天然气地球化学研究及有关问题探讨

从天然气成因、煤型气、生物―热催化过渡带气、碳同位素和稀有气体同位素等方面评述了我国天然气地球化学的研究成果。对研究中的一些问题提出了看法。     

天然气成因类型及其鉴别

中国经过20年天然气科技攻关，已形成天然气成因类型及其鉴别标志的理论体系和方法。天然气成因类型可划分为有机成因气、无机成因气、混合成因气3大类。有机成因气根据演化程度划分为生物气、生物一热催化过渡带气、热解气和裂解气，根据母质类型划分为煤成气（包括煤成热解气和煤成裂解气，在天然气资源中占主导地位）和油型气（主要是原油伴生气，包括油型热解气和油型裂解气）；无机成因气以二氧化碳为主，分为岩石化学成因和幔源成因两种主要类型；混合成因气是两种或两种以上成因类型气混合而成的天然气，常见的主要有3类（同一烃源岩不同热演化阶段生成天然气的混合，不同烃源岩生成天然气的混合，有机成因气和无机成因气的混合）。常用的天然气成因类型鉴别指标有天然气组分、烷烃气碳同位素、二氧化碳碳同位素和轻烃参数，其中，碳同位素是判别各类成因天然气最有效和最实用的指标。图1表2参41     

天然气地球化学研究及有关问题探讨

从天然气成因、煤型气、生物－热催化过渡带气、碳同位素和稀有气体同位素等方面评述了我国天然气地球化学的研究成果。对研究中的一些问题提出了看法。     

�ҹ�dz�㸴����������Ȼ���ij������

浅层复合(混合)天然气藏广泛存在于含油气盆地中，有效鉴别浅层复合(混合)天然气藏中天然气的成因可为浅层气勘探提供有价值的信息。我国含油气盆地浅层天然气组分及碳同位素组成分布特征表明，浅层天然气在总体上显示相对较高的甲烷含量和相对较低的甲、乙、丙烷碳同位素比值。浅层复合(混合)气藏中天然气的来源决定了气藏不同的复合(混合)类型，如以生物气为主与低温热成因气的复合，以低温热成因气(生物-热催化过渡带气)为主与成熟/高成熟热成因气的复合，以及低熟油伴生气与微生物降解气的复合。浅层复合(混合)气无论是甲烷碳同位素分布特征还是组分组成特征大部分都与生物气与热成因气的混合气相似，但从重烃组分含量，乙、丙烷碳同位素比值及其差值的不同，可以判断浅层复合(混合)气藏中天然气各组分的主要来源。     

西湖凹陷天然气成因及来源分析

东海盆地西湖凹陷天然气资源丰富,但其成因与来源一直存在较大争议。综合分析天然气组分、碳同位素组成、轻烃指纹以及天然气伴生凝析油地球化学特征,对西湖凹陷天然气的成因、热演化程度与族群划分进行了探讨,在此基础上利用不同烃源岩热模拟产物碳同位素特征与伴生凝析油特征进行了气源分析。西湖凹陷天然气为煤型气,形成于中等成熟—高成熟热演化阶段,对应的R_o值约为1.16%～1.87%。西胡凹陷天然气可以划分为4个族群,其中A、B与C类天然气分别分布于平湖斜坡、黄岩构造带和宁波构造带,D类天然气零星分布于平湖斜坡。西湖凹陷A类天然气主要来源于平湖组煤,B类天然气主要来源于平湖组泥岩,C类天然气主要来源于高热演化阶段的平湖组煤,D类天然气中有3个样品来源于平湖组炭质泥岩,1个气样可能有中下始新统烃源岩贡献。本文研究结果可为西湖凹陷的天然气勘探提供理论依据和技术支持。     

四川盆地东北部马路背地区上三叠统须家河组天然气地球化学特征及气源

依据天然气化学组分及碳、氢同位素等地球化学资料,分析了四川盆地东北部马路背地区上三叠统须家河组天然气地球化学特征、天然气成因及来源。研究表明,马路背地区须家河组天然气组分以甲烷为主,含量介于92.60%~99.04%,平均为97.59%,干燥系数普遍高于0.990 0,平均为0.992 2,热演化程度较高;与邻区须家河组天然气对比,马路背地区须家河组天然气碳同位素明显具有甲烷碳同位素偏重、乙烷碳同位素偏轻的特征,δ¹³C₁值介于-33.70‰~-28.60‰,平均为-30.88‰,δ¹³C₂值介于-36.40‰~-28.90‰,平均为-33.11‰,甲烷和乙烷碳同位素多表现为倒转分布。天然气成因鉴别及气-源对比研究表明,马路背地区须家河组天然气为Ⅲ型和Ⅱ型干酪根生成的煤型气和油型气的混合热成因气,天然气主要来源于上三叠统须家河组煤系烃源岩及上二叠统吴家坪组海相烃源岩,甲烷和乙烷碳同位素倒转正是煤型气及油型气混合所致。马路背地区须家河组天然气高产富集与该区海相、陆相烃源岩双源供烃及深大断裂有效沟通海相、陆相多套优质烃源岩关系密切,沟通海相、陆相烃源岩的通源断裂在该区天然气成藏富集及后期调整改造方面具有重要作用。     

松辽盆地北部西斜坡天然气成因分析

根据松辽盆地西部斜坡带天然气产出的地质背景、组分、碳同位素特征及介于该斜坡带和齐家-古龙凹陷之间的塔字号井区天然气组分变化特征综合分析认为， 运移过程中的气体组分分异使齐家-古龙的热成因气经塔字号井区运移到西斜坡时基本变成了具有生物气特征的干气； 富拉尔基地区的天然气是典型的生物气；其他大部分地区是齐家古-龙热成因气和原地生物气的混合。利用甲烷碳同位素对不同地区的生物气比例进行估算，距离齐家-古龙越远生物气所占比例越大。     

渤海湾盆地廊固凹陷天然气成因类型及分布规律

基于天然气组分以及组分同位素分析结果,结合凹陷烃源岩有机地球化学特征与地质背景,对廊固凹陷天然气的成因类型及其分布规律进行了研究。结果表明,廊固凹陷浅层(1 900m)与中深层(1 900m)天然气的地球化学特征存在很大的差异,具有不同的成因类型。浅层天然气藏以次生型生物改造气藏为主,是热成因气的湿气部分遭受细菌降解而产生的次生生物气与残留热成因气(主要为甲烷)混合而成。其主要特征为:气体干燥系数大于95%,但重烃气含量较高(ΣC_(2~+)0.5%);甲烷稳定碳同位素组成较轻(δ~(13)C_1值分布在-60‰~-50‰之间);异构丁烷含量增加,丙烷含量明显减少;很多气样稳定碳同位素序列在丙烷处发生局部倒转。深层天然气主要为偏腐殖型热成因气,而且大多数天然气为干酪根初次裂解气。深层天然气以低—中等成熟度(RO值范围为0.5%~0.8%)为主,主要来自成熟度相当的沙三下亚段烃源岩;而曹家务、固安地区深度超过4 000m的4个气样以及别古庄地区奥陶系潜山气藏成熟度较大(RO值范围为1.1%~1.5%),来自深层的沙四段—孔店组烃源岩。廊固凹陷深层天然气的分布受控于烃源岩干酪根类型以及热成熟度,浅层天然气的分布则主要与沟通深部热成因油气的断裂活动强度有关。固安、柳泉、郎东等地区浅层是次生型生物改造气藏的主要分布区与有利勘探带,固安—旧州地区大兴断层深部的砾岩体以及别古庄地区的潜山是深层热成因天然气的有利勘探区带。     

珠江口盆地白云凹陷北坡—番禺低隆起天然气成因类型及其烃源探讨

珠江口盆地白云凹陷北坡—番禺低隆起天然气的成因及其烃源问题,近年来引起了石油地质专家们的广泛关注。在前人工作基础上,根据天然气的组成、碳同位素及其甾萜类生物标志化合物特征,重点对天然气的成因类型及其烃源构成进行了深入分析。依据天然气甲烷碳同位素和乙烷碳同位素分布特征,将天然气成因类型划分为生物气、亚生物气、成熟偏煤型混合气、成熟—高熟偏油型混合气及成熟—高熟煤型气5类。天然气伴生凝析油的甾萜类生物标志物具有富集型煤系有机质和分散型Ⅲ型有机质两种明显不同的特征,由此认为油气主要来自成熟—高熟的渐新统恩平组煤系烃源岩、滨浅湖相烃源岩及始新统文昌组滨浅湖相烃源岩。通过油气地质及油气地球化学综合剖析,指出该区不仅具有巨大的天然气勘探潜力,而且具有石油资源勘探前景。     

准噶尔盆地西北缘天然气成因来源及勘探潜力

准噶尔盆地是中国陆上四大含油气盆地之一,但天然气勘探进展缓慢,已有发现主要集中在盆地的东部和南部。基于天然气的组分和稳定碳同位素组成,在准噶尔盆地西北缘发现了4种类型的天然气。第Ⅰ类天然气主要来自下二叠统风城组湖相烃源岩,可进一步细分为Ⅰ_A（主要来自沙湾凹陷）和Ⅰ_B（主要来自玛湖凹陷）两个亚类。第Ⅱ类天然气为沙湾凹陷深部石炭系和下二叠统佳木河组高-过成熟腐殖型烃源岩生成的煤型气。第Ⅲ类天然气为第Ⅰ和第Ⅱ类天然气的混合气。第Ⅳ类天然气为油藏破坏后发生生物降解作用而形成的次生生物成因气。白垩纪,沙湾凹陷风城组、佳木河组和石炭系烃源岩生成的大量高成熟煤型气和油型气沿断裂和不整合面组成的输导体系运移至构造高部位成藏,而玛湖凹陷风城组烃源岩主体仍处在生油高峰,生成少量低熟油型气在凹陷内及边缘聚集。上述发现证实了准噶尔盆地西部上古生界发育石炭系（含佳木河组）和风城组两套规模有效气源岩,揭示了新的天然气勘探领域。研究成果提供了一个复杂地质条件下开展气-源对比和成藏过程恢复的典型案例,同时也深化了对准噶尔盆地天然气勘探潜力的认识。     

四川盆地三叠系天然气地球化学特征及资源潜力分析

简要介绍了四川盆地三叠系的总体勘探形势,认为该层系资源发现率和探明率不高,仍具有很好的勘探前景。通过分析四川盆地三叠系天然气的地球化学特征,指出该层系可划分为2个含油气系统,即志留系—中三叠统含油气系统和上三叠统—侏罗系含油气系统。通过研究四川盆地三叠系烃源岩地球化学特征、生气强度、展布特征等，定量评价出该层系油气资源总量为8.01×10¹²m³，同时指出了该层系天然气有利勘探领域。     

阳信洼陷沙一段生物泥页岩气成藏条件分析

生物泥页岩气是页岩气的重要类型,具有埋藏浅、面积大的特点。通过对阳信洼陷沙一段泥页岩沉积环境、构造背景、地化特征分析,认为沙一段烃源岩具备形成生物泥页岩气的有利条件。沙一段泥页岩为优质烃源岩,厚度大、分布面积广．烃源岩埋深1200～1800m、地层温度54．0～63．0℃为生物气的生烃高峰时期。沙一段具有快速沉积、成化湖盆的特征,为烃源岩的保存及生物泥页岩气的生成提供了有利沉积背景。烃源岩生成的生物泥页岩气在烃源岩内就近聚集,表现为典型的原地成藏模式。预测洼陷中部气测异常较大值区带是生物泥页岩气的有利发育区。     

吐哈盆地天然气成因的再认识

吐哈盆地是我国西北典型的侏罗系含煤盆地,发育丘东-温吉桑型、巴喀型及依拉湖型3种类型的天然气。根据最新的地球化学研究及分析结果,对丘东-温吉桑型、巴喀型天然气的成因进行了重新分析,认为巴喀型的天然气并非煤成气与幔源气的混源,而是受生物降解所致;丘东-温吉桑类型的天然气也不是"生物-热催化过度带"形成的煤成气,而是深层上二叠统湖湘泥岩生成的油型气与中下侏罗统煤系源岩生成的煤成气的混合。     

台西盆地烃源岩特征及天然气成藏条件

台西盆地是中国东南海域新生代陆缘扩张形成的一系列北东向裂陷-坳陷盆地之一。该盆地主要发育3套烃源岩：①渐新统-中新统海相泥岩和海陆过渡相含煤岩系；②古新统-始新统浅海-半深海相碎屑岩；③白垩系海相泥岩和海陆交互相含煤层系。其烃源岩指标分析显示为好的生气源岩，并达到生气门限。这些烃源岩与上覆储、盖层形成有利生储盖组合，为天然气成藏提供了良好条件。在整体分析基础上，重点对该盆地西部海域的南日坳陷和澎湖坳陷进行了研究，认为白垩系和古新统-始新统烃源岩为其主要烃源岩，埋深接近2800 m时进入大量生气阶段。通过对烃源岩成烃作用和含气系统的分析认为，以上2个坳陷具备天然气成藏的良好时空配置，是台西盆地天然气勘探的重要前景区。进一步推测分析认为，南日坳陷构造深部位可能具备根缘气成藏的有利条件。     

ɽ����Ӫ��Ϋ��������طֲ����ɵ�̽��

东营、潍北盆地位子山东省北部，两个盆地内已知第三系天然气藏的分布从盆地内部到边缘呈４个环形带。首先是盆地内部的深层原生天然气藏带，其气藏是深层生油岩进入生气门限温度后，在洼陷内形成的原生气藏，这种气藏的天然气的δ１３Ｃ１值较重，为－３７．８７‰；其次是盆地中部和边部的中内环带溶解气藏、中外环带气顶气藏和外环带浅层气藏带，这３种气藏均是生油岩进入成熟生油门限温度后生成的油气运移至盆地不同构造部位圈闭中聚集成藏的结果，由于地饱和压差从盆地内部到边缘逐渐变小，故使油藏中的溶解气脱出程度不同．从而出现前述３种不同天然气产状的气藏，因为它们都是油型气，所以其δ１３Ｃ１值很相近，为－５０．４‰～５３．０‰。     

致密砂岩气聚集模型与定量模拟探讨

将致密砂岩气聚集带划分为连续带和过渡带,并建立相应的地质模型。连续带位于构造低部位或斜坡处,砂岩直接覆盖在烃源岩之上,具有天然气大面积连续分布,上部不受盖层控制,下部无明显底水等特点;过渡带紧邻连续带,位于斜坡的上倾方向或构造较高部位,砂岩与烃源岩没有直接接触,天然气主要分布在储层物性相对较好的“甜点”中,天然气藏具有常规气和连续气2种特点。连续带以纳米级孔喉结构为特征,天然气运聚主要驱动力为生气产生的超压;过渡带以微米级孔喉结构为特征,天然气运聚主要驱动力为浮力。基于上述认识,建立“排挤式”和“置换式”致密砂岩气聚集数值模型。该模型在四川盆地合川地区的应用效果符合率达到90%,指出还有一半的天然气资源未被发现,主要分布在合川地区东北部、潼南地区北部和潼南地区东南部。     

阿克1井天然气气源探讨

阿克1井是在塔里木盆地喀什凹陷获得工业气流的第一口探井,与该盆地其他地区相比,其天然气地球化学特征有着独特性:干燥系数大,非烃气体含量较高,甲烷碳同位素异常重(居塔里木盆地已发现的天然气之首),稀有气体3He/4He、40Ar/36Ar比值较大。根据区域烃源岩发育特征、源岩地球化学特征和热演化史,初步确定阿克1井的气源岩以石炭系为主。     

鄂尔多斯盆地中部东西向天然气聚集区带研究

鄂尔多斯盆地已发现的工业气田刘家庄、胜利井、长庆、镇川堡、吴堡等皆分布于中部东西向构造带上,而盆地其它地区仅个别井有气显示或产少量的工业气流。它们的储层为奥陶系碳酸盐岩或石炭、二叠系煤系地层中的砂岩和薄层灰岩,气源均与奥陶系或石炭、二叠系烃源岩有关,都为纯气藏,显示出良好的一致性。这种工业气田带状分布于盆地中部东西一线不是偶然的,反映着中部过渡构造带对它们成藏及分布的控制作用。以中部构造带为背景将它们从相同或相似的成因背景上联系起来归入中部东西向天然气聚集区。显然,该区是天然气勘探的最有利目标。      

南海北部叠合断陷盆地海陆过渡相烃源岩及成藏贡献——以珠二坳陷白云凹陷为例

伸展盆地裂谷期为陆相、海陆过渡相和海相沉积充填的叠合断陷盆地,与断陷期完全为陆相地层充填的陆相断陷盆地在形成的板块构造环境、沉积相和烃源岩等方面有显著区别。中国近海叠合断陷盆地一般主要沉积有陆相、海陆过渡相和海相3个层系的烃源层,其中海陆过渡相烃源岩是南海北部断陷盆地珠二坳陷、琼东南盆地的主力烃源岩,该层系生烃成藏均晚于断陷期沉积的陆相地层。该类烃源岩具有陆源生烃母质和海相生烃母质双源输入的混合特征,干酪根类型为Ⅱ-Ⅲ型,以生气（煤型气）为主,但浅部烃源岩有一定的生油能力,其生成的油气亦有双源成因的特征。油气源对比研究表明,白云凹陷番禺地区和LW3-1气田油气成藏的主要贡献者是白云凹陷海陆过渡相的恩平组烃源岩,但也有渐新统珠海组海相烃源岩的贡献。勘探实践证明,这种海陆过渡相烃源岩目前已成为南海北部断陷盆地最为重要的烃源层系,是该区有效的烃源岩。     

塔里木盆地库车坳陷天然气气源对比

库车坳陷近年陆续发现了克拉2号、吐孜洛克、大北1号、迪那2号4个大型气田和依南2号、依深等天然气藏,展示了该区天然气勘探的广阔前景,为西气东输战略的顺利实施奠定了物质基础.为判明目前发现的天然气是来源于煤系烃源岩还是来源于湖相泥岩,利用苯、甲苯、二甲苯、甲基环己烷等轻烃单体碳同位素等气源对比新技术,结合天然气形成的地质背景进行气-源岩的追踪对比.对比结果表明,库车坳陷主要气藏的天然气属于煤型气.中、西段克拉苏构造带E、K产层的天然气为高-过成熟煤型气;东段依奇克里克侏罗系产层的天然气为成熟-高成熟煤型气,吉迪克组产层的天然气为高-过成熟煤型气;大宛齐油田上第三系-第四系天然气属成熟-高成熟煤型气.库车坳陷主要气藏的天然气主要来源于侏罗系-三叠系煤系烃源岩.图6表2参6(李剑摘)