家河组天然气氢同位素特征及其对水体咸化的指示意义

通过对四川盆地川中地区须家河组天然气的组分和碳氢同位素分析,结合前人对川西和川南地区须家河组及四川盆地其他层系天然气研究成果和区域地质背景,开展天然气成因和来源、氢同位素特征与指示意义等研究。结果表明,川中地区须家河组天然气以烃类气体为主,甲烷含量为67.89%～98.05%,重烃气(C_(2~+))含量为0.42%～16.62%,非烃气体(CO_2、N_2)含量较低,除岳121井N_2和CO_2含量较高外,N_2含量平均值为0.82%,CO_2含量平均值为0.26%。元坝须家河组天然气干燥系数平均高达0.991,为干气;川中其他地区须家河组天然气干燥系数皆小于0.95,为湿气。天然气δ~(13)C_1值介于-43.8‰～-29.2‰之间,δ~(13 )C_2值介于-33.5‰～-20.7‰之间,δ~(13 )C_3值介于-33.6‰～-19.3‰之间,δ~(13 )C_4值介于为-27.2‰～-22.2‰之间;天然气δD_1值介于-191‰～-148‰之间,δD_2值介于-165‰～-115‰之间,δD_3值介于-153‰～-107‰之间。甲烷及其同系物(C_(2-4))基本上为碳氢同位素正序排列(δ~(13 )C_1δ~(13 )C_2δ~(13 )C_3δ~(13 )C_4、δD_1δD_2δD_3),与典型的有机成因烷烃气碳氢同位素特征一致。元坝须家河组天然气成熟度R_O值为1.09%～1.78%,川中其他地区须家河组天然气成熟度R_O值为0.64%～0.92%。川中须家河组天然气主要为来自须家河组煤系源岩的煤成气,元坝须二段天然气为来自须家河组煤系源岩的高成熟煤成气混入下寒武统(及下志留统)原油裂解气的混合气。四川盆地须家河组天然气甲烷δD值偏高,都大于-200‰。与来自淡水湖沼相烃源岩的吐哈盆地台北凹陷的煤成气相比,尽管两者成熟度相近,但甲烷δD值差异高达90‰,说明须家河组煤系源岩形成于水体咸化的沉积环境。     

四川盆地超深层天然气地球化学特征

对四川盆地38口井超深层(埋深大于6 000 m)天然气组分及其地球化学特征进行分析,以判明超深层天然气成因。四川盆地超深层天然气组分具如下特征:甲烷占绝对优势,含量最高达99.56%,平均86.67%;乙烷含量低,平均为0.13%;几乎没有丙、丁烷,为干气,属过成熟度气。硫化氢含量最高为25.21%,平均为5.45%;烷烃气碳同位素组成为:δ~(13)C_1值从-33.6‰变化至-26.7‰,δ~(13)C_2值从-32.9‰变化至-22.1‰,绝大部分没有倒转而主要为正碳同位素组成系列。烷烃气氢同位素组成为:δD_1值从-156‰变化至-113‰,少量井δD_2值从-103‰变化至-89‰。二氧化碳碳同位素组成为:δ~(13)C_(CO_2)值从-17.2‰变化至1.9‰,绝大部分在0±3‰范围。根据δ~(13)C_1-δ~(13)C_2-δ~(13)C_3鉴别图版,盆地超深层烷烃气除个别井外绝大部分为煤成气。根据二氧化碳成因鉴别图和δ~(13)C_(CO_2)值,判定除个别井外,超深层二氧化碳绝大部分为碳酸盐岩变质成因。龙岗气田和元坝气田超深层硫化氢为非生物还原型(热化学硫酸盐还原成因),双探号井的超深层硫化氢可能为裂解型(硫酸盐热裂解成因)。     

鄂尔多斯盆地定北地区上古生界天然气来源

定北地区是中国石化在鄂尔多斯盆地的重要探区之一,近年来该区上古生界天然气勘探取得了重要突破,但对该区天然气成因和来源的研究程度偏低,前人对盆地内上古生界天然气是否发生了大规模侧向运移也存在争议。天然气地球化学特征研究表明,定北地区上古生界天然气为典型干气,干燥系数(C_1/C_(1-5))介于0.977～0.986之间,δ~(13)C_1值、δ~(13)C_2值和δD_1值分别为-30.6‰～-28.6‰、-25.9‰～-24.1‰和-191‰～-177‰,CH_4、C_2H_6碳、氢同位素组成均为正序特征。烷烃气碳、氢同位素组成等综合表明,定北地区上古生界天然气为典型煤成气。根据煤成气二阶段分馏模式计算所得R_O值与定北地区上古生界烃源岩样品实测R_O值一致,表明定北地区上古生界天然气主要来自原地的太原组—山西组烃源岩。位于鄂尔多斯盆地东北部的大牛地气田与定北地区相比,其天然气具有较低的δ~(13) C_1值、C_1/C值_(1-5)和C_1/C_(2+3)值及更高的C_2/C_1值,表现出来自相对较低成熟度的烃源岩的特征而不是运移效应,这表明鄂尔多斯盆地上古生界天然气未发生大规模的侧向运移。     

中国天然气水合物气的成因类型

基于中国祁连山冻土带、南海北部珠江口盆地、台西南盆地的陆坡等天然气水合物样品资料,进行了天然气水合物气的成因类型分析。研究结果表明,祁连山木里地区中侏罗统江仓组发现的天然气水合物气主要是油型气,为自生自储型,δ~(13)C_1值为-52.7‰~-35.8‰,δ~(13)C_2值为-42.3‰~-29.4‰;还发现了少量煤成气,气源岩可能主要为中侏罗统木里组含煤地层,δ~(13)C_1值为-35.7‰~-31.3‰,δ~(13)C_2值为-27.5‰~-25.7‰。南海珠江口盆地与台西南盆地天然气水合物气主要是CO_2还原型生物气,δ~(13)C_1值为-74.3‰~-56.7‰,δD1值为-226‰~-180‰;还发现热成因气遗迹,δ~(13)C_1值为-54.1‰~-46.2‰。综合国内外20个地区(盆地)相关天然气水合物气地球化学资料,提出世界天然气水合物热成因气既有油型气也有煤成气,以油型气为主,在中国祁连山和加拿大温哥华岛附近识别出了少量煤成气,煤成气δ~(13)C_1值重即大于等于-45‰,δ~(13)C_2值大于-28‰;油型气δ~(13)C_1值为-53‰~-35‰,δ~(13)C_2值小于-28.5‰。世界天然气水合物气主要是生物成因气,并以CO_2还原型生物气为主,仅在俄罗斯贝加尔湖盆地发现乙酸发酵型生物气。CO_2还原型生物气δD1值重即大于等于-226‰,乙酸发酵型生物气δD1值轻即小于-294‰。世界天然气水合物的生物气δ~(13)C_1值最重的为-56.7‰,最轻的为-95.5‰,其中-75‰~-60‰是高频段。世界天然气水合物气δ~(13)C_1值最重为-31.3‰,最轻的为-95.5‰;δD_1值最重的为-115‰,最轻的为-305‰。     

鄂尔多斯盆地奥陶系盐下天然气地球化学特征及成因

探讨鄂尔多斯盆地奥陶系盐下天然气的成因类型及来源,为勘探部署提供理论依据。以天然气地球化学特征分析为基础,结合成藏组合特点剖析,通过烷烃气及轻烃组分碳同位素组成比对、δ~(13)C_1—RO相关性分析等综合判识天然气成因类型与来源。结果显示,鄂尔多斯盆地奥陶系盐下天然气组分以烃类气体为主,烃类组分含量平均为94.1%。烃类气体中甲烷占优势,甲烷化系数[C_1/∑(C_1—C_n)]随区域热演化程度的不同而变化明显,从靖边—乌审旗—神木地区,甲烷化系数依次由0.99→0.95→0.85逐渐减小。除高含硫天然气外,奥陶系盐下天然气的δ~(13)C_1值、δ~(13)C_2值整体偏低,δ~(13)C_1值分布于-45.90‰～-37.29‰之间,平均为-39.58‰,δ~(13)C_2值分布于-35.58‰～-25.77‰之间,平均为-29.9‰。奥陶系膏盐岩下高含硫天然气的甲烷、乙烷碳同位素值显著偏高,是硫酸盐热化学还原反应(TSR)的结果。综合各项地球化学指标气气、气源比对,结果显示鄂尔多斯盆地奥陶系盐下天然气属于自生自储油型气,奥陶系海相气源岩是其主力供烃源岩。     

西湖凹陷平北地区天然气地球化学特征、成因类型及来源分析

基于天然气的组分、稳定碳同位素和轻烃组成特征及实际地质背景,对东海盆地西湖凹陷平北地区天然气的地球化学特征、成因类型及来源进行了分析和探讨。平北地区天然气体以甲烷为主,重烃含量相对较高,主要表现为湿气特征,非烃类气体主要是N_2和CO_2;天然气δ~(13)C_1和δ~(13)C_2值分别介于-33.7‰～-42.5‰和-22.7‰～-30.9‰,不同油气田之间δ~(13)C_1具有差异性;在C_7轻烃化合物中,甲基环己烷占据明显优势,其质量分数介于47.8%～66.3%,表明天然气具有煤型气特征。成因分析和气源对比表明,该区天然气主体为煤型气,主要处于成熟—高成熟阶段,推测部分浅层天然气主要来源于研究区东侧西次凹成熟度更高的平湖组烃源岩,而大部分天然气仍主要来自于本区成熟度较低的平湖组烃源岩。本文成果可以为西湖凹陷下一步油气勘探提供理论依据。     

从碳、氢同位素组成特征剖析柯克亚油气田的油气成因

柯克亚油气田是塔里木盆地目前发现的最大油气田。根据5口井资料,天然气的δ~(13)C_1值为-36.94‰至-38.36‰,δ~(13)C_2值为-25.68‰至-26.28‰,δ~(13)C_3值为-24.44‰至-25.33‰;δD_1值为-144.14‰至-155.34‰,δD_2值-120.85‰至-132.52‰,δD_3值为-111.36‰至-118.68‰。用这些数据,分别以天然气成因分类 V型鉴别图和δ~(13)C_1-δD_1天然气分类图等4种方法识别为混合气。柯克亚油气田4口井凝析油的δ~(13)C 值在-28.718‰至-30.64‰,其在我国油型凝析油δ~(13)C 值-27.2‰至-34.2‰区间内,故属油型凝析油,不是煤型凝析油。因此,柯克亚油气田的油气具有多源混合的特征。柯克亚油气田实际上为带油环的凝析气田(在此简称油气田)。油气来源尚未完全搞清,研究它,对在塔里木盆地发现更大的油气田无疑是有益的。     

甲、乙烷碳同位素用于判识天然气成因类型的讨论

随着天然气勘探不断向深层发现,高—过成熟天然气越来越多,早期基于成熟—高成熟天然气所建立的用甲、乙烷碳同位素判识天然气成因类型的指标或图版不断显示出一系列的问题。为完善甲、乙烷碳同位素判识指标或图版,采集了中国7个含气盆地近200多口井的天然气样品,分别开展了天然气组分和烷烃碳同位素分析,并对部分气井的天然气样品开展了天然气汞含量分析,研究表明对于大多数天然气来说用乙烷碳同位素δ~(13)C_2=-28‰或-29‰作为划分煤型气和油型气的界限是合理的,但对于部分演化程度较高的天然气来说还需要结合甲烷碳同位素进行综合判断。在用甲、乙烷碳同位素判断天然气类型的图版中,煤型气和油型气的划分界限为δ~(13) C_2=-(10.2δ~(13)C_1+1 246)/29.8,当δ~(13)C_2-(10.2δ~(13)C_1+1 246)/29.8时,天然气类型为煤型气;当δ~(13)C_2-(10.2δ~(13)C_1+1 246)/29.8且δ~(13)C_1-55‰时,天然气类型为油型气;当δ~(13)C_1-55‰时为生物气。     

吐哈盆地台北凹陷天然气地球化学特征及成因分析

根据天然气组分组成及碳、氢同位素特征,分析了吐哈盆地台北凹陷天然气的地球化学特征、成因及来源.研究区烃类气体以甲烷为主,主要分布在60％～80％之间,重烃气(C2+)含量较高,集中在20％～40％之间,天然气干燥系数(C1/C1-5)变化较大,集中在60％～80％之间,为典型的湿气;非烃气体总体含量低,主要为N2和CO2,其中雁木西地区较高含量的N2主要来源于大气氮.天然气δ13C1值偏低,集中在－41‰～－39‰之间,δ13C2值大于－29‰,主频率为－28％～－26‰,δ13 C3值、δ13nC4值集中在－26‰～－24‰之间,表明台北凹陷天然气主要为煤成气.天然气δD1值分布在－239.6‰～－111.8‰之间,主频率为－240‰～－230‰,表明研究区气源母质主要形成于陆相淡水沉积环境,且天然气成熟度不高.雁木西油田部分样品天然气湿度较大且碳、氢同位素发生倒转,主要是生物降解作用所致.天然气主要处于未熟 低熟阶段(Ro≤0.8％),气源对比表明,台北凹陷天然气主要来源于中侏罗统西山窑组未熟—低熟烃源岩,其次为下侏罗统八道湾组成熟烃源岩.     

松辽盆地基底石英脉中无机成因气的地球化学特征及指示意义

松辽盆地深层存在着地球内部来源的无机成因气体,但一直缺少直接的地质证据,而分析该盆地基底岩石则有望成为解决这一问题的突破口。为此,通过基底岩心样品采集、石英脉体分离、包裹体岩相学、流体地球化学分析等技术手段,研究该盆地基底岩石中的石英脉体及脉体中流体包裹体的岩相学特征、碳氢氧同位素特征,探讨石英脉及其包裹体内流体的成因,寻找深部气体向浅部运移的流体记录,并分析基底石英脉包裹体内流体的指示意义。研究结果表明:①石英脉体的氧同位素值介于8.1‰～9.5‰,为岩浆期后热液结晶形成;②石英脉中存在H_2O、H_2O—CO_2和H_2O—CO_2—CH_4共3种原生流体包裹体,完全均一温度介于320～360℃,成分以CO_2、H_2O为主,含有少量CH_4、C_2H_6、N_2、O_2、Ar;③脉体中流体包裹体内水的δ~(18)O介于2.0‰～3.8‰,δD介于-91.6‰～-75.7‰,表现为岩浆脱气后残余水特征;④CO_2的δ~(13)C变化范围较大(介于-13.8‰～-9.7‰),其中烷烃的δ~(13)C_1介于-30.6‰～-24.1‰,δ~(13)C_2介于-33.2‰～-25.7‰,且δ~(13)C_1δ~(13)C_2,呈负碳同位素系列,CO_2和烷烃均显示无机成因气特征。结论认为:①石英脉内烷烃的δ~(13)C_1和δ~(13)C_2与该盆地深层碳同位素完全倒转的烷烃气特征一致,两者可能具有一定的亲缘性;②松辽盆地基底之下岩浆活动产生的热液流体在盆地基底缝隙中结晶形成石英脉体,并且捕获热液流体中的无机成因气,其余无机成因气则沿深大断裂向上运移至盆地内部,为深层天然气藏的形成做出了贡献。     

徐家围子断陷沙河子组致密气地球化学特征及成因

随着松辽盆地非常规天然气勘探的深入,徐家围子断陷沙河子组致密气成为盆地深层天然气勘探新的热点并不断取得突破。为明确沙河子组致密气成因和分布规律,综合天然气组分、稳定碳同位素、包裹体测温等多种手段,对沙河子组致密气地球化学特征和成藏期次进行分析。结果表明:沙河子组天然气以甲烷为主,重烃含量低,普遍含有少量N_2和CO_2,其中δ~(13)C_1分布范围较大,为-33.24‰～-18.00‰,δ~(13)C_2偏重且分布相对集中,为-26.90‰～-15.26‰;碳同位素分布总体呈正序列,部分样品出现δ~(13)C_2大于δ~(13)C_3的倒转现象;沙河子组烃类气为煤型气,存在青山口组末期、嫩江组时期2次成藏过程,嫩江组期生成的高成熟度煤型气与青山口组末期相对低成熟度煤型气的混合是造成烃类气中δ~(13)C_2大于δ~(13)C_3的主要原因;CO_2为无机成因气,分布在基底断裂附近,是营城期火山活动时岩浆脱气作用的产物。     

塔里木盆地库车坳陷克深大气田深层天然气成藏地球化学特征

利用天然气组分定量、稳定碳同位素组成、流体包裹体显微测温和生烃动力学实验数据,对塔里木盆地库车坳陷克深大气田深层天然气的地球化学特征及成因、储层流体包裹体特征与均一温度、油气充注时间及成藏过程进行研究。结果表明:库车坳陷克深大气田深层天然气以烷烃气为主,甲烷含量占87.30%～98.33%,重烃(C~(2~+))含量占0～0.66%,干燥系数达0.99%～1.0%;δ~(13)C_1值、δ~(13)C_2值分别为-29.3‰～-26.4‰、-21.4‰～-16.1‰,属于过成熟的煤成气。克深大气田白垩系巴什基奇克组储层发育2期烃类包裹体:第Ⅰ期为发蓝白色荧光的液态烃包裹体,指示早期轻质油充注;第Ⅱ期为无荧光的气态烃包裹体,与其共生的盐水包裹体均一温度为145～160℃,为晚期天然气充注。克深大气田主要经历了库车组沉积期末(约2.5Ma)以来的天然气大量充注,气源主要来自克深井区和拜城凹陷生气中心的侏罗系煤系烃源岩,为深埋快速生烃、强源储压差作用下晚期聚集成藏。     

川中地区须家河组天然气地球化学特征

为探明川中地区须家河组天然气特征、成因及来源,对该区须家河组天然气组分及碳、氢同位素特征进行了分析。结果表明:川中地区须家河组天然气以甲烷为主,除元坝、通南巴等地区外,主体表现为湿气特征,干燥系数小于0.95,天然气干燥系数主要受烃源岩成熟度的控制。δ~(13)C_1值介于-43.8‰~-29.3‰之间,δ~(13)C_2值介于-35.4‰~-24.3‰之间,δD_(CH_4)值介于-179‰~-152‰之间。天然气成因鉴别及气源对比结果表明:川中地区大部分气田须家河组天然气为煤成气,来源于须家河组煤系烃源岩。川中地区大部分区域仅少数天然气样品发生丙烷、丁烷的碳同位素部分倒转,主要由同源不同期气的混合所致。     

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。     

准噶尔盆地天然气同位素组成特征及成因探讨(摘要)

我们收集了准噶尔盆地50多个天然气样,进行了天然气组分,气态烃碳、氢同位素、稀有气体氦、氩同位素分析,结合盆地地质背景,研究了盆地天然气同位素地球化学特征,探讨其成因和来源。文中提出了天然气碳、氢同位素组成特征与母质、沉积环境和成熟度的密切相关。利用天然气甲烷δ~(13)C_1与R_0的关系、对不同母质类型的天然气进行归一化,提出了回归方程式和准噶尔盆地Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ型天然气δ~(13)C_1-R_0的模式,表明在整个演化过程,这两类天然气δ~(13)C_1值有明显差别为天然气成因分类提供了重要信息,基于对天然气气体组分,碳、氢同位素组成的研究,结合其它指标,提出了准噶尔盆地天然气成因分类及综合判识指标。氩同位素的研究为盆地确定五套气源岩提供了重要依据。由第三纪到石炭纪其     

渤海湾盆地古近系低熟煤成气地球化学特征

中国低熟煤成气的发现及研究始于渤海湾盆地辽河坳陷、苏北盆地等区块,但其后低熟气勘探主要在吐哈盆地中生代获得突破,因此早期煤成低熟气地球化学研究主要集中于吐哈盆地。近年来在渤海湾盆地辽河坳陷及黄骅坳陷低熟煤成气勘探初见成效,为系统、深入研究低熟煤成气地球化学特征提供了机遇。以渤海湾盆地黄骅坳陷和辽河坳陷古近系低熟煤成气为研究对象,结合吐哈盆地中生代低熟煤成气地球化学特征,对中国低熟煤成气地球化学特征进行了完善,同时对渤海湾盆地低熟气勘探潜力进行了探讨。结果表明:渤海湾盆地黄骅坳陷和辽河坳陷古近系天然气δ~(13)C_1-39‰、δD_1-200‰、δ~(13)C_2-δ~(13)C_110‰、烃源岩RO值介于0.5%~0.9%之间,具有与吐哈盆地类似的低熟煤成气特征。在渤海湾盆地除了黄骅坳陷和辽河坳陷外,其他坳陷沙河街组也具有低熟气勘探潜力;渤中凹陷、歧北次凹、东营民丰凹陷东营组亦有低熟气勘探潜力。     

川东北元坝—通南巴地区二叠系—三叠系天然气地球化学特征及成因

依据天然气组分、碳同位素和稀有气体等资料对川东北元坝—通南巴地区二叠系—三叠系天然气地球化学特征及成因进行了系统研究。结果表明,(H_2S+CO_2)与(H_2S+CO_2+∑C_n)比值可以作为表征热化学硫酸盐还原作用(TSR)程度的参数。元坝地区长兴组至须家河组二段、通南巴地区飞仙关组至须家河组四段天然气δ~(13)C_2变化幅度大于δ~(13)C_1,且δ~(13)C_2值介于-24.4%。~-36.7‰,表明存在油型气和煤型气混合,理论上各层系天然气碳同位素均应呈倒序分布,但元坝地区长兴组、飞仙关组和通南巴地区嘉陵江组天然气受TSR影响,仍表现为δ~(13)C_1δ~(13)C_2或δ~(13)C_1δ~(13)C_2δ~(13)C_3的正序分布。元坝地区须家河组三段、四段天然气δ~(13)C_2值大多重于-28%。,以煤型气为主,表现为δ~(13)C_1δ~(13)C_2δ~(13)C_3的正序分布。天然气稀有气体氦同位素R/R_a值分布于0.00881~0.02510,表现出典型的壳源特征,源于TSR的酸性气体和源于烃源岩热演化的有机酸对碳酸盐岩的溶蚀是该地区二氧化碳形成以及δ~(13)C_(CO_2)变重的主要原因。气-气及气-源综合对比表明,元坝—通南巴地区天然气成因类型可以划分为龙潭型(A1型)、混合型(A2型)和须家河型(B型),龙潭型和混合型主要来源于上二叠统龙潭组烃源岩,其中混合型混有少量须家河组来源气,须家河型主要来源于其自身层系的烃源岩。     

莺歌海盆地天然气类型划分与来源分析

莺歌海盆地天然气主要为来自中新统的煤型气,目前对天然气类型是否可以进一步细分以及具体来自中新统哪套烃源岩并无清晰认识,制约了该区天然气的勘探进程。针对以上问题,通过对盆地内天然气地球化学特征的详细剖析,结合烃源岩地球化学及热模拟实验等资料进行分析。研究结果表明:δ~(13)C_2、δ~(13)C_1—δ~(13)C_2和C_2/iC_4等参数可有效将盆内天然气细分为M型和S型;气源分析揭示二者分别来自梅山组与三亚组烃源岩。M型和S型天然气的重烃碳同位素值分别与梅山组和三亚组烃源岩的碳同位素值一致;而M型天然气与梅山组泥岩热解烃地球化学特征相似。该研究为盆地日趋复杂的天然气勘探与成藏研究工作提供理论支撑。     

碳同位素组成异常的天然气成因探讨——以辽河坳陷东部凹陷为例

天然气碳、氢同位素组成特征是判识天然气成因类型、进行气源对比、确定天然气成熟度等的有效地球化学手段.研究认为,甲烷的碳同位素组成主要受源岩母质类型和热演化的影响,乙烷、丙烷等重烃的碳同位素组成主要取决于源岩有机质的碳同位素组成,同时也明显受热演化程度的影响.在辽河坳陷发现一类碳同位素组成异常的天然气,分布于辽河坳陷东部凹陷南部地区,其甲烷的碳同位素δ13C₁值为-44‰～-40‰,乙烷δ13C₂值为-13‰～-6.6‰,丙烷δ13C₃值为-6.1‰～+3.3‰.该类天然气的乙、丙烷异常富集重碳同位素,到目前为止,在天然气藏中还是首次发现.根据地球化学资料和地质背景分析认为,该天然气应该属于无机气和有机气的混合气体.      

天然气形成过程中碳同位素分馏机理——来自热模拟实验的地球化学证据

选取鄂尔多斯盆地低成熟煤样品开展封闭体系黄金管热模拟实验,分析产物特征,从实验角度探讨天然气碳同位素分馏机理,分析天然气碳同位素组成地球化学"异常"特征。鄂尔多斯盆地低成熟煤2℃/h(慢速)和20℃/h(快速)升温的烷烃气最大产率分别为302.74 mL/g和230.16 mL/g;低成熟煤快速升温和慢速升温的δ13C1值分别为-34.8‰～-23.6‰和-35.5‰～-24.0‰,δ13C2值分别为-28.0‰～-9.0‰和-28.9‰～-8.3‰,δ13C3值分别为-25.8‰～-14.7‰和-26.4‰～-13.2‰。实验产物中烷烃气在快速升温550℃出现了明显的碳同位素组成系列部分倒转,其他温度都表现为正碳同位素组成系列。升温系列中δ13C1表现为先变轻后变重的演化规律,δ13C1值的非单调性变化是由于早期CH4来源并非单一所致,可能是有机质的非均质性或者早期富集12CH4和富集13CH4活化能差值的变化形成的同位素分馏效应所致。重烃气碳同位素值的反转既可以发生在高过成熟的页岩气(油型气)中,也可以发生在煤成气中。结合甲苯热模拟实验,明确烷烃气在高过成熟阶段重烃气碳同位素值可发生反转和倒转现象。芳香烃脱甲基以及甲基链接所产生的同位素分馏效应可能是高过成熟烷烃气碳同位素组成反转、倒转的重要原因。图6表3参56