生物气源岩评价方法

生物气源岩生成的是以甲烷为主的天然气,而生油岩生成的主要是液态烃,后者的研究与评价方法已不完全适用于生物气,因而不能用有机碳含量、烃含量等指标来评价生物气源岩。为此建立了一套生物气源岩的综合评价方法：①用R_o来反映演化指标,生物气源岩沉积在未-低熟演化阶段,其R_o＜0.7％;② 以nC₂₁^-/nC₂₂⁺来反映生源指标,对于生物气源岩来说,富氢、富氧混源输入是有利的;③以姥鲛烷/植烷比值（Pr/Ph）作为环境指标, Pr/Ph低是还原环境加强的结果;④以主峰碳数作为降解指标,奇数碳为主峰的生物气源岩产气率高,偶数碳为主峰的生物气源岩产气率较低。该综合评价方法适用于柴达木、莺-琼、河套和松辽等盆地。     

云南保山盆地生物气源岩地球化学特征及环境指示意义

通过对云南保山盆地生物气源岩有机碳含量、源岩可溶有机质及族组分特征分析,认为绝大多数源岩样品已达生油岩标准;通过气源岩镜质组反射率、岩石热解参数的研究,认为该盆地源岩处于未成熟阶段;通过气源岩有机质饱和烃色谱特征分析,认为该区有机质沉积时期主要为弱氧化-弱还原环境,有机质以陆源输入为主的混合型有机质.     

应用有机质降解程度法评价生物气源岩

研究表明,对厌氧阶段有机质降解程度的研究可以用于评价生物气源岩.通过对松辽盆地北部浅层20块生物气源岩样品常规有机地球化学及镜下观察得出,有杌质降解程度与有机质成熟度无相关关系,但与有机质类型相关性极大,Ⅰ类生物气源岩有机质降解程度高达80%以上,Ⅲ类生物气源岩有机质降解程度低,一般低于60%.通过原始藻类有机质在产甲烷菌作用后细菌降解程度、生物气产率(用于计算有机质生物气转化率)实验表明,有机质细菌降解程度与有机质生物气转化率为正相关关系,当有机质降解程度达到80%时,有机质生物气转化率可达40%～50%左右;当有机质细菌降解程度小于10%时,有机质转化率仅为7%.通过有机质降解程度与有机质转化率的关系,可以确定现今未熟生物气源岩原始有机碳的含量.这对评价生物气源岩有重要的意义.     

保山盆地上第三系烃源岩地化特征及气源潜力评价

保山盆地上第三系羊邑组和南林组属于湖泊-扇三角洲沉积体系,暗灰色泥质烃源岩厚度为400～1 000m.根据8口井98个样品的有机地球化学分析数据统计,泥质烃源岩有机碳质量分数平均值为0.85%,游离态烃和裂解烃量(S1 S2)为0.81～92.05 mg·g-1.镜检、岩石热解和生物标志物分析资料表明,烃源岩有机质类型主要为混合型,含少量腐殖型,热演化程度处于未成熟阶段.根据生物气的形成条件和烃源岩的分布特征,应用有机碳产烃率法分别计算了羊二段、羊三段和羊4-南林组的产气强度.     

生物气源岩评价指标研究现状及展望

生物气成因的特殊性,使得对生物气源岩的评价也有异于常规烃源岩。有利于生物气生成的物质与环境条件包括源岩快速大量沉积、烃源岩处于低温低演化阶段、原始生源中富含甲烷生物潜量高的草本植物、封闭的缺氧环境等。促使有机质转化为生物气的动力则包括产甲烷菌等微生物菌群的联合作用。反映微生物活动及其强度的指标,如地层中的微生物计数、厌氧菌发酵产气模拟试验以及与微生物作用有关的生物标志化合物的存在及其丰度等,是生物气源岩评价的有效地球化学参数,也是未来需要加强研究的领域。     

柴达木盆地生物气源岩评价及勘探方向

柴达木盆地生物气藏的气源岩主要为第四系七个泉组和上第三系狮子沟组湖相暗色泥岩和碳质泥岩。气源岩有机碳含量平均为0.32％，有机质类型以腐殖型和偏腐殖混合型为主，R_o一般介于0.25%～0.45％之间，处于未成熟阶段。为确定合理的烃源岩有机质丰度下限值，选取代表性岩样进行了细菌调查和生物产气模拟实验，通过对细菌、有机质组分和甲烷产率随地层深度变化规律的研究，建立了生物气生成演化模式。根据有机质含量-有机碳含量-甲烷产率关系研究结果，并结合已发现生物气藏的分布特征，指出该区第四系生物气源岩有机碳含量下限为0.25%，上第三系的有机碳含量下限为0.4%。进而确定了生物气有效源岩分布范围，并结合储盖组合、构造发育等因素，预测了有利勘探区带：台南-涩北一线、台吉乃尔湖与伊克雅乌汝之间的地区。     

曲靖盆地浅层生物气成藏要素及运聚特征初步分析

曲靖盆地是区域性走滑构造应力作用下形成的第三纪箕状断陷湖盆残留盆地。研究了构成曲靖盆地生物气系统的气源岩、储集层、盖层等成藏基本要素（尤其是气源岩埋藏史）和该生物气的运聚特点、含气系统在剖面上的特征以及构造演化对成藏的控制作用等，认为由于受构造抬升影响，造成储层、盖层破坏和含气圈闭规模较小，该盆地生物气藏的资源潜力有限，生物气勘探前景并不十分乐观。     

渤海湾盆地济阳坳陷气源岩和原油生物模拟实验研究

通过细菌检测实验,系统分析了渤海湾盆地济阳坳陷生物气源岩中细菌的赋存状况。实验表明,济阳坳陷浅层气源岩中产甲烷菌较为丰富,在2522m深处还有产甲烷菌存在,并且产甲烷菌赋存的源岩与源岩时代无相关关系,只要有适合生物气形成的环境条件,生化作用就可能发生。通过气源岩和原油在不同温度下的生物模拟实验,分析了济阳坳陷生物模拟气产率、组分及碳氢同位素特征,结果表明,无论是气源岩还是原油厌氧降解生成的生物气,都只生成甲烷和二氧化碳;45℃和65℃是生物气生成的高峰期,生物气产率分布范围为每吨TOC产气20~160m³和每吨原油产气10~15m³;生物模拟实验产物的碳同位素值随温度变化差异明显,变化范围为-80.2‰~-41.5‰;生成的二氧化碳的碳同位素值变化与甲烷碳同位素值变化规律相反;生物模拟气中氢同位素的值则比实际生物气的氢同位素值轻,模拟气中氢同位素值主要分布在-300‰~-350‰,而实际生物气的氢同位素值则分布于-240‰~-270‰。     

有机质氮同位素与蛋白质含量在生物气源岩评价中的应用——以柴达木盆地涩北一号构造带为例

按照有机质丰度、类型和成熟度为评价思路的传统石油地球化学评价方法,不能满足和适应具有早期微生物化学成因为关键要素的低成熟生物气资源勘探。尝试从生物气早期营养母源出发,以柴达木盆地涩北一号构造带源岩样品为例,通过生物大分子蛋白质含量、氮同位素以及C/N比值,结合常规岩石热解数据分析生物气沉积有机质特征。地质分布追踪表明：δ15N、蛋白质含量以及传统地球化学指标（有机碳含量TOC、氢指数IH等）高丰度层位与探井主要产气层段相对应。因此,生物大分子蛋白质含量能够表征微生物营养底物的丰富程度,δ15N可以反映生物气母源环境特征和微生物活动强度,可以利用δ15N、蛋白质含量以及C/N比结合传统有机地球化学指标来评价生物气源岩。     

关于生物气源岩评价标准的讨论――以柴达木盆地第四系生物气为例

柴达木盆地东部三湖坳陷是新生代晚期形成的大型沉积坳陷,面积约37000km2。到目前为止,业已探明天然气地质储量数千亿立方米。通过对柴达木盆地东部第四系生物气成藏要素与气层分布关系的分析指出,对生物气源岩的评价不能搬用评价生油岩和过成熟气的指标(诸如有机质丰度和成熟度等),而应充分考虑在其沉积环境中有无抑制甲烷菌活动的因素存在,并提出了生物气成因评价的指标。     

保山盆地新近系生物气源岩地球化学特征

通过对云南保山盆地气源岩有机碳含量、源岩可溶有机质、族组分特征、镜质组反射率、岩石热解参数分析,认为绝大多数源岩样品已达生油岩标准, 该盆地源岩处于未成熟阶段; 通过气源岩有机质饱和烃色谱特征分析, 认为该区有机质沉积时期主要为弱氧化-弱还原环境, 有机质以高等植物输入为主; 通过烃源岩可溶有机质碳同位素研究, 认为保参1 井有机质母源以高等植物为主, 沉积环境主要为沼泽相。     

沉积有机质微生物降解与生物气源岩识别——以柴达木盆地三湖坳陷第四系为例

生物气的主要组分甲烷是不同微生物菌群协同降解复杂有机质的终端产物,研究生物气生成过程中微生物对沉积有机质降解的生物标志化合物特征,对柴达木盆地东部生物气气源层识别具有重要意义。柴达木盆地三湖坳陷涩北一号气区第四系沉积物饱和烃生物标志化合物的研究发现,一些泥岩层内饱和烃组分遭受微生物降解,使部分正构烷烃和无环类异戊二烯烷烃消失,色谱不可分辨的复杂有机混合物显著升高。微生物降解作用明显的泥岩,降解参数升高,可溶有机质含量与烃转化率也显著升高,反映第四系部分泥岩层中高的可溶有机质含量与烃含量,是微生物活动和降解原始沉积有机质的产物。在微生物降解作用明显的泥岩中,检测到了丰富的产甲烷菌特殊生物标志化合物2,6,10,15,19-五甲基二十烷等,表明降解程度高的泥岩中,不仅厌氧降解细菌活动强烈,产甲烷菌活动也很强烈,是生物气的优质烃源岩。因此可以得出:可溶有机质含量,特别是其中烃含量以及微生物降解参数,是评价生物气气源岩的重要依据。     

鄂尔多斯盆地晚古生代煤层作为气源岩的成烃贡献

鄂尔多斯盆地中部大气田的部分气源来自于上覆晚古生代煤层,为评价晚古生代煤层作为气源岩的成烃贡献,以盆地晚古生代原煤样和显微单组分热模拟实验结果为基础,利用盆地内292组显微组分含量数据参与计算煤的生烃强度,估算出全盆地晚古生代煤成气原始生成量为（328.82~579.48）×10¹² m³,中间值为463.20×10¹² m³,其中边浅部中间值为61.49×）×10¹² m³,中深部为401.71×）×10¹² m³;在讨论该盆地晚古生代煤的成烃贡献时,重点论述了吸附于煤储层本身、未纳入常规天然气贡献之列的理论吸附气量。结果表明,鄂尔多斯盆地晚古生代煤源岩的排烃系数为82%~90%,煤对气体的吸附容纳能力非常有限,绝大部分煤成气在形成之后都运移到了围岩中。     

河套盆地生物气源岩有机地球化学特征及生气演化模式

通过分析天然气组分与甲烷碳同位素特征发现,河套盆地第三系上新统-第四系更新统确有生物气存在.详细的有机地球化学资料分析表明,河套盆地第四系更新统中、上段气源岩的有机质含量丰富,干酪根类型以Ⅱ2、Ⅲ型为主,母质来源表现出高等植物为主,低等水生生物混入的特点,有机质演化处于生化甲烷阶段,非常利于生物气的形成.在建立生物气生成演化模式的基础上,根据区域地质条件,提出河套盆地生物气生成的最佳深度范围为685～926 m,位于第四系更新统中段.     

高—过成熟气源岩评价的若干问题

对于一次连续生烃的烃源岩．无论是碳酸盐岩还是泥岩，气源岩还是油源岩，其有机碳含量的下限值均为0．5％，但该下限值不适用于多旋回残留盆地烃源岩的二次生烃评价。根据热模拟生烃实验，建立了不同成熟阶段烃源岩二次生烃有机碳丰度下限值的计算方法。应用天然气生聚散动态平衡原理探索识别气源岩的方法，在气源岩R0值大于2．5％的地区，古油藏中的沥青和原油裂解成为气源，古油藏分布决定晚期次生气藏分布。一般情况下，水溶气藏和天然气藏的形成和破坏是同步的，水溶气要成为晚期次生气藏的有效气源，其前期的保存条件很重要。表7参18     

生物气源岩中原核生物改性指标与评价新方法

在调查原核生物化学分配作用对有机质饱和烃中主要生物标志化合物和咔唑类化合物分布产生影响的基础上,借助微生物学领域的研究成果,对柴达木盆地东部和松辽盆地北部两地区泥岩样品进行地球化学分析.确定可利用规则甾烷/17α(H)-藿烷值、C35αβ-升藿烷指数、奥利烷指数、BNH/TNH等参数及(C28-C31)-烷基甾烷丰度的变化对未熟-低熟有机质中细菌和古菌活性进行评价.在淡水-咸水沉积域的强厌氧环境中,生气母质的有机氮含量与产甲烷八叠球菌属的固氮作用有关,来自原生质的含氮杂环化合物在产甲烷条件下,被产甲烷菌伙伴所降解,因此在优质生气母质中,C0-C3咔唑和苯并咔唑化合物的总含量很低,比其他类型样品低1～2个数量级左右.图6表3参32     

河套盆地呼和坳陷浅层生物气气源条件分析

通过对呼和坳陷第四系及新近系上新统的沉积相、产气状况及气源条件研究,证实了生物气的存在,认为河套盆地呼和坳陷第四系具有浅层生物气形成的基本地质条件, 气源岩厚度大,有机碳含量为0.49%,有机质类型以混合型、腐殖型为主,少量腐泥型,有机质未成熟,目前正处于生物化学生气阶段。同时,还探讨了影响生烃能力的环境因素,认为呼和坳陷地球化学环境良好,具有生物气富集成藏的物质基础和较大规模的生气能力。     

鄂尔多斯盆地北部杭锦旗地区上古生界气源岩分析

鄂尔多斯盆地北部杭锦旗地区上古生界天然气来源问题一直存在争议。在烃源岩沉积环境、分布特征分析的基础上,讨论了烃源岩的评价方法和标准,利用有机质类型、丰度、成熟度及生烃强度,开展烃源岩评价,确定了主力气源岩层位及分布特征。结果表明：研究区气源岩主要为上古生界太原组及山西组煤系烃源岩,岩性为煤层、炭质泥岩、暗色泥岩,其中煤层为主要的烃源岩;沉积相控制源岩展布,地质历史时期泥炭坪、扇三角洲平原、冲积扇扇缘沼泽等环境煤层发育好,泥岩厚度大;煤层有机质丰度高,炭质泥岩次之,暗色泥岩最差,参照煤系源岩评价标准,区内烃源岩为较好—非常好的烃源岩;研究区镜质体反射率值分布于0.6%~1.8%之间,呈由北向南增大趋势,全区进入生气阶段,泊尔江海子断裂附近及以南进入大量生气阶段;研究区内生气强度主要介于(10~40)×10⁸ m³/km²之间,具备形成大气田的气源条件。因此,研究区天然气来源具有原地性的特征,泊尔江海子断裂南部烃源岩优于北部烃源岩。