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。      

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。     

������������������Ȼ������

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。     

台湾南部泥火山与伴生气地质地球化学特征及其油气地质意义

台湾省南部泥火山异常发育,泥火山伴生气地质地球化学特征具有明显的沉积型壳源成因特点,并非火山幔源活动成因。这些泥火山活动所伴生的天然气组成大多数均以甲烷为主,乙烷及其重烃含量甚低。泥火山伴生气甲烷碳同位素值为-31.7‰～-35.9‰,二氧化碳碳同位素值为-10.0‰～-15.2‰。稀有气体氦、氩同位素值偏低。其中,3 He/4 He(Ra)即R/Ra值分布在0.21～1.34之间,40 Ar/36 Ar值则在304.6～330.0之间。上述地球化学特征表明,这些泥火山伴生气主要属热解有机成因的成熟烃类气,且主要是较年轻的新近纪巨厚海相沉积烃源岩的贡献。深入分析泥火山地质特征及伴生气地球化学特点,能为建立这种特殊的天然气成因成藏机制提供重要地质依据与基础研究资料,因此,具有十分重要的油气地质意义。     

中国东部天然气分布特征

中国东部天然气成因类型多,主要为有机成因的烷烃气、无机成因的烷烃气和无机成因的CO23种类型.目前发现的有机成因烷烃气大气田主要分布在大陆架上的莺琼盆地(崖13-1气田、乐东22-1气田和东方1-1气田)、珠江口盆地(番禺30-1气田)、东海盆地(春晓气田)和台西盆地(铁砧山气田),天然气乙烷碳同位素较重,δ13C2值大于-28‰,成因类型为煤成气;无机成因的烷烃大气田分布在松辽盆地的深层(如兴城气田等),天然气具有甲烷碳同位素较重(δ13C1值大于-30‰)、负碳同位素系列和R/Ra＞0.5等特征;CO2气田(藏)分布较广,从北部的松辽盆地至南部的莺琼盆地均有分布,共发现有35个CO2气田(藏),这些气田(藏)具有CO2含量均大于60%,δ13Cco2值大于-8‰的分布特征.     

四川盆地元坝和通南巴地区须家河组致密砂岩气藏气源探讨——兼答印峰等

气藏的气源系指其中主要组分气的成因类型,通常为油型气或煤成气.元坝和通南巴气藏主要组分甲烷平均含量为95.36%,乙烷、丙烷和丁烷平均含量分别为1.60%、0.29%和0.09%,烷烃气总平均含量为97.34%,而 CO2平均含量仅0.63%,为甲烷的6.5‰.印峰等文中仅应用δ13C2值大于?28.0‰为煤成气、小于?28.5‰为油型气指标,鉴定认为元坝气藏是煤成气和油型气的混合改造型气、通南巴气藏主要为油型气.该两气藏主要组分甲烷的碳同位素组成δ13C1平均值为?31.3‰,具有世界高成熟煤成气δ13C1特征,因此认为该两气藏气源主要是煤成气,利用δ13C2值鉴别煤成气或油型气时,只有烷烃气具正碳同位素系列方才适用,在碳同位素发生倒转或异常的负碳同位素系列情况下往往不适用.印峰等文中认为两个气藏无机成因 CO2为深部碳酸盐岩变质或水解成因,作者则认为CO2是须家河组钙屑砂岩经有机酸溶蚀自生自储成因.图1表5参29     

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。     

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.     

中国储量千亿立方米以上气田天然气地球化学特征

至2003年底,中国发现6个千亿立方米以上储量规模的大气田,其中5个在鄂尔多斯盆地(苏里格、乌审旗、榆林、大牛地、靖边),1个在塔里木盆地(克拉2)。根据150个气样的组分、143个气样烷烃碳同位素和21个气样氦同位素的分析数据,这些大气田天然气具有以下地球化学特征①高含烷烃气,低含二氧化碳。烷烃气含量均在90%以上,多数在95%以上,二氧化碳含量基本低于3%,主要在1.5%之下。②烷烃碳同位素组成重,具有煤成气特征。δ13C1值为-38.5‰～-26.2‰,主峰值为-35‰～-32‰;δ13C2值为-35.3‰～-17.8‰,一般为-28‰～-24‰;δ13C3值为-29.9‰～-19.1‰,一般为-27‰～-23‰;δ13C4值为-25.6‰～-20.3‰,一般为-23.5‰～-22‰;δ13CiC4>δ13CnC4。大气田气源岩是石炭系-二叠系和中、下侏罗统煤系。③3He/4He值为n×10-7～n×10-8,具壳源氦特征。CH4/3He为n×1010～n×1011,说明CH4为有机成因。图5表6参41     

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。     

东濮凹陷文古2井天然气地球化学特征及成因研究

在对天然气地球化学特征研究的基础上,对文古2井天然气碳同位素、氦同位素、氩同位素与华北地区煤成气、油型气的这些同位素进行了类比,并结合地质背景综合分析了天然气的成因。指出天然气组成以烃类气体为主,非烃含量低,其中,烃类气体甲烷含量高达93.36%,非烃以CO2为主,含量0.84%;组分中富含重碳同位素,其中甲烷-29.6‰、乙烷-24.3‰、丙烷-21.4‰、丁烷-25.7‰;稀有气体氩同位素比值为1 411.8。通过气源对比认为,文古2井天然气属煤成气,是上古生界煤系源岩在高成熟-过成熟阶段的产物,气藏类型为“自生自储”型。     

含次生生物成因煤层气的碳同位素组成特征——以淮南煤田为例

淮南煤田煤层气属于热成因和次生生物成因气的混合气。不同矿区和不同煤层中煤层气的δ¹³C₁值有明显的不同,这主要是由于现今淮南煤田的煤层气藏中后期生成的次生生物气与残留在煤层中的热解气混合比例不同造成的。研究显示,淮南煤田煤层气的δ¹³C₁值明显轻于我国热成因煤型气和世界主要地区煤层气的δ13C₁值,表现出了含次生生物成因煤层气的δ¹³C₁值的变化特征;而δ¹³C₂值明显与我国热成因煤型气和世界主要地区煤层气的δ¹³C₂值处于同一分布范围,表现出了热成因气δ¹³C₂值的特征。淮南煤田煤层气的δ¹³C_CO2值反映出煤层气中的CO₂主要为煤热解而来,部分是次生生物气生成过程中,经过了微生物的还原作用而残留的CO₂。     

松辽盆地深层天然气成因分析及气源对比——以长岭断陷长深1区块营城组气藏为例

松辽盆地深层天然气勘探前景广阔且已获重大突破,但目前有关其天然气成因的认识尚存在较大分歧。为此,以松南盆地长深1区块下白垩统营城组气藏为例,在综合分析天然气化学组分和天然气的稳定碳、氢、氦同位素的基础上,对天然气地球化学特征进行分析,并进一步开展了气源对比研究。从化学组成上来看,营城组天然气属于低N2、高CO2含量的干气。从成因类型上来看,烃类气体主要为高成熟的腐殖型气,甲烷碳同位素值偏重的主要原因是受到气体扩散作用的影响,同时也略受无机成因烃类气混入的影响;高含量的CO2则为岩浆-幔源成因气。最后,依据δ13C1-Ro相关关系、C7系列化合物分布特征及实际地质分析,判定下白垩统沙河子组烃源岩是营城组天然气的主要气源岩。     

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。     

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.     

低熟气地球化学特征与判识指标

从目前的研究来看,低熟气的源岩母质类型主要以有机质丰度较高的Ⅲ型煤系为主。低熟气热演化程度（R_O）值在0.4％～0.8％之间,根据煤型气CH₄碳同位素组成与热演化程度R_O之间的“二阶模式”关系,煤型气CH4碳同位素组成应该分布在-54‰～-39‰之间,目前发现的低熟气CH₄碳同位素组成主要集中在-49‰～-39‰之间。一般认为煤型气的C₂H₆碳同位素组成重于-28‰,但是,当考虑低熟气时,将这一指标定为-29‰更为合适。根据煤型气CH₄碳、氢同位素关系,低熟煤型气的CH4氢同位素组成分布在-300‰~-216‰之间. 天然气轻烃参数中,低熟煤型气的庚烷值分布在16％～22%之间,异庚烷值分布在2.2～5.0之间。生物气不仅在CH₄、C₂H₆碳同位素组成上与低熟气存在明显的差别,同时在轻烃含量的参数上也存在明显的差别。     

四川盆地须家河组煤系烷烃气碳同位素特征及气源对比意义

四川盆地上三叠统须家河组煤系是套陆相含煤地层。须家河组一、三、五段以暗色泥岩和煤为主,是气源岩。泥岩干酪根以Ⅱ型和Ⅲ型为主,有机碳含量平均为1.96%,在川中处于成熟阶段,在川西处于高成熟阶段。由于源岩以腐殖型为主,故以形成气为主,气中仅有少量轻质油或凝析油。须家河组二、四、六段以砂岩为主,故有3套生储盖组合,形成许多自生自储煤成气田。在四川盆地须家河组发现的天然气储量仅次于下三叠统飞仙关组,并有该盆地第二大气田(广安气田)。须家河组煤成气碳同位素特征:一是绝大部分具有正碳同位素系列,即δ¹³C₁<δ¹³C₂<δ¹³C₃<δ¹³C₄;二是δ¹³C₂值是全盆地9个产气层系中最重的,为-20.7‰～-28.3‰;三是川中地区有一批轻的δ¹³C₁值,最轻为-43.0‰。在川东和川南须家河组变薄的地区还发现少量油型气藏,这些气藏碳同位素特征是δ¹³C₂值轻,一般轻于-30‰,最轻为-36.3‰,易与煤成气区分。     

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。