川中磨溪气田烷烃气组分和碳同位素系列倒转成因

正常状态下，有机烷烃气的碳同位素值（δ^13C）依碳数递增而递增，其组分含量依碳数递增而递减，而川中磨溪气田中三叠统雷口坡组一段气藏，有机烷烃气的组分含量和碳同位素系列却出现了倒转。通过对混合成因、生物成因、原油裂解成因、运移成因和散失成因等多种可能性的深入分析，认为该气藏倒转主要是散失成因造成的。相邻的威远气田也存在有机烷烃气碳同位素系列倒转现象，研究认为可能同样是散失成因导致的。     

塔里木盆地塔河油田奥陶系原油及族组分碳同位素倒转成因分析

深入剖析塔河油田奥陶系原油与族组成的碳同位素倒转机理对于成藏演化认识和油气勘探均具有重要意义。对93件奥陶系原油及族组分在平面上与深度上的碳同位素变化特征分析表明：倒转程度在平面上由东向西逐渐加深,具有较好的规律性,艾丁地区、塔河主体区、托普台地区△δ¹³C_{沥青质-非烃}值分别为-0.73‰、-0.63‰、-0.58‰,在塔河9区及周边地区与南部盐下地区为正值。艾丁地区和塔河主体区的部分井原油δ¹³C_饱和烃与δ¹³C_全油发生了倒转;δ¹³C_沥青质与其他组分碳同位素及δ¹³C_全油在塔河油田不同区域发生了不同程度的倒转;而在深度上倒转分布与原油的埋藏深度缺乏相关性,由埋藏深度引起的热力作用不是造成塔河油田奥陶系原油族组分中沥青质碳同位素与其他组分碳同位素倒转的主要原因。结合原油族组分含量、饱和烃色谱总离子图,综合分析认为原油及族组分碳同位素倒转与前期成藏之后地层抬升引起的生物降解和油气的多期次充注有关,前期充注的原油中烃类组分多被微生物降解,而沥青质不易被降解得以保留,由于成熟度低,碳同位素值较低;而后期充注的高—过成熟度油中沥青质含量很低,以其他组分尤其是饱和烃为主,由于成熟度高,碳同位素值较高,甚至大于早期充注油的沥青质碳同位素值,使混合油中出现沥青质碳同位素与其他组分碳同位素倒转的现象。因此,塔河油田奥陶系原油成藏过程及其成藏之后的次生变化是碳同位素倒转的主要原因。     

四川盆地黄龙组烷烃气碳同位素倒转成因的探讨

20世纪80年代后期至21世纪初,黄龙组成为四川盆地勘探开发热点,也是其主力储量层和产层,2008年天然气产量为68.1×10⁸m³,占四川盆地年总产量的45.8%。黄龙组天然气的地球化学特征主要表现为氦同位素是典型的壳源型,R/Ra多数为0.01;硫化氢含量低,平均值为0.27%;属于干气,甲烷平均含量为96.71%,重烃气含量低,平均为0.71%。总的看来,黄龙组天然气是低碳优质能源。该烷烃气碳同位素发生倒转,即δ¹³C₁>δ¹³C₂<δ¹³C₃。通过综合分析有机成因烷烃气碳同位素倒转的4种成因,确定黄龙组烷烃气碳同位素倒转的原因是其志留系烃源岩先期形成的具有轻的δ¹³C₂的伴生气和后期形成的具有重的δ¹³C₂的裂解气混合。     

天然气中烷烃气碳同位素研究的意义

天然气中烷烃气的碳同位素值蕴含丰富的科学信息,为研究其重要理论及实践意义,分析、总结了国内外学者对烷烃气中单组分（甲烷、乙烷）碳同位素值的研究成果。结果认为：依据δ¹³C₁-R_o回归方程能对勘探目的层天然气的类型或成熟度作出推断;煤成气的δ¹³C₂基本上重于-28.0‰,油型气的δ¹³C₂基本上轻于-28.5‰,而介于-28.0‰~-28.5‰之间是上述两类气的共存区,且以煤成气为主。此外,还重点讨论了烷烃气碳同位素系列所反映的油气地质和地球化学信息,认为具有正碳同位素系列的烷烃气属于有机成因气,负碳同位素系列的烷烃气基本上属于无机成因气;但在沉积盆地中个别出现的负碳同位素系列是由于正碳同位素系列次生改造（扩散分馏、相态转换分馏）所致,其烷烃气不是无机成因的。     

中国有机烷烃气碳同位素系列倒转的成因

所谓烷烃气碳同位素系列是指依烷烃气分子中碳数顺序递增,δ¹³C值依次递增或递减。递增者称正碳同位素系列,递减者叫负碳同位素系列。当烷烃气的δ¹³C值不按正、负碳同位素系列规律,排列出现混乱时,谓之碳同位素系列倒转。致使倒转的原因有有机烷烃气和无机烷烃气的混合;煤成气和油型气的混合;同型不同源气或同源不同期气的混合和烷烃气中某一或某些组分被细菌氧化。倒转可由其中一种原因,也可由两种或更多种原因所致。     

松辽盆地深层天然气碳同位素倒转数值模拟

松辽盆地深层天然气资源丰富,在烃类气体成因认识上存在以有机成因为主与以无机成因为主的巨大争议,持无机成因观点者的一个主要论点就是松辽盆地深层天然气的碳同位素发生了倒转。选取松辽盆地深层不同类型有机成因烃类气体和典型的无机成因烃类气体,进行不同成因气体不同比例混合的碳同位素数值模拟,结果发现：不同类型的有机成因烃类气体混合不会产生甲烷及其同系物碳同位素完全倒转,而在不同类型的有机烃类气体中加入一定量的无机成因烃类气体,混合气体中甲烷及其同系物碳同位素都会发生完全倒转。气体混合碳同位素数值模拟结果表明：①松辽盆地深层天然气碳同位素倒转是因为无机气混入的结果;②仅凭天然气负碳系列同位素不能完全断定某种气体为无机成因。     

混源气的组分与碳同位素特征研究

以两种干酪根（Ⅰ型与Ⅲ型）热模拟气作为单元组合,进行不同条件的混合,考察了其混合气组成与同位素的变化。结果表明：不同来源天然气混合可导致天然气组成与碳同位素的变化,混合的两种气体组分与碳同位素差别越大,对混合气的影响越大。相近成熟度的Ⅰ型与Ⅲ型气混合,虽可在一定程度上导致天然气同位素变化,但不会导致碳同位素序列倒转。同位素倒转仅出现在某些特殊条件,如在很高成熟度Ⅲ型气中混入少量低、中成熟Ⅰ型气,可导致混合气δ13C2与δ13C3、甚至δ13C1与δ13C2倒转。在高成熟Ⅰ型气中混入少量低成熟Ⅲ型气可导致δ13C1-δ13C2值与δ13C2-δ13C3值变小,但一般不会引起碳同位素倒转。不同来源天然气的混合导致天然气地球化学指标存在多解性,在天然气成因评价时应当予以重视。     

应用碳同位素动力学模拟评价天然气的成因

简要介绍天然气形成过程中碳同位素分馏的理论基础、动力学参数模拟计算、碳同位素动力学模拟应用于天然气评价等方面的最新成果。揭露了几个值得注意的问题:天然气碳同位素特征不仅受母源、成熟度的影响,而且与运聚条件、沉积盆地增温速率有关;累积聚集气与阶段聚集气在碳同位素特征存在明显差别;碳同位素分馏动力学模型在不同盆地会存在差异,不仅取决于气源条件,还与聚集历史、沉积-构造史有关。我国天然气藏成因复杂,具有多期、多源的特点,对这类天然气的成因研究与评价提供了新思路。     

塔里木盆地海相天然气乙烷碳同位素分类与变化的成因探讨

分析塔里木盆地海相天然气碳同位素组成 ,发现天然气的乙烷碳同位素值域分布范围较大 ( - 43‰～- 2 9‰ ) ,并且具有很强的母质继承性。据此并结合天然气甲烷碳同位素组成变化特征 ,将该盆地海相天然气分成 4类。第一类 :δ13 C1值小于 - 40‰ ,δ13 C2 值小于 - 3 7‰ ,主要来源于寒武系—下奥陶统腐泥型母质 ,分布于塔中主垒带、英买力和东河塘地区 ;第二类 :δ13C1值小于 - 40‰ ,δ13 C2 值大于 - 3 4‰ ,主要来源于中、上奥陶统偏腐殖型母质 ,分布于塔中北斜坡、巴楚、东河塘及雅克拉等地区 ;第三类 :δ13 C1值大于 - 40‰ ,δ13 C2 值为 - 3 9‰～ - 3 5‰ ,主要来源于寒武系—下奥陶统腐泥型母质 ,并受热成熟作用影响 ,主要分布在轮南—吉拉克地区 ;第四类 :δ13 C1值大于 - 40‰ ,δ13 C2值大于 - 3 5‰ ,主要来源于寒武系—下奥陶统腐泥型母质 ,同时混入有中、上奥陶统或石炭系偏腐殖型母质生成的气 ,主要分布于桑塔木断垒带及解放渠东—吉拉克地区。图 1表 3参 4(梁大新摘 )     

松辽盆地北部天然气组分碳同位素组成特征和成因类型及其气源探讨

通过松辽盆地北部大量天然气组分碳同位素组成分析,研究了盆地北部不同地区、不同油层和不同成因天然气的碳同位素组成变化范围及特征,并对盆地北部天然气的成因类型和气源以及分布进行了探讨。     

塔河油田天然气的碳同位素特征及其成因类型

塔河油田天然气组分以烃类气体为主,平均含量占气体总体积的94.09%;非烃气体以N₂和CO₂为主,平均含量分别占4.2%和1.19%。烃类气体中以甲烷占绝对优势,平均含量为76.23%;重烃含量较高,平均含量为17.86%;干燥系数(C₁/C_1-5)平均为0.81,整体上属典型的湿气。塔和油田所有样品的δ¹³C₂都轻于-30‰,属于典型的油型气范畴;天然气的δ¹³C₁<δ¹³C₂<δ¹³C₃,呈明显的正序排列,显示天然气为典型的有机成因。塔河油田伴生天然气主体属于典型油型气,未发现其他母质类型天然气的混入。甲烷碳同位素组成反映其母质演化程度已处于成熟-过成熟阶段,且以高过成熟阶段为主。结合地质背景进行分析,源岩应属寒武-奥陶系。部分系列碳同位素的非线性分布模式显示,塔河油田的天然气具有两期充注特征:早期充注的为原油伴生气;晚期充注的为高温裂解气。     

川西坳陷中段须家河组天然气碳同位素特征

通过对川西坳陷中段须家河组天然气样品碳同位素分析,认为川西坳陷中段须家河组天然气为典型热解成因煤型气,须四段天然气主要处于成熟阶段,须二段天然气则表现出高成熟的特征。川西坳陷孝泉地区、新场地区、合兴场地区δ13C1值和δ¹³C₂-δ¹³C₁值与高庙子地区、丰谷地区δ¹³C₁值和δ¹³C₂-δ¹³C₁值存在明显的差异。这种碳同位素地区差异特征,预示了天然气由孝泉地区、新场地区、合兴场地区向高庙子地区和丰谷地区运移的规律。烃源岩生烃、排烃时期的差异,是该区天然气运移方向的控制因素之一,也是间接造成该区天然气碳同位素差异的原因之一。研究区天然气同源不同期的充注特征,导致了研究区须二段部分样品的碳同位素倒转现象。     

松辽盆地北部天然气组分碳同位素组成特征和成因类型及其气源探讨

通过松辽盆地北部大量天然气组分碳同位素组成分析,研究了盆地北部不同地区、不同油层和不同成因天然气的碳同位素组成变化范围及特征,并对盆地北部天然气的成因类型和气源以及分布进行了探讨。     

西湖凹陷K区烃源岩有机质碳同位素倒转及地质意义分析

东海盆地古近系烃源岩是该盆地的主力烃源岩,K区烃源岩的碳同位素分布呈现出普遍的倒转现象,但是目前对这一现象尚没有进行系统分析和解释。该文利用碳同位素分析的方法对K区烃源岩的碳同位素进行分层、分区研究,并对发生倒转现象的原因进行综述,对碳同位素倒转所表明的地质意义进行阐述。研究结果表明,K区烃源岩碳同位素的分布以局部倒转为主,从宝石组到平上段,碳同位素的分布表现出总体正常→芳香烃倒转→非烃倒转→饱和烃-芳香烃双倒转的特征;碳同位素的倒转分布指示了该区总体处于海陆过渡的环境,有机质来源于经细菌强烈降解的高等植物和低等水生生物的混合贡献,并且从斜坡高带到西次凹,沉积有机质中高等植物的贡献逐渐减小,而水生生物的贡献则逐渐增加。该文的成果对邻区或相似地区有机质来源和沉积环境的研究具有一定的借鉴意义。     

论乙烷碳同位素在天然气成因类型研究中的应用

本文利用加水热压模拟实验的方法研究了碳酸盐岩、泥岩、油页岩和煤热解气中乙烷碳同位素随成熟度的演化规律,发现腐泥型热解气和腐殖型热解气的乙烷同位素具有明显的母质继承性,其分布具有明显的区别。即腐泥型热解气的乙烷碳同位素小于-29‰,而腐殖型热解气的乙烷碳同位素大干-29‰;从我国天然气乙烷碳同位素的统计结果看也有这-规律。因此,无论从模拟实验的范果,还是从实际统计的结果均说明以乙烷碳同位素-29‰可以作为区分腐泥型天然气和腐殖型天然气成因类型的标准。笔者应用这一标准研究了塔里木盆地天然气的成因类型,取得了良好的效果。      

利用天然气的碳同位素比值建立热成因气模型

利用同位素模型预测甲烷、乙烷和丙烷的δ13C值（干酪根／油生成气态物的程序指标），并用指标Ⅱ型干酪根的生气特征，通过把气体的多组份动力学模型与同位素模型相结合，可得到气体组份转化率与生成温度之间的相关性，δ13C1，δ13C2和δ13C3之间的关系式利用天然气的热解模型进行限制，通过西得克萨斯Delaware 和Val Verde盆地海相腐泥型页岩（II型干酪根）生成的气体数据对同位素模型进行验证与校对，这些气体相对不受运移和生物气的混合影响，所以气体碳同位素比值的变化能初步反映成熟度的演化程度，因此，这些数据对解释气体生成温度和来源于II型干酪根的气体δ13C值是有实际价值的。     

方正断陷不同成因天然气地球化学特征及成藏模式

方正断陷天然气成因类型复杂,查明气源对其天然气勘探具有重要意义。根据天然气组分及烷烃碳同位素特征,结合成气地质背景,对天然气的成因类型进行了分析。通过不同构造单元的烃源岩有机质类型及热演化程度差异,对比天然气热成熟度并进行气源探讨。结果表明：方正断陷天然气可以分为3类。A类天然气为干气,成因类型为催化过渡带气,为新安村组-乌云组湖相泥岩所生;B类天然气为湿气,成因类型为热成因煤型气,与腐殖型有机质生成的原油相伴生,为煤系泥岩所生;C类天然气亦为湿气,成因类型以热成因油型气为主,具有一定的腐殖型有机质生气贡献,与腐殖型有机质生成的原油相伴生,为混源气。伊汉通断裂两侧构造的差异活动是造成东、西两个次凹天然气地球化学特征及成藏模式有明显差异的最主要因素。     

天然气组分、同位素分馏机理及实例分析

天然气组分、同位素的分馏伴随其生成、运移及保存的整个过程,生成过程中组分、同位素分馏效应由反应基团活化能的差异引起,表现为随成熟度升高,产物同位素组成逐渐接近母质;天然气运移过程中的分馏机制与运移方式有关,以溶解相、游离相和扩散相运移的天然气,其组分、同位素分馏分别由组分或同组分不同同位素分子的溶解、吸附及扩散能力差异引起,均可用动力学理论进行解释;除扩散作用外,微生物降解是天然气藏内天然气组分、同位素分馏的重要机制,其过程受微生物种类及动力学过程控制。在此基础上,对国内外天然气运移、保存分馏实例进行了分析。     

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。     

天然气碳同位素动力学模型研究新进展

天然气碳同位素动力学模型研究是目前国际油气地球化学界的前沿研究课题。它基于化学反应动力学中温度和时间互补原理，根据室内热模拟实验，对天然气组分的碳同位素值进行动力学模拟研究。文中综述了20世纪90年代以来国外学者所建立的几种代表性的碳同位素动力学模型，分析了各个模型建立的理论基础和基本特征，讨论了其研究意义和应用价值。