长岭断陷无机成因天然气的判别与分布特征

通过对松辽盆地长岭断陷烷烃气和CO2碳同位素资料的分析,认为该地区存在无机成因天然气。烃类气体中具有重碳同位素异常(δ13 C1>-30‰)和负碳同位素系序(δ13 C1>δ13 C2>δ13 C3>δ13 C4)的同位素分布特征,CO2碳同位素分布在-4.63‰～-16.7‰,部分天然气表现出无机成因烃类气体的特点。3 He/4 He值为0.88Ra,指示有幔源氦的存在,说明该区天然气可能是壳幔混源。长岭断陷天然气藏中不仅无机成因烷烃气由北向南逐渐减少,且幔源CO2也表现出从西北向东南含量明显减少,与区域构造、断裂走向和火山岩密切相关等与无机成因烷烃气相似的分布特征。     

渤海湾盆地CO2气田（藏）地球化学特征及分布

通过对渤海湾盆地典型CO2气田(藏)系统的地质与地球化学特征分析,研究了CO2气田(藏)的成因及分布规律.中国东部渤海湾盆地黄骅坳陷和济阳坳陷已发现11个CO2气田(藏),天然气地球化学特征分析显示:气田(藏)中CO2含量、δ13Cco2组成和R/Ra值互呈正相关关系,而CO2含量与CH4含量呈负相关关系δ13Cco2组成较重、R/Ra值及40Ar/36Ar值较大,说明CO2以幔源无机成因为主.黄骅坳陷CO2气田(藏)存在有机成因和无机成因两种不同类型的烷烃气,而济阳坳陷.CO2气田(藏)中的烷烃气是有机成因的,并以油型气为主.结合该区地质特征研究发现,火山幔源型CO2气田(藏)通常分布在高地温场、断裂交汇部位、火成岩区及其附近和R/Ra值高异常带,这些规律可为预测CO2富集有利区提供依据.图9表1参36     

中国东部天然气分布特征

中国东部天然气成因类型多,主要为有机成因的烷烃气、无机成因的烷烃气和无机成因的CO23种类型.目前发现的有机成因烷烃气大气田主要分布在大陆架上的莺琼盆地(崖13-1气田、乐东22-1气田和东方1-1气田)、珠江口盆地(番禺30-1气田)、东海盆地(春晓气田)和台西盆地(铁砧山气田),天然气乙烷碳同位素较重,δ13C2值大于-28‰,成因类型为煤成气;无机成因的烷烃大气田分布在松辽盆地的深层(如兴城气田等),天然气具有甲烷碳同位素较重(δ13C1值大于-30‰)、负碳同位素系列和R/Ra＞0.5等特征;CO2气田(藏)分布较广,从北部的松辽盆地至南部的莺琼盆地均有分布,共发现有35个CO2气田(藏),这些气田(藏)具有CO2含量均大于60%,δ13Cco2值大于-8‰的分布特征.     

长岭断陷CO2气藏与烃类气藏成藏特征

以长岭断陷中部隆起区有机成因烃类气藏和无机成因CO2气藏的成藏条件与分布规律研究为基础,应用储集层流体包裹体分析技术,结合构造演化史分析,研究两种气藏的形成时间、期次和序次,并建立两种气藏的成藏模式.综合研究表明:长岭断陷有机成因气为过成熟煤成气,来自营城组、沙河子组及火石岭组烃源岩;无机成因CO2气以幔源成因为主、火山岩自身脱气成因为辅,气源断裂体系的展布与幔源火山活动脱气是无机CO2气藏富集和运聚的两大主控因素.长岭断陷烃类气体先期成藏(成藏时间为距今81～86 Ma,姚家组沉积期一嫩江组沉积早期),CO2气后期成藏(成藏时间为距今约28 Ma,古近纪末);CO2气藏主要赋存于营城组火山岩中,单独存在或与烃类气体混合存在,且烃类气藏位于混合气藏的上部.     

中国东部无机成因的二氧化碳气藏及其特征

有机成因δ^13Cco2值小于－10‰，无机成因δ^13Cco2值则大于－8‰；天然气中CO2含量大于60％是无机成因的，小于此值有机的、无的和混合的成因均有。CO2含量90％以上称CO2气藏、90％－60％叫亚CO2气藏、60％－15％为高含CO2气藏、15％以下为含CO2气藏。我国东部已发现万金塔气田、花沟气藏、黄桥气田和平方王气顶气藏等一批无机成因的CO2气藏。其中黄桥和万金塔气田已开发。最后，研究了无机成因CO2气藏的特征。     

松辽盆地无机成因气及气源模式

松辽盆地发现了万金塔、乾安、孤店和昌德东4个二氧化碳气藏,并在徐家围子地区发现了无机烃气的踪迹,同时在盆地北部发现多处氦气异常,主要为幔源成因,证实了幔源气体在该区存在的普遍性.对气藏成藏条件和深部壳幔结构的研究表明,松辽盆地存在多种类型无机"气源",由于赋存的地质条件和演化过程不同,不同气源脱气的方式、脱出气体的类型、脱气量也大不相同,共有4种主要的模式:地幔物质沿超岩石圈断裂直接脱气模式;热流底辟体脱气模式;火山—岩浆成因模式;碳酸盐岩热变质成因模式.松辽盆地热流底辟体、壳内岩浆房和火山岩在空间上叠置,且已发现的无机二氧化碳气富集区与这三者密切相关,表明热流底辟体脱气模式和火山—岩浆成因模式是无机成因气主要的"气源"模式.     

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地球化学特征显示,松辽盆地在多处发现的高含量CO2气藏属于无机成因天然气,徐家围子地区发现的具重碳同位素和负碳同位素系列的烃类气体说明盆地不内不仅存在无机成因的CO2气藏,而且也极有可能形成无机成因的烃类气藏。盆地深部地质研究表明,地幔上隆、地壳减薄、地壳中发育的“网状”结构以及部分深大断裂的发育,使松辽盆地具备了形成无机成因气的条件,也说明盆地内现在发现的无机成因天然气可能来源于地球深部。 地球内部不同圈层内发育的流体是无机成因天然气 形成的基础。松辽盆地古中央隆起带两侧、西部凹陷区是无机成因天然气发育的有利地区;沿嫩江大断裂带和幔源岩浆底劈带是寻找无机烃类气体的有利地区。     

松辽盆地无机成因烃类气藏的幔源贡献

幔源氦对氦含量的贡献值不能完全代表其它组分的幔源贡献。依据松辽盆地的地质条件和勘探成果并通过筛选该盆地实际气藏组分的混合模拟结果，得到了松辽盆地昌德、肇州西和升深2井等3个气藏无机成因的贡献大于80％的结论，说明松辽盆地无机成因的气源是非常巨大的，同时指出，松辽盆地有机成因与无机成因甲烷同位素的判别界限定为－30‰比较合适，天然气样品中单独的^3He/^4He指标得到的幔源拟的贡献值不能化表气藏中无机成因烃类气体的幔源贡献。     

松辽盆地长岭断陷CO2气藏形成及分布规律

长岭断陷位于松辽盆地中央坳陷南部,自20世纪70年代末在断陷南部万金塔发现CO2气藏后,又相继在孤店、长岭等地区发现高含量的CO2气藏.CO2气藏分布主要受深大断裂、火山岩或岩浆岩分布的控制.长岭断陷主要控陷大断裂有8条,究竟哪些断裂影响CO2气分布是勘探部署工作亟待解决的问题.为此提出幔源CO2气的运移及成藏模式,认为基底走滑断裂控制着无机成因气藏分布.乾安断裂和长岭断裂是具有低角度走滑性质的控陷断裂,纵横向延伸长并位于断陷内所有断层之下,断裂活动期CO2等幔源气沿断层向上运移,断陷内所有CO2气藏的形成都与这2条断层有关.     

莺琼盆地天然气中CO_2的成因及气源综合判识

在以往研究及近期所获新的地质地化资料的基础上 ,重点对CO2 成因及气源进行了较深入系统的研究 ,进一步剖析和确证了莺歌海盆地浅层气藏富CO2 气的壳源型无机成因和极少量的壳幔过渡型混合成因 ,且这种富CO2 气的成因类型完全不同于中国东部及东南亚地区的火山幔源成因的CO2 气。富CO2 气的气源主要来自沉积巨厚的上新—中新统海相含钙砂泥岩。琼东南盆地天然气中CO2 多属壳源型无机成因和壳源型有机—无机混合成因这两种类型     

松辽盆地北部生物降解成因气及其成藏特征

松辽盆地具有与北美盛产生物气的白垩纪诸盆地最为接近的地质条件,无论维度上还是源岩质量均可以进行类比。目前,松辽盆地已探明17个具生物气特征的气藏:干燥系数大(C₁/ΣC₁₊大于0.95);甲烷稳定碳同位素较轻(δ¹³C₁分布在-60‰~-50‰)。因此,对这个地区的生物气潜力一直给与了极大的期望,这些气藏的赋存条件研究也成了找寻该区生物气聚集的主要立足点。然而综合分析认为,该区目前探明的"生物气藏"以次生型生物改造气藏为主,是热成因油气遭受生物降解产生的次生生物气与残留热成因甲烷混合而成。主要证据如下:①生物降解导致异构烷烃含量增加、丙烷含量明显减少;②湿气组分的稳定碳同位素特征具有生物降解痕迹;③天然气中氮气含量越高,反映生物活动有关的特征越明显;④生物气藏伴生液态烃均发生过明显的生物降解作用。微生物降解程度、保存条件以及后期热成因天然气有否补充是造成生物降解气特征复杂的重要原因。而目前尚未探明原生型生物气的赋存,主要原因是松辽盆地自晚白垩纪-古近纪以来长期处于抬升降温状态,不利于原生生物气的持续形成,更加不利于构造部位原生生物气的保存;只有在稳定性相对较好的区块发育的岩性圈闭中,才可能有原生生物气藏的赋存。最后,总结了次生生物气藏的判别方法和标志,以为同类地区浅层生物气勘探提供参考。     

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在以往研究及近期所获新的地质地化资料的基础上,重点对CO2成因及气源进行了较深入系统的研究,进一步剖析和确证了莺歌海盆地浅层气藏富CO2气的壳源型无机成因和极少量的壳幔过渡型混合成因,且这种富CO2气的成因类型完全不同于中国东部及东南亚地区的火山幔源成因的CO2气,富CO2气的气源主要来自沉积巨的上新－中新统海相含钙砂泥岩,琼东南盆地天然气中CO2多属壳源型无机成因和壳源型有机－无机混合成因这两种类型。     

徐家围子断陷烷烃气碳同位素反序机制

松辽盆地徐家围子断陷深层天然气甲烷碳同位素重,且烷烃碳同位素序列大部分为倒转和反序。关于这些碳同位素反序的天然气是有机成因还是无机成因,一直存在争议。为此,进行了一系列烃类生成和合成实验。利用徐家围子断陷幔源二氧化碳进行了费-托合成实验,其烃产物大部分未发生碳同位素反序。选取松辽盆地深层沙河子组低成熟烃源岩,开展了生气模拟实验,并在对模拟产物进行化学组成和碳同位素测定的基础上,根据模拟实验温度条件与地质条件的差异,客观地选定了化学组成和碳同位素特征均与徐家围子断陷深层天然气一致的端元气,进行泥岩和煤生成的烃气产物在理论上的混合。混合结果表明,两种有机成因的端元气,在一定的混合比例区间内,会发生碳同位素倒转和反序。因此,无机合成的烃气碳同位素并不一定反序,而有机成因天然气混合也可能出现碳同位素反序现象。对生气模拟实验结果、现代火山泉水逸出气以及研究区源岩生烃条件综合分析表明,徐家围子断陷深层天然气以有机成因气为主。     

双城-太平川地区稀有气体同位素特征

通过对松辽盆地东部天然气中稀有气体及二氧化碳同位素组成的测试，探讨了天然气组分中氦和二氧化碳的成因及其地质意义，并对该区天然气气源岩年龄进行了估算。研究表明，该区天然气中壳源氦占绝对优势，大部分天然气中氦的含量达到了工业开采价值，可以形成氦的气藏。天然气气源岩年龄分别为早白垩世和早-中侏罗世，大部分天然气中的二氧化碳为有机成因。另外，该区的大地热流值相对偏低，说明在松辽盆地下部上地幔整体隆起幅度较高，中、新生代构造活动强，岩浆活动强烈的情况下，该区的构造活动相对较弱，岩浆活动不强烈。     

Geochemical characteristics of abiogenic alkane gases

Recently abiogenic alkanes have been found in various locations in the world and other celestial bodies. The chemical composition of abiogenic alkane gases varies widely. The content of methane is low and nearly no C2+ is found in the abiogenic alkane gases from fluid inclusions in volcanic rocks or hot springs in China. In the unsedimented submarine hydrothermal vent system C1/C2+ ratios are much greater than those for the thermogenic gases, mostly ＞800 and in some cases up to 8,000. In the Songliao Basin, China, C1/C2+ of some abiogenic gases are often less than 150. Abiogenic alkane gases which have been found in nature often have carbon isotopic reversal among C1-C4 alkanes (δ13C1＞δ13C2＞δ13C3＞δ13C4), whereas both regular and reversed hydrogen isotope distribution pattern among C1-C4 alkanes have been reported. The δ13C of abiogenic methane is mainly greater than -30‰though laboratory synthesized methane can have δ13C as low as -57‰, and its δD1 values vary widely and overlap with biogenic gases. High 3He/4He ratios often indicate the addition of mantle-derived helium and are related to abiogenic gases. However, some biogenic gases can also have high 3He/4He ratios up to 8.The CH4/3He end-member is often lower than 106 for abiogenic alkane gases while greater than 1013 for biogenic gases, and the values between these two end-members often reflect the mixing of biogenic and abiogenic gases.     

松辽盆地北部深层二氧化碳的成藏疏导通道

从二氧化碳气藏疏导通道的角度,对松辽盆地北部徐家围子断陷发现的幔源二氧化碳气藏及无机成因的烷烃气藏进行了探讨。根据松辽盆地深部地质结构、异常高的热流值等特征,认为对松辽盆地深层的壳内低速高导体可以有两种解释:①上地幔发生部分熔融,析离出来的流体相在静压力作用之下上升并穿过莫霍面后,在下地壳上部或中地壳内聚集而成的岩浆房;②在缺水条件下,高热流值作用形成的壳内熔融体。通过对盆地深部地壳发育的拆离带和网状构造特征、二氧化碳的运移疏导特点以及盆地北部昌德东二化碳气藏地球化学特征等的进一步解析表明,松辽盆地深部中上地壳的低速高导体是把地幔流体中的二氧化碳通过壳内火山、岩浆活动运输到中、浅部成藏的中转站。     

松辽盆地南部无机成因CO2成藏机制研究

CO ₂碳同位素等地球化学特征显示,松辽盆地南部多处发现的高含量CO ₂气藏属于无机成因天然气。通过对盆地深部壳幔结构、深部热异常分布及长岭断陷火山活动等的综合研究,认为：松辽盆地深部热流异常的分布区是幔源气体的源头,而中上地壳的低速高导体是把地幔流体中CO ₂通过壳内火山岩浆活动输送到盆地地层的中转站;长岭断陷在断陷期形成的大规模火山,为盆地晚期幔源气提供了储存空间;无机气具有晚期成藏特征,长岭地区与乾安—前神字井控陷断裂上盘的大型火山岩体是无机成因CO₂聚集的主要区域。