川西北地区双鱼石气藏中二叠统天然气碳氢同位素特征及气源探讨

天然气碳氢同位素组成、烃源岩和储层沥青生物标志化合物是天然气成因鉴别和气源对比研究最主要、最有效的方法。目前关于川西北双鱼石地区中二叠统天然气成因和来源研究较少。根据最新钻井成果和野外资料,应用天然气组分、组分碳氢同位素数据,结合不同层系烃源岩和储层沥青生物标志化合物对比分析,对川西北地区中二叠统天然气来源进行了判识,结果表明：①川西北地区双鱼石气藏中二叠统天然气均为干气,CH₄含量高,平均为96.28%,C₂H₆含量低,平均为0.11%,C₃H₈、C₄H₁₀几乎没有,H₂S含量低,平均为0.32%;②双鱼石气藏天然气甲烷碳同位素值分布较为集中,介于-30.5‰~-29.5‰之间,乙烷碳同位素值介于-29.9‰~-26.7‰之间,天然气成因为原油二次裂解气;③通过天然气碳氢同位素、储层沥青—烃源岩生物标志化合物对比认为,双鱼石气藏中二叠统栖霞组天然气来源为混源,主要来源于下寒武统筇竹寺组烃源岩,部分来源于中二叠统梁山组。     

松辽盆地梨树断陷下白垩统储层沥青特征及其与油气成因的关系

松辽盆地梨树断陷下白垩统储层内发育不同类型沥青，沥青的形成时间及成因尚不明确，沥青发育特征与天然气成因关系密切，研究沥青与油气成因的关系有助于明确下一步天然气勘探方向。为此，综合利用流体包裹体观察及测温、沥青激光拉曼光谱、天然气组分等分析手段，研究不同类型沥青的赋存状态、成熟度、形成时间及成因，并综合判识了该区油气藏类型，明确了沥青发育程度与油气成因的关系。研究结果表明：(1)梨树断陷下白垩统储层内存在碳质沥青和沥青质沥青两类沥青。碳质沥青呈规则状半充填或完全充填于粒间孔内，不具荧光，拉曼光谱可见明显的D峰和G峰；沥青质沥青呈脉状充填于裂缝内或不规则状充填于孔隙内，具棕褐色荧光，拉曼光谱中D峰弱发育或不发育。(2)碳质沥青成熟度较高，为原油在上白垩统嫩江组沉积期裂解形成；沥青质沥青反射率较低，为成藏期油气运移分异形成。(3)研究区油气藏类型多样，后五家户、孤家子和金山等地区以气藏为主，皮家、十屋、四五家和八屋等地区以气藏和无油环凝析气藏为主，苏家屯和秦家屯等地区以带小油环凝析气藏及无油环凝析气藏为主。结论认为，碳质沥青发育程度与天然气成因密切相关，后五家户、孤家子和金山等地区的气藏碳质...     

页岩气解析过程中烷烃碳同位素组成变化及其地质意义——以鄂尔多斯盆地伊陕斜坡东南部长7页岩为例

以鄂尔多斯盆地伊陕斜坡东南部延长组长7页岩为例,通过30余块页岩样品的解析实验研究了页岩气解析过程中烷烃碳同位素组成的变化规律,同时探讨了可能导致这种现象的原因及其地质意义。研究发现,页岩气在解析过程中甲烷碳同位素值增大了9.2‰(从-50.1‰~-40.9‰),乙烷碳同位素值增大了2.8‰(从-35.5‰~-32.7‰),丙烷碳同位素值几乎不发生变化。在常温或恒温加热条件下,页岩气解析过程中甲烷、乙烷碳同位素值持续增大,当升高温度时甲烷、乙烷碳同位素值先突然减小,然后慢慢变大。造成这种现象的原因可能主要是页岩气的吸附/解吸作用和同位素的扩散运移分馏作用。此外,页岩气的甲烷、乙烷碳同位素组成的这种变化特性,可能是页岩气甲烷碳同位素值相对于源岩热演化程度较小的重要原因,同时可以应用于压裂效果的评价和页岩气剩余资源量的评价中。     

四川盆地安岳气田龙王庙组气藏天然气有水溶气贡献的迹象

通过有机地球化学手段对四川盆地安岳大气田龙王庙组天然气和储层沥青进行了系统研究,发现天然气甲烷碳同位素较储层沥青明显偏重。这用目前大家普遍认为的油裂解气的观点难以解释,因根据歧化反应碳同位素分馏原理,油裂解生成的甲烷和沥青,甲烷碳同位素会明显轻于沥青。另外,甲烷碳同位素值与H₂S含量也没有明显的相关性,用TSR作用也很难解释气藏中甲烷碳同位素偏重的现象。从气田水中释放出的水溶气甲烷碳同位素较气藏游离天然气的甲烷碳同位素偏重或者重,推断可能是由于地层水水溶相天然气的脱溶,造成龙王庙组气藏中的天然气甲烷碳同位素较储层沥青碳同位素偏重。同时,经激光拉曼测试分析发现大部分烃类包裹体具有液相甲烷特征峰,进一步证实水溶相天然气的存在。通过对气源、地层水、温压环境、构造演化、盖层等地质条件进行分析,提出龙王庙组气藏具有良好的水溶气形成、保存以及晚期随构造抬升水溶气脱气成藏的条件。对比龙王庙组埋深最大时与现今气藏条件下甲烷在地层水中的溶解度,估算出龙王庙组1m³的地层水可释放出6m³的天然气。     

塔里木盆地阿克1气藏天然气的地球化学特征和成因

阿克1气藏是在塔里木盆地西南坳陷喀什凹陷油气勘探中发现的工业性气藏,这是该区天然气勘探的重大突破。根据天然气组分的含量、甲烷和乙烷碳同位素值及稀有气体同位素数据,分析了阿克1气藏天然气的地球化学特征。阿克1气藏天然气为典型干气,甲烷占优势(占80%～91%),重烃含量极低(不超过0.3%),非烃含量高(一般为20%左右),甲烷和乙烷碳同位素重(分别为-25.2‰～-24.7‰和-21.9‰～-21.1‰),稀有气体同位素比值高(3He/4He值达8.34×10-7、40Ar/36Ar值为1438)。结合地质背景,应用碳同位素动力学模拟计算结果,探讨了阿克1气藏天然气的成熟度和气源,为天然气成因评价提供了新思路。认为阿克1气藏天然气是烃源岩过成熟演化阶段的产物,其RO范围为2.0%～3.6%,属于混源气。     

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%。     

四川盆地乐山—龙女寺古隆起地区震旦系储层沥青地球化学特征及意义

通过对四川盆地乐山—龙女寺古隆起地区储层沥青样品进行全岩镜下测定,发现该区震旦系灯影组储层中存在大量储层沥青,并对样品进行沥青反射率测定、有机元素分析和碳同位素分析,结果表明:古隆起地区震旦系灯影组储层沥青等效镜质体反射率(R′_O)值分布在2.06%~3.0%之间,平均值为2.62%,储层沥青H/C原子比和O/C原子比仅为0.30~0.43和0.01~0.03,表明沥青的成熟度高,基本上处于成熟—过成熟阶段,生烃潜力较低;S/C原子比为0.03~0.06,与长兴组(P₂ch)和飞仙关组(T₁f)储层沥青S/C原子比相比偏低,表明古隆起地区灯影组储层沥青受硫酸盐热化学还原反应(TSR)影响较小;此外,储层沥青碳同位素值分布在-36.8‰~-34.5‰之间,平均值为-35.7‰,在四川盆地各层位干酪根和沥青碳同位素值中其值最低,比塔里木盆地海相原油的碳同位素值还要低。结合四川盆地地质构造背景,对比各层位烃源岩干酪根碳同位素,认为古隆起地区震旦系灯影组储层沥青主要来源于下寒武统筇竹寺组烃源岩,属古油藏深埋时在高温、高压作用下裂解成气后的热演化沥青—焦沥青。     

四川盆地上二叠统天然气地化特征分析

应用天然气地球化学基本理论,对四川盆地上二叠统天然气的地球化学特征进行了分析.天然气地化特征显示,其烃类组分约占天然气的90%～99%,相对密度大都分布在0.56～0.64之间,干燥系数的对数值log(C1/C2+)一般介于1.56～3.98之间,甲烷碳同位素值介于-29.44‰～-32.88‰之间,乙烷碳同位素值介于-22.68‰～-36.12‰之间,二叠系储层沥青规则甾烷组成与下三叠统飞仙关组落在同一区域,表明其储层有机质有着相似的母质来源,储层沥青和干酪根碳同位素组成基本上展示了干酪根＞沥青质＞非烃＞芳烃＞饱和烃的分布特征.可见四川盆地上二叠统长兴组天然气来源复杂,具有多种成因类型,从高熟到过熟、从油型气到煤系气都有分布,各个气藏之间,甚至同构造不同层段之间,都可能存在不同成因类型的天然气.总体上,四川盆地上二叠统长兴组天然气以高-过成熟的腐殖来源的煤型气为主,部分气藏具有混合气特征,部分具有油型气特征,与下二叠统的天然气组分特征和同位素特征较相似,可能有下二叠统的贡献.反映出上二叠统天然气主要源于二叠系本层烃源岩,属近源型.     

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。     

中扬子宜昌地区下寒武统水井沱组页岩气地球化学特征及其成因

中扬子宜昌地区下寒武统水井沱组页岩钻遇良好的页岩气显示,区内宜页1井水井沱组页岩经水力压裂后获得了高产工业气流,是四川盆地外下寒武统页岩气新的勘探区。采集压裂产气段的9个页岩气样品,测试气体组分、碳和氢同位素组成以及He同位素组成,分析水井沱组页岩气地球化学特征并探讨了页岩气成因。研究表明,页岩气组成中甲烷含量为87.17%~92.75%,乙烷含量为0.83%~0.94%,含微量的丙烷,页岩气干燥系数为0.99,为典型干气;非烃气体中氮气含量稍高,平均为7.73%,二氧化碳平均含量低于1%,不含H₂S。甲烷碳同位素值为-33.8‰~-33.1‰,乙烷碳同位素值为-39.2‰~-36.0‰,丙烷碳同位素值为-39.4‰~-38.5‰,二氧化碳的碳同位素值为-16.8‰~-14.6‰。甲烷氢同位素值为-133.8‰~-128.5‰,乙烷氢同位素值为-168.0‰~-146.1‰。气态烃稳定同位素分布具有δ¹³C₁ > δ¹³C₂ > δ¹³C₃和δD_CH4 > δD_C2H6的倒转特征。He同位素R/R_a为0.04~0.08,表明He为典型的壳源成因。综合页岩气分子组成和比值、碳氢同位素倒转分布以及页岩现今处于过成熟热演化阶段等特征,认为宜昌地区下寒武统页岩气为油型气,具有二次裂解成因的特点,且与四川盆地筇竹寺组页岩气具有相似的特征。     

四川盆地中泥盆统和中二叠统天然气地球化学特征及成因

中泥盆统和中二叠统是近年四川盆地天然气勘探获得重大突破的领域,但其天然气来源尚不明确,影响下一步勘探部署决策。开展了中泥盆统和中二叠统天然气地球化学、储层沥青及烃源岩生物标志物等特征的综合研究。结果表明:①中泥盆统和中二叠统天然气均属于二次裂解的干气,甲烷含量>86%,含少量乙烷、丙烷等烃类气体及少量的氮气、二氧化碳、硫化氢等非烃气体,不同区域的天然气成熟度存在差别;②天然气的δ13C1值为-35.7‰^-27.3‰、δ13C2值为-38.7‰^-26.6‰、δ13C3值为-37‰^-26.5‰、δ2HCH4值为-141‰^-125‰、δ2HC2H6值为-164‰^-112‰,为腐泥型气和以腐泥型为主的混合型气;③不同区域天然气δ13C1值、δ13C2值和δ2HCH4值的差异,与其来源于不同时代烃源岩贡献比例大小有关。川西北地区双鱼石构造中泥盆统和中二叠统、川西南部地区中二叠统、川中古隆起中二叠统天然气主要源于寒武系筇竹寺组和中下二叠统烃源岩,川西南部中上二叠统火山岩天然气主要源于筇竹寺组烃源岩,川西北地区河湾场构造、川东地区和川南地区中二叠统天然气主要源于志留系龙马溪组烃源岩。研究成果对四川盆地中泥盆统和中二叠统下步天然气勘探部署决策具有重要的指导意义。     

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。      

试论不同成因混合气藏及其控制因素

天然气具有分子小、重量轻、粘度低和被岩石吸附能力小、运移速度快、扩散能力强、运移途径长等特征,所以聚集在一个气藏或气苗中诸气体组分,除具同一成因外,也有混合成因的.以往仅根据其主要组分的成因,把整个天然气藏统归同一成因,而忽视了不同成因的混合气藏(苗)的研究.近几年来,由于重视了天然气组分的同位素测试,我国有很多气藏(苗)是具有不同成因混合气藏的特征的.      

碳同位素组成异常的天然气成因探讨——以辽河坳陷东部凹陷为例

天然气碳、氢同位素组成特征是判识天然气成因类型、进行气源对比、确定天然气成熟度等的有效地球化学手段.研究认为,甲烷的碳同位素组成主要受源岩母质类型和热演化的影响,乙烷、丙烷等重烃的碳同位素组成主要取决于源岩有机质的碳同位素组成,同时也明显受热演化程度的影响.在辽河坳陷发现一类碳同位素组成异常的天然气,分布于辽河坳陷东部凹陷南部地区,其甲烷的碳同位素δ13C₁值为-44‰～-40‰,乙烷δ13C₂值为-13‰～-6.6‰,丙烷δ13C₃值为-6.1‰～+3.3‰.该类天然气的乙、丙烷异常富集重碳同位素,到目前为止,在天然气藏中还是首次发现.根据地球化学资料和地质背景分析认为,该天然气应该属于无机气和有机气的混合气体.      

川东北元坝与河坝地区陆相储层天然气成因

在川东北地区石油地质背景特征的基础上,探讨了元坝与河坝地区陆相储层天然气的成因。元坝地区侏罗系储层天然气重烃气体含量较高;多数样品甲烷δ¹³C和δD值分别在-42.2‰ ~-34.4‰ 和-208‰ ~-168‰ ,乙烷δ¹³C值在-31.4‰ ~-21.4‰ ,甲烷δ¹³C和δD值之间相关性好;天然气主要来源于侏罗系自流井组或千佛崖组陆相烃源岩。元坝地区须家河组储层天然气重烃气体含量低;甲烷δ¹³C和δD值分别为-31.7‰ ~-29.2‰ 和-170‰ ~-148‰ ,乙烷δ¹³C值在-27.7‰ ~-26.5‰ ;天然气主要来源于元坝地区上三叠统须家河组高—过成熟的腐殖型烃源岩。元坝地区陆相储层天然气成因的主控因素是陆相烃源岩发育及其成熟度。河坝地区陆相储层天然气重烃气体含量变化大;甲烷δ¹³C值大多重于-32‰ ,甲烷δD值分布范围较大,在-186‰ ~-122‰ ,乙烷δ¹³C值在-33.2‰ ~-29.6‰ ;甲烷δD与δ¹³C值之间相关性很差,部分样品甲烷与乙烷的δ¹³C值倒转,表明河坝地区陆相储层天然气成因复杂,有来源于陆相须家河组的天然气,也有来源于海相烃源岩的天然气,以及海相与陆相来源天然气的混合气。河坝地区陆相储层天然气成因的主控因素是海相与陆相多套烃源岩与不同级别断裂。陆相储层天然气中CO₂的δ¹³C值多轻于-12‰ ,属于有机质热分解成因。稀有气体³He/⁴He比值在0.003 3R_a~0.018 1R_a,分布于地壳来源或放射性成因的范围内,表明天然气中没有幔源稀有气体的贡献。     

川西坳陷中三叠统雷口坡组四段气藏气源分析

川西地区海相层系除发育二叠系等烃源岩之外,中三叠统雷口坡组内部还发育一套潟湖相黑灰色泥微晶白云岩、灰岩烃源岩,其生烃强度为(10~40)×108m3/km2,具备形成大中型气田的气源条件。通过对川西坳陷不同构造带雷口坡组四段气藏天然气组分、烷烃气碳氢同位素特征、储层沥青、天然气运移条件分析认为,不同构造带具有不同的主力气源。龙门山前构造带PZ1井天然气高含H2S、δ13C2偏重(-26.4‰)、烷烃气碳同位素呈正序分布、δD1偏轻(-140‰),总体具混源气特征,天然气组分及碳同位素反映的母质演化程度介于二叠系和雷口坡组源岩之间,反映可能为二者的混源气,龙门山前通源断裂的发育为混源成藏提供了条件;新场构造带CK1井天然气微—中含量H2S、δ13C2偏轻(-33.2‰)、烷烃气碳同位素局部倒转、δD1偏轻(-147‰),具油型气特征,其与雷口坡组烃源岩大致相当,反映主要来源于雷口坡组内部自身的烃源岩。     

塔里木盆地原油碳硫同位素特征及油源对比

以碳、硫同位素在石油生成演化过程中的分馏作用为基础,对塔里木盆地原油、油源对比进行了探讨。原油的δ13C继承了生物母质的δ13C值,海相原油的δ13C小于-32‰或大于-24‰,陆相原油的δ13C为-32‰~-24‰。原油中有机硫来源于源岩中的硫酸盐,温度高于成熟原油(80~120℃)的δ34S与油源岩中硫酸盐的δ34S接近,但原油δ34S似要比相应的硫酸盐δ34S轻3‰~4‰。根据碳、硫同位素特征和原油其它物理化学特性可以将塔里木盆地原油分为4种。第1种为寒武—奥陶纪原油,其δ34S为21‰~26‰,δ13C小于-32‰,为典型的海相原油,并可细分为寒武纪原油(δ34S在24‰~26‰)和奥陶纪原油(δ34S为21‰~22‰)。第2种为石炭—二叠纪原油,其δ34S为5‰~7‰,δ13C小于-32‰,亦为海相原油,如沙3井原油,但母质类型较差。第3种为三叠—侏罗纪原油,δ34S在10‰~14‰,δ13C在-26‰左右,为典型的陆相原油。第4种则是前3种原油的混合相原油,δ34S介于海相原油与陆相原油之间,-C—O和C—P两种海相原油混合,其物理化学性质仍为海相原油特征,而-C—O与T—J原油混合则具有混合相原油的性质,没有发现C—P原油与T—J原油的混合油。      

准噶尔盆地陆梁油气田白垩系天然气的成因及其地质意义

在准噶尔盆地陆梁油气田白垩系及拐16井侏罗系储层发现了一种组成干、甲烷碳同位素轻的天然气,这种天然气的甲烷碳同位素值为-48.5‰～-56.2‰,甲烷含量高达99.8%,与通常所指的生物气特征相似,并与生物降解油相近或伴生。分析了该天然气的成因,指出它主要是来自储层原油的菌解,另外还有侏罗系浅部煤系地层生物气的贡献。认为菌解气的发现,预示着准噶尔盆地中浅层天然气的勘探具有一定的前景。     

实验室条件下厌氧降解原油及次生气体地球化学特征

选取胜利油田2个油样(一个遭受明显改造,另一个没有遭受明显改造),实验室条件下对2个油样进行厌氧降解,定期抽取微生物作用后的油样,对降解后的原油及厌氧降解原油产生的天然气进行多种实验分析,探讨原油的变化以及厌氧降解气的地球化学特征。结果表明:原油在厌氧降解过程中,族组分发生变化;原油被微生物厌氧降解产生二氧化碳,部分二氧化碳被还原成甲烷;次生气中甲烷碳同位素主要分布在-43.4‰左右,二氧化碳碳同位素主要为-11.8‰左右,表明厌氧降解气是有机成因的。而随着降解时间的增加,甲烷碳同位素变轻,二氧化碳碳同位素变重。