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。     

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。     

鄂尔多斯盆地临兴地区上古生界天然气成因及来源

天然气成因及来源研究对天然气勘探开发具有重要作用,可以为天然气的运移成藏提供理论依据。通过对鄂尔多斯盆地临兴地区上古生界天然气组分、碳同位素、轻烃及烃源岩等特征进行综合分析研究,探讨该区上古生界天然气成因及来源。结果表明:临兴地区上古生界天然气组分含量以甲烷为主,重烃和非烃含量较低,主要属于干气;天然气δ^13C1值、δ^13C2值和δ^13C3值分别介于-45.6‰^-32.9‰、-28.9‰^-22.3‰和-26.2‰^-19.1‰之间,总体表现出正碳序列变化趋势,并且δ^13C1值均小于-30‰,具有典型的有机成因气特征。轻烃组成特征上具有一定的相似性,C7系列表现出甲基环己烷优势;C5-7系列主要表现出异构烷烃优势。该区上古生界天然气主要属于成熟煤成气,含有少量煤成气与油型气的混合气;石盒子组天然气藏主要是由山西组烃源岩生烃增压扩散运移至近源或远源储层内充注成藏;太原组天然气藏主要来自于太原组自身的烃源岩,在源岩内自生自储成藏。     

源岩热解气态烃的碳同位素特征及其在气源对比中的应用

人工热演化生成的气态烃的δ¹³C 值同地质体中天然气的δ¹³C 值一样,可以反映源岩母质类型与热演化水平。本文根据8个源岩样的生气模拟实验结果归纳了气态烃产率、碳同位素组成与源岩有机质类型及成熟度间的关系,进而利用源岩热解气态烃与天然气样的δ¹³C 值探索了塔里木与南松辽盆地的气源岩。     

碳同位素组成异常的天然气成因探讨——以辽河坳陷东部凹陷为例

天然气碳、氢同位素组成特征是判识天然气成因类型、进行气源对比、确定天然气成熟度等的有效地球化学手段.研究认为,甲烷的碳同位素组成主要受源岩母质类型和热演化的影响,乙烷、丙烷等重烃的碳同位素组成主要取决于源岩有机质的碳同位素组成,同时也明显受热演化程度的影响.在辽河坳陷发现一类碳同位素组成异常的天然气,分布于辽河坳陷东部凹陷南部地区,其甲烷的碳同位素δ¹³C₁值为-44‰～-40‰,乙烷δ¹³C₂值为-13‰～-6.6‰,丙烷δ¹³C₃值为-6.1‰～+3.3‰.该类天然气的乙、丙烷异常富集重碳同位素,到目前为止,在天然气藏中还是首次发现.根据地球化学资料和地质背景分析认为,该天然气应该属于无机气和有机气的混合气体.     

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。     

伊朗南部天然气的来源及其地球化学特征

对世界上天然气最富区之一的伊朗南部天然气和凝析油的同位素地球化学特征进行了探讨,并分析了甲烷及其同系物的同位素组成,CO_2的碳同位素组成,天然气的化学组成和凝析油的同位素组成及其凝析油的轻烃组成。分析结果表明石膏层之上气藏具有相当一致的天然气化学组成和甲烷及其同系物同位素组成。例如,在该气藏剖面(上二叠统Dalan组D段和下三叠统Kangan组)的气样中甲烷的δ~(13)C值分布在―39.95‰～-41.28‰范围。证明Kangan组和Dalan组(D段)碳酸盐岩储层中气体代表同一天然气藏。而Dalan组(G段)的下部(石膏层之下)的天然气的特性具有很大的差异,这些天然气的~(12)C明显亏损,例如Homa油田深度为3 600～3 655 m的甲烷δ~(13)C 为―26.22‰。它们也表现出许多其它显著特征:氮的异常富集、轻CO_2碳同位素(δ~(13)C =21.87‰)以及乙烷和丙烷同位素反序列。这些特性显示了这个地区的天然气组成由于石膏层的热化学还原反应而变化。石膏层下气藏中的凝析油碳同位素组成几乎没有差别。天然气来源于Dalan组源岩或者奥陶系―志留系页岩。当奥陶系―志留系源岩进入成岩阶段,即相应...     

评价天然气成熟度的碳同位素动力学方法探讨

天然气成熟度评价是天然气藏气源对比和成因研究的重要内容。塔里木盆地克拉2气田的实例显示,两种常规方法(天然气组分δ13C-Ro关系式、典型烃源岩热模拟δ13C1-Ro关系图版)所确定的天然气成熟度结果差别较大,表明常规方法具有明显的局限性。结合地质条件,应用碳同位素动力学方法评价克拉2气田天然气成熟度Ro值为1.3%~2.5%,这一结果不仅与地质实际较为吻合,而且也得到相关研究成果的支持。     

四川盆地须家河组及侏罗系煤成气碳同位素特征

四川盆地须家河组煤系烃源岩为须家河组自生自储气藏和上覆侏罗系次生气藏提供气源。须家河组气藏主要分布在川西和川中气区,侏罗系气藏主要分布在川西气区。须家河组煤系烃源岩生成的天然气为典型热成因气,表现出腐殖型气的特点。整体上看侏罗系天然气的碳同位素特征与须家河组天然气基本一致,须家河组煤成气碳同位素组成表现出自下而上逐渐变轻的趋势;侏罗系各层天然气则由于来源不尽相同而碳同位素组成规律性不明显,但具有近源聚集的特点。横向上川西气区南部烷烃气δ13C值大于北部,且均明显大于川中和川南气区的值。须家河组和侏罗系中少许气样发生了碳同位素的倒转,主要是受同源不同期气混合的影响。油型气的混合不仅使得川中气区部分煤成气气样δ13C值偏小,而且导致部分气样发生碳同位素的倒转。图9表1参32     

伊朗南部天然气的来源及其地球化学特征

对世界上天然气最富区之一的伊朗南部天然气和凝析油的同位素地球化学特征进行了探讨,并分析了甲烷及其同系物的同位素组成,CO_2的碳同位素组成,天然气的化学组成和凝析油的同位素组成及其凝析油的轻烃组成。分析结果表明石膏层之上气藏具有相当一致的天然气化学组成和甲烷及其同系物同位素组成。例如,在该气藏剖面(上二叠统Dalan组D段和下三叠统Kangan组)的气样中甲烷的δ~(13)C值分布在—39.95‰～-41.28‰范围。证明Kangan组和Dalan组(D段)碳酸盐岩储层中气体代表同一天然气藏。而Dalan组(G段)的下部(石膏层之下)的天然气的特性具有很大的差异,这些天然气的~(12)C明显亏损,例如Homa油田深度为3 600～3 655 m的甲烷δ~(13)C 为—26.22‰。它们也表现出许多其它显著特征:氮的异常富集、轻CO_2碳同位素(δ~(13)C =21.87‰)以及乙烷和丙烷同位素反序列。这些特性显示了这个地区的天然气组成由于石膏层的热化学还原反应而变化。石膏层下气藏中的凝析油碳同位素组成几乎没有差别。天然气来源于Dalan组源岩或者奥陶系—志留系页岩。当奥陶系—志留系源岩进入成岩阶段,即相应的R_o=1.0％～1.2％,可能发生在侏罗系晚期和白垩系初期,天然气随着凝析油的产生而形成。这些气体的形成同时伴随着沉积层的连续埋藏。     

柴达木盆地天然气中稀有气体同位素特征

为了确定柴达木盆地勘探新层系，测试并分析了该盆地5个油气田的8个天然气样品的氦、氩同位素比值，探讨了其在大地构造背景、大地热流和气源方面的示踪意义。研究结果如下：①柴达木盆地8个天然气样品³He/⁴He值分布在2.0×10^-8～5.48×10^-8的范围，总体平均为3.7×10^-8，均在10^-8量级，体现了典型的壳源成因氦同位素的特征。②据³He/⁴He计算的大地热流值较低，分布于41.2~48.2 mW/m²之间，平均44.9 mW/m²，低于东部地区大地热流平均值73 mW/m²，表明该盆地具有较稳定的构造背景。③根据天然气⁴⁰Ar/³⁶Ar的年代积累效应，结合烃源岩分布特征推测，柴达木盆地东部凹陷区伊克雅乌汝构造伊深1井天然气应源于上第三系；西部坳陷区尕斯油田尕斯8-6井和尕斯475井天然气应源于下第三系；碱山构造碱1井天然气应源于侏罗系，碱山构造碱2井的天然气应源于上第三系；北缘块断带南八仙油气田仙试1井的天然气应源于侏罗系；南八仙油气田仙试8井和马北构造马北1井的天然气可能主要源于侏罗系。     

开放体系中天然气稳定碳同位素反应动力学研究

在开放、变温热解实验中，对烃源岩样品进行了在线特定化合物^13C／^12C稳定同位素分析；在实验数据分析的基础上，利用平行一级反应模型和Arrehenius方程得出反应动力学参数。结果表明，同位素反应动力学结合区域热演化史能有效地解释天然气生成、聚集过程中同位素组成变化的特征，描述在地质系统天然气生成过程中的同位素效应。     

威远气田成藏期及气源

威远气田不仅是中国储集层最老(震旦系灯影组)和烃源岩最老(寒武系九老洞组)的大气田,而且也是世界上地质时代最古老的气藏之一。尽管该气田的储集层和烃源岩时代很早,但它的天然气聚集成藏很晚,是在喜马拉雅期。关于气田的气源研究有多种认识:一种认为是无机成因,因为气藏中的He和Ar含量高,⁴⁰Ar/³⁶Ar平均高达7 000,故认为包括烃气在内的天然气可能是来自地球深部;另一种认为是有机成因气。关于后者又有3种观点:a)灯影组气藏是该组含藻白云岩自生自储的裂解气;b)气源来自或主要来自灯影组气藏的盖层九老洞组;c)灯影组气藏是来自灯影组白云岩和九老洞泥页岩的混合气。作者根据灯影组气藏中δ¹³C₁<δ¹³C₂,δ¹³C₁<-31‰,确定烷烃气是有机成因的;灯影组有机碳平均值仅为0.12%,难成为有效烃源岩,而九老洞组有机碳平均值为0.97%,故烷烃气应来自后者。由于气藏中R/Ra为0.021及0.022,说明氦是壳源无机成因;同时震旦系白云岩含铀、钍矿物低,而九老洞组则较高,故气藏中的He也主要由九老洞组铀、钍衰变来。由此得出灯影组天然气主要来自九老洞组的有机成因气。     

天然气地球化学数据的获取及应用

天然气地球化学研究已成为天然气藏勘探开发的重要基础工作。由于气源的混合性和天然气化学组成和同位素组成影响因素的多样性使得天然气藏的形成过程极为复杂 ,同时也给天然气地球化学研究带来了极大的困难和严格的要求 ,故而 ,获取精确的地球化学分析数据无论对科学研究还是对气藏的勘探开发来说都非常重要。不同成因的天然气类型和同一源岩不同演化阶段生成的天然气具有不同的化学组份和不同的稳定同位素特征。根据气体化学组份和稳定同位素特征可初步确定天然气的成因类型。在天然气类型确定后 ,利用天然气碳同位素与 Ro 之间的关系式可以确定天然气的成熟度。而系列碳同位素之间会存在差异 ,存在差异的原因可能是多种多样的。稀有气体可作为判识天然气来源的一个辅助指标 ,用此指标可鉴别天然气中是否有深部气体的混入。当确定天然气中无深部气体混入时 ,可利用4 0 Ar/ 36 Ar比值对烃源岩的年代做出初步的估算。应用地球化学参数在解释天然气形成特征时 ,必须结合实际地质背景进行     

塔里木盆地天然气地球化学特征与成因类型研究

通过统计分析塔里木盆地的234个天然气样品指出：该盆地的天然气主要以烃类气体为主(烃类气体含量为80%以上,占样品总数的84%);古生界和中生界天然气中的非烃气体N₂含量高于新生界,且N₂与烃类气体（C _1-4）之间存在正相关性;古生界和中生界天然气主要为油型气,而新生界天然气则为煤成气,且δ¹³C₂和δ¹³C₃存在一定的正相关性;³He/⁴He值一般为n×10^-8数量级,表现为壳源特征,且³He/⁴He值与天然气类型没有明显关系;古生界和中生界天然气的⁴⁰Ar/³⁶Ar值整体上要略高于新生界(这与形成天然气母质中K丰度有关)。根据以上地球化学参数判定塔里木盆地天然气以有机成因类型为主。     

四川盆地陆相天然气成因类型划分与对比

对四川盆地天然气轻烃指纹、碳氢同位素、稀有气体同位素等进行了系统研究。天然气碳同位素δ¹³C₁—δ¹³C₂关系的分区和分层对比研究显示天然气受母质类型、成熟度及运移等多种因素影响。轻烃指纹表明川西坳陷天然气以腐殖型来源为主,川中、川南及川东地区天然气既有腐殖型也有腐泥型来源,天然气明显具有油型气特征。川西坳陷中段须二段天然气碳同位素δ¹³C₁较高,而部分碳同位素δ¹³C₂位于-28‰以下显示了其油型气和高成熟度特征,研究区其它样品分布区间相对集中,均表现为典型的煤型气特征。四川盆地海、陆相天然气可以利用δ¹³C₂—δD₁很好区分,氢同位素δD₁=-140‰和碳同位素δ¹³C₂=-28‰可将四川盆地海相和陆相天然气进行区分。稀有气体同位素表明天然气基本上为壳源成因,无幔源稀有气体的加入。     

松辽盆地三站气田天然气地球化学特征与烃源岩产气贡献

根据天然气组成、轻烃指纹和组分碳同位素分析资料,对松辽盆地三站气田天然气成因类型及演化程度研究后认为,该气田天然气是腐殖型和腐泥型的混合成因气,具有过成熟演化特征。根据三站气田烃源岩空间分布及天然气地球化学特征,选择青山口组、登娄库组、营城组、沙河子组和火石岭组的烃源岩样品,利用烃源岩吸附气轻烃指纹特征参数表征了这5套烃源岩,并通过数学模拟训练方法建立了计算模板,模拟计算了这5套烃源岩对每口井天然气的贡献,结果表明,每套烃源岩对不同井天然气贡献有差别,深层沙河子组烃源岩平均贡献60．5％,中浅层青山口组烃源岩平均贡献9．9％。     

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在油气成因理论研究以及新型能源的研制和开发领域中,氢气都占有极其重要的地位。在含油气盆地、构造活动带、地热区和火山岩区都已经发现富含氢气的天然气藏。研究表明,这些天然气中氢气含量极不均一,而且其同位素D值远远高出一般天然气中烷烃的氢同位素D值;这些氢气主要来源于幔源氢气、高温下H₂S或CH₄的分解、水岩反应和水在辐射作用下的分解等。由于其较强的还原性,深部的氢气在上升的过程中也可以与盆地的流体或岩石发生反应,促进烃源岩生烃或者改善已形成油气的品质。氢气也可以作为工业原料或新型燃料直接应用。     

K-Ar关系在天然气气源对比研究中的应用

指出天然气藏中的氩同位素年代积累效应是建立在源岩中放射性钾随时间的放射性衰变产生40Ar的基础上;对以壳源为主的天然气而言,其40Ar主要来源于40K的K-壳层捕获。随源岩时代变老,源岩中放射性40Ar增大,40Ar/36Ar值增大。利用天然气中稀有气体氩同位素特征与不同类型源岩中母体K的关系对塔里木盆地和鄂尔多斯盆地进行研究,在对不同类型烃源岩中K2O的含量进行了尽可能的收集和整理发现,就碎屑岩、煤岩和碳酸盐岩三大类烃源岩而言,K含量的变化主要取决于源岩中粘土矿物含量的多少,其K2O在岩石中赋存量差异近10量级。认为K-Ar关系的研究在对发育多类型天然气源岩类型的含油气盆地进行气源对比研究中极有价值。     

吐哈盆地雁木西油田天然气成因分析

雁木西油田所产天然气在吐哈盆地有一定的特殊性，主要表现为含有一定量的硫化氢气体，部分样品的氮气含量高、甲烷含量低、烃类碳同位素值较重，并且重烃碳同位素值发生了倒转。探讨这些特殊性有助于全面认识吐哈盆地的天然气来源、成因与分布规律等，为此在天然气地球化学特征分析的基础上，结合具体的地质条件对天然气的来源、成因进行了系统地分析并取得了如下认识：①雁木西油田的原油溶解气分布在鄯善群和白垩系油藏中，成因上为腐殖型天然气，由烃类和非烃类组成；②烃类气体由甲烷和重烃组成，不同组分的含量与干燥系数均在较宽的范围内变化，但都表现为湿气特征；③非烃类气体主要由N₂、H₂S、CO₂等组成，其中CO₂含量普遍较低；④烃类气体、部分非烃气体及其伴生的原油主要来自侏罗系烃源岩，部分高含量的氮气为大气来源，硫化氢与深部石炭系海相碳酸盐岩有关；⑤部分天然气遭受了次生变化，烃类碳同位素值偏重、重烃碳同位素值倒转均与细菌的生物降解作用有关。