建南气田天然气地球化学特征及成因

中扬子西部地区经历了多旋回沉积-构造演化,纵向上发育多套生储盖组合,烃源岩为碳质页岩、碳酸盐岩及煤等多种岩性,多数达到了过成熟阶段,深部震旦系-寒武系烃源岩均处于过成熟晚期,具有多阶段生烃、晚期原油裂解供气特征。在多旋回构造演化中,中扬子西部海相天然气呈现多源多期或同源多期混合聚集、多期调整及晚期次生变化的复杂成藏过程。基于对中扬子西部地质演化背景分析和前人研究成果,分析了区域有效主力烃源岩,从天然气组分含量、组分参数相关性、烷烃气碳同位素等资料剖析了建南气田各层系天然气地球化学特征,结合区域油气成藏地质及川东气区资料,厘清了建南气田海相天然气成因及气源。研究认为,建南气田海相天然气均为干气,烷烃气碳同位素呈部分倒转,发生过原油裂解供气;二叠系长兴组及下三叠统飞仙关组、嘉陵江组气藏气源来自二叠系烃源岩,基本没有志留系甚至更深部气源供给,由原油裂解气和多类型干酪根降解气混合聚集而成,原油裂解气占主体;志留系韩家店组气藏和石炭系黄龙组气藏属于同源不同阶段天然气混合成因,原油裂解气占主体,气源母质为上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组碳质页岩,几乎没有受到来自震旦系-寒武系烃源岩的天然气充注。因此,中扬子西部地区海相天然气勘探潜力大,尤其以保存条件较好的鄂西渝东区为主,震旦系、寒武系及志留系天然气勘探前景甚好。     

建南气田天然气成因、保存与成藏

结合四川盆地地质与构造演化特征,利用天然气组分、稳定碳氢同位素组成和气田地层水地球化学指标,探讨了建南气田天然气成因类型、母质来源、油气保存条件以及不同类型气藏的成藏方式。建南气田天然气以烃类气体为主,CH4含量占87.26%~98.63%,平均为95.31%,干燥系数均大于95%,属于典型的干气。非烃气体除含有一定量的CO2和N2外,天然气中普遍含有H2S,含量占0~4.34%,平均为0.75%,属于低含H2S天然气。天然气δ13 C1值介于-37.4‰~-30.8‰之间,δ13C2值介于-41.8‰~-33.7‰之间,δ13 C3值介于-27.6‰~-40.8‰之间。石炭系天然气主要来自志留系烃源岩,而上二叠统天然气主要来自二叠系烃源岩,下三叠统飞仙关组和嘉陵江组天然气为后期气藏调整过程中上二叠统天然气调整运移形成。建南气田烷烃气碳同位素普遍存在δ13C1≥δ13C2δ13C3的特征,可能与TSR改造有关,不存在志留系与二叠系生成天然气的混合。建南气田地下水化学特征表明飞三段、长兴组、石炭系储层中,地层水矿化度普遍大于35g/L,且以CaCl2型为主,指示油气藏保存条件良好,可能与嘉陵江组膏岩有效地阻止了地表水向下交替有关。嘉陵江组因局部地区受断层影响,膏岩遭受地表的淡水淋滤,水型以Na2SO4为主,矿化度低,油气封存能力变差。     

建南气田海相天然气藏成因类型探讨

截止目前为止,建南气田发现嘉一段、飞三段、长兴组及黄龙组4个工业气层,下三叠统、二叠系、下志留统3套气源岩.通过研究不同产气层的气体组分、烷烃碳同位素系列、天然气浓缩轻烃特征认为,不同产层的天然气均为有机成因,属高温裂解气;天然气的甲乙烷碳同位素普遍存在倒转(即δ13C1>δ13C2),主要是由于煤成气和油型气的不同源岩的或不同成熟度的气混合的结果;天然气藏中的混合气以腐泥型的油型气贡献以主,少量腐殖型气,而石炭系天然气成因主体属志留系烃源岩所生油的二次裂解水溶气.     

建南气田长兴组—飞仙关组天然气特征及气源分析

建南气田位于开江—梁平海槽和城口—鄂西海槽之间,长兴组在气田北高点发育生物礁,生物骨架发育,岩性为生物礁次生白云岩;飞仙关组南高点气藏发育台内内碎屑——核形石灰岩、鲕粒灰岩、白云岩及细粉晶灰岩。二者储集类型均为裂缝—孔隙型。因此,建南气田为典型的台内礁滩气田。对建南气田的天然气及气源岩特征进行剖析,有助于加强对台内礁滩气藏的认识。通过天然气组分特征及其与碳同位素的关系分析,结合硫化氢含量与白云岩平面分布的关系,认为建南气田长兴组、飞仙关组的干气不受地幔无机成因气影响,主要为油型气及煤型气的混合气,且遭受TSR改造。利用天然气CH4碳同位素与成熟度关系模型,综合分析认为建南气田长兴组、飞仙关组天然气气源主要为二叠系油型烃源岩及煤型烃源岩,而志留系烃源岩只有少量贡献。     

四川盆地龙岗气田长兴组—飞仙关组天然气地球化学特征及成因

四川盆地龙岗气田长兴组—飞仙关组天然气主要为烃类气体,干燥系数非常高,非烃气体以CO_2为主,H_2S及N_2含量较低,甲烷碳、氢同位素组成偏重,个别样品出现碳同位素倒转(δ~(13)C1~(13)C_2)现象,并且天然气轻烃主体具有高甲基环己烷、低正构烷烃、低芳香烃的特点。气藏经历了较弱的TSR反应,对天然气组分及烷烃碳同位素影响较小,CO_2气体主要来源于酸性流体与碳酸盐岩储层的反应。综合天然气碳、氢同位素及轻烃特征,分析认为天然气以高—过成熟煤成气为主,并存在少量油型气混入。天然气乙烷—储层沥青—烃源岩干酪根碳同位素综合对比表明,龙岗气田天然气主体煤成气来自下二叠统龙潭组煤系气源岩,其中混有少量来自上二叠统泥质烃源岩的原油裂解气。     

四川盆地龙岗气田长兴组和飞仙关组气藏天然气来源

采用地球化学方法对龙岗气田长兴组和飞仙关组天然气来源进行了详细研究,天然气干燥系数很高,乙烷等重烃含量极低,非烃气体中除了少量的N_2和CO_2以外,普遍含有H_2S气体。气田范围内长兴组和飞仙关组本身不具生烃能力。天然气地球化学特征与来自志留系和寒武系烃源岩天然气差异很大,也不可能来自志留系和寒武系烃源岩。气藏中普遍含有储层沥青,被认为是原油裂解的产物。因储层沥青与甲烷碳同位素之间没有明显分馏关系,甲烷并非直接来自原油裂解气。气藏中甲烷和乙烷碳同位素组成都很重,为高—过成熟的煤型气,天然气主要来自龙潭组煤系。与川西坳陷高—过成熟须家河组煤系烃源岩生成的天然气相比,龙岗气田甲烷碳同位素组成异常偏重,是由于烃源岩高演化程度和水溶气脱气混入这2个因素叠加而成,并不是目前多数研究者认为的是由TSR作用造成,因为甲烷碳同位素值和H_2S含量没有明显的相关性。     

焦石坝地区龙马溪组页岩解吸气地球化学特征及地质意义

通过对焦石坝地区龙马溪组页岩岩心进行解吸以分析其气体组分和碳同位素组成,研究了四川盆地志留系龙马溪组页岩气碳同位素倒转现象。结果表明,解吸气相对井口气组分明显偏湿、碳同位素值明显偏重;各组分碳同位素值随解吸时间变重：不同样品δ¹³C₁值最大变重幅度12.3 ‰ ~23.9 ‰ ,而不同样品δ¹³C₂值最大变重幅度仅0.8 ‰ ~2.3 ‰ ,即甲烷碳同位素值相对重烃变化更明显,与前人页岩岩心解吸实验结果一致。研究结果认为：地层状态下页岩气可能并未发生碳同位素倒转,岩心解吸过程中观察到的δ¹³C₁值比δ¹³C₂值变化更明显,不是不同组分扩散速率差异造成,而主要是由于甲烷与乙烷处于不同解吸阶段导致,即乙烷处于其解吸早期阶段而甲烷处于其解吸较晚阶段;生产过程中吸附作用引起的烷烃气不同组分相态差异与所处解吸阶段差异可能是导致四川盆地龙马溪组页岩气碳同位素完全倒转的主要原因,但不能否认干酪根裂解气与原油裂解气的混合对页岩气碳同位素倒转做出的部分甚至大部分贡献。     

东营凹陷丰深1井天然气地球化学特征及其成因分析

在对天然气地球化学特征研究的基础上．对丰深l井天然气组份、碳同位素进行了分析,表明丰深i井的天然气化学组成中以烃类气体为主,非烃气体含量非常低,其中重烃含量〉14％。为湿气。其碳同位素值总的特征比较轻;气藏流体相分析为凝析气藏;通过模拟试验和原油裂解生成的气体碳同位素与岩石中干酪根裂解生气的碳同位素对比,根据δ^13C2-δ^13C3和C2／C3划分天然气成园及轻烃指数研究。认为丰深1井的天然气属于高成熟阶段早期生成的油裂解气．其油藏属于次生凝析气藏。     

四川盆地志留系龙马溪组页岩气气体地球化学特征及意义

四川盆地威远地区和川南长宁地区志留系龙马溪组页岩气化学组成以及碳、氢和氦同位素组成分析表明,该区页岩气CH4含量占绝对优势(94.0%~98.5%)、湿度低(0.3%~0.6%)、非烃气体含量较低(以CO2和N2为主、含微量的He、未检测出H2S)。烷烃气体碳同位素值随碳数增加出现局部反序分布特征:δ13C1δ13C2;δ13CCO2=-2.4‰~-6.0‰,3 He/4 He=0.01~0.03Ra。威远和长宁2个地区页岩气碳同位素组成有所差异,威远地区页岩气的碳同位素值比长宁地区的偏低,δ13C1值偏低约8‰,δ13C2值偏低6‰;重复性实验结果表明2个地区页岩气碳同位素的差异可能源于其地质演化条件。川南长宁龙马溪页岩处于高—过成熟阶段,封闭性好,页岩气主要为干酪根初次裂解气和液态烃二次裂解气不同比例的混合,非烃气体中除有机质热裂解成因外含少量碳酸盐矿物分解产生的CO2。液态烃二次裂解可能是碳同位素值随碳数分布发生反序分布的原因。威远地区页岩中沥青含量较长宁地区多,同时后期的构造作用和抬升可能导致威远地区页岩气的烷烃气体的碳同位素值偏低。     

����ľ���ֺ�֤ʵ�����ѽ���

以塔里木盆地塔北隆起东部的桑塔木断垒天然的天然气与田河气的天然气为实例,讲座了两种源成因的天然气－干酪根裂解气和原油裂解气的组分特征和碳同位素特征,虽然塔北隆起东部与田和河气田的天 气都是寒武系烃源岩的产物,但由于二者的生成过程不同,即塔北隆起东部天然气主要为干酪根裂解气,和田河气田天然气主要为原油二次裂解气,因此二者在天然气组分及期 碳同位素特征上存在着明显的差异,如虽然二者成熟度一致,但和田河气田较之于塔北隆起,前者的天然气具有较高的非烃气体含量和偏轻的甲烷碳同位素值。     

四川盆地页岩气地球化学特征及资源潜力

页岩气是绿色低碳清洁的非常规天然气资源。我国页岩气资源丰富,加快页岩气勘探开发,对于改善中国能源结构、实现中国“2030年碳达峰、2060年碳中和”目标具有重要现实意义。四川盆地奥陶系五峰组—志留系龙马溪组是当前中国页岩气勘探开发的重点层系。通过对四川盆地威远、长宁、昭通、涪陵及威荣等地区五峰组—龙马溪组页岩气实验分析,系统分析了五峰组—龙马溪组页岩气地球化学特征,探讨了页岩气成因、碳氢同位素倒转原因及页岩气来源,展望了盆地页岩气资源勘探前景。结果表明：①五峰组—龙马溪组页岩气为典型干气,碳氢同位素均呈负序列分布,长宁、昭通与涪陵地区烷烃气碳同位素组成相对威远、威荣地区更重、具有更高热演化程度,稀有气体为典型壳源成因。②五峰组—龙马溪组页岩气为高—过成熟阶段热成因油型气,主要为原油裂解气和干酪根裂解气的混合气,烷烃气碳氢同位素倒转主要由高—过成熟阶段原油裂解气与干酪根裂解气的混合、高演化阶段地层水与甲烷交换作用等原因造成。③五峰组—龙马溪组页岩气的甲烷碳同位素值与下志留统龙马溪组泥岩干酪根碳同位素值较为匹配,符合碳同位素分馏规律δ¹³C_干酪根>δ¹³C_油>δ¹³C_烷烃气。④四川盆地海相、海陆过渡相和陆相页岩气资源总量约为41. 5×10¹² m³,资源前景广阔。     

川东北飞仙关组-长兴组天然气几个地球化学问题探讨

基于川东北地区大普光、元坝和通南巴构造带百余个飞仙关组-长兴组天然气样品的分子和碳同位素组成数据,结合烃源岩和储集岩分析资料,就原油裂解气与烃源岩裂解气的区分、烷烃气碳同位素的反序分布和CO₂与H₂S的成因关系等问题进行了探讨。研究结果表明,大普光、元坝区块富含固体沥青的孔洞型气藏的原油裂解气中,丙烷相对较多,以较低的ln（C₂/C₃）值（<3.0）为识别标志。而通南巴等区块裂缝型气藏的烃源岩裂解气（可溶沥青和干酪根的高温裂解气）,具有ln（C₁/C₂）和ln（C₂/C₃）同步升高的组成特征,以较高的ln（C₂/C₃）值（>3.0）与典型的古油藏原油裂解气相区别。各构造带的飞仙关组-长兴组烷烃气存在碳同位素反序分布,可能有多种原因。其中,通南巴构造带河坝场气田飞仙关组烷烃气中的该现象,是由于龙潭组过成熟干气混入志留系气源气所致。飞仙关组-长兴组发生过TSR（硫酸盐热化学还原反应）作用的天然气中,多呈高CO₂、低H₂S和低CO₂、高H₂S两种分布模式,两种非烃气的相对含量受气藏流体-岩石相互作用体系的控制。在高含H₂S的气藏中,CO₂主要来源于烃类的氧化,并经流体-岩石交换作用,其δ¹³C值相对较负;而在CO₂异常丰富的天然气中,CO₂主要由碳酸盐岩的化学分解而来,δ¹³C较重。     

塔里木盆地塔中地区上奥陶统油气相态及其控制因素

在塔中地区上奥陶统已发现7个油气藏,油气相态分布复杂。结合油气藏形成与分布的地质和地球化学条件,综合分析了塔中地区油气相态的分布特征和主控因素。结果表明：塔中地区上奥陶统油气藏由西向东,从未饱和凝析气藏过渡为饱和凝析气藏|由北向南,从凝析气藏过渡为未饱和油藏。原油规则甾烷既有呈C₂₇≤C₂₈29的“反L型"的中—下寒武统烃源岩特征,又有呈C₂₇>C₂₈29“V”字型中—上奥陶统烃源岩特征,表明主要来自中—下寒武统和中—上奥陶统烃源岩的混源。天然气干燥系数和甲烷碳同位素表明目前正处于高成熟—过成熟阶段,与中—上奥陶统烃源岩处于成熟阶段不匹配,表明主要来自中—下寒武统。由于天然气甲烷碳同位素值普遍偏低,Ln(C₁/C₂)与Ln(C₂/C₃)两者大都呈正相关关系,天然气可能是以原油裂解气为主。油气相态分布主要受控于温度、压力、多期成藏和多期改造。早期温压较低.又经历了2次构造抬升,使得早期的油气藏遭到破坏,临界温度和压力发生改变,形成未饱和油藏。晚期地层埋深持续增大,形成高温高压,同时原油裂解成气对早期油藏气侵,形成未饱和凝析气藏。中—下寒武统优质储盖组合可能是塔中地区未来寻找天然气的重要领域。     

再论四川盆地川中古隆起震旦系天然气成因

川中古隆起震旦系气源的问题存在争议。重新梳理了震旦系天然气气源对比的主要地球化学证据,发现：川中寒武系和震旦系的天然气乙烷碳同位素与乙烷含量符合同一个瑞利分馏模型,乙烷碳同位素的差异并非是母质类型造成的;震旦系内部甲烷氢同位素值随碳同位素值增加而异常降低,是因过成熟阶段地层水参与了氢交换反应而非水介质盐度的差异;灯影组储层沥青4-甲基二苯并噻吩/1-甲基二苯并噻吩值西南高,东北低,反映油气主要从裂陷槽筇竹寺组侧向运移而来;C7轻烃富甲基环己烷而贫甲苯,天然气主要来自油裂解而非碳酸盐岩。目前没有充足的地球化学证据证明震旦系烃源岩对灯影组天然气有明显贡献,贡献最大的烃源岩是安岳_德阳裂陷槽内筇竹寺组泥岩。     

塔里木盆地塔中隆起寒武系深层油气地球化学特征及成因

塔中隆起寒武系碳酸盐岩储层油气资源丰富,然而由于复杂的构造地质背景,油气来源和天然气类型还存在较大争议。通过详细分析ZS1井、ZS1C井和ZS5井寒武系不同层段中凝析油和天然气的组成、碳同位素等特征,并结合寒武系-下奥陶统与中、上奥陶统烃源岩地球化学特征,对其油气来源和天然气成因类型进行了判别。研究结果表明,该区天然气为典型的腐泥型干酪根裂解气,其中寒武系肖尔布拉克组天然气干燥系数大于0.98,N₂含量介于2.5%~4.0%,为过成熟干气,且凝析油族组分与和饱和烃单体烃碳同位素偏重,nC₉-nC₂₀碳同位素介于-28.8‰~-26.3‰,表明油气来源为寒武系-下奥陶统烃源岩。而寒武系阿瓦塔格组和吾松格尔组天然气干燥系数介于0.63~0.78,N₂含量介于0.2%~0.8%,为低成熟湿气,且凝析油族组分和饱和烃单体烃碳同位素相对较轻,nC₉-nC₂₃碳同位素介于-37.25‰~-32.56‰,表明油气来源为中、上奥陶统烃源岩。     

济阳坳陷深层裂解气成因鉴别及其成藏差异性

济阳坳陷深层裂解气藏成因较为复杂,影响了深层天然气的认识和勘探。利用天然气组分和碳同位素等鉴别了原油裂解气和干酪根裂解气,进一步分析了2类成因的成藏差异性。原油裂解气表现为Ln(C₂/C₃)值随Ln(C₁/C₂)值增大而增大;干酪根裂解气随Ln(C₁/C₂)值的增大,Ln(C₂/C₃)值基本不变。在有机质类型和热演化程度大致相当的情况下,原油裂解气δ¹³C₁值、δ¹³C₂值、δ¹³C₃值与相应的干酪根裂解气的最大差值分别为-12.4‰、-8.8‰和7.5‰;随着δ¹³C₁值或(δ¹³C₁-δ¹³C₂)值的增大,干酪根裂解气(δ¹³C₂-δ¹³C₃)值快速减小,而裂解气(δ¹³C₂-δ¹³C₃)值变化微弱。干酪根裂解气藏表现为早期油气扩散、断裂活动停止和后期天然气充注,原油裂解气藏体现为早期油气充注、岩性侧向封堵和后期古油藏裂解的成藏规律。2种裂解气成因开启了深层天然气勘探的新思路,并指出了其勘探方向,对深层勘探具有重要的指导意义。     

川东北及川东区天然气成因类型探讨

通过对川东北、川东区11口钻井天然气组分及其烷烃碳同位素的研究表明,两区天然气成因类型明显有别,川东北天然气为过成熟裂解混源气,其中,Ⅱ—Ⅲ₁类型母质烃源岩的贡献可能大于Ⅰ₁—Ⅰ₂类型母质烃源岩的贡献;川东区建南气田长兴、飞三、嘉一产层天然气多属Ⅰ₁—Ⅰ₂类型母质烃源岩过成熟裂解混源气;个别天然气表现为煤型气与油型气的混源气,腐泥型有机质的贡献可能大于腐殖型有机质的贡献;石炭系产层天然气可能为志留系所生原油的二次裂解气。      

中国南方海相页岩气中氮气成因及其指示意义

中国南方海相页岩气资源丰富,部分页岩气气体组分中氮气（N₂）含量所占比例较大。依据川西南地区、长江三峡地区和贵州省岑巩地区页岩气地质、地球化学特征,结合黄金管热模拟实验,系统研究了页岩气中N₂的成因及其指示意义。结果表明,页岩气中N₂为典型壳源有机成因,高氮页岩气主要来源于干酪根的晚期热解,高氮含量是早期生成的原油裂解气未运聚成藏或成藏后受到破坏的体现。因此,页岩气资源量有限,主要证据有以下3个方面。首先,页岩中的干酪根类型是典型腐泥型,保存条件良好的情况下页岩气应以原油裂解气为主,但页岩气类型的识别表明高N₂含量的页岩气属干酪根热解气或原油裂解气和干酪根热解气的混合气。其次,通过对寒武系来源的原油样品进行黄金管热模拟实验,发现高氮页岩气碳同位素值比热模拟实验测得的原油二次裂解气碳同位素值明显偏重。最后,随着有机质演化程度的升高,N₂含量升高,而且保存条件较好的页岩气井,氮气含量较低,含气性较好,氮气含量对保存条件具有指示意义。