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.      

辽河坳陷东部凹陷深层火山岩气藏的发现与勘探启示

火山岩油气藏是辽河坳陷油气勘探的重点领域之一,目前已发现多个以粗面岩为代表的中浅层火山岩油藏,但在深层火山岩及天然气领域未获发现。为寻求规模资源发现开展了针对深层火山岩的攻关研究,通过岩心观察、单井分析、储层描述、烃源岩评价等研究,结合"两宽一高"地震资料与时频电磁技术,识别出多个火山岩体目标,成功部署了风险探井JT1井,并获得高产工业气流。研究表明,东部凹陷深层沙河街组三段烃源岩具有规模生气潜力,为天然气规模成藏提供了丰厚的物质基础;相比沉积岩,火山岩物性受埋深影响小,特别是玄武质角砾岩具备良好的储集条件;烃源岩层系中的火山岩被泥岩包裹,泥岩既是气源岩又是盖层,具有得天独厚的成藏条件。JT1井的成功,实现了东部凹陷天然气勘探的重大突破,对辽河坳陷乃至渤海湾深层火山岩勘探都具有重要的指导意义。     

塔里木盆地库车坳陷致密砂岩气地球化学特征

通过系统分析塔里木盆地库车坳陷不同区带致密气藏的天然气地球化学特征,探讨了库车坳陷深层致密砂岩气来源。库车坳陷中段天然气对应烃源岩热演化程度高,天然气主要为高—过成熟煤型气,可能存在三叠系湖相原油裂解气;库车坳陷东部和西部天然气对应热演化程度中等,现今发现的天然气来源于侏罗系煤系（迪那气田）、三叠系湖相泥岩（迪北、博孜气田）,尚未发现湖相原油裂解气。根据库车坳陷不同区带天然气地球化学特征及来源的差异,结合烃源岩热演化差异性,指出大北—克深地区侏罗系—三叠系内有效圈闭有望成为三叠系湖相原油裂解气勘探新领域,秋里塔格构造中段—西段、阿瓦特—博孜古近系膏盐之下白垩系储层内构造圈闭、北部山前带东段侏罗系内构造—岩性圈闭为高—过成熟煤型气有利勘探区域。     

济阳坳陷天然气的判识标志

作者综合利用碳、氢同位素,C₁—C₇轻烃组成及其它有机地球化学分析资科,对济阳坳陷天然气的成因和成熟度等进行研究,提出了判识济阳坳陷天然气各种成因类型和成熟度的判识标志.细菌降解油型气是济阳坳陷特殊类型的天然气,应用这些判识标志可以成功地把细菌降解次生型天然气和各种原生气分开,同时利用岩石脱气直接对比法并结合演化方程间接对比法,基本确定了济阳坳陷浅层、中层、深层天然气的源岩问题.      

辽河东部凹陷天然气地球化学特征及深层天然气勘探潜力

对辽河东部凹陷天然气地球化学特征及其判识标志、不同类型烃源岩生成气态烃的地球化学特征、气源岩进行研究,分析认为:目前发现的天然气以低成熟的煤型气为主,局部为成熟煤型气;经气源对比,煤型气源岩以s3为主;除煤型气外,局部存在油型气、原生生物气和原油茵解气等类型.利用δ13C-R.关系,结合东部凹陷成熟度-深度关系进行研究...     

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萍乐坳陷西部中古生界海相区块勘探与研究程度较低。通过系统的野外露头和煤矿采样、室内化验分析以及初步的地球化学研究，认为：下二叠统栖霞组、小江边组、茅口组碳酸盐岩夹碳质泥岩、泥页岩及上二叠统煤系地层为萍乐坳陷西部主要烃源岩层，下二叠统海相烃源岩丰度可以与四川、黔南、桂中、塔里木等已知含油气区（或古油藏）的海相烃源岩相比美，岩性和演化程度是影响烃源岩丰度的主要因素。萍乐坳陷西部地区烃源岩演化程度总体偏高，达到高成熟—过成熟演化阶段，造成该区烃源岩高演化程度的主要地质作用有深成变质作用、岩浆热烘烤作用及构造应力变质作用等。萍乐坳陷西部二叠系生储盖组合较为有利，虽然其烃源岩演化程度总体偏高，但仍分布有镜质体反射率仅为0.81%~1.51%演化程度适中的烃源岩，而且国内外也已经在烃源岩高演化地区发现了大量的大型天然气藏，因此总体评价研究区是一个有潜力的天然气勘探远景区，今后应进一步加强研究和勘探。     

歧北深层高温高压条件下烃源岩特殊的成烃演化规律

黄骅坳陷歧北地区深层高温高压条件下古近系烃源岩成烃演化规律与传统的干酪根降解演化规律存在差异，其差异突出体现在成熟度参数的演化特征上。在分析歧北深层烃源岩特殊的成熟演化特征及不同温压条件下热压模拟演化特征的基础上，探讨超压在深层烃源岩成烃演化过程中的作用，总结高温高压条件下深层烃源岩特殊的成烃演化规律。指出：虽然超压影响油气生成演化的全过程，但在不同演化阶段超压的影响是不同的。超压的滞烃效应主要作用于烃类进入生烃高峰的后期，超压不仅可抑制液态烃向气态烃的转化，而且还抑制干酪根的降解，使油气生成的时限延迟，以致在正常条件下预测生气的深度仍将继续生油。歧北地区深层高温高压条件下古近系烃源岩特殊的成烃演化规律主要体现在成熟油相窗口向高成熟早期的推移。     

渤海湾盆地辽河坳陷天然气地质条件、资源潜力及勘探方向

辽河坳陷已进入高勘探程度阶段,近年来几乎没有上报天然气探明储量。辽河坳陷还有多少剩余常规天然气资源？是否具备致密气、页岩气形成条件,其资源前景如何？这是勘探家十分关心的科学问题。以往的资源评价成果不能给出令人信服的结论。从天然气成藏静态要素—气源岩条件、储集条件和盖层条件入手,阐述了辽河坳陷具备形成致密气、页岩气的地质条件,应用稳定碳同位素等技术手段进行气源分析,揭示了天然气成藏主控因素,建立了辽河坳陷常规及致密气、页岩气成藏模式。在此基础上开展了新一轮天然气资源评价。评价结果认为辽河坳陷不仅还有2 000×10⁸m³ 剩余常规天然气资源,还有约5 000×10⁸m³非常规天然气资源有待发现。指出了榆树台—盖州滩、兴隆台、大平房—葵花岛构造带是常规天然气勘探有利区带,深层潜山、火山岩是主要勘探目标,西部凹陷南段洼陷带及东部凸起是致密气、页岩气勘探有利区。     

库车坳陷变质核杂岩与油气相态分布格局成因初探

塔里木盆地库车坳陷油气分布具有“西油东气”、天然气母质成熟度具有“北高南低”的特征。通过对库车坳陷变质核杂岩分布、烃源岩演化程度和地温梯度变化的分析认为：库车坳陷变质核杂岩的分布可能极大地影响了不同区带的地温梯度,从而影响了不同区带烃源岩的演化程度并控制了油气相态的横向变化。同时还认为变质核杂岩的形成时期还影响了库车坳陷侏罗系主力烃源岩同其他成藏要素的匹配关系。     

塔里木盆地库车坳陷烃源岩热模拟实验及油气源对比

塔里木盆地库车坳陷侏罗系煤系地层为该区的主力烃源层。在对塔里木盆地库车河、阳霞河和它什店剖面的三叠系、侏罗系碳质泥岩、泥岩和煤3类不同的烃源岩热模拟实验的基础上,以库车坳陷东部库1井天然气组分(干燥系数)及乙烷碳同位素为参数,用内插法求出该参数条件下模拟样品所对应的模拟温度及热成熟度。结果表明,在与地质背景相吻合的可能的成熟度区间内,只有侏罗系煤系地层的YM-4煤样的模拟结果与库1井一致,表明采用热模拟实验干燥系数内插法,结合同位素以及组分成熟度等资料可以指示天然气的气源岩。这种方法能将油气与烃源岩动态演化过程结合起来进行对比研究,为油气源对比研究提供新的思路。      

中国东部主要盆地天然气富集带形成及分布规律

我国东部油区天然气主要有第三系深凹陷油型热裂解成气、第三系中浅层生物改造热作用成气、古—中生界煤系高演化成气三种主要类型。东部陆相富油盆地内天然气富集带的形成条件主要有：烃源层系内高异常地温场或早期生物改造条件的存在;高热演化烃源岩在中等热演化期没有较显著的排烃史或一次热演化程度不高;聚气构造带为区域拉张背景下的扭压应力环境所形成;各种流体势系统中的相对低势环境以及具有良好的储、盖及保存条件等。     

东濮凹陷天然气富集规律

通过实验模拟,气体组分及同位素特征分析,对东濮凹陷不同类型天然气藏进行了聚类分析,并对成因进行判识。明确了古近系和石炭—二叠系2套烃源岩,在高热演化条件下可依次形成原油裂解气、湖相泥岩干酪根晚期裂解气及煤成气,3种主要生气方式造就了东濮凹陷深层富气。成因判识及气藏动态过程分析表明,东濮凹陷凝析气藏及煤成气藏具有"近源聚集、接力成藏、W型分布"的成藏特征。结合典型气藏解剖,指出深层凝析气及煤成气的富集主要受高热演化烃源岩的分布控制,其中,凝析气藏的有利勘探区域受深度(小于4 350 m)、坡度(同沉积断层)、有机质丰度(TOC0.8%)("三度")控制,二次生烃区域斜坡构造部位及深层储层"甜点"发育区是古近系深层凝析气藏勘探重点领域。煤成气的有利勘探区域主要集中在上古生界煤系源岩Ro2.0%、生气强度大于20×108 m3/km2的区域,中央隆起带及斜坡中下部位为有利勘探区。     

烃类与非烃综合判识干酪根与原油裂解气

在天然气成因类型研究中,如何有效识别干酪根与原油裂解气一直是一个难题。选取不同类型干酪根、不同性质原油开展半封闭—半开放体系的热压生排烃模拟实验及其产物的地球化学分析研究,并对典型的干酪根、原油裂解气（田）进行了地球化学统计和比对。研究表明,干酪根热解气与原油裂解气中烷烃组分及其碳同位素组成显示相似的演化特征,Ln(C₂/C₃)值均呈早期近似水平和晚期近似垂向变化特征,在高过成熟阶段Ln(C₂/C₃)值与δ¹³C₂-δ¹³C₃差值具有快速增大的趋势,二者趋同性变化特征指示了生气母质的高温裂解过程,但这些指标不是干酪根与原油裂解气的判识标志,提出天然气中烷烃分子及同位素组成的有机组合是判断有机质（干酪根、原油）高温裂解气的可靠指标,却并不能直接识别干酪根热解气或原油裂解气;非烃组分的演化特征具有明显的差异性,干酪根热解气以高含氮气(N₂)为主,原油裂解气往往高含硫化氢(H₂ S), N₂、H₂ S含量作为一项重要指标可以与烷烃气同位素组成相结合有效区别干酪根与原油裂解气,分析结果与四川盆地、塔里木盆地不同油气田的地质实际相吻合。天然气中烃类和非烃组成的综合分析为有效判断干酪根与原油裂解气提供了新的途径。     

莺-琼盆地天然气成藏条件及地球化学特征

研究莺一琼盆地天然气成藏条件以及地球化学特征，认为该盆地天然气成藏条件良好：高温环境促进了有机质的热演化作用，缩短了烃源岩的成熟时间；储盖组合好，孔隙型的储集层利于天然气富集，具有超压的盖层提供了优异的封闭性能；圈闭多，类型丰富；构造活动提供了天然气运移的通道；烃源岩晚期排烃的特征保证了气田不会因为长时间的扩散而损失。天然气地球化学特征揭示：莺一琼盆地天然气中烷烃碳同位素普遍较重，以煤成气为主；莺歌海盆地由于具有流体幕式充注的特点，混有生物成因气。CO2成因比较复杂，莺歌海盆地既有壳源有机成因CO2，又有壳源无机成因和壳幔混合成因CO2；琼东南盆地CO2为无机成因，包括壳源无机成因CO2和幔源无机成因CO2。图7表1参31     

东濮凹陷油气资源评价问题探讨

东濮凹陷是一个典型的盐湖沉积盆地,特殊的沉积特征决定了其油气资源评价方法的特殊性.根据东濮凹陷生油岩的高温、高压模拟试验资料,在一定的温压条件下,生油岩的液态窗可能会延长,使深部地层的油气资源,尤其是液态石油的资源供给量增加.模拟试验资料还表明,在高温、高压条件下,生油岩的总生烃量会增加,其有机碳的转化率最高可达41%.因此,用常规方法计算的资源量偏低,应重新测试在高温、高压条件下生油岩的产烃资源,准确计算东濮凹陷的资源量,为深层油气勘探明确目标.     

碳酸盐岩烃源岩不同热模拟方式下气体碳同位素演变特征

我国海相烃源岩普遍处于高—过成熟阶段,现有的烃气碳同位素指标不能直接应用于判识海相碳酸盐岩天然气成因类型以及进行油气源对比。利用云南禄劝Ⅱ₁型低成熟海相碳酸盐岩烃源岩,开展了不同热模拟方式下的系列热解生烃实验,对收集的气体产物进行碳同位素分析。结果表明:①在整个热演化阶段,干酪根碳同位素值随成熟度变化不大,而甲、乙烷碳同位素值均随成熟度增加先变轻再变重,具有相似的演变特征,在油气生成的主要阶段,明显小于其母质干酪根碳同位素值,在过成熟阶段,乙烷碳同位素变重的趋势明显加快,甚至大于其母质干酪根的碳同位素值,呈现出“煤型气”特征,故单纯地采用甲、乙烷碳同位素值来判识天然气类型时需要慎重;②在成熟度相同时,半封闭—半开放体系模拟实验所得气体碳同位素值相比封闭体系模拟实验的要轻,这指示同一烃源岩排出烃气所形成的常规天然气藏,其烃气碳同位素值与滞留在源内的页岩气碳同位素值存在一定的差异,显示出似乎“不同源”的特征,在利用碳同位素模版或回归公式开展气源对比时也需要注意;③两种热模拟方式下、同一种烃源岩在全演化阶段,甲烷碳同位素值总是比乙烷的要小,这表明由单一烃源岩直接供气形成的常规天然气藏,不会发生甲、乙烷碳同位素的“倒转现象”。      

东濮凹陷天然气地质特征及勘探方向

东濮凹陷是渤海湾盆地中惟一个既富油又富气的凹陷,该凹陷的发育经历了前断陷期、断陷期和坳陷期三个发育阶段,发育上古生界和下第二系两套烃源岩,可形成煤型气和油型气,由于两套气源岩不同,生成的天然气组分及地球化学特征差异大.根据圈闭类型,储气层产状、天然气地下存在方式、储集空间、天然气成因、水动力条件、所处构造层等对东模凹陷天然气藏进行分类,并按天然气成因分析了天然气分布规律,划分出古生界-沙四段、沙三-沙二段和上第三系三大成气系统,指出环洼带是寻找下第三系油型气的有利区域,中央隆起带南部和文-卫地伏古生界是寻找上古生界煤型系的有利目标区.