四川盆地志留系龙马溪组页岩气气体地球化学特征及意义

四川盆地威远地区和川南长宁地区志留系龙马溪组页岩气化学组成以及碳、氢和氦同位素组成分析表明,该区页岩气CH4含量占绝对优势(94.0%~98.5%)、湿度低(0.3%~0.6%)、非烃气体含量较低(以CO2和N2为主、含微量的He、未检测出H2S)。烷烃气体碳同位素值随碳数增加出现局部反序分布特征:δ13C1δ13C2;δ13CCO2=-2.4‰~-6.0‰,3 He/4 He=0.01~0.03Ra。威远和长宁2个地区页岩气碳同位素组成有所差异,威远地区页岩气的碳同位素值比长宁地区的偏低,δ13C1值偏低约8‰,δ13C2值偏低6‰;重复性实验结果表明2个地区页岩气碳同位素的差异可能源于其地质演化条件。川南长宁龙马溪页岩处于高—过成熟阶段,封闭性好,页岩气主要为干酪根初次裂解气和液态烃二次裂解气不同比例的混合,非烃气体中除有机质热裂解成因外含少量碳酸盐矿物分解产生的CO2。液态烃二次裂解可能是碳同位素值随碳数分布发生反序分布的原因。威远地区页岩中沥青含量较长宁地区多,同时后期的构造作用和抬升可能导致威远地区页岩气的烷烃气体的碳同位素值偏低。     

天然气形成过程中碳同位素分馏机理——来自热模拟实验的地球化学证据

选取鄂尔多斯盆地低成熟煤样品开展封闭体系黄金管热模拟实验,分析产物特征,从实验角度探讨天然气碳同位素分馏机理,分析天然气碳同位素组成地球化学"异常"特征。鄂尔多斯盆地低成熟煤2℃/h(慢速)和20℃/h(快速)升温的烷烃气最大产率分别为302.74 mL/g和230.16 mL/g;低成熟煤快速升温和慢速升温的δ13C1值分别为-34.8‰～-23.6‰和-35.5‰～-24.0‰,δ13C2值分别为-28.0‰～-9.0‰和-28.9‰～-8.3‰,δ13C3值分别为-25.8‰～-14.7‰和-26.4‰～-13.2‰。实验产物中烷烃气在快速升温550℃出现了明显的碳同位素组成系列部分倒转,其他温度都表现为正碳同位素组成系列。升温系列中δ13C1表现为先变轻后变重的演化规律,δ13C1值的非单调性变化是由于早期CH4来源并非单一所致,可能是有机质的非均质性或者早期富集12CH4和富集13CH4活化能差值的变化形成的同位素分馏效应所致。重烃气碳同位素值的反转既可以发生在高过成熟的页岩气(油型气)中,也可以发生在煤成气中。结合甲苯热模拟实验,明确烷烃气在高过成熟阶段重烃气碳同位素值可发生反转和倒转现象。芳香烃脱甲基以及甲基链接所产生的同位素分馏效应可能是高过成熟烷烃气碳同位素组成反转、倒转的重要原因。图6表3参56     

塔里木盆地台盆区古生界原油碳同位素组成及油源探讨

基于塔里木盆地台盆区寒武系—奥陶系烃源岩干酪根样品以及古生界原油样品的碳同位素组成特征,探讨台盆区古生界原油的成因和来源。台盆区寒武系至少发育下寒武统以及中—上寒武统2套碳同位素组成具有明显差异的烃源岩,其中,下寒武统烃源岩干酪根碳同位素组成明显偏轻,中—上寒武统烃源岩干酪根碳同位素组成相对偏重,而奥陶系烃源岩则介于两者之间。台盆区古生界原油的碳同位素组成分布范围较大,其d~(13)C值为-35.2‰~-28.1‰,其中d~(13)C值为-34.0‰左右相对富集轻碳同位素的原油应主要来源于下寒武统烃源岩,d~(13)C值为-29.0‰左右相对富集重碳同位素的原油应主要来源于中—上寒武统烃源岩,碳同位素组成居中的原油不能排除寒武系烃源岩的贡献。分析认为,寒武系烃源岩具有主力烃源岩的条件,台盆区深层油气勘探潜力巨大。     

煤成气轻烃组分和碳同位素分布特征与天然气勘探

采用烃源岩热模拟实验和轻烃单体烃碳同位素分析方法,对煤热解轻烃生成模式及煤系烃源岩热解轻烃碳同位素组成特征的研究表明,在成熟度 R_o 值为1.1%～1.7%时,煤热解轻烃大量生成;当 R_o 值大于1.7%时,以芳烃生成为主。煤热解轻烃中苯和甲苯碳同位素均较重,苯的碳同位素值平均为－22.2‰,甲苯的碳同位素值平均为－22.1‰,与母源有机质干酪根碳同位素值非常接近,具有良好的碳同位素继承效应。对塔里木、准噶尔、鄂尔多斯、四川和松辽等盆地煤成气轻烃组分和碳同位素分析表明,煤成气具有甲基环己烷分布优势,在甲基环己烷、二甲基环戊烷和正庚烷相对组成中,173个煤成气样品中有92%的样品甲基环己烷相对含量大于50%;煤成气轻烃中苯、甲苯、环己烷和甲基环己烷碳同位素重,碳同位素值平均分别为－20.9‰、－20.4‰、－21.9‰和－22.0‰。应用轻烃组成变化对苏里格煤成气大气田天然气运移方向进行的研究表明,在气藏形成时期,天然气运移方向为由南向北。     

川西北地区中泥盆统腐泥型烃源岩晚期生气特征实验研究

中国南方古生界烃源岩的原始干酪根类型以腐泥型-偏腐泥型(Ⅰ-Ⅱ型)为主，目前主体处于过成熟阶段(镜质体反射率R_o>2.0%)，准确评价Ⅰ-Ⅱ型干酪根在生-排油之后的生气潜力(或晚期生气)及生气特征对中国南方古生界深层-超深层天然气勘探至关重要。鉴于此，以川西北地区中泥盆统观雾山组样品(R_o≈1.1%)为例，通过黄金管生烃模拟实验，结合已有文献资料，探讨了Ⅰ-Ⅱ型干酪根在高-过成熟阶段的生气潜力及气体地球化学特征。结果表明，研究样品残留油含量(按单位有机碳质量计算，以下同)为140 mg/g，现今生气潜力为220 mL/g，显示仍具有较好的生气潜力。其中，干酪根裂解气的贡献至少为140 mL/g，残留油裂解气最多为80 mL/g，表明腐泥型烃源岩在排油效率较高时，其晚期生气以干酪根裂解气为主。同时，排油之后的腐泥型烃源岩晚期生成的天然气干燥系数较高，随着甲烷产率的增加甲烷碳同位素快速变重，在成熟度达到R_o≈3.5%时，其甲烷碳同位素值与母质干酪根碳同位素值接近(碳同位素分馏程度约为0.5‰)。上述结果可为中国南方古生...     

裂解热模拟实验中碳同位素变化特征及其地球化学意义

采用高温模拟技术,对原油、氯仿沥青“A”、烃源岩、干酪根和原油族组分样品进行热模拟实验,分析不同样品在裂解过程中产物碳同位素组成的变化特征,研究其地球化学意义。原油、氯仿沥青“A”、干酪根、烃源岩和饱和原油族组分随热演化温度的增加,热模拟气态烃碳同位素演化规律是由重变轻再变重的演化趋势,700℃以前碳同位素分布呈正碳同位素系列分布,750℃以后出现丙烷碳同位素倒转,芳烃馏分和沥青质馏分的碳同位素值和正碳同位素系列分布出现差异;各样品随热模拟温度的增加,Δδ¹³C_2-1值都呈增大的趋势;Δδ¹³C_3-1、Δδ¹³C_3-2对原油、氯仿沥青“A”、饱和烃馏分与芳烃馏分和沥青质馏分随模拟温度的变化有差异;δ¹³C₂ -δ¹³C₃ 值和LN（C₂/C₃）值随模拟温度的增加呈正相关性。     

南方海相层系不同类型烃源（岩）生烃模拟实验及其产物同位素演化规律

利用常规高压釜热压模拟仪和仿真地层热压生排烃模拟仪对南方海相不同类型烃源进行生烃模拟实验,研究发现不同类型原油烃气产率最高,分散可溶有机质烃气产率次之,产率最低的为不同类型千酪根。不同类型烃源烃气产率与烃源的有机碳含量、可溶有机质含量高低、有机质类型有密切关系,与烃源原始成熟度具有较好负相关性。烃源碳同位素组成决定产物甲烷碳同位素组成的演化规律,碳同位素组成较轻的烃源其产物甲烷碳同位素组成总体上要轻于碳同位素组成较重烃源的甲烷碳同位素组成。不同类型烃源产物甲烷碳同位素组成随热模拟温度增高具有先变轻再变重的演化特征,但不会重于其烃源的碳同位素组成。乙烷等碳同位素组成也随着热模拟温度增高逐渐变重,演化至生烃高峰时,碳同位素组成接近于其烃源碳同位素组成,可以示踪烃源。当演化至高过成熟阶段,乙烷等δ^13C值大于其烃源碳同位素值,故不能仅用重烃碳同位素组成判断天然气母质类型。不同类型干酪根与可溶有机质CO2组分和同位素组成演化规律具有明显区别,可溶有机质生成的CO2和甲烷之间同位素分馏程度要比不同类型干酪根的大。在不同类型烃源生烃过程中,干酪根和液态烃碳同位素组成主要受母质类型控制,继承效应强,同位素分馏程度较小,具有很好的示踪意义,可以用于油源对比和烃源示踪研究。     

黄金管体系中Ⅰ型有机质2种模拟方法生烃特征对比

对2个Ⅰ型有机质干酪根样品在黄金管体系中采用常规连续加热和分步阶段加热的方法进行了生烃模拟实验。通过对2种实验条件下生成原油和气体的分析对比、实验结果的地质推演,得到如下结论:1黄金管体系中进行分步加热模拟方法,不但可以确定不同演化阶段有机质的生油量,同时也可以确定在不同演化阶段的生气量;2源岩生油和其中未排出的残留油的裂解不是2个截然分开的过程,在生油窗的后期,源岩在生油的同时会有一部分在生油窗早期生成的原油发生裂解,至生油窗结束时,已裂解的原油占总生油量的8%~10%;3Ⅰ型有机质热解生成气体较少,一般不超过130mL/gTOC,其生气结束的成熟度界限为RO=3.8%;4在干酪根热解气与原油裂解气共存的成熟度范围(RO=1.5%~2.5%),干酪根热解甲烷碳同位素值高于原油裂解甲烷碳同位素值,干酪根热解生气要比原油裂解气碳同位素值至少高0‰~5‰。且在此范围内成熟度越高,2种不同来源甲烷的碳同位素值差值越大。     

浅变质岩热模拟实验及天然气成藏潜力

以松辽盆地为例,通过热模拟实验及热模拟产物组分和稳定碳同位素分析.对极低级浅变质岩(泥板岩)的生烃能力及产物进行研究.研究结果表明,产物烷烃气碳同位素组成偏重,大量生气阶段(450～550℃)δ18C1值为-31.4‰～-22.3‰,同位素序列为δ13C1<δ13C2<δ13C3或δ13C1<δ13C2、δ13C2共性特征为δ13C1<δ13C2、δ13Cco2<-10.0‰,显示为有机成因天然气;导致碳同位素组成偏重的原因是浅变质岩中的生气母质具有较重的碳同位素组成.高温作用可能使碳同位素系列部分倒转,但机制尚不明确.根据模拟实验气态烃产率探讨了浅变质岩的生气潜力,认为肇深6井4 115.47 m泥板岩生气能力达到86.4 m2/t,预测松辽盆地基底浅变质岩在长垣以东地区生气强度能够达到20×108m3/km2,具备形成一定规模气藏的生烃条件.图6表4参31     

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%。     

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。     

热模拟实验甲烷碳同位素演化特征——兼析实验与自然条件下δ13C1-Ro关系的差异

对珠一坳陷古近系5个泥岩样品进行了热模拟实验,测定了热模拟甲烷碳稳定同位素值。研究发现,热模拟条件下甲烷碳稳定同位素在R_o为1.2%～1.3%之前是随着R_o的增大而减小,之后是随着R_o的增大而增大。用甲烷的碳同位素动力学模型来分析这种"先减小后增大"的规律,认为这是由13C甲烷(重甲烷)与12C甲烷(轻甲烷)的活化能差异造成的。对比发现,实验条件下与自然条件下甲烷碳稳定同位素与成熟度的关系有明显的差异性,认为这是由"成烃后作用"造成的,其中大规模气体运移将导致碳同位素分馏效果弱化。这对于气田的勘探有较好的指导意义,甲烷碳同位素重,说明气源岩成熟度高、运移体积规模大、大气藏勘探前景较好。      

页岩纳米级孔隙在有机质熟化过程中的演化特征及影响因素

有机质热演化程度是控制页岩纳米级孔隙形成演化的主要因素之一。利用室内含水封闭热解系统对松辽盆地长岭凹陷嫩江组二段湖相页岩开展了生烃全过程模拟实验（R_o=0.61%~4.01%），并对处于不同热演化阶段的样品进行了索氏抽提，基于抽提前后有机碳含量、N₂吸附和矿物组成等地球化学分析结果，研究了有机质成熟过程中纳米级孔隙形成演化特征及影响因素。页岩在模拟实验后BJH孔体积和BET比表面积均大幅增加，其变化范围分别为0.006 73~0.101 61 cm3/g和0.60~15.75 m2/g。成熟-高熟阶段干酪根热降解和残留烃热裂解促使纳米级孔隙快速发育，过熟阶段随着有机质生烃能力减弱，纳米级孔隙发育速率变缓；生油高峰期液态烃生成并充注在纳米级孔隙内，抑制了纳米级孔隙形成。油气生成和排出过程对纳米级孔隙发育起主导作用，固体焦沥青在不断富集的同时其本身发育纳米级有机孔隙，黏土矿物的伊利石化和石英溶蚀均有利于纳米级孔隙发育。      

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。     

鄂尔多斯盆地致密砂岩气及伴生氦气形成演化特征

鄂尔多斯盆地孕育了中国最大的超大型致密砂岩大气区及目前中国最大的特大型富/含氦气田——东胜气田,也是中国首例特大型致密砂岩富/含氦气田。运用流体包裹体地球化学方法,对比分析流体包裹体气体与现今气藏中天然气组分和同位素差异,揭示了古今天然气地球化学与成藏演化过程及氦气地球化学特征。结果表明,现今气田主要以烃类气体为主,甲烷含量多数为90%～95%;现今气田中天然气δ¹³C₁、δ¹³C₂、δ¹³C₃、δ¹³C₄值分别为-36.5‰～-28.7‰、-25.3‰～-22.1‰、-27.0‰～-21.8‰、-25.6‰～-20.7‰。气层流体包裹体中δ¹³C₁、δ¹³C₂、δ¹³C₃值分布区间分别为-42.6‰～-24.6‰、-32.7‰～-18.0‰、-27.6‰～-15.1‰。流体包裹体中...     

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.      

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。     

埃塞俄比亚欧加登盆地天然气成因及来源

在一个含油气盆地的勘探开发早期阶段,研究天然气的成因及来源非常重要,可以为油气勘探潜力评价和资源评价提供理论依据.欧加登盆地勘探程度低,迄今发现了3个气田,天然气成因及来源一直缺乏系统研究和认识,为此对欧加登盆地气田的天然气组分、同位素特征、轻烃组分及烃源岩等特征进行综合分析研究.结果表明:①欧加登盆地天然气组分含量以...