歧口凹陷烷烃气碳、氢同位素特征及成因类型

通过对天然气碳同位素、氢同位素和干燥系数关系的分析,划分歧口凹陷的烷烃类天然气成因类型,拓展研究区天然气勘探领域,明确今后勘探方向。歧口凹陷的烷烃类天然气包括生物气、生物-热成因混合气和热成因气3个大类,热成因气是凹陷的主力天然气类型,其探明储量占总储量的95%以上。热成因气按母质类型又划分为陆相油型气和煤成气,油型气按成熟度分为低熟气、成熟气和高熟气,主要来自第三系湖相泥岩;埕海潜山天然气属于高熟煤成气,主要来自石炭系-二叠系煤系烃源岩。今后,歧口凹陷天然气勘探应坚持以中深层为主要层段,以潜山和深层碎屑岩为主要勘探领域,同时加强煤成气资源潜力的研究。     

中国含油气盆地有机烷烃气碳同位素特征

本文根据中国16个含油气盆地815个气样δ¹³C_1-4的1851个分析数据,探讨了中国有机烷烃气碳同位素特征,认为有机烷烃气的δ¹³C值随成熟度(R₀)增大而增加;有机的同源同期的甲烷及其同系物的δ¹³C值随烷烃气分子中碳数增加而增大;相同或相近成熟度源岩形成的煤成气的甲烷及其同系物的δ¹³C值比油型气的对应组份的δ¹³C值重;甲烷及其同系物中某个或某些组份被细菌氧化后可使其剩余组份的碳同位素变重.     

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。     

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。     

含油气盆地有机无机作用下非生物烷烃气形成与资源潜力

非生物烷烃气的形成机制和是否具有工业价值是国际关注的焦点.通过费托合成形成的甲烷是非生物烷烃气的重要构成.天然气组分与同位素组成以及壳幔混合模型研究表明,松辽盆地庆深气田烷烃气中除混入了幔源非生物烷烃气外,也有费托合成来源非生物烷烃气的贡献.通过选取典型生物成因气和非生物气的地球化学参数端元并开展混源模拟计算,揭示了该...     

准噶尔盆地烷烃气碳同位素组成及来源

通过对全盆地烷烃气碳同位素组成进行分析,明确了准噶尔盆地烷烃气成因类型、来源及分布。准噶尔盆地天然气主要包括成熟—过成熟油型气、成熟—过成熟煤型气、过渡气和生物气等。准噶尔盆地烷烃气碳同位素倒转普遍,碳同位素倒转原因包括细菌氧化作用、油型气和煤型气混合、不同源煤型气混合以及同源不同阶煤型气混合。准噶尔盆地煤型气包括3类：①煤型气重烃气碳同位素组成较重(δ¹³C₂＞-26.0‰),主要为成熟—高成熟,来源于侏罗系烃源岩;②煤型气重烃气碳同位素组成相对较轻(δ¹³C₂＜-26.0‰),成熟度范围广,来源于侏罗系、二叠系乌尔禾组和佳木河组烃源岩中的一套或多套;③煤型气重烃气碳同位素组成分布范围广,主要为高—过成熟,来源于石炭系烃源岩。     

烷烃活化的技术进展

为利用偏远地区的天然气资源 ,不通过裂解或脱氢制取烯烃而使烷烃活化直接生产化学品中间体的工艺正在加快开发。目前以烷烃为原料研究开发的重点是乙烷制氯乙烯 (VCM)、乙烷制醋酸、丙烷制丙烯腈、丙烷制丙烯酸及异丁烷制甲基丙烯酸酯等。迄今为止 ,烷烃制化学品的难度仍然较大 ,但 2 0世纪 80年代中期以来 ,正丁烷制顺酐工艺已开发成功 ,目前以苯为原料的装置正纷纷改造成正丁烷工艺。为开发烷烃活化工艺 ,须开发合适的催化剂和采用适宜的操作条件。由于烷烃的偶极矩非常短 ,没有催化剂可资利用的电子密度 ,因而很难形成过渡态以克服活…     

四川盆地须家河组煤系烷烃气碳同位素特征及气源对比意义

四川盆地上三叠统须家河组煤系是套陆相含煤地层。须家河组一、三、五段以暗色泥岩和煤为主,是气源岩。泥岩干酪根以Ⅱ型和Ⅲ型为主,有机碳含量平均为1.96%,在川中处于成熟阶段,在川西处于高成熟阶段。由于源岩以腐殖型为主,故以形成气为主,气中仅有少量轻质油或凝析油。须家河组二、四、六段以砂岩为主,故有3套生储盖组合,形成许多自生自储煤成气田。在四川盆地须家河组发现的天然气储量仅次于下三叠统飞仙关组,并有该盆地第二大气田(广安气田)。须家河组煤成气碳同位素特征:一是绝大部分具有正碳同位素系列,即δ¹³C₁<δ¹³C₂<δ¹³C₃<δ¹³C₄;二是δ¹³C₂值是全盆地9个产气层系中最重的,为-20.7‰～-28.3‰;三是川中地区有一批轻的δ¹³C₁值,最轻为-43.0‰。在川东和川南须家河组变薄的地区还发现少量油型气藏,这些气藏碳同位素特征是δ¹³C₂值轻,一般轻于-30‰,最轻为-36.3‰,易与煤成气区分。     

松辽盆地青一段原油及烃源岩中正构烷烃的氢同位素组成

利用色谱—同位素质谱对松辽盆地青一段正构烷烃进行了单体烃的氢同位素组成分析。研究认为:松辽盆地青一段原油、烃源岩的氢同位素为-126‰~-248‰,具有典型的陆相沉积的特点;青山口组一段烃源岩的氢同位素为-180‰~-235‰,与海相烃源岩的氢同位素范围相差甚远,因此不支持松辽盆地曾经海侵的观点。     

正构烷烃单体碳、氢同位素在油源对比中的应用

以黄骅坳陷古生界烃源岩作为研究对象,采用GC-IRMS和GC-TC-IRMS技术对烃源岩抽提物中的正构烷烃单体碳、氢同位素进行测定,揭示不同沉积环境中正构烷烃单体碳、氢同位素的组成特征。研究结果表明,下古生界烃源岩正构烷烃的δ¹³C和δD值分别为-29‰~-33‰和-110‰~-140‰;上古生界烃源岩正构烷烃的δ¹³C和δD值分别为-27‰~-29‰和-140‰~-170‰.从下古生界的海相到上古生界的海陆过渡相,正构烷烃明显存在一个富δ¹³C和贫δD的趋势。这表明,沉积环境是控制烃源岩正构烷烃氢同位素组成的主要因素。因此,在复杂的含油气系统中,正构烷烃单体碳、氢同位素组成分布特征对油源对比有着重要的意义,并且可用于母质来源及沉积环境的探讨。     

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。     

鄂尔多斯盆地大气田的烷烃气碳同位素组成特征及其气源对比

鄂尔多斯盆地是中国第二大沉积盆地,至2002年底已发现4个储量为10¹¹m³以上的大气田.上古生界与煤系有关的烃源岩形成了苏里格、榆林、乌审旗3个位于碎屑岩中的煤成气大气田,在下古生界奥陶系马家沟组碳酸盐岩中发现了靖边气田(其气源仍存在争议).对4个大气田125个气样烷烃气碳同位素分析成果的研究表明,上古生界大气田烷烃气碳同位素组成较重,数值分布域小,表现了煤成气特征,其δ¹³C_iC4>δ¹³C_nC4,各个气田仅发现单项性碳同位素倒转.下古生界靖边气田δ¹³C₁频率主峰值和δ¹³C_B,δ¹³C_T与上古生界具有相似性,也表现出煤成气为主的特征.但靖边气田具有多项性碳同位素倒转,δ¹³C₁,δ¹³C₂,δ¹³C₃数值分布域大,δ¹³C₂较轻,表现出了以煤成气为主油型气为辅的混合气特征.煤成气和油型气的气源均来自上古生界的石炭-二叠系煤系和太原组含煤地层中有机碳丰度高的石灰岩,否定了有机碳含量约为0.20%的马家沟组碳酸盐岩是油型气烃源岩的结论.     

塔里木盆地和准噶尔盆地烷烃气碳同位素类型及其意义

将烷烃气碳同位素划分为正碳同位素系列(是有机成因烷烃气的表征)、负碳同位素系列(是无机成因烷烃气的表征)和烷烃气碳同位素倒转(是次生改造气的特征)等3种类型.塔里木盆地和准噶尔盆地发育着大量正碳同位素系列的原生型煤成气和油型气,也有大量碳同位素倒转的次生型的有机成因烷烃气,但无原生型负碳同位素系列无机成因烷烃气,仅有个别次生改造型负碳同位素系列,它们是由有机成因烷烃气改造来的.认为烷烃气碳同位素倒转的成因有4种:①同源不同期气或同型不同源气的混合;②煤成气和油型气的混合;③烷烃气中某一或某些组分被细菌氧化;④有机烷烃气和无机烷烃气的混合.     

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。     

塔里木盆地天然气碳、氢同位素地球化学特征

库车坳陷天然气甲皖的氢同位素组成分布为-185‰- -156‰，除DW105-25井为-156‰外，其余9个样品相对较轻，基本轻于-170‰，而Dw105-25井的δ^12C-值为-28．5‰，也相对较重；库车坳陷天然气乙皖氢同位素组成分布为-139‰～-113‰。塔中地区和塔东地区天然气甲烷氢同位素组成分布为-168‰～-151‰，范围相对较小。轮南地区天然气甲炕氢同位素分布为-190‰～-140‰．分布范围较广，乙炕氢同位素组成分布为-187‰～-145‰，与甲炕的分布范围相近．大多数样品同时出现甲烷、乙烷的碳、氢同位素组成序列倒转的现象。塔西南地区的阿克1井天然气甲皖的碳同位素组成为-23．0‰。氢同位素组成为-131‰，均较重，这可能与深部物质的参与有关。     

费—托合成实验中烷烃气碳同位素分馏机理

40多年来的费—托合成模拟实验表明,只有部分结果出现了烷烃气碳同位素反序现象。通过较为完整的分析发现,其原因可能是:随着模拟实验时间的增加与温度的升高并随着产物转化率的增高,控制烷烃气碳同位素分馏的因素逐渐由动力学机制转变为热力学平衡,烷烃气碳同位素序列将由反序转变为部分倒转再到类似常规天然气的正序分布。只有在较短时间(转化率较低)或者开放体系(随生随排)条件下才遵从动力学分馏。电火花放电合成实验仅代表了理想状态下动力学分馏过程。     

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。     

微生物氧化作用对有机烷烃气碳同位素的影响

微生物对烷烃气的氧化作用可分为有氧氧化作用和厌氧氧化作用两种类型,均可导致烷烃气组分碳同位素值变重。微生物对烷烃气组分的氧化具有优选性,一般而言丙烷优先于乙烷、正构烷烃优先于异构烷烃被氧化,并得到热力学及厌氧环境中微生物培养实验两方面的证实。微生物氧化作用的优选性导致碳同位素系列发生部分倒转,但烷烃气组分含量并不一定发生倒转。但在某些氧化环境中,也存在乙烷优先于丙烷氧化的现象,这说明微生物在有氧环境中降解烷烃气的机理不同于厌氧环境,或者是微生物种类的不同导致烷烃气组分发生氧化的优先次序发生了变化。