浅层混源天然气判识的碳同位素地球化学分析

由于生物化学作用、热降解作用和构造活动等的共同影响,不同成因天然气易在含油气盆地浅层聚集在同一气藏内形成浅层混源天然气藏。论述了浅层原生天然气(生物成因气和低温热成因气)及浅层次生天然气(次生运移天然气和微生物改造天然气)的组分组成及碳同位素组成的分布特征,讨论了影响浅层混源天然气碳同位素组成的主要因素,分析了浅层混源天然气判识的地球化学指标。     

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。     

柴达木盆地东部天然气地球化学特征与勘探方向

柴达木盆地东部三湖地区天然气分布广泛,除已发现5个气田和2个含气构造外,还有大量的气显示.该地区天然气地球化学特征为甲烷碳同位素组成轻、重烃气含量低,经成因判识为典型的生物气,甲烷成因主要与二氧化碳还原作用有关.部分样品中检测到一定含量的C_5-C_8烃类,个别样品乙烷和丙烷碳同位素组成偏重,揭示该地区天然气中可能混有一定量热成因气.综合分析认为,柴达木盆地东部三湖地区生物气成藏具备良好的烃源条件和较好的保存条件.建议在天然气勘探中积极扩大目标领域,适当关注浅层和极浅层生物气、深层生物气以及深部热成因油气.图12表1参20     

莺歌海盆地浅层天然气生物降解及混源特征

利用天然气地化识别技术研究了莺歌海盆地浅层天然气生物降解及混源特征。研究结果表明 ,该区天然气遭受生物降解后 ,除正构烷烃浓度降低、被降解组分碳同位素变重外 ,在降解作用微弱的天然气中还检测出生物成因的烯烃。在莺歌海盆地中央泥底辟带 ,存在母质类型相似、但处于不同演化阶段的多套气源岩 ,具有生成不同成熟度天然气的物质基础。该区普遍存在由生物气 (或低成熟气 )与热成因气 (有的已被生物降解 )混合而成的混合天然气 ,泥拱活动产生的 (微 )裂隙为天然气运移及混合提供了主要通道。随气藏埋深变浅 ,生物气 (或低成熟气 )的比例增大 ,混合天然气的δ13C1变轻。由于生物降解作用将热成因气中的CO2 转化为甲烷 ,混合作用补充了富烃的新烃气 (生物气和低成熟气 ) ,从而改善了热成因气的品质 ,有利于该区富烃天然气的形成     

莺歌海盆地浅层天然气生物降解及混源特征

利用天然气地化识别技术研究了莺歌海盆地浅层天然气生物降解及混源特征。研究结果表明，该区天然气遭受生物降解后，除正构烷烃浓度降低，被降解组分碳同位素变重外，在降解作用微弱的天然气中还检测出生物成因的烯烃。在莺歌海盆地中央泥底辟带，存在母质类型相似，但片地不同演化阶段的多套气源岩，具有生成不同成熟度天然气的物质基础。该区普遍存在由生物气（或低成熟气）与热成因气（有的已被生物降解）混合而成的混合天然气，泥拱活动产生的（微）裂隙为天然气运移及混合提供了主要通道。随气藏埋深变浅，生物气（或低成熟气）的比例增大，混合天然气的δ^13C变轻。由于生物降解作用将热成因气中的CO2转化为甲烷，混合作用补充了富烃的新烃气（生物气和低成熟气），从而改善了热成因气的品质，有利于该区富烃天然气的形成。     

渤海湾盆地济阳坳陷浅层天然气成因及其来源

渤海湾盆地济阳坳陷古近系和新近系浅层天然气资源丰富,但对于其成因及来源却一直都存在着争议。为了给该坳陷浅层天然气的勘探提供技术支撑,根据天然气的组分、轻烃指纹以及碳同位素值等测试资料,分析了该区浅层天然气的地球化学特征,明确了浅层天然气的成因类型,进而探讨了浅层天然气的来源。研究结果表明:①济阳坳陷浅层天然气的组分以甲烷为主,干燥系数高(超过95%),属于典型的干气;②轻烃中的正构烷烃含量低、异构烷烃含量高,表现为具有生物降解特征的油型气;③甲烷碳同位素值偏轻(-55.7‰～-42.3‰),乙烷、丙烷碳同位素值出现倒转,同时CO_2碳同位素值偏重,具有典型原油降解气特征以及湿气组分改造的特征。结论认为:①该坳陷浅层天然气为生物成因和热成因改造而形成的混合次生气,是常规油藏生物降解的产物,由原油降解气和油溶释放气组成,并且原油降解气所占比例超过60%;②稠油区的浅层气应作为该坳陷天然气增储上产的重要勘探开发目标。     

兴隆台油气田天然气成因与成藏特殊性分析

通过对天然气基本地球化学特征、成因与来源的系统分析,结合油气藏特征与油气地质条件,对兴隆台油气田的天然气成藏机理和成藏模式进行了系统的研究。天然气可以分为A和B2大类。A类天然气总体埋藏深度较小,甲烷含量高,甲烷、乙烷碳同位素组成偏轻,主要来自沙一段、沙二段和沙三段上部烃源岩生成的生物—热催化过渡带气;B类天然气埋藏深度变化大,甲烷含量变化范围大,甲烷、乙烷碳同位素组成偏重,丙烷碳同位素组成变化范围大,部分碳同位素组成明显偏重的天然气分布在较浅部位,主要与细菌的氧化降解作用有关。B类天然气主要与埋藏较深、演化程度较高的沙三段烃源岩有关。气藏和气顶中天然气主要来自原油溶解气的出溶。因大断裂的存在,浅层的构造高部位聚集了较多的B类天然气,其两侧主要聚集A类天然气。在其他中深部有油藏分布的地区,其浅层部位应该也存在原油溶解气出溶的天然气聚集,是浅层气勘探的重要领域。     

松辽盆地北部生物降解成因气及其成藏特征

松辽盆地具有与北美盛产生物气的白垩纪诸盆地最为接近的地质条件,无论维度上还是源岩质量均可以进行类比。目前,松辽盆地已探明17个具生物气特征的气藏:干燥系数大(C₁/ΣC₁₊大于0.95);甲烷稳定碳同位素较轻(δ¹³C₁分布在-60‰~-50‰)。因此,对这个地区的生物气潜力一直给与了极大的期望,这些气藏的赋存条件研究也成了找寻该区生物气聚集的主要立足点。然而综合分析认为,该区目前探明的"生物气藏"以次生型生物改造气藏为主,是热成因油气遭受生物降解产生的次生生物气与残留热成因甲烷混合而成。主要证据如下:①生物降解导致异构烷烃含量增加、丙烷含量明显减少;②湿气组分的稳定碳同位素特征具有生物降解痕迹;③天然气中氮气含量越高,反映生物活动有关的特征越明显;④生物气藏伴生液态烃均发生过明显的生物降解作用。微生物降解程度、保存条件以及后期热成因天然气有否补充是造成生物降解气特征复杂的重要原因。而目前尚未探明原生型生物气的赋存,主要原因是松辽盆地自晚白垩纪-古近纪以来长期处于抬升降温状态,不利于原生生物气的持续形成,更加不利于构造部位原生生物气的保存;只有在稳定性相对较好的区块发育的岩性圈闭中,才可能有原生生物气藏的赋存。最后,总结了次生生物气藏的判别方法和标志,以为同类地区浅层生物气勘探提供参考。     

柴达木盆地西部坳陷区混源气判识

通过柴达木盆地西部坳陷区13个油气田的34个天然气样品组分和碳同位素值分析,运用天然气的甲烷、乙烷和丙烷碳同位素组成判识,柴达木盆地西部坳陷区天然气可划分为腐泥型原油伴生气,混合型原油伴生气,煤型气和混合成因气等4种类型混源气。西部坳陷区的大多数天然气属同源同阶的腐泥型原油伴生气、混合型原油伴生气或煤型气,由生物气或未熟混合型原油伴生气和低熟混合型原油伴生气复合而成的混合成因气仅分布于尕斯断陷亚区尕斯库勒油田浅层(上第三系),跃进二号西交点,以及油砂山油田和昆北断阶带乌南油田。     

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通过对松辽盆地北部天然气的烃类和非烃类组成、甲烷碳同位素、分子量、重烃气浓度、甲烷系数、重烃系数等资料的分析，研究了盆地北部不同地区天然气化学组成特征和物理性质。同时根据天然气地化特征，对盆地北部天然气的成因类型进行了划分，并探讨了生物甲烷气、成熟—高成熟油型气、高成熟煤型气和过成熟煤型气的化学组成及分布规律。研究结果表明：生物甲烷气埋深浅、碳同位素轻、气组分甲烷含量高、氮气含量高；油型气主要分布于盆地中部含油组合（萨、葡、高油层），甲烷碳同位素重于生物气，轻于煤型气，烃气成分变化较大，受各种因素的影响，表现出不同的干湿性；高成熟和过成熟煤型气主要分布于深部含油气组合（扶余油层以下），碳同位素重，气组分甲烷含量高，天然气分子量低     

油型气乙烷碳同位素演化规律与成因

通过分析四川盆地和北美Appalachian、Fort Worth等盆地页岩气和常规油型气乙烷碳同位素特征和成因,得出随着成熟度的增加,乙烷碳同位素经历3个演化阶段：初次生气阶段正常增加,与甲烷碳同位素具有线性相关;二次裂解阶段同位素值减少,与乙烷含量的倒数具有线性关系,符合二端元气混合模型;湿气裂解阶段碳同位素值增加,与乙烷含量的自然对数呈线性关系,符合瑞利分馏模型。不同阶段页岩气碳同位素倒转的成因不同,瑞利分馏阶段碳同位素分馏速率乙烷>丙烷,并且甲烷碳同位素发生次生变化是造成过成熟阶段页岩气碳同位素反序的原因。富¹²C的乙烷是四川盆地页岩气高产井的重要地球化学特征。对于成熟度R_o>2.2%的天然气,乙烷碳同位素用于气源鉴别需要用瑞利分馏的公式校正。     

东海西湖凹陷原油与天然气的地球化学特征

西湖凹陷原油以密度低的凝析油和轻质油为主,含蜡量低、饱和烃含量高、姥／植比大、碳同位素偏重,均为成熟原油,主要来自中－上始新统平湖组。天然气的成因类型有生物气、热解气和深源气,产层的天然气以热解气为主,分布广、产气量大,其主体组分（Ｃ１～Ｃ５）应来自成熟度更高的下始新统,次要组分（Ｃ_６~＋）仅反映了原油伴生气的特征。     

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。     

页岩气地球化学异常与气源识别

通过国内外页岩气生产井井口气的地球化学资料与常用的天然气鉴别指标的对比,认为部分页岩气的特征和传统的气源鉴别指标相比存在异常。其主要包括:页岩气乙烷碳同位素反转或倒转普遍存在于各套高过成熟的页岩系统,包括煤系地层;乙烷碳同位素鉴别气源的能力源于同位素反转,但高演化阶段煤成乙烷碳同位素可以很轻,甚至达到油型气标准;开放体系下的常规储层不一定能继承页岩系统的乙烷碳同位素及其倒转现象,常规的油型气乙烷碳同位素也可以很重;在极高的演化阶段,油型气存在乙烷碳同位素的第2次反转,甲烷氢同位素异常轻,甲烷碳同位素异常重,干燥系数极大,轻烃部分表现出煤成气的特征,常用的Bernard图版、Scholl图版和C₇轻烃三角图都可能误判断为煤成气。常规天然气来自于烃源岩且能继承页岩气的诸多地球化学特征,该地球化学异常可能导致气源类型的错误判断,因此在常规天然气的鉴别过程中需引起重视。     

The source of gas and oil in Cainan oilfield Jurassic layers of Junggar Basin

The aim of this paper is to analyze natural gas, light hydrocarbons, and biomarkers by the whole hydrocarbon geochemistry to figure out controversial source of Cainan oilfield. Dry gas and oil reservoirs in Baijiahai suggest multi-stage accumulation of mature and high-over mature gas from widely distributed methane carbon isotope and humic, which are products of heavy ethane carbon isotope. The natural gas in Fubei slope area is typical mature wet gas. According to regional structural and evolution features, high-over mature gas in Baijiahai originates from Carboniferous source rocks of Dongdaohaizi sag, while mature crude oil is a mixture of Jurassic and Pingdiquan formation of Permian.     

Genesis and origin of natural gas in the Beidagang structural belt of Dagang oilfield

The south and north of Beidagang structure zone in Dagang oil field are Qikou sag and Banqiao sag respectively, it´s belong typical “two sag one uplift”, has abundant oil and gas source, developing reservoir condition is good. From now it has find various types of gas reservoirs in several heavy reservoirs and series of strata, so it has complex oil genesis and gas. This article collected a large number of natural gas samples systematically, launching a study on the composition and carbon isotope of natural gas, identifying the overall characteristics and causes of natural gas in Beidagang structure zone.Research shows in Beidagang structure zone, different heavy reservoirs and series of strata about composition and carbon isotope of natural gas are basically the same, methane contant is low, dry coefficient is small, spreading 0.8-0.89, belong typical wet gas. The distribution of methane and ethane carbon isotope are wide, insisting humic-type natural gas, sapropelic natural gas and biogas.Biogas are mainly distributed in Gangxi area, Banzhong, Bannan, Banbei, Tangjiahe, Baishuitou, Gangdong and Qianmiqiao area’s natural gas mainly is mainly the product of hydrocarbon source rock saprophytic organic matter mature stage in san-segment of Banqiao depression, Maxi ang Madong natural gas is the product of hydrocarbon source rock humus type organic matter mature stage of shahejie formation from Qikou depression. At present, the natural gas from the high over-maturity stage of the deep hydrocarbon source rocks in the depression is seldom distributed in the Beidagang structural belt, showing gas exploration in deep sag has a bright prospect.The high over mature stage natural gas in deep sag and Qikou depression Saproped-type hydrocarbon source rock crude oil cracking gas are important exploration target.