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。      

徐家围子断陷无机成因气证据及其份额估算

松辽盆地徐家围子断陷发育各种成因天然气,其无机成因烷烃气具有典型的负碳同位素系列(δ13C1δ132δ13C3δ13C4),并且甲烷碳同位素组成大于-30‰,R/Ra大干0.5.根据二源混合(无机成因气与热成因气的混合)模拟计算结果,无机成因气端元组分与煤成气或油型气混合后,大部分混合气都需要无机成因气所占比例高于80%才能发生负碳同位素系列,混合气的甲烷碳同位素组成远远偏重于徐家围子断陷无机成因甲烷的碳同位素组成主峰值.因此,认为徐家围子断陷无机成因烷烃气不可能完全是二源混合的结果.另外,煤成气与油型气之间的混合模拟说明有机成因气之间的混合无法产生负碳同位素系列,进一步佐证了徐家围子断陷深层天然气负碳同位素系列的无机成因.     

威远地区页岩气与常规天然气地球化学特征对比

威远地区不仅较早发现了大型整装常规气田,也是我国最早的页岩气先导试验区之一。根据威远地区5口井8个井次的井口气组分和碳、氢同位素分析,研究了该区龙马溪组和筇竹寺组页岩气的主要地球化学特征。威远地区页岩气烷烃气的含量高达98.47%,不含H₂S,甲烷平均含量为98.01%,是典型的干气|页岩气碳、氢同位素特征与北美地区高成熟、过成熟页岩气相似,均表现为同位素倒转。通过页岩气和常规气地球化学特征的对比,认为页岩气和常规气在6个方面存在差异：①常规气含H₂S|②常规气CO₂、N₂等非烃组分更多|③常规气CO₂包含有机成因和无机成因,页岩气CO₂为无机成因;④常规气组分湿度更低,甲烷碳同位素值更高;⑤页岩气碳、氢同位素倒转,常规气主力产层震旦系不倒转,二叠系碳同位素倒转,寒武系部分井倒转,部分井正序;⑥各个产层δ¹³C₂值差异非常大,页岩气异常低。水溶脱气、TSR、N₂运移能力以及早期烃类的保存条件是造成差异的主要原因,高热演化程度和较封闭体系下的混合作用是造成同位素倒转的主要原因。     

徐家围子断陷烷烃气碳同位素反序机制

松辽盆地徐家围子断陷深层天然气甲烷碳同位素重,且烷烃碳同位素序列大部分为倒转和反序。关于这些碳同位素反序的天然气是有机成因还是无机成因,一直存在争议。为此,进行了一系列烃类生成和合成实验。利用徐家围子断陷幔源二氧化碳进行了费-托合成实验,其烃产物大部分未发生碳同位素反序。选取松辽盆地深层沙河子组低成熟烃源岩,开展了生气模拟实验,并在对模拟产物进行化学组成和碳同位素测定的基础上,根据模拟实验温度条件与地质条件的差异,客观地选定了化学组成和碳同位素特征均与徐家围子断陷深层天然气一致的端元气,进行泥岩和煤生成的烃气产物在理论上的混合。混合结果表明,两种有机成因的端元气,在一定的混合比例区间内,会发生碳同位素倒转和反序。因此,无机合成的烃气碳同位素并不一定反序,而有机成因天然气混合也可能出现碳同位素反序现象。对生气模拟实验结果、现代火山泉水逸出气以及研究区源岩生烃条件综合分析表明,徐家围子断陷深层天然气以有机成因气为主。     

渤海湾盆地渤中凹陷渤中21-22构造区CO2成因及其对油气成藏的影响

渤海湾盆地渤中凹陷渤中21-22构造区CO₂含量高,对油气成藏具有深刻影响,但相关研究薄弱。基于天然气组分、碳同位素和氦同位素等地球化学资料,对渤中21-22构造区CO₂与烃类气成因、CO₂与油气成藏关系及其对油气成藏的影响进行了深入分析。结果表明：渤中21-22构造区烃类气与非烃气含量大致相当,CO₂为火山幔源无机成因,烃类气主要为沙河街组三段的偏腐殖型干酪根热解气。CO₂主充注期为新近系馆陶组沉积时的火山岩浆活动期,油气的主成藏期为新近系明化镇组沉积期以来,CO₂充注成藏期明显早于原油和烃类气。渤中21-22构造区为早期CO₂充注、后期油气成藏的模式,早期充注的CO₂会优先占据有效储集空间,阻碍后期原油和烃类气的持续充注成藏,仅部分烃类气可继续充注并与CO₂混合,形成现今的高含CO₂气藏。     

松辽盆地深层天然气碳同位素倒转数值模拟

松辽盆地深层天然气资源丰富,在烃类气体成因认识上存在以有机成因为主与以无机成因为主的巨大争议,持无机成因观点者的一个主要论点就是松辽盆地深层天然气的碳同位素发生了倒转。选取松辽盆地深层不同类型有机成因烃类气体和典型的无机成因烃类气体,进行不同成因气体不同比例混合的碳同位素数值模拟,结果发现：不同类型的有机成因烃类气体混合不会产生甲烷及其同系物碳同位素完全倒转,而在不同类型的有机烃类气体中加入一定量的无机成因烃类气体,混合气体中甲烷及其同系物碳同位素都会发生完全倒转。气体混合碳同位素数值模拟结果表明：①松辽盆地深层天然气碳同位素倒转是因为无机气混入的结果;②仅凭天然气负碳系列同位素不能完全断定某种气体为无机成因。     

吐哈盆地雁木西油田天然气成因分析

雁木西油田所产天然气在吐哈盆地有一定的特殊性，主要表现为含有一定量的硫化氢气体，部分样品的氮气含量高、甲烷含量低、烃类碳同位素值较重，并且重烃碳同位素值发生了倒转。探讨这些特殊性有助于全面认识吐哈盆地的天然气来源、成因与分布规律等，为此在天然气地球化学特征分析的基础上，结合具体的地质条件对天然气的来源、成因进行了系统地分析并取得了如下认识：①雁木西油田的原油溶解气分布在鄯善群和白垩系油藏中，成因上为腐殖型天然气，由烃类和非烃类组成；②烃类气体由甲烷和重烃组成，不同组分的含量与干燥系数均在较宽的范围内变化，但都表现为湿气特征；③非烃类气体主要由N₂、H₂S、CO₂等组成，其中CO₂含量普遍较低；④烃类气体、部分非烃气体及其伴生的原油主要来自侏罗系烃源岩，部分高含量的氮气为大气来源，硫化氢与深部石炭系海相碳酸盐岩有关；⑤部分天然气遭受了次生变化，烃类碳同位素值偏重、重烃碳同位素值倒转均与细菌的生物降解作用有关。     

珠江口盆地番禺低隆起天然气成因研究

为了给白云凹陷深水区下一步油气勘探提供依据,文章运用多种天然气成因判别方法，对珠江口盆地番禺低隆起10口井38个天然气组分数据和60个稳定碳同位素数据进行了综合分析，认为该区天然气以烃类气体为主，其中甲烷含量占绝对优势，非烃气主要为N₂和CO₂，分布极不均匀；番禺低隆起的烃类气以成熟气为主，具有油型气和煤成气的混合成因特征，且以煤成气为主，其主力气源岩为白云凹陷Ⅱ₂-Ⅲ型干酪根有机质的恩平组泥岩，次要气源岩为白云凹陷Ⅰ-Ⅱ₁型干酪根有机质的文昌组泥岩；非烃气N₂和CO₂主要为无机成因。     

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。     

松辽盆地长岭断陷天然气地球化学特征及气源分析

长岭断陷下白垩统营城组和登娄库组获得高产工业性气流或良好的气显示,生储盖组合配置比较有利,勘探前景十分广阔。在对长岭断陷部分探井天然气样品的化学组分和碳同位素组成特征剖析的基础上,综合多种天然气成因判别标准以及典型图版,探讨了天然气的成因类型,并结合研究区地质背景和烃源岩发育特征,与徐家围子断陷天然气成因加以对比,对其气源进行初步判识。研究结果表明,长岭断陷天然气烃类气体主要为甲烷,重烃含量低,干燥系数大于0.95,处于高成熟—过成熟阶段,烃类气体碳同位素值偏高,并存在同位素倒转现象,非烃气体包括CO2和N2,不同构造带天然气成分差别大。烃类气体属于腐殖型裂解气,CO2以无机成因为主。气源分析表明,研究区烃类气主要来源于沙河子组腐殖型烃源岩的裂解气,其次为营城组,火石岭组或更深层源岩的贡献较小。     

松辽盆地长岭断陷老英台—达尔罕凸起CO2分布特征及成因分析

松辽盆地长岭断陷老英台凸起区广泛分布CO₂气层或与烃类气体伴生的CO₂,其含量和组成非均质性明显,不同井区或同一井区不同层位气层中CO₂的相对含量及同位素组成均可能存在明显差别,表明其成因十分复杂。揭示研究区CO₂的成因机理,不仅具有理论意义,对研究区天然气勘探也具有重要的现实意义。根据CO₂组成、同位素分布特征,结合伴生烃类气体分析,可知研究区深层CO₂既有无机成因,也有有机成因,或者两者混合成因。其中,CO₂含量相对较高的营城组气层中的CO₂主要为无机成因气,而CO₂含量较低的登娄库组气层中的CO₂为有机成因或有机—无机混合成因。登娄库组有机成因CO₂与烃类气为同期成藏;营城组CO₂有与烃类气同期形成的,但大规模的无机成因的CO₂为新近纪之后晚期成藏的。      

松辽盆地高含CO2气藏储层包裹体气体的地球化学特征

对松辽盆地高含CO₂气藏储层包裹体及其气体组分的地球化学特征研究发现,储层中CO₂包裹体不发育,包裹体中CO₂的地球化学特征和气藏中气体的地球化学特征有比较大的差别,包裹体中的CO₂显示有机成因,而气藏中的CO₂显示无机成因;但包裹体中与气藏中的烃类气体的同位素特征却比较一致。造成包裹体上述特征的原因一是无机幔源CO₂的充注速度快,包裹体来不及生长;二是在CO₂充注以前,储层已经被烃类气体所饱和,在储层缺水的地质环境下不适宜包裹体的形成。最后结合地质特征认为,CO₂的充注发生在烃类气体充注以后。     

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。     

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.      

松辽盆地北部深层火山岩气藏的充注：来自流体包裹体的证据

厘清松辽盆地北部徐家围子断陷营城组火山岩气藏天然气的来源和充注特征对天然气的勘探开发具有重要意义。系统研究了营城组储层中次生流体包裹体的成分和均一温度,旨在揭示天然气气藏的来源和充注特征。研究结果表明该储层中发育了富CH₄和富CO₂两类流体包裹体。富CH₄流体包裹体均一温度出现频率最高的区间包括：160～163℃、185.2～225℃和233～243.4℃,说明存在3期含烃流体;富CO₂流体包裹体均一温度为235.2～269.1℃,为一期充注。均一温度高于烃源岩沙河子组地层的最高埋深温度（230℃）的富CO₂流体包裹体和高温富CH₄流体包裹体内的天然气可能来源于深部。流体包裹体主要成分和气藏天然气主要成分对比表明,本区天然气充注存在3种充注方式：①一期天然气充注形成;②多期混合充注形成;③前期充注被后期天然气充注取代形成。     

济阳坳陷二氧化碳气藏的成因判别

CO₂气藏成因的判别依据主要有气藏CO₂的体积百分含量、CO₂碳同位素(δ¹³C) 、氦同位素的R/Ra、CO₂/³He等。将济阳坳陷已发现的6个CO₂气藏的CO₂的体积分数、CO₂碳同位素(δ¹³C) 、氦同位素的R/Ra、CO₂/³He等数据进行系统的判别,得出这6个气藏均为无机成因的,其中平方王气藏幔源和壳源的CO₂所占比例相近; 平南气藏壳源成因的CO₂所占比例较大; 花沟、高青、阳25井等气藏幔源成因的CO₂所占比例较大。     

松辽盆地二氧化碳的气源及其脱气模式

松辽盆地烃类气和CO₂大量共存,已发现多个高含CO₂气藏;CO₂具有无机、有机和混合3种成因,但以无机成因为主。从已发现含CO₂天然气和区域地质综合分析出发,探讨了松辽盆地潜在的CO₂气源及其脱气模式。研究表明,松辽盆地主要有幔源岩浆、火山岩、碳酸盐岩和有机质4种潜在的气源,结晶基底的幔源岩浆是松辽盆地最重要的气源,特别是新生代碱性玄武岩浆;沉积盖层的火山岩是松辽盆地另一种重要的气源,营城组和登娄库组的中酸性火成岩很有可能就是昌德东CO₂气藏的主力生气层;变质基底的石炭系-二叠系碳酸盐岩是今后勘探中值得关注的气源;沉积盖层和变质基底中有机质丰富,但对高含量CO₂气藏的形成贡献有限。气源不同导致有利的脱气模式亦不同：幔源CO₂进入沉积盆地中具有沿岩石圈断裂直接脱气模式、热流底辟体脱气模式和壳内低速高导岩浆房-基底断裂组合脱气模式;火山岩最主要的脱气模式是火山岩吸附气后期脱气;碳酸盐岩接触变质作用和动力变质作用下脱气有利于CO₂气成藏。