川西坳陷新场气田上三叠统须五段天然气来源及启示

新场气田是川西坳陷目前发现的规模最大的陆相气田,须五段是该区天然气勘探的重点层系之一,但有关须五段天然气成因和来源的认识存在分歧。在对新场气田不同层位天然气进行组分、稳定碳氢同位素和轻烃化合物组成进行测试分析的基础上,开展天然气成因鉴别和气源对比。地球化学特征研究表明,新场气田须五段天然气主体为湿气,δ¹³C₁值介于-40.2‰~-33.5‰之间,δ¹³C₂值介于-27.3‰~-23.6‰之间,δD₁值介于-215‰~-179‰之间,烷烃气碳氢同位素组成均为正序系列;C₇组成具有明显的甲基环己烷优势分布,C_5-7组成则以异构烷烃和环烷烃为主。新场气田须五段天然气为煤成气,与雷口坡组和须二段分别表现为油型气和混合气的特征明显不同,而侏罗系和须四段天然气尽管同样表现出煤成气特征,但其成熟度普遍高于须五段天然气。受须家河组不同层段烃源岩母质类型相似等因素影响,气—岩轻烃指纹对比不具有排他性,不适用于新场气田陆相天然气的气源精细对比。新场须五段天然气主要来自须五段自身,而侏罗系天然气则主要来自须三段、须四段烃源岩。     

鄂尔多斯盆地苏里格气田地层水成因及气水分布规律

鄂尔多斯盆地苏里格气田是中国目前发现的最大天然气气田,属于低孔隙、低渗透、低丰度、低产量、大面积展布的砂岩岩性气藏,含气面积达4×10⁴km²。地层水地球化学特征、地层水产状与成因分析表明,苏里格气田地层水均为CaCl₂型,呈弱酸性,总矿化度为29.12～68.30g/L,氢(δ²D) 同位素–82.7‰～–60.5‰,氧(δ¹⁸O) 同位素–6.3‰～–3.39‰, 锶（⁸⁷Sr / ⁸⁶Sr）同位素0.71365～0.71718,反映了互不连通的深层封存环境的古沉积水特征。地层水分布主要受生烃强度和储层非均质性控制,不受区域构造控制,其相对独立、不连片、无统一气水界面。     

鄂尔多斯盆地奥陶系原生天然气地球化学特征及其对靖边气田气源的意义

通过对鄂尔多斯盆地余探1井奥陶系天然气气源分析,来重新认识靖边气田风化壳气藏气源。余探1井奥陶系烃源岩地球化学特征及天然气碳同位素对比分析发现,中奥陶统乌拉力克组有机碳含量(TOC)在0.30%~1.16%,平均为0.51%,暗色泥岩厚度52.59 m,可以成为有效烃源岩;天然气甲烷的碳同位素组成明显偏轻,δ¹³C₁值在-39.11‰~-38.92‰,乙烷的碳同位素较偏重,δ¹³C₂在-27.26‰~-27.17‰,如果根据乙烷碳同位素来判别,应具有煤成气特征。然而,烃源岩热模拟实验计算的天然气成熟度(R_o=1.86%~1.89%)与烃源岩实测的热成熟度(R_o=1.83%~1.92%)基本一致,都具高热演化特征。从气藏储、盖配置关系上看,气藏上覆奥陶系泥岩厚度大,上古生界煤成气难以混入;天然气偏轻的甲烷碳同位素特征与碳酸盐岩生油岩的甲烷热解气碳同位素组成相似。这些证据表明,余探1井奥陶系天然气应具有油型气的特征。以余探1井奥陶系天然气作为鄂尔多斯盆地油型气端元,对靖边气田中-北部及南部地区天然气碳同位素组成对比分析,结果表明:(1)甲烷碳同位素应作为判识鄂尔多斯盆地奥陶系天然气气源的主要指标,δ¹³C₁小于-38‰是靖边气田风化壳气藏油型气的判别标志;(2)靖边气田整体仍以高成熟混合型煤成气为主,但油型气混入比例南部地区大于中部及北部地区;(3)乙烷次生裂解作用可能是造成奥陶系油型气乙烷碳同位素偏重的主要原因。     

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。     

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。     

乌连戈伊气田形成机制及其启迪

西西伯利亚盆地是世界上最大的含油气盆地，其中乌连戈伊气田储量达10.2×10¹²m³。对于该气田的形成机制，迄今仍众说纷纭。该盆地北部地区95%的天然气都储集于白垩系波库尔组中，而当中的2/3又储于波库尔组顶部的赛诺曼阶。这些天然气的δ¹³C₁分布在－54‰~－46‰，其中在乌连戈伊气田δ¹³C₁集中在－49‰左右，它不应当属于纯生物气的范畴。基于该气田天然气的组成和碳同位素特征认为，该气田的天然气也不可能是生物气与下部热成因天然气混合的产物。塞诺曼阶天然气的分布与成熟度处于低演化阶段的波库尔组源岩在时空分布上有着极好的对应关系，前者的δ¹³C₁分布特征和波库尔组热演化指标R_o之间的关系与煤型气碳同位素二阶模式的低演化回归曲线吻合极好。因此，可以用腐殖型有机质在低演化阶段能规模性成气的机理合理解释该气田的成因。最后认为，乌连戈伊气田塞诺曼阶天然气属于低熟气的范畴。     

海相地层无机参数与烃源岩发育环境的相关研究——以鄂尔多斯盆地为例

运用无机与有机参数组合对鄂尔多斯盆地海相烃源岩发育环境的研究表明,有机碳含量大于0.2%层段其V/(V+Ni)>0.5,Zr/Rb<2,Rb/K>30×10⁴,古盐度大于122,Zn,Mo,Ba等富集,δ¹⁸O,δ¹³C_碳酸盐正向偏移,指示低能、缺氧环境,具良好的有机质保存条件,有较高的生物生产力和有机质埋藏量,其δ¹³C_有机质<-28‰,有机质类型好(vi- 型),生烃潜力高,可视为潜在有效烃源岩;有机质碳含量大于等于0.2%层段的有机、无机地化特征均反映高能、氧化环境,有机质保存条件差,埋藏量低,δ¹³C_有机质值为-28‰～-24‰,多属 型母质,生烃潜力差,属非有效烃源岩。微量元素及碳氧同位素对烃源岩发育的主控因素具良好的表征意义,可作为烃源岩发育环境的判识指标,结合必要的有机参数可以进一步识别有效烃源岩。     

川西北低成熟沥青产气特征及生烃动力学应用

选择川西北矿山梁地区低成熟沥青,采用封闭金管-高压釜体系,以20℃/h和2℃/h的升温速率进行生烃热模拟实验,分析了气体产物组分、产率和烃类气体碳同位素组成及变化特征。结果表明,沥青具有较强的产气潜力,是一种重要的生气有机母质;甲烷、乙烷和丙烷气体的碳同位素值分别为-50.85‰~-37.53‰、-37.93‰~-13.75‰和-37.10‰~-6.45‰。低演化阶段出现δ¹³C₂>δ¹³C₃,之后,不同碳数烃类气体碳同位素组成关系为δ¹³C₁ <δ¹³C₂ <δ¹³C₃。沥青热模拟甲烷最终碳同位素值为-37.53‰,轻于川中威远地区震旦系-寒武系常规天然气(-32.3‰~-34.7‰)和页岩气(-35.1‰~-37.3‰)的甲烷碳同位素值。川中威远地区常规天然气可能为具较重甲烷碳同位素的干酪根裂解气与具较轻甲烷碳同位素的原油裂解气的混合气。而页岩气中则可能富含更多的原油裂解气,干酪根裂解气相对较少。将生烃动力学结果应用到川中高科1井可见,早-中侏罗世,寒武系烃源岩进入主生油期,生成原油排出,部分进入到震旦系继续生气,侏罗纪进入主生气期及其在早白垩世后期进入生气末期,气态烃转化率达94%,比残留在寒武系中的沥青多约20%。     

川西北地区九龙山气田天然气成因与来源探讨

九龙山气田产层主要为下侏罗统珍珠冲组及上三叠统须家河组须二段,目前对二者气藏的气源还未定论。通过对九龙山气田珍珠冲组和须家河组天然气组分和碳同位素组成的详细分析,结合源岩和储层沥青生物标志化合物开展气源对比,以明确天然气来源。九龙山气田存在浅层须家河组须三段泥页岩和深层的茅口组灰岩、下寒武统泥岩2套优质烃源岩,天然气总体为干气,珍珠冲组与须三段天然气组成特征相似,须二段天然气组成具有须家河组和深层气共同特征。珍珠冲组天然气δ₁₃C₂平均为-26.73‰,与周边文兴场和中坝气田须家河组煤系烃源相似,须二段天然气δ₁₃C₂值在-29.5‰～-30.49‰之间,介于浅层煤成气和深层油型气特征。珍珠冲组气层沥青甾萜烷生物标志化合物也与须三段烃源特征相似,具有高的三环萜烷值和重排甾烷/规则甾烷值,C₂₇/C₂₉值分布在0.93～1.00之间,呈“V”字型特征;须二段气层C₂₇/C₂₉值介于须三段和茅口组、寒武系源岩之间,具有与茅口组相似的三环萜烷低值和重排甾烷/规则甾烷低值特征。综合天然气组分、碳同位素和储层沥青生物标志化合物气源对比分析认为,九龙山气田珍珠冲组天然气主要由浅层须三段腐殖型烃源生烃贡献,须家河组须二段天然气由浅层须三段腐殖型和深层茅口组、下寒武统偏腐泥型烃源混合贡献。
     

松辽盆地北部徐家围子断陷深层烃源岩生气特征及天然气资源潜力

徐家围子断陷深层天然气藏是目前全球唯一在深层成功勘探的非常规火山岩气藏,已探明天然气储量超过2 400×10⁸m³。气藏围绕深部烃源岩在断裂附近分布,具有明显“源控”、“断控”、“火山机构控制”等特点。从深层烃源岩热模拟实验出发,结合靶区埋藏史、热演化史,对深层烃源岩的生气动力学特征和生气量进行了研究。结果显示：徐家围子断陷深层烃源岩厚度大,有机质丰度高,类型以II型为主,处于高过成熟阶段,生气潜力大。不同层位烃源岩在时间、空间上具有接力生气特点,生气期长。徐家围子断陷深层天然气总生成量为33.75×10¹²m³,其中沙河子组烃源岩生气量占总生气量的75.78%,煤系生气总量占深层烃源岩总生气量的25.61%,徐家围子深层天然气资源量为(5 020~7 530)×10⁸m³(运聚系数取1.6%~2.4%)。     

“威远气田的气源以有机成因气为主”——与张虎权等同志再商榷

有机成因烷烃气具有以下规律：碳同位素值δ¹³C₁＜δ¹³C₂＜δ¹³C₃＜δ¹³C₄，一般δ¹³C₁＜－30‰；CH₄/³He为10⁹～10¹²。有机成因二氧化碳的δ¹³C_CO2＜－10‰。威远气田天然气的δ¹³C₁值从－31.96‰～－35.7‰，均小于－30‰，δ¹³C₁＜δ¹³C₂，CH₄/³He为1.1734×10¹⁰～2.8811×10¹⁰。其δ¹³C_CO2值从－11.16‰～－15.81‰，均小于－10‰。加之，威远气田烷烃气和二氧化碳占气体组成的主要区间为89.84%～97.16%。因此，威远气田的天然气以有机成因为主。     

中国大中型气田主要地球化学和地质特征

对中国已发现的探明储量大于100×10⁸m³大中型气田的主要地球化学和地质特征进行了分析和总结;中国大中型气田的天然气可分为煤成气、油型气和生物气三种类型,各类天然气具有各自的组分和碳同位素特征,其中乙烷等重烃气的碳同位素是区分煤成气和油型气的有效指标。中国大中型气田的主要地质特征为:①强烃源充注,生气强度均大于20×10⁸m³/km²;②中、低孔渗储集层,孔隙率<15%的约占70%,渗透率为(0.1～500)×10^-3μm²的占88%;③以构造圈闭型为主,又可细分为早期或同期构造圈闭型和后期构造圈闭型;④生烃高峰期和成藏期较晚,除下古生界源岩形成的气田生烃高峰期和成藏期稍早外,其它气田均在第三纪和第四纪形成。     

川西坳陷新场气田须家河组五段流体赋存状态

川西坳陷新场气田上三叠统须家河组五段气藏试采均表现出气水同产,天然气究竟是以水溶气还是游离气为主尚无定论。为此,对该区须五段地层水开展了不同温压条件下的甲烷溶解度实验,并与1 mol/kg NaCl溶液中甲烷的溶解度进行对比,并结合现今产出流体气水比和理想气体状态方程,明确了须五段中流体的赋存状态。研究结果表明,在现今平均埋深和历史最大埋深状态下,新场须五段地层水中甲烷的溶解度分别为2.260 m³/m³和3.194 m³/m³。受白垩纪末以来地层抬升影响,新场须五段水溶气脱溶主要是地层抬升减压降温脱溶。在不同埋深状态下,游离气和地层水在孔隙中所占体积比例分别普遍低于和高于50%,白垩纪末以来地层温压降低使得须五段中游离气体积发生膨胀,所占体积比例略有增大,而地层水被驱替排出,所占体积比例有所降低。地层温压降低导致部分水溶气脱溶出来,在总的天然气中游离气所占比例增大而水溶气所占比例降低,须五段天然气以游离气为主,水溶气所占比例不足5%。在地层抬升过程中,新场须五段有约29.3%的水溶气脱溶成为游离气,地层水共脱溶出了约1.8×10⁹ m³的天然气。     

中国大中型气田天然气聚集效率及其主控因素

中国60余个大中型气田天然气地质储量、含气面积和成藏时期的统计结果表明,中国大中型气田的聚集效率差别很大。据此将中国大中型气田分为高、中、低效3种类型:高效大中型气田天然气聚集效率大于100×10⁶m³/(Ma·km²);中效大中型气田天然气聚集效率为10×10⁶～100×10⁶m³/(Ma·km²);低效大中型气田天然气聚集效率小于10×10⁶m³/(Ma·km²)。中国大中型气田天然气聚集效率主要受源岩生气强度、天然气输导速度、封盖能力和天然气成藏期相对早晚等因素的共同控制。即源岩生气强度越大,天然气输导速度越大,盖层封盖能力综合评价指标越大和天然气成藏时期越晚,天然气聚集效率越高;反之则越低。     

鄂尔多斯盆地中部地区三叠系延长组7段暗色泥岩烃源岩特征

鄂尔多斯盆地延长组7段（长7段）为典型的湖相沉积。在鄂尔多斯盆地中部地区,由于靠近湖泊的边缘,长7段泥页岩厚度偏薄,针对该地区的烃源岩研究尤其是泥岩的研究薄弱。基于15口探井开展了暗色泥岩的甄别工作并进行了采样,然后运用岩心观察、有机碳测定、岩石热解、色谱-质谱等分析手段,全面获得了暗色泥岩的烃源岩特征参数。研究表明,长7段暗色泥岩发育于弱还原-弱氧化的沉积环境。暗色泥岩的有机质丰度高,TOC平均值2.39%;有机质以Ⅱ₂型和Ⅲ型为主;生烃潜力好,S₁+S₂平均值7.65 mg/g;热演化适中,R_o平均值0.98%。暗色泥岩的生烃量总计7.93×10⁸ t,排烃量总计3.37×10⁸ t,残留烃量总计4.56×10⁸ t,综合排烃效率42.50%。暗色泥岩与页岩对研究区油气资源的贡献比为1：1.8。长7段暗色泥岩的生烃有机质包括陆源性输入来源和水体有机质来源。     

准噶尔盆地风城组烃源岩生气潜力与天然气勘探领域

准噶尔盆地天然气探明率低,亟需寻找战略接替领域。下二叠统风城组是盆地最重要的一套烃源岩,但对其生气潜力研究较少。利用最新钻井和地震资料,通过生烃动力学、同位素动力学、有机岩石学和盆地模拟,系统分析了风城组的生气潜力。研究表明,该套烃源岩岩性复杂,除暗色泥页岩外,还包括沉凝灰岩、含凝灰白云质泥岩、钙质泥岩、硅化白云质页岩、硅硼钠石岩等,其有机质为Ⅰ型—Ⅱ₁型,总体属于中等—好烃源岩。风城组烃源岩单位总有机碳甲烷产率高,最高可达650 mL/g。在沙湾凹陷和盆1井西凹陷,该套烃源岩在早、晚白垩世先后进入生气高峰,生气强度大于20×10⁸ m³/km²的面积达13 000 km²,具备形成大—中型气田的资源潜力。在2大凹陷周缘发现大量来自风城组的高熟油型气,也发育近源和源内有利勘探目标,有望成为准噶尔盆地天然气勘探的新领域。     

川西北地区泥盆系天然气沥青地球化学特征及来源示踪

四川盆地西北部地区首次在中泥盆统观雾山组白云岩储层中获得工业气流,天然气来源备受关注。应用地球化学分析技术开展了泥盆系天然气、沥青、油砂及烃源岩地球化学特征综合研究。结果表明：泥盆系天然气是以烃类气体为主的二次裂解型干气,甲烷含量>94%,含痕量乙烷、丙烷及少量的氮气、二氧化碳等非烃气体;天然气δ¹³C₁值为-32.3‰~-31.9‰,δ¹³C₂值为-28.6‰~-28.4‰,δ²H₁值为-141‰~-138‰,为以腐泥型为主的混合型气。泥盆系井下沥青正构烷烃和烷基环己烷均具双主峰特征,生物标志化合物分布正常;野外剖面的沥青、油砂遭受强烈的生物降解作用。沥青、油砂与烃源岩的饱和烃、芳烃生物标志物特征对比表明,泥盆系油气来源于下寒武统筇竹寺组和下二叠统烃源岩,以筇竹寺组为主。研究成果对川西北地区天然气的进一步勘探部署和决策具有重要的指导意义。     

鄂尔多斯盆地上古生界准连续型气藏气源条件

通过鄂尔多斯盆地上古生界气源条件的综合分析,确定优质烃源岩是控制致密砂岩大气田形成分布的主要因素,并结合试气结果分析致密砂岩大气田形成的生气强度下限。首先对鄂尔多斯盆地上古生界烃源岩的厚度、有机碳含量和热演化程度等参数进行对比;接着在类比分析的基础上计算求取生气强度,并将其与试气成果结合进行综合分析。气源条件分析结果显示,鄂尔多斯盆地上古生界烃源岩品质好、分布广、热演化程度高,其生气强度介于10×10⁸~40×10⁸ m³/km²,具有高强度、大范围的供气特点;盆地西部生气强度介于10×10⁸~20×10⁸ m³/km²,而盆地东部生气强度相对较高,多大于16×10⁸ m³/km²。综合分析认为:优质烃源岩是形成致密砂岩大气田的主要因素之一,从宏观上控制了鄂尔多斯盆地上古生界致密砂岩储层内气、水的空间分布状态;由于为近距离成藏,其天然气聚集效率高,因此上古生界准连续型致密砂岩气藏的生气强度下限可降低至10×10⁸ m³/km²左右。     

三水盆地气态烃的地球化学特征和成因

本文根据三水盆地天然气的组分和碳、氢同位素特征,探讨了气态烃的成因。下第三系(土布)心组含500多米的生油岩,干酪根以Ⅱ型为主。富烃天然气含不等量的 N₂、He、CO₂,不含 H₂S;干湿指数变化范围为2.1-196;iC₄/nC₄值为0.42-0.87;δ¹³C₁和δD₁值分别为-61.0至-44.6‰和-237至-174‰,δ¹³C₂值在-33.4‰到-30.2‰之间。烃类气体属热解成因的油型气与次生生物成因气。     

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。