南海北部大陆架Y盆地天然气中N2成因及气源剖析与探讨

Y盆地天然气中普遍含有非烃N₂和CO₂,且N₂含量与无机CO₂总体呈相互消长关系,而与CH₄为主的烃类气正相关。非烃N₂依据其含量可划分为低含N₂(N₂<10％)、含N₂(N₂=10％～15％)和富(高)N₂天然气(N₂>15％)等三类,而N₂成因则根据其地质地球化学特征及伴生稀有气体同位素特点,可将其综合判识为大气成因、壳源有机成因及壳源有机―无机混合成因等三种成因类型。N₂总体分布特征多具有平面上分区分块、剖面上集中富集于400～1600m的浅层或超浅层的特点。N₂与CO₂及烃类气的共生组合关系,常常具有有机成因的富N₂天然气与低含量有机CO₂及高含量CH₄为主的烃类气伴生,而有机―无机混合成因的低含N₂、含N₂天然气则多与高含量无机CO₂及部分CH₄为主烃类气并存的组合特征。很显然,这种共生组合关系决定了N₂的成因及气源构成特点。因此,基于N₂成因类型及与CO₂及烃类气的共生组合关系和分布特征,结合地质地球化学的综合分析研究,可以综合判识N₂气源。     

济阳坳陷断裂活动与CO2气成藏的关系

对济阳坳陷断裂发育特征、断裂对CO₂气释放、运移和聚集成藏的控制作用分别进行了分析研究，认为该坳陷多期次、复杂的断裂活动为幔源CO₂气的成藏提供了良好运移、聚集条件，幔源无机成因的CO₂气自地幔岩浆脱气能够沿着断裂运移到浅层圈闭聚集成藏，其中断裂活动起到了关键的作用，济阳坳陷已发现的八里泊、花沟、阳25等CO₂气藏均与周围的断裂活动有关。埕南断裂、临商断裂、高青-平南断裂是济阳坳陷内CO₂气运移、聚集成藏的有利断裂，断裂带附近的各类构造和岩性圈闭是济阳坳陷CO₂气勘探取得进一步突破的有利目标。     

哈尔金混合气藏成因及气体的垂向分布规律

松辽盆地长岭断陷哈尔金气藏（营城组）是烃类（CH₄）与CO₂混合气藏。对哈尔金混合气藏成因、气源特征及成藏期次研究表明,该混合气藏是烃类先于CO₂注入,气藏定型于新近纪,属晚期成藏。根据天然气在气藏中浮力与毛细管力平衡的物理模型,推演出烃类气藏含气饱和度分布的数学模型,该模型反映了储层中原始含气饱和度分布的基本原理。混合气藏中各种气体垂向分布符合重力分异原理,在均匀介质储层条件下,从气藏的底部向顶部,密度较大的CO₂饱和度逐渐降低,而密度相对较小的CH₄饱和度逐渐增加。在构造混合气藏的多孔介质储层中,密度大的CO₂气占据较大的孔隙部分,密度相对较小的CH₄气占据中等孔隙部分,而束缚水占据较小的孔隙部分。哈尔金混合气藏顶部CO₂含量高于底部是由于储层孔隙结构的变化所致。     

南盘江坳陷天然气地球化学特征及新认识

南盘江坳陷是目前油气勘探程度不高的地区,如何解释秧1井的天然气出现的高含N₂和高含CO₂两种情况,以及如何认识南盘江坳陷天然气的来源一直是人们关注的问题。为此,在讨论南盘江坳陷天然气（显示）地球化学特征基础上,得出了以下认识：①秧1井的天然气显示主要为高N₂和高CO₂两类非烃天然气为主,结合南盘江区域地质上气显示以高N₂天然气为主的事实,认为高N₂天然气是南盘江坳陷具有地质意义的天然气;②与前人观点不同的是,认为该地区天然气主要为中泥盆统泥质烃源岩的“晚期阶段聚气”造成的--尽管南盘江古油藏沥青为原油裂解后形成的焦沥青,但研究认为该地区高N₂天然气不是原油裂解气,也不是源自上二叠统龙潭组的煤型气,而主要是源自中泥盆统泥质烃源岩的干酪根裂解气;同时强调中泥盆统泥质烃源岩的“晚期阶段聚气”是造成该地区天然气高N₂、烃类组分碳同位素值偏重的主要原因。     

松辽盆地梨树断陷金山地区天然气地球化学特征及其地质意义

金山地区位于梨树断陷的东南斜坡带上,是重要的天然气勘探区。通过对金山地区已发现油气藏的天然气地球化学特征研究,认为金山地区天然气有2种不同类型的成因:(1)金2井天然气CO₂含量高,为非烃气藏,CO₂为无机成因气,烷烃气干燥系数高,为干气,属无机与有机的混合成因气,有机成因气主要为油型气;(2)其余各井天然气非烃含量低,为烷烃气藏,烷烃气中CH₄含量较低,为典型湿气,属成熟-高成熟煤型气。      

济阳坳陷无机成因CO2气藏成藏条件

研究无机成因CO₂气藏的成藏条件，对预测CO₂气藏有着重要的意义。为此，通过综合分析济阳坳陷中部地区已发现的6个无机成因CO₂气藏的生、运、储、盖及圈闭等条件，得出以下认识：幔源岩浆活动为CO₂气藏的形成提供了充足的气源；断裂是CO₂运移的主要通道；广泛发育的碳酸盐岩和碎屑岩是CO₂气藏的主要储层；泥岩和致密砂砾岩是CO₂气藏良好的盖层；再加上多种类型的圈闭组合，共同构成了CO₂气藏成藏的有利条件。同时，还发现深部来的超临界状态CO₂在运移成藏过程中与烃类油气存在着一定的相互作用。     

珠江口盆地番禺低隆起天然气成因研究

为了给白云凹陷深水区下一步油气勘探提供依据,文章运用多种天然气成因判别方法，对珠江口盆地番禺低隆起10口井38个天然气组分数据和60个稳定碳同位素数据进行了综合分析，认为该区天然气以烃类气体为主，其中甲烷含量占绝对优势，非烃气主要为N₂和CO₂，分布极不均匀；番禺低隆起的烃类气以成熟气为主，具有油型气和煤成气的混合成因特征，且以煤成气为主，其主力气源岩为白云凹陷Ⅱ₂-Ⅲ型干酪根有机质的恩平组泥岩，次要气源岩为白云凹陷Ⅰ-Ⅱ₁型干酪根有机质的文昌组泥岩；非烃气N₂和CO₂主要为无机成因。     

松辽盆地南部长岭断陷高含CO2气藏成藏机制分析

通过对松辽盆地南部长岭断陷典型高含CO₂气藏的解剖,对比分析了长深1、长深2、长深4、长深6、长深7等高含CO₂气藏的气体成因、分布特征及其差异,指出基底大断裂的活动特征决定了幔源CO₂和烃类气成藏条件的相对好坏,从而决定了气藏中CO₂的含量及含CO₂天然气的赋存层位,建立了长岭断陷高含CO₂气藏运聚成藏模式,合理解释了长岭断陷含CO₂天然气的勘探现状和复杂分布问题,为CO₂和烃类气的钻前预测提供了理论依据。     

松辽盆地长岭断陷老英台—达尔罕凸起CO2分布特征及成因分析

松辽盆地长岭断陷老英台凸起区广泛分布CO₂气层或与烃类气体伴生的CO₂,其含量和组成非均质性明显,不同井区或同一井区不同层位气层中CO₂的相对含量及同位素组成均可能存在明显差别,表明其成因十分复杂。揭示研究区CO₂的成因机理,不仅具有理论意义,对研究区天然气勘探也具有重要的现实意义。根据CO₂组成、同位素分布特征,结合伴生烃类气体分析,可知研究区深层CO₂既有无机成因,也有有机成因,或者两者混合成因。其中,CO₂含量相对较高的营城组气层中的CO₂主要为无机成因气,而CO₂含量较低的登娄库组气层中的CO₂为有机成因或有机—无机混合成因。登娄库组有机成因CO₂与烃类气为同期成藏;营城组CO₂有与烃类气同期形成的,但大规模的无机成因的CO₂为新近纪之后晚期成藏的。      

莺歌海盆地热流体上侵活动与天然气运聚富集关系探讨

指出:莺歌海盆地是新生代发育的一个高温盆地,其高地温场及高大地热流值主要集中于盆地中部坳陷区的泥底辟构造带;由于热流体活动的分区分块与分层的局部性侵入,导致了CO₂等非烃气及烃类气运聚富集亦县分区分块与分层性。认为泥底辟发育演化及热流体上侵活动是控制天然气尤其是CO₂等非烃气运聚乃至富集成藏的主导因素,而CO₂等非烃气与烃类气的运聚时间及运聚通道的差异,则是控制和制约烃类气与非烃气差异运聚及富集成藏的关键所在。     

基于竞争吸附的页岩气藏提高采收率机理

为研究注CO₂提高页岩气藏采收率的机理以及确定合理的注入参数,以页岩吸附解吸实验为基础,对比了页岩自然降压开采和在不同注入压力、注入速率下注CO₂开采页岩气藏的实验结果,研究了降压开采和注CO₂开采2种方式下CH₄的采气速率和采收率的变化。结果表明,在相同实验条件下,CO₂吸附能力最强,CH₄次之,N₂最弱,N₂解吸能力最强,CH₄次之,CO₂最弱;3种气体的等温解吸曲线相对于等温吸附曲线均存在一定的滞后,CO₂的滞后现象最为明显;降压开采的采收率较低,注CO₂可以有效提高CH₄的采气速率,延长稳产时间,使累计产气量快速增长;在一定注入压力和注入速率范围内,CH₄采收率随着CO₂注入压力和注入速率的增加而增加,但其增加幅度因岩心孔隙度和渗透率的不同而有所不同。     

松辽盆地北部二氧化碳气藏成因地球化学研究

松辽盆地北部深层已发现的二氧化碳(CO₂)工业气藏主要处于徐家围子断陷带深层,火山岩储集层的岩石化学数据表明,徐家围子的火山岩以钙碱性为主,为幔源岩浆分异作用的产物。徐家围子断陷带昌德东气藏天然气中的CO₂ 含量高(89.73%~90.38%),CO₂的碳同位素值为-6.61‰~-4.06‰,落在无机成因区,3He/4He值为3.9×10-6和4.5×10-6,介于幔源与壳源之间,伴生甲烷同系物的碳同位素呈倒序排列,具有无机成因气负碳同位素系列的特征。CO₂/3He值为1.9×109,指示出气藏中CO₂是上地幔脱气成因。火山岩储集层岩石化学数据和气体化学成分判别的结果说明徐家围子断陷带昌德东气藏的形成和幔源岩浆有关,其CO₂是无机幔源成因。      

试论不同成因混合气藏及其控制因素

天然气具有分子小、重量轻、粘度低和被岩石吸附能力小、运移速度快、扩散能力强、运移途径长等特征,所以聚集在一个气藏或气苗中诸气体组分,除具同一成因外,也有混合成因的.以往仅根据其主要组分的成因,把整个天然气藏统归同一成因,而忽视了不同成因的混合气藏(苗)的研究.近几年来,由于重视了天然气组分的同位素测试,我国有很多气藏(苗)是具有不同成因混合气藏的特征的.      

南海北部二氧化碳对天然气水合物形成与分布的影响

南海北部天然气富含CO₂等非烃气体,非烃气体对于水合物既有建设性,也有破坏性。含CO₂的天然气向上运移渗漏到浅层,条件适当时,CO₂可作为碳源,被还原成CH₄,在浅层形成水合物成藏。选取南海北部的几组不同CO₂、N₂含量的气体组分进行的实验表明,含CO₂的天然气形成水合物的温度比纯甲烷水合物要高,致使水合物的赋存深度增加,从而拓展了水合物稳定带的厚度。高含CO₂的天然气藏发生强渗漏并运移至上覆甲烷水合物层时,CO₂可能会置换甲烷水合物中的甲烷,使原有的水合物矿藏遭受破坏或甲烷饱和度下降。      

高—过成熟页岩CH4/N2/CO2混合气体竞争吸附特征与地质意义

为研究高—过成熟页岩对N₂、CH₄及CO₂混合气体的竞争吸附特征及其地质意义,通过混合气体吸附—解吸装置,结合穿透曲线法,对四川盆地周缘NY?1井龙马溪组1 420.90 m、1 422.75 m、1 423.75 m和牛蹄塘组2 261.53 m、2 265.80 m、2 268.37 m 6个深度的岩样,开展了20 ℃、注气压力0.25 MPa条件下N₂、CH₄和CO₂等比例混合气体的竞争吸附实验,得到了各岩样对混合气体的竞争吸附规律;并通过低温N₂和CO₂吸附法,分析了6个岩样的孔隙结构,探究了其对竞争吸附的影响。结果表明：龙马溪组页岩中N₂出口端浓度有超过初始浓度的现象,而牛蹄塘组页岩中N₂、CH₄和CO₂出口端浓度均未超过初始浓度;实验结果与Yoon?Nelson模型拟合结果较好,R²值可达0.9以上,各岩样吸附速率常数均有N₂>CH₄>CO₂的规律,故N₂相较CH₄和CO₂可先被样品吸附,随后吸附速率慢的CH₄和CO₂被吸附,岩样对2种气体吸附选择性更强,所以将N₂置换出,导致龙马溪组岩样N₂出口端浓度超过初始浓度;龙马溪组岩样中微孔发育程度较高,孔径小、比表面积大、吸附能力强,能更好地吸附CH₄和CO₂这2种吸附选择性强的气体,使得已吸附的N₂被置换出,从而造成游离气中N₂浓度增加。实验结论为我国页岩气勘探开发提供了理论依据,同时对部分地区页岩气组分中N₂的成因具有一定指导意义。     

实验室条件下厌氧降解原油及次生气体地球化学特征

选取胜利油田2个油样(一个遭受明显改造,另一个没有遭受明显改造),实验室条件下对2个油样进行厌氧降解,定期抽取微生物作用后的油样,对降解后的原油及厌氧降解原油产生的天然气进行多种实验分析,探讨原油的变化以及厌氧降解气的地球化学特征。结果表明:原油在厌氧降解过程中,族组分发生变化;原油被微生物厌氧降解产生二氧化碳,部分二氧化碳被还原成甲烷;次生气中甲烷碳同位素主要分布在-43.4‰左右,二氧化碳碳同位素主要为-11.8‰左右,表明厌氧降解气是有机成因的。而随着降解时间的增加,甲烷碳同位素变轻,二氧化碳碳同位素变重。      

惰性及特种可燃气体对甲烷爆炸特性的影响实验及分析

天然气开采和集输过程中的防爆问题一直是安全控制的重点,常见的特种可燃气体（H₂、H₂S和CO）及惰性气体（CO₂和N₂）对天然气的爆炸特性有很大影响。为此,通过实验和理论模型,分析了惰性气体和特种可燃气体对CH4爆炸特性的影响规律。结果表明：①随着惰性气体含量的增加,CH₄爆炸极限范围变窄,爆炸的临界氧含量值增大,爆炸的危险性降低,其中CO₂比N₂具有更好的爆炸抑制效果;②随着特种可燃气体含量的增多,混合可燃气的爆炸极限会向所添加特种气体的爆炸上下限逼近,明显扩大了CH₄的爆炸极限范围,降低了发生爆炸的临界氧含量,增加了爆炸风险;③在有惰性气体存在的条件下,温度、压力的上升也会增加CH₄的爆炸风险。该研究成果可应用于气田、煤田开发和天然气集输过程中的防爆工艺,预防和降低天然气爆炸风险,保证安全生产。     

莺歌海盆地乐东10区新近系黄流组储层天然气充注与超压演化史

莺歌海盆地乐东10区新近系黄流组储层异常高压极其发育,压力系数最高可达2.3,超压的发育和演化与天然气成藏关系密切。基于流体包裹体岩相学观察,通过流体包裹体显微测温和激光拉曼光谱分析恢复黄流组储层气包裹体捕获压力,研究储层天然气充注和压力演化的关系。莺歌海盆地乐东10区黄流组储层发育纯CO₂气包裹体、富CH₄气包裹体、CO₂-CH₄混合气包裹体,对应两期CO₂和两期烃类气体充注。两期CO₂充注时间分别在2.0 Ma和1.0 Ma,包裹体中碳同位素显示两期CO₂为无机成因。两期烃类气体充注时间均晚于两期CO₂充注时间,分别是在1.8 Ma和0.4 Ma。黄流组储层超压经历了先增后降的过程。在2.0～1.0 Ma,两期CO₂和一期天然气的充注使黄流组储层压力逐渐升高,第二期CO₂充注到黄流组储层中之后,最大压力系数达到2.43。第二期烃类气体充注对应的黄流组储层剩余压力和压力系数都低于第二期CO₂充注时期,可能指示了在第二期CO₂充注之后,存在天然气泄漏的现象,使储层压力在1.0～0.4 Ma降低。莺歌海盆地乐东10区黄流组储层天然气充注与压力演化的关系对认识天然气成藏规律具有重要意义。     

阿克1井天然气气源探讨

阿克1井是在塔里木盆地喀什凹陷获得工业气流的第一口探井,与该盆地其他地区相比,其天然气地球化学特征有着独特性:干燥系数大,非烃气体含量较高,甲烷碳同位素异常重(居塔里木盆地已发现的天然气之首),稀有气体3He/4He、40Ar/36Ar比值较大。根据区域烃源岩发育特征、源岩地球化学特征和热演化史,初步确定阿克1井的气源岩以石炭系为主。     

黔北地区安页1井下志留统松坎组天然气成因

黔北安页1井是四川盆地外围获得重大油气突破的页岩气井,该井下志留统松坎组具有较好的油气资源潜力。为了对该区出气地层（松坎组）天然气的成因进行深入研究,我们将该区下志留统松坎组与下志留统石牛栏组以示区分,并对松坎组展开了地球化学、气体组分和气体同位素等一系列实验。实验结果表明：该区松坎组特殊岩性组合条件下的TOC均值为0.16%,R_o分布在2.75%~2.92%,均值为2.95%,干酪根类型以Ⅱ₁型为主;松坎组气体烃类组分主要以甲烷为主（96%以上）,含少量的乙烷、丙烷及其它烃类气体。研究区松坎组天然气干燥系数明显小于五峰-龙马溪组页岩气干燥系数,同时研究区新滩组的CO₂含量明显高于上覆松坎组和下伏五峰-龙马溪组的CO₂含量。松坎组气体同位素δ¹³C₁值在-33.2‰~-33.9‰,均值为-33.5‰;δ¹³C₂值在-36.5‰~-37.0‰,均值为-36.8‰;δD_CH4值在-145.8‰~-156.6‰,均值为-150.0‰;该组干酪根碳同位素值在-32.9‰~-32.6‰,均值为-32.75‰。结合CO₂示踪天然气运移理论、天然气干燥系数以及气源对比特征,说明安页1井松坎组地层中的天然气主要来源于本层泥页岩热裂解生成的页岩气。