天然气运移轻烃地球化学示踪——以鄂尔多斯盆地东胜气田为例

基于天然气中轻烃化合物组成分析和区域性对比,结合组分和甲烷碳同位素组成特征,揭示轻烃地球化学特征对鄂尔多斯盆地东胜气田上古生界天然气运移和水溶及逸散等示踪作用,探讨运移作用对特定轻烃指标的关联效应。研究表明：(1)东胜气田二叠系下石盒子组天然气C_5-7异构烷烃含量高于正构烷烃,C_6-7轻烃组成呈链烷烃优势分布且芳香烃含量明显偏低(小于4.0%),C₇轻烃主体呈甲基环己烷优势分布,整体表现出煤成气特征且受到了水溶等作用影响;(2)东胜气田天然气经历了自南向北的游离相运移,并在充注后发生不同程度的水溶作用,其中泊尔江海子断裂以北什股壕地区天然气在聚集后具有明显的散失;(3)长距离的游离相运移导致天然气C₇轻烃中甲基环己烷相对含量和甲苯/正庚烷值降低、正庚烷/甲基环己烷值和庚烷值增大,水溶作用导致轻烃异庚烷值增大,天然气散失导致什股壕地区天然气中C_5-7正构烷烃相对异构烷烃含量增加。     

金湖凹陷原油轻烃的地球化学特征及意义

对金湖凹陷40个原油样品进行轻烃组分、Mango参数和成熟度等研究。甲基环己烷指数指示出该凹陷原油的干酪根类型为Ⅰ-Ⅱ型;C₅轻烃特征显示有机质来源既有腐泥型也有腐殖型;Mango轻烃参数K₁值基本符合轻烃稳态催化动力学轻烃成因模式,暗示着该凹陷原油有着相似的沉积环境;C₅-C₇轻烃三环优势大于五环和六环优势,表明该地区原油主要来源于湖相沉积环境的烃源岩;原油轻烃组分中的庚烷值和异庚烷指数都较低,原油成熟度低,原油形成温度在120~128℃之间。为进一步认识金湖凹陷原油和烃源岩的地球化学特征提供科学依据。     

板桥凹陷原油轻烃地球化学特征

黄骅坳陷板桥凹陷原油轻烃整体表现为富链烷烃、贫芳烃和环烷烃含量相对较高的特征。C₇和C₆轻烃参数一致指示原油母源有明显高等植物有机质的输入,母质类型为混合型。庚烷值和异庚烷值较高,原油生成温度在108.7~129.8℃之间,说明原油主要为成熟阶段的产物。Mango参数K₁值大致在1.0附近,符合轻烃稳态催化理论;K₂值较高,源岩具有淡水湖相沉积的特点。碳环优势指数六环优势明显,指示出陆相原油的特点。根据轻烃参数特征可将研究区原油分为:来源于典型混合型有机母源的正常成熟原油、生物降解型原油以及来源于偏腐泥型母质的特殊成因原油3种类型。     

挥发作用对C5—C8轻烃指标的影响：模拟实验证据

C₅—C₈轻烃指标在石油勘探开发中扮演着重要角色,然而其易挥发的自然属性导致C₅—C₈轻烃指标在实际应用过程中存在诸多不确定性。本研究利用塔中地区奥陶系海相凝析油在实验室内进行了原油挥发模拟实验,基于实验结果遴选和构建了受挥发作用影响较小的系列轻烃指标,具有较强的实用性。模拟实验结果显示挥发作用对C₅—C₈轻烃指标的影响程度受轻烃分子量和分子构型共同控制。nC₅—nC₈正构烷烃挥发量随正构烷烃碳数增加而逐步降低,不同分子构型C₇化合物挥发量由高到低依次为：C₇-支链烷烃>nC₇>甲基环己烷>甲苯,二甲基环戊烷挥发量则大体相当。正（异）构烷烃与环烷烃比值和挥发速率相近的相同分子构型轻烃比值受挥发作用影响相对较小。原油挥发过程中,残留液态原油内C₆—C₈轻烃单体稳定碳同位素组成随挥发量增加逐步富集¹³C,nC₆—nC₈正构烷烃稳定碳同位素组成变化程度随碳数增加逐渐降低。当C₆—C₈轻烃挥发量小于70% 时,C₆—C₈轻烃稳定碳同位素组成变化不大,当其挥发量大于70% 时,正构烷烃、异构烷烃和芳烃稳定碳同位素组成均产生1.0‰ 以上的较大变动,环烷烃稳定碳同位素组成则变化不大。受挥发作用影响较小的轻烃指标即正（异）构烷烃与环烷烃比值和环烷烃稳定碳同位素组成在塔中地区原油成熟度标定和原油类型划分方面取得了较为理想的应用效果,展现了良好的实用性和应用前景。     

鄂尔多斯盆地大牛地气田上古生界致密气轻烃地球化学特征

大牛地气田是鄂尔多斯盆地典型致密砂岩大气田之一。为了更深入了解该区天然气的成因和来源,揭示天然气运移相态,对大牛地气田上古生界致密气开展了轻烃地球化学特征分析。研究表明,该区上古生界致密气C_5-7轻烃组成具有异构烷烃优势分布,C_6-7轻烃组成中芳烃含量整体偏低(<10%),甚至未检出芳烃,C₇轻烃组成具有甲基环己烷优势分布特征,甲基环己烷相对含量均超过50%。上二叠统下石盒子组天然气K₁值、K₂值均与二叠系山西组和石炭系太原组天然气一致,而δ¹³C₁值则与山西组天然气一致,与太原组天然气有明显不同。与山西组天然气相比,下石盒子组天然气整体具有偏低的苯/正己烷、苯/环己烷和甲苯/正庚烷比值,以及明显偏高的正庚烷/甲基环己烷比值。轻烃地球化学特征及烷烃气碳氢同位素组成综合表明,大牛地气田上古生界天然气为典型煤成气,其中山西组和太原组天然气均为原地自生自储,而下石盒子组天然气为下伏山西组烃源岩生成的天然气经历了游离相垂向运移聚集形成,...     

鄂尔多斯盆地延长组烃源岩中单甲基烷烃来源及意义

单甲基烷烃是湖相烃源岩饱和烃中常见的支链烷烃，其母质来源的研究一直存在争议。对鄂尔多斯盆地上三叠统延长组烃源岩样品进行了TOC测定、岩石热解、饱和烃GC-MS和单体碳同位素等分析，并在饱和烃中检出了丰富的单甲基烷烃化合物。地化分析表明，该区长7-长10烃源岩的有机质类型为Ⅱ-Ⅲ型，C₂₉≥C₂₇规则甾烷，高等植物的贡献略微大于低等水生藻类或细菌；单甲基烷烃碳数分布为C₁₂-C₃₂，甲基取代位置以C₂和C₃为主。饱和烃单体碳同位素组成数据显示，姥鲛烷和植烷的δ₁₃C比同碳数正构烷烃重1‰~2‰；同碳数2-和3-甲基烷烃具有相近的碳同位素组成，表明两类化合物具有相同物源；单甲基烷烃比正构烷烃更富集₁₃C，表现出更大的δ₁₃C值。结合古环境等信息表明，鄂尔多斯盆地检出的单甲基烷烃可能来自于浮游植物或者异养细菌，单甲基烷烃可以作为一种指示生油母质的生物标志化合物。      

川西地区上三叠统轻烃的生成特征

对川西地区井下上三叠统剖面须五段-须一段(2530～3780m)新鲜生油岩岩屑系统取样,作吸附烃分析、研究,得出了该区陆相有机质C₄-C₇轻烃的生成演化规律,共分为环烷烃、链烷烃和芳香烃等三个发展阶段.以大量实验数据作出的轻烃族组成热演化三角图,为气藏中陆相凝析油与陆相生油岩、以及同一构造不同储层(不同成熟度)之间陆相凝析油的C₄-C₇轻烃对比奠定了重要基础.在井下系统剖面轻烃族组成纵向变化研究中,发现了当R_o达1.18%时,庚烷值和异庚烷值发生倒转这一重要现象,并以此为契机,提出了对Thompson凝析油热演化程度判别标准的修正方案.此外,从轻烃生成阶段出发,结合本区地质特点,建立了川西地区陆相有机质的成烃模式,即气-环烷凝析油阶段,R_o=0.55%～1.13%;气-链烷凝析油阶段,R_o=1.08%～1.40%;气-芳烃凝析油或干气阶段,R_o≥1.30%～1.40%.     

准噶尔盆地彩南地区天然气干燥系数异常高原因分析

为明确准噶尔盆地彩南地区天然气干燥系数普遍偏高的原因，厘清天然气运移成藏规律，开展了天然气组分和碳同位素、储层中岩石矿物组成、方解石全岩碳氧同位素分析以及实验室烃类氧化模拟实验。该区侏罗系天然气以甲烷为主，干燥系数普遍大于0.95,δ¹³C₁值基本大于-32‰,C₇轻烃中以甲基环己烷占优势，甲基环己烷指数大于50%,指示来源于高—过成熟石炭系烃源岩。从天然气运移判识指标ln(C₁/C₂)与δ¹³C₁-δ¹³C₂图版来看，从彩47井区—彩31井区—彩003井，ln(C₁/C₂)值逐渐增大，但δ¹³C₁-δ¹³C₂值并未呈现变小或变大趋势，说明运移或成熟度并不是研究区天然气组分与碳同位素变化的主控因素。烃类热氧化模拟实验显示，油气中醇类在125℃时会被MnO     

致密砂岩气藏油气轻烃特征及其地质意义——以四川盆地西北部须家河组气藏为例

四川盆地西北部上三叠统须家河组天然气、凝析油样品的C₇及C₅-C₇轻烃分布显示出油气主要来源于富含腐殖型干酪根的煤系泥岩与煤岩,该区油气样品的K₁值平均为1.04,整体相关性较好;K₂值差异较大,相关系数也较低,母体-子体比值梓潼凹陷须家河组呈现出较强的离散型。利用庚烷值、异庚烷值及MANGO稳态催化动力学等方法计算表明,天然气处于成熟-高成熟演化阶段,明显低于该区烃源岩实测成熟度及天然气δ13C₁值计算的成熟度。梓潼凹陷须家河组凝析油及天然气轻烃星状指纹图分析显示,同一构造不同层位、同一层位不同构造油气可对比性较差,表明该区油气藏内部砂体之间的连通性较差,油气成藏以近源短距离运聚为主。由于该区储层早期已达致密演化阶段,从而导致在封闭-半封闭的地质环境中,天然气受不同热演化阶段天然气的累积效应影响,而凝析油受到同源不同期的天然气多次气侵而产生“蒸发分馏”效应影响,导致部分轻烃参数在应用过程中出现偏差。      

柴达木盆地天然气气源对比

为了确定柴达木盆地不同地区的气源岩，在天然气组分、天然气甲烷至戊烷碳同位素、天然气轻烃组分与天然气轻烃碳同位素分析的基础上，挑选合适的气源对比指标，进行了天然气气源对比。分析总结出2套有效的气源对比指标：一套为盆地级气源对比指标，包括：甲烷碳同位素与甲乙烷碳同位素差交汇关系、天然气乙烷碳同位素与C₂⁺交汇关系、天然气轻烃组分与同位素交汇关系和天然气轻烃碳同位素交汇关系，用于鉴别柴东、柴北缘和柴西不同地区的天然气；另一套为精细级气源对比指标，包括：天然气轻烃庚烷值和天然气轻烃指纹特征，主要用于鉴别柴西或柴北缘不同层位的天然气。根据辨识出的天然气性质，结合气源岩的特征和分布，确定出的气岩对比结果为：柴西北部新近系天然气的主要烃源岩为N₂¹，柴西北部古近系烃源岩为N₁，柴西南部新近系烃源岩为E₃²，柴西南部古近系烃源岩为E₃¹，柴北缘天然气主要烃源岩为J_1＋2，柴东天然气主要烃源岩为Q_1＋2。     

松辽盆地梨树断陷天然气成因类型及勘探方向

随着松辽盆地梨树断陷金山地区典型煤型气的发现,梨树断陷天然气来源及成因成为一个亟需研究的问题。结合梨树断陷天然气的发现情况,在天然气的组分组成、轻烃参数及组分碳同位素分析的基础上,讨论了不同地区天然气的来源及成因。研究表明梨树断陷天然气除J2井外,主要为有机成因气,且存在单源型和混源型2种类型:单源型气主体为油型气,而金山地区为典型的煤型气;梨树断陷天然气混源现象普遍,其中孤家子、后五家户和新立地区浅层主要为煤型气和油型气的混合,四五家子地区还可能有生物气的混入。母质类型较好的沙河子组二段烃源岩为梨树断陷的主力油气源岩,小宽断裂和秦家屯断裂之间为该套烃源岩的有利分布区,下一步有望获得油气突破;金山地区煤型气的发现揭示火石岭组和沙河子组一段煤系源岩具备充足的生气能力,东南斜坡带煤型气有望获得新的突破。     

塔里木盆地塔北隆起天然气轻烃地球化学特征及应用

通过分析塔里木盆地塔北隆起天然气中轻烃组分的特征,认为塔北隆起油型气、煤型气和混合型3类天然气藏中轻烃的分布特征具有明显的差异。分布在英买力低凸起和哈拉哈塘凹陷的油型气,其轻烃组分中正构烷烃和正庚烷的相对含量较高;分布在轮台断隆的煤型气,其轻烃组分中异构烷烃、甲基环己烷和苯的相对含量较高;分布在东河塘断裂带附近的混源气,其轻烃组分中苯、甲基环己烷和正庚烷的相对含量均较高。根据甲烷碳同位素和轻烃成熟度参数估算的成熟度特征,认为提尔根、羊塔克断裂带和英买32潜山构造带天然气至少应存在两期成藏;英买7、东河塘断裂带和英买2潜山构造带天然气为一期成藏。天然气中轻烃参数显示,轮台断隆西段的天然气具有自库车坳陷向塔北前缘隆起带运移充注的特征。     

徐家围子断陷火山岩包裹体组分和同位素组成分析及应用

应用真空机械破碎法对徐家围子断陷火山岩包裹体的组分和同位素组成进行了热爆前、后的对比分析,进而结合气井产出天然气的相应特征及热模拟实验结果对天然气的成因进行了探讨。结果表明,徐家围子地区火山喷发过程中的岩浆脱气烃类含量较高,暗示该区烃类天然气存在无机成因的可能,有必要对火山喷发脱气与普通岩浆活动脱气的差别做进一步研究;徐家围子断陷烃类天然气的碳同位素序列倒转主要是由不同期次/源天然气的混合作用造成,而非后期盖层散失过程中的组分和同位素分馏,同位素序列倒转不能单独用于判断天然气的成因;相对有机成因气,无机成因气（甲烷、乙烷和CO₂）碳同位素值常较重,用甲烷碳同位素值重于-20‰作为无机成因气的判别标准有一定的适用性,但过于苛刻;徐家围子断陷CO₂以无机成因为主,主要源于坳陷期地壳活动过程中的地幔岩浆脱气,无机成因CO₂能够聚集成藏与其未经历初次运移,与地层水接触少等因素有关。上述认识有益于对徐家围子断陷天然气的成因作出正确判断。     

松辽盆地南部梨树地区走滑-逆冲构造的成因——以小宽断裂带为例

多个构造带的复合叠加过程及其形成的地质结构是陆内构造变形研究的前沿问题。松辽盆地南部梨树断陷处于古亚洲洋构造域与太平洋构造域的交接位置,是研究这一问题的良好窗口。小宽断裂带是梨树断陷内具有代表性的构造单元,与区域内的油气藏关系密切,其地质结构和演化过程仍存在争议。研究通过开展三维地震数据解释和地震相干切片分析厘定了小宽断裂带的地质结构和演化过程;通过总结前人认识和区域大地构造演化背景分析了走滑-逆冲活动的成因机制及其油气地质意义。研究结果认为:(1)小宽断裂带整体向西倾,可分为南段、中段、北段3部分;(2)在早白垩世,小宽断裂带经历了早期伸展构造变形和末期左行走滑-逆冲构造变形,断裂带的走滑-逆冲构造活动导致梨树断陷中央构造带内形成多个背斜;(3)小宽断裂带形成于中国东北地区由古亚洲洋构造域主导向太平洋构造域主导的转换过程,受控于早白垩世晚期古太平洋板块的加速俯冲;(4)小宽断裂带走滑-逆冲构造活动所形成的背斜构造是梨树断陷中央构造带内油气富集的重要构造。小宽断裂带南段发育封闭性良好的背斜构造,生-储-盖条件较好,具有成为梨树断陷下一步勘探方向的潜力。     

松辽盆地梨树断陷苏家屯次洼页岩气成藏条件分析

通过对松辽盆地梨树断陷苏家屯次洼基本油气地质特征分析,认为营城组一段形成于断陷发育的鼎盛时期,发育稳定的大套泥岩夹薄砂岩地层.地化特征表明该段泥页岩具有有机质丰度较好、有机质类型丰富、热演化处于生气的成熟—高成熟阶段等特点.泥页岩中平均孔隙度达到3.52%,裂缝和微裂缝相对较发育,不仅可以为游离态气提供有利的储集空间,且脆性矿物含量相对较高,平均为41.1%,石英含量在15.1%~23.4%之间,岩石具有较好的可压性.钻井现场解析结果表明该段泥页岩中含气最高可达3.09 m3/t,且钻井气测全烃异常以及测试资料也表明该区页岩气的存在,说明该泥页岩中蕴藏着一定规模的页岩气资源,具有良好的资源前景和勘探潜力.      

松辽盆地梨树断陷负碳同位素系列天然气成因探讨

松辽盆地梨树断陷孤家子气田和新立油气田所产天然气单体烃碳同位素组成为负碳同位素系列,为探讨其成因,从其地质背景、天然气的化学组成、碳同位素组成和轻烃组成等多方面进行综合分析。认为研究区无深大断裂带发育,化学组成中以烃类气体为主,干燥系数>0.95,但其重烃含量反而高于有机来源的后五家户油气田的天然气,CO2含量甚微且与重烃组成正相关,轻烃组成中的庚烷值和异庚烷值落在脂族曲线的高熟延长线上,表征了负碳同位素系列天然气中具有不可忽视的油型裂解气的贡献。     

十屋断陷天然气成因类型初探

在天然气组分组成、轻烃参数及组分碳同位素分析基础上,讨论十屋断陷不同地区的天然气成因类型。研究结果显示十屋断陷天然气主要存在伴生气和气藏气2种赋存状态,然后按照母质来源及热演化程度的差异又细分为4种成因类型：秦家屯地区、太平庄地区及七棵树地区的天然气多为伴生气,从能够反映母质类型和成熟度的轻烃参数及组分碳同位素特征来看,综合判识为偏腐泥型热解气;皮家地区、八屋地区、十屋地区及四五家子地区天然气多为气藏气,综合判识为过渡型裂解气;孤家子地区天然气为气藏气,碳同位素分布序列发生完全倒转,指示可能有无机气的混入,综合判断为高成熟腐殖型混合气;后五家户地区也为气藏气,碳同位素分布序列发生完全倒转和部分倒转,也显示可能有无机气的混入,综合判识为高成熟过渡型混合气。     

梨树断陷金山地区地震相识别与探讨

松辽盆地梨树断陷金山地区沙河子组、营城组气藏为构造背景下的岩性气藏,地层以砂、泥岩沉积为主,岩性相对单一。为了明确储层特征及分布规律,选用"相面法"对沙河子组、营城组地层进行地震相的分析,共识别出5种主要地震相类型。结合钻井取心岩相、沉积相识别及测井电性特征,利用各主要地震相类型与各沉积相类型相关关系,配合地震反射特征识别,有效地预测了无井区储层的沉积特征及其展布。     

梨树断陷基岩潜山油气成藏主控因素分析与勘探前景

松辽盆地南部梨树断陷基底结构复杂,潜山形成机制多样,潜山的分布预测、储集性能评价及油气成藏规律研究是进一步评价潜山勘探潜力面临的主要问题。在钻井岩心分析测试的基础上,运用地质、地球物理技术,研究了潜山油气成藏主控因素。结果表明:潜山的形成主要与控盆断裂、褶皱构造、反转构造的发育相关;基岩储层普遍低孔低渗,构造裂缝是改善储集性能的关键,总体上越靠近断裂带,裂缝越发育;潜山能否富集成藏取决于基底与烃源的接触方式、裂缝的方向及开启性与烃类运移方式是否一致;桑北、桑南基底潜山直接与烃源岩接触,供烃有利,有利于形成基底油气藏;中央构造带、七棵树和秦家屯等地区基底潜山幅度低,距离大断裂位置相对较远,基底主要以断层和不整合面与烃源岩呈间接接触,对基岩油气成藏相对有利;通过该研究在梨树断陷识别出20多个潜山圈闭,显示出良好的勘探前景,西部桑树台潜山带和中央构造潜山带为下步潜山勘探的重点区带。研究成果可为该区基岩油气资源预测与勘探提供重要理论支撑。     

济阳坳陷孤北潜山带天然气成因类型及分布规律

对孤北潜山带天然气组分、碳同位素及轻烃地球化学特征的研究表明,孤北潜山带天然气主要有3种成因类型,即油型气,煤型气和混合气。其中,义155、孤北古1井天然气为煤型气,渤601、渤深6井天然气为油型气,孤北古2、渤古4、义132等井天然气为油型气与煤型气的混合气。结合该区地质特征研究认为,孤北潜山带天然气碳同位素和轻烃呈规律性变化,自西向东从第一排山至第四排山碳同位素逐渐变重,甲基环己烷指数和苯指数逐渐增大,天然气成因类型从油型气过渡到煤型气。结果显示,该区天然气的分布明显受气源岩和断层的控制,其中油型气主要分布在第一排山,油型气与煤型气的混合气分布在第二、第三排山南部靠近孤北断层地区,煤型气主要分布于第二、第三排山北部远离孤北断层地区及第四排山。