松辽盆地无机成因烃类气藏的幔源贡献

幔源氦对氦含量的贡献值不能完全代表其它组分的幔源贡献。依据松辽盆地的地质条件和勘探成果并通过筛选该盆地实际气藏组分的混合模拟结果，得到了松辽盆地昌德、肇州西和升深2井等3个气藏无机成因的贡献大于80％的结论，说明松辽盆地无机成因的气源是非常巨大的，同时指出，松辽盆地有机成因与无机成因甲烷同位素的判别界限定为－30‰比较合适，天然气样品中单独的^3He/^4He指标得到的幔源拟的贡献值不能化表气藏中无机成因烃类气体的幔源贡献。     

松辽盆地无机成因气碳同位素判识指标探讨

国内外典型无机气δ13C1变化范围大(-3.2‰～-29.99‰),因而不同学者在无机气的δ13C判识指标上分歧也较大,直接影响了对天然气成因的判识。对松辽盆地大量不同类型不同层位的岩石样品进行了模拟实验,分析了岩石模拟产物δ13C1和δ13C2随温度的变化关系以及产物δ13C系列关系。模拟实验结果表明:松辽盆地岩石模拟产物δ13C1和δ13C2随模拟温度增加而变重,δ13C1最重可达-18.5‰,而盆地典型无机气δ13C1最重为-16.7‰。因此,根据模拟实验、盆地典型无机气特征等初步确定了松辽盆地无机气与有机气的判识界限值:δ13C1大于-19‰一般为无机气;同时根据盆地实际地质特征指出,对于δ13C1在-20‰～-30‰的天然气来说,单体碳同位素系列是否完全倒转是判识其成因的最有效的指标。无机气与有机气的δ13C判识指标,应围绕特定的盆地进行,这样才能更有效地识别无机成因气。     

无机成因油气论和无机成因的气田(藏)概略

我国无机成因油气理论的研究走在世界的前沿。科学实践证明,在油气中很大部分,特别是石油是有机成因的,然而并不排除在油气中相当多的部分,特别是天然气是无机成因的。无机成因的烷烃气的甲烷一般δ¹³C₁>-30‰,具负碳同位素系列,甲烷的CH₄/ ³He值为n×10^5~7。无机成因的二氧化碳的δ¹³C_CO2>-8‰。我国的昌德气田可能是迄今为止发现的第一个以烷烃气为主的无机成因气藏。无机成因二氧化碳和烷烃气有利发育带主要分布在:莫霍面隆起或地幔柱上隆地区;热流值大于1.3HFU,地温梯度大于3.5℃/100m的高热-热构造区带;R/Ra>1正异常带,特别在R/Ra>2的地带往往发现气藏;近期或较新时代玄武岩或岩浆活动带,以及沿气源断裂 区等。     

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。     

松辽盆地北部昌德东气藏CO2成因的地球化学判据

CO2气藏中CO2的百分含量、CO2伴生的烃类气体含量、稀有气体的含量及同位素、CO2产出的地质背景、δ13CCO2以及伴生甲烷同系物的碳同位素系列等特征都可以用来对CO2成因进行判别。昌德东气藏天然气中的CO2含量最高(89%~90%),CO2的碳同位素值为-4.06‰~-6.61‰,落在无机成因区,3He/4He值为3.9×10-6和4.5×10-6,介于幔源与壳源之间,伴生甲烷同系物的碳同位素都呈倒序排列,具有无机成因气负碳同位素系列的特征。对其更具体的母源区的判别有赖于对松辽盆地北部深部地质结构的研究及CO2/3He等新的CO2成因判据的探索。     

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松辽盆地万金塔气藏以产二氧化碳气为主,次为甲烷。其δ～(13)C_((CO)_2)为-4.04‰～-8.83‰,δ～(13)C_1为-42.07‰～-45.70‰,～3He/～4He为6.8×10～(-6)。以此地化特征与松辽盆地其它地区的煤成气、油型气及国内外典型的无机成因气进行对比,并结合地质资料,确认万金塔气藏中的二氧化碳气主要是通过大断裂来自于地幔岩浆,属无机成因;甲烷及其同系物是有机成因的。     

松辽盆地北部CO2及He气成因与分布

松辽盆地的形成和演化具有形成非烃气的条件,高含量CO2气为无机岩浆成因特征,而低含量CO2则为有机成因和混合成因特点。松辽盆地深层He主要来源于上地幔,而中浅层He则主要表现为壳源和壳幔混源的特征。非烃气的纵向分布主要受区域盖层控制,平面分布主要受深大断裂和火山岩或岩浆岩分布的控制。     

莺歌海凹陷东斜坡L气田天然气成因及运移模式

基于天然气组成、轻烃和同位素数据以及相关地质资料,对莺歌海凹陷东斜坡L岩性圈闭气田天然气的成因类型、来源以及运移进行研究。结果显示,L气田天然气组成变化较大,烃类含量为33.6%～91.5%,CO_2含量为0.5%～62.2%,干燥系数达0.94～0.99;烷烃气的δ~(13)C1值为-40.71‰～-27.40‰、δ~(13)C2值为-27.27‰～-20.26‰,C5—C7轻烃内组成的异构烷烃含量为55%～73%,属于煤型气,主要来自中新统陆源富有机质烃源岩;当CO_2在天然气中的含量大于10%时,其δ~(13)CCO_2值为-9.04‰～-0.95‰,与之伴生的氦气~3He/~4He值为7.78×10~(-8),属壳源无机成因,深部地层钙质泥岩及碳酸盐岩等热分解生成的CO_2是其主要来源。天然气存在3种运移方式:储集层邻近的中新统烃源岩接触式供烃、中新统梅山组—三亚组烃源岩生成高成熟气通过隐伏断裂垂向充注、沿砂体侧向运移;较大的"源-储"压差是重要的运移驱动力,短距离运移及有效的"源-储"配置控制天然气分布。图12表1参30     

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天然气有无机成因的。探讨了烷烃气和二氧化碳的死亡温度，说明在高温的地球深处有无机成因气存在。研究并给出了鉴别有机成因和无机成因烷烃气、鉴别有机成因和无机械因二氧化碳的指标。     

阜新盆地无机成因气探讨

评价盆地天然气资源的首要问题是确定天然气的来源。指出,阜新盆地是断陷型裂谷盆地,其中具有沟通地幔和岩石圈的深大断裂,地幔物质沿该深大断裂将大量无机成因天然气带入地球浅部聚集;聚集的天然气具有甲烷含量高、甲烷碳同位素和二氧化碳碳同位素值高3、H e/4H e值较高等特点。认为盆地存在有源于地幔的无机成因气,这种无机气与浅部地层的有机成因气混合后可以形成气藏。     

松辽盆地北部二氧化碳气藏成因地球化学研究

松辽盆地北部深层已发现的二氧化碳(CO₂)工业气藏主要处于徐家围子断陷带深层,火山岩储集层的岩石化学数据表明,徐家围子的火山岩以钙碱性为主,为幔源岩浆分异作用的产物。徐家围子断陷带昌德东气藏天然气中的CO₂ 含量高(89.73%~90.38%),CO₂的碳同位素值为-6.61‰~-4.06‰,落在无机成因区,3He/4He值为3.9×10-6和4.5×10-6,介于幔源与壳源之间,伴生甲烷同系物的碳同位素呈倒序排列,具有无机成因气负碳同位素系列的特征。CO₂/3He值为1.9×109,指示出气藏中CO₂是上地幔脱气成因。火山岩储集层岩石化学数据和气体化学成分判别的结果说明徐家围子断陷带昌德东气藏的形成和幔源岩浆有关,其CO₂是无机幔源成因。      

中国东部无机成因的二氧化碳气藏及其特征

有机成因σ_(13)Cco_2值小于—10‰,无机成因σ_(13)Cco_2值则大于—8‰;天然气中CO_2含量大于60％是无机成因的,小于此值有机的、无机的和混合的成因均有。CO_2含量90％以上称C0_2气藏、90％～60％叫亚CO_2气藏、60％～15％为高含CO_2气藏、15％以下为含CO_2气藏。我国东部已发现万金塔气田、花沟气藏、黄桥气田和平方王气顶气藏等一批无机成因的CO_2气藏。其中黄桥和万金塔气田已开发。最后,研究了无机成因CO_2气藏的特征。     

中国东部无机成因的二氧化碳气藏及其特征

有机成因δ^13Cco2值小于－10‰，无机成因δ^13Cco2值则大于－8‰；天然气中CO2含量大于60％是无机成因的，小于此值有机的、无的和混合的成因均有。CO2含量90％以上称CO2气藏、90％－60％叫亚CO2气藏、60％－15％为高含CO2气藏、15％以下为含CO2气藏。我国东部已发现万金塔气田、花沟气藏、黄桥气田和平方王气顶气藏等一批无机成因的CO2气藏。其中黄桥和万金塔气田已开发。最后，研究了无机成因CO2气藏的特征。     

天然气在中国大陆科学探索井的发现及其科学意义

中国大陆科学探索井中科1号井在476m、869m、l935m发现了有可能是深源气的CH4、C02和He的高异常，可以肯定地说，它们是非生物成因的气体，是无机成因气。在变质岩地区和层段发现的无机成因天然气有重要的科学意义，已成为油气无机成因说的佐证。建议中科l号井这一重大课题吸纳石油地质学家和地球化学家参与，使该井随钻取样和录井工作更为全面系统，兼顾无机油气勘探方面的探索与研究，积累宝贵的数据和经验，以利于我国油气勘探事业的发展。     

松辽盆地深层天然气碳同位素反序及形成机理探讨

松辽盆地深层天然气碳同位素反序现象十分普遍,对其成因的认识一直存在分歧。全面分析、总结了松辽盆地深层昌德、徐深、升平、长岭4个具有碳同位素反序现象的烷烃气组分以及碳同位素组成,结果认为深层烷烃气组分与同位素值不具备典型无机成因气特征,其负碳同位素系列不能作为鉴别无机成因气的充分条件深层煤成气与无机气混合作用可能是碳同位素反序的首要因素,运移过程中的扩散分馏是导致混源模拟与实际测量值出现偏差的主要原因,且制约着盆地深层天然气组分及碳同位素值垂向变化。此外,盆地深层单纯无机成因气组分与碳同位素组成是准确估算深层非生物成因气含量的关键,其研究具有重要理论意义与应用价值。     

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松辽盆地自1994年发现肇州西和昌德两个无机烷烃气藏以来,近几年生产实践中发现了一批无机成因烷烃气和幔源CO2气井,对老井资料复查地发现一些井中有无机成因烷烃气的存在,使松辽盆地无机成因烷烃气的分布有所扩大。在松辽分轩的气藏中无机成因烷烃气、幔源CO2气与生物成因的烷烃气、CO2气的组合模型有以下几种：纯无机成因烷烃气藏,纯幔源CO2气藏、无机成因烷烃气与幔源CO2气的混合气藏、无机成因烷烃气与有机成因CO2气的混合气藏、下部为无机成因烷烃气上部为有机成因烷烃气的叠合气藏等五种。证明松辽盆地存在着无机成因与有机成因烷烃气与CO2气,并且具有商业价值。     

松辽盆地长岭断陷无机成因CO_2气成藏条件分析

随着深层天然气勘探的进展,在松辽盆地长岭断陷的多个气田中发现了含量不等的CO2气体。通过天然气的CO2碳同位素值和3He/4He值,分析了长岭断陷CO2气体的成因类型,认为长深2、长深4、长深6井区以及松南气田的CO2气体为幔源无机成因为主,而东岭气田的CO2气体为有机成因,这主要受控于断陷内的深大断裂的分布。盆地内地幔隆起导致地壳减薄而发育的低速高导岩浆房、长岭断陷深层"网状结构"的构造拆离带和基底深大断裂则是长岭断陷无机成因CO2气藏形成的有利条件。     

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     

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。     

青藏公路沿线地表渗漏气体地球化学特征及来源

CO2和CH4渗漏在地球表面是一种普遍的地质现象,这些释放的温室气体不仅对全球气候变化和碳循环产生重要影响,而且可以示踪其来源及构造活动信息。对青藏公路沿线地表渗漏气体的组分、CO2和CH4碳同位素以及He同位素组成进行了分析,结果显示该区渗漏气体主要有N2型和CO2型2类。N2型渗漏气体主要分布在北麓河、布查湖和沱沱河东侧,N2含量均超过75%,CO2和CH4含量分别为3.45%~20.91%和0~3.58%。CO2型渗漏气体主要分布于二道沟南侧、沱沱河支流和唐古拉山兵站附近,CO2含量均超过96%。所分析的渗漏气体的CO2/3 He值、CH4/3 He值、δ13CCO2值和δ13C1值显示布查湖渗漏CO2和CH4均为生物成因,无幔源CO2和He;北麓河和沱沱河东侧渗漏CO2和CH4可能均为非生物成因,幔源CO2含量超过50%;二道沟南侧、沱沱河支流和唐古拉山兵站附近的CO2型气体中CO2主要为幔源无机成因,其中唐古拉山兵站渗漏气体中还伴有幔源CO2还原形成的微量非生物成因CH4。所有渗漏气体中He均是以壳源为主,幔源He仅占2.15%~5.66%。以上的结果表明研究区大量幔源无机CO2的释放,可能与班公湖—怒江缝合带和可可西里—金沙江缝合带这2条深大断裂带以及藏北新生代火山活动有关,但有限的幔源He输入可能与断裂带深部的开放性程度较低有关,反映了该区处于挤压的构造环境和地壳增厚的地质背景,或者是由于较高壳源放射性成因He的混入而"稀释"了幔源He所致。