塔里木盆地台盆区深层天然气地球化学特征及成藏演化

近年来在塔里木盆地台盆区顺南—古城地区中—下奥陶统(6 000~7 200m)、塔中中深井区中—下寒武统(6 400~7 000m)及麦盖提斜坡罗斯2井奥陶系蓬莱坝组(5 800m)深层相继获得天然气发现,气源对比显示天然气主要来源于寒武系。台盆区深层天然气干燥系数(C_1/C_(1-4))基本0.95,以干气为主;天然气甲烷碳同位素值(δ~(13)C_1)主要分布在-39.0‰~-33.5‰之间,部分-40.0‰;乙烷碳同位素值(δ~(13) C_2)在-39.0‰~-32.0‰之间,与干酪根热模拟实验结果吻合较好,相当于玉尔吐斯组烃源岩在20℃/h升温速率热模拟条件下550~600℃产物。中深1井∈2a及中深5井∈1w受寒武系干酪根裂解气晚期充注影响较小,热演化程度相对较低,以低成熟度原油伴生气为主。台盆区海西期以来寒武系过成熟干酪根裂解气对深层油气藏的持续充注,是造成目前台盆区深层天然气干燥系数偏高及碳同位素组成偏重的主要原因。不同地区深层天然气藏受储层物性、构造断裂活动及寒武系过成熟干酪根裂解气差异充注影响,导致不同层段天然气性质差异较大。     

塔里木盆地顺北油田油气来源研究

基于塔里木盆地顺北地区原油和天然气样品的地球化学特征分析,研究了顺北地区奥陶系中下统油气来源。通过饱和烃色谱及饱和烃、芳烃色谱—质谱、全油及族组分碳同位素检测,发现原油样品中C23三环萜烷占优势,伽马蜡烷含量低,C27-C28-C29ααα20R规则甾烷表现为不规则的"V"字形分布,规则甾烷相对重排甾烷含量高,原油碳同位素偏轻,与柯坪露头及孔探1井等下寒武统烃源岩有很好的亲缘性;天然气δ13C1值为-50.7‰^-44.7‰,天然气δ13C2值为-36.1‰^-33.1‰,干燥系数为0.520~0.883,为原油伴生气,油气同源,判断顺北油田油气主要来源于下寒武统烃源岩。通过已钻井岩相、沉积相和全盆地地震相资料,预测下寒武统烃源岩在塔里木盆地广泛分布,厚度在30 m左右,有机碳含量高,生烃潜力大,具有长期生烃、多期供烃的特点,能提供充足的油气资源,是塔里木盆地台盆区最主要的烃源岩。     

四川盆地川中古隆起震旦系—寒武系天然气特征及成因

利用高石梯—磨溪地区大量新钻探井和野外露头资料,开展震旦系—寒武系天然气组分、同位素、轻烃组成、烃源岩干酪根碳同位素、储集层沥青生物标志物等地球化学特征研究。研究表明:1震旦系灯影组和寒武系龙王庙组天然气均为典型的干气,以烃类气体为主。但灯影组干燥系数大、烃类组分含量低、非烃组分含量高。非烃气体含量的差异主要表现在氮气、二氧化碳、硫化氢和氦气方面。烃源岩成熟度不同和含硫矿物与烃类反应生成H2S是造成灯影组和龙王庙组天然气组成细微差别的原因。2灯影组和龙王庙组天然气δ13C2值差异明显,主要反映母质类型的差异。3灯影组和龙王庙组天然气甲烷δ2H值差异大,主要反映母质沉积水介质盐度的差异。4下寒武统页岩、灯影组泥岩、陡山沱组泥岩和灯影组碳酸盐岩干酪根碳同位素平均值分别为-32.8‰、-31.9‰、-30.7‰和-27.8‰。5灯影组储集层沥青4-甲基二苯并噻吩/1-甲基二苯并噻吩值介于筇竹寺组和灯影组烃源岩之间。研究认为高石梯—磨溪地区震旦系—寒武系天然气主要为原油裂解气,震旦系天然气来源于震旦系和寒武系烃源岩,寒武系天然气主要来源于寒武系烃源岩。     

塔里木盆地寒武系源岩地化特征及与典型海相原油对比

对27件塔里木盆地台盆区寒武系烃源岩样品进行地球化学分析及油源对比表明,寒武系烃源岩具有低姥植比、C₂₁三环萜烷/C₂₃三环萜烷比值大于1、升藿烷含量低甚至不含、伽马蜡烷含量高、C₂₈规则甾烷相对含量高、C₂₇三芳甾烷相对含量高、三芳甲藻甾烷含量高及同位素偏重等特征。寒武系烃源岩与典型寒武系、奥陶系原油油岩对比分析表明,寒武系烃源岩与T904和TD2等典型寒武系原油具有良好的亲缘性,而与台盆区大量发现的奥陶系油藏原油并无相关性,从而否定了寒武系烃源岩作为台盆区海相原油主力烃源岩的可能性。此外,塔西北地区柯坪隆起肖尔布拉克、东二沟及苏盖特布拉克等剖面烃源岩样品在生源构成上与台盆区其余寒武系烃源岩有一定差异,其母源有机质可能与奥陶系原油母源有机质具有部分相同的菌藻类构成。     

塔里木盆地柯坪露头剖面中上奥陶统烃源岩地球化学特征与海相油源对比

采用有机地球化学扫描分析方法,对塔里木盆地柯坪地区6条剖面上发育的中上奥陶统烃源岩进行了细致分析。大湾沟剖面、喀马提坎剖面、通古斯布隆剖面中上奥陶统萨尔干组烃源岩较为发育,泥页岩有机碳含量大多大于1.0%;上奥陶统印干组烃源岩仅在大湾沟剖面发育。结合肖尔布拉克剖面、苏盖特布拉克剖面、于提西剖面下寒武统玉尔吐斯组烃源岩地球化学分析,发现柯坪地区玉尔吐斯组、萨尔干组、印干组在分子地球化学参数上显示出相似性,呈现以C23三环萜烷为主峰、伽马蜡烷和C28甾烷含量较高的特征,烃源岩生物标志物面貌趋同与烃源岩较高成熟度有关。而海相原油中C28甾烷含量大多小于25%,与柯坪地区寒武系-奥陶系烃源岩具有较大的差异性。在组分碳同位素组成上,下寒武统玉尔吐斯组烃源岩均显示比中上奥陶统烃源岩值偏低的特点,特别是玉尔吐斯组干酪根碳同位素值,偏低超过5‰。中上奥陶统萨尔干组和印干组烃源岩组分碳同位素之间差异并不十分显著。在排除油气藏的TSR作用前提下,烃源岩干酪根碳同位素可以作为潜在的油源对比指标。     

塔里木台盆区寒武系烃源岩地球化学特征

对27件塔里木盆地台盆区寒武系烃源岩样品进行了有机碳测定、饱和烃色谱质谱、芳烃色谱质谱及馏分稳定碳同位素等分析以获取其生烃潜力与地球化学特征信息。结果显示烃源岩TOC值较高(0.5%~8.39%),属于较好—很好的烃源岩范畴。下寒武统烃源岩最好,其次为中寒武统。分子标志物分析表明烃源岩以菌藻类或低等水生生物来源为主。低姥植比、高硫芴含量表明沉积环境还原性较强。高伽马蜡烷含量指示了水体分层环境。三环萜烷发育完整,C_(21)三环萜烷/C_(23)三环萜烷大于1。甾烷相对含量高,C_(28)/(C_(27)+C_(28)+C_(29))规则甾烷≥25%。寒武系烃源岩C_(26)及C_(27)三芳甾烷发育,三芳甲藻甾烷含量丰富。烃源岩可溶有机组分稳定碳同位素组成整体偏重,一般重于-31‰。柯坪隆起下寒武统肖尔布拉克剖面泥岩各指标均不同于其余寒武系烃源岩样品,暗示了不同的生源构成。     

塔里木盆地下寒武统烃源岩分布

塔里木盆地下寒武统烃源岩是近年来诸多学者研究的热点,对于其分布的认识还存在一定的分歧,并成为制约寒武系勘探及区带优选的重要因素。基于野外露头及盆地内钻井资料的认识,分析下寒武统烃源岩的沉积环境;通过正演模拟下寒武统玉尔吐斯组烃源岩的地震反射特征,结合模拟结果,刻画下寒武统玉尔吐斯组烃源岩沉积边界;基于震旦系与寒武系地震解释与成图研究,分析寒武系沉积前古地貌特征及寒武系的沉积环境,探讨下寒武统烃源岩的主要控制因素,旨在解决下寒武统生烃源岩的生烃中心,指导寒武系有利勘探区带的优选。研究认为,玉尔吐斯组为寒武纪早期持续海侵背景下、分布稳定的烃源岩;正演模拟结果及地震资料表明,玉尔吐斯组表现为寒武系底部强波峰—强波谷的地震反射特征,在盆地内可追踪对比;根据塔里木盆地震旦纪与早寒武世古地理格局认识,认为寒武系台缘斜坡—盆地一带为下寒武统烃源岩厚度加厚区,是台盆区烃源岩最富集的地区。     

松辽盆地北部深层原油的碳同位素特征及成因探讨

松辽盆地北部深层烃源岩大部分处于高成熟—过成熟阶段,仅在4口井发现了深层原油.松辽盆地深层泥质烃源岩干酪根碳同位素比较重,但由于其脂肪支链上富集12C,因此生成的烃类碳同位素却比较轻.随成熟度的增加,深层烃源岩干酪根碳同位素略微变重.受母质类型的影响,深层烃源岩干酪根碳同位素比青山口组一段大约轻7‰.碳同位素对比结果表明,芳深1井和芳深2井原油来自昌德地区东部的沙河子组泥质烃源岩,升深1井和宋3井原油可能主要为煤岩所生.      

贵州凯里地区下古生界原油油源分析

在分析贵州凯里地区及邻区古生界烃源岩特征基础上,重点分析了凯里地区下古生界原油地球化学特征。研究表明,凯里地区下古生界原油、油砂的碳同位素组成特征与下古生界烃源岩抽提物碳同位素组成较为接近,而与二叠系烃源岩抽提物的差异较大,反映原油与下古生界亲缘关系较好。但原油、油砂在规则甾烷组成特征、四环萜烷相对含量、γ蜡烷指数等生标特征参数上,却与二叠系烃源岩更为相似,表明研究区下古生界原油、油砂中的石油可能为下古生界烃源岩和二叠系烃源岩生成油的混源油;结合研究区及邻区构造—沉积演化史、烃源岩生烃演化史探讨了混源油形成的地质过程。      

原油稳定碳同位素在地史中阶段性变化

为研究原油中稳定碳同位素在长期地史中的周期性变化,对已知源岩的514个原油中的C_(15) 饱和烃和芳香烃的稳定碳同位素组分做了分析。结果发现随着地质年龄的减小每种组分的稳定碳同位素组成相对富集~(13)C,在前寒武系—寒武系—奥陶系、三叠系—侏罗系和早第三系—晚第三系的交界处发生了三次重要的~(13)C富集。利用同位素较小的变化划分出四组明显不同的原油,查明原油与有机相和二次作用过程关系不大。对显生宙生物圈的演化与稳定碳同位素组分的阶段性变化作了对比,表明原油同位素的变化与保存的浮游植物的多样性有相关。     

塔里木盆地中深地区寒武系盐下白云岩油气来源及差异聚集

基于塔里木盆地中深地区储集层样品、原油样品和天然气样品的地球化学特征分析,研究中深地区寒武系盐下白云岩油气来源及油、气差异聚集现象。通过质谱检测发现储集层及原油样品重排甾烷含量低、C_(28)甾烷含量高,伽马蜡烷含量高,原油中存在芳基类异戊二烯烃化合物;通过天然气组成分析发现N_2含量低,为0.24%~4.02%。由此判断油气来源于寒武系—下奥陶统烃源岩。中寒武统天然气δ~(13)C1值为-51.4‰~-44.7‰,干燥系数为0.65~0.78,为原油伴生气;下寒武统天然气δ~(13)C1值为-41.4‰~-40.6‰,干燥系数为0.99,为原油裂解气。塔里木盆地深层存在硫酸盐热化学还原反应生成的高含H_2S裂解气的充注,中寒武统储集层物性差、裂缝网络体系不发育,故充注程度低,天然气中H_2S含量低(0.003 8%~0.200 0%);下寒武统储集层物性好、裂缝网络体系发育,故充注程度高,天然气中H_2S含量也高(3.25%~8.20%)。综上,塔里木盆地中深地区寒武系盐下白云岩油气来源于寒武系—下奥陶统烃源岩,其差异聚集是储集层物性以及裂缝网络体系发育程度的综合影响所致。     

塔里木盆地轮南地区天然气地球化学特征和成因类型

轮南地区是塔里木盆地重要的油气产区之一,目前已发现了一批大中型油气田。该区含油气层位众多,奥陶系、石炭系和三叠系中均发现了天然气。地球化学特征研究表明,轮南地区天然气以甲烷为主,重烃气含量较低,轮南、塔河、解放渠东等油气田天然气主要为湿气,而轮古东地区、桑塔木地区以干气为主,吉拉克气田三叠系和石炭系天然气主体分别为湿气和干气;甲烷碳、氢同位素值分别为-46.7‰~-32.0‰和-190‰~-127‰,δ13 C2值主体介于-39.6‰~-31.6‰之间,烷烃气碳、氢同位素系列主体表现出正序特征,受同型不同源气混合的影响,部分样品发生了甲烷、乙烷同位素部分倒转。轮南地区天然气为油型气,其中轮南油田、塔河油气田和解放渠东油田天然气主体均为干酪根裂解气,混有部分原油裂解气;而轮古东气田、桑塔木气田天然气则主要为原油裂解气;吉拉克气田三叠系天然气主体为干酪根裂解气,混有部分原油裂解气,而石炭系天然气则为典型原油裂解气。轮南油田和塔河油气田天然气则来源于寒武系—下奥陶统和中上奥陶统烃源岩,而轮古东气田、桑塔木气田、解放渠东油田和吉拉克气田天然气主体来自寒武系—下奥陶统烃源岩。     

塔里木盆地塔中地区天然气成因及其差异

通过对塔中天然气组分和碳同位素地球化学特征的系统分析,发现塔中天然气气态烃组分基本上呈正碳同位素系列,δ~(13)C_1-30‰,为有机成因烷烃气。通过ln(C_2/C_3)-ln(C_1/C_2)关系及参数C_2/iC_4与C_2/C_3关系的研究,认为奥陶系天然气属原油裂解成因天然气;石炭系天然气既有干酪根裂解气,也有原油裂解气。塔中东、西部不同的烃源岩和成熟度导致塔中东、西部天然气组分和碳同位素存在显著差别,西部天然气主要来源于中-上奥陶统烃源岩,东部天然气可能主要来自高-过成熟的寒武系烃源岩。硫酸盐热化学还原作用在区域上存在强弱之分,偏东部井区较西部井区强。     

早古生代烃源形成的生物组合及其意义

早古生代生物的富集和埋藏为油气资源提供了雄厚的物质基础。不同生物对烃类贡献的差异使成烃生物组合成为烃源岩研究的重要内容,也是高演化烃源岩评价的一个新手段。从地质历史生物演化来看,藻类是早古生代最主要的成烃生物先质,按照生活习性,它们可以分为底栖藻类和浮游藻类。底栖藻类主要生活在海岸带,成带状分布,主要受光的强度、基底情况等因素控制;浮游藻类主要生活在表层水体,它们在不同海域的分布主要受藻体大小和风浪强度控制。依据对塔里木盆地北缘4条下古生界露头剖面的7个地层组中成烃生物的辨识及有机质地球化学特征的研究,总体显示以底栖藻类为主的烃源岩的有机碳含量高于以浮游藻类为主的烃源岩,除形成环境的因素外,成源和生烃过程均有影响,但后者对有机质的碳同位素值影响较小。烃源岩干酪根碳同位素值（δ¹³C_干酪根）与成烃生物组合面貌对比研究发现,以底栖藻类为主的烃源岩的δ¹³C_干酪根小于-34‰;以浮游藻类为主的烃源岩的δ¹³C_干酪根大于-30‰。对比塔里木盆地已发现原油的碳同位素值（均重于-30‰）,推断其原油主要来源与浮游藻类密切相关,揭示了下古生界具有较低有机碳含量但以浮游藻类为主的源岩具有很大的生烃能力。     

原油稳定碳同位素在地史中阶段性变化

为研究原油中稳定碳同位素在长期地史中的周期性变化,对已知源岩的514个原油中的C15^ 饱和烃和芳香烃的稳定碳同位素组分做了分析。结果发现随着地质年龄的减小每种组分的稳定碳同位素组成相对富集^13C,在前寒武系－寒武系－奥陶系、三叠系－侏罗系和早第三系－晚第三系的交界处发生了三次重要的^13C富集。利用同位素较小的变化划分出四组明显不同的原油,查明原油与有机相和二次作用过程关系不大。对显生宙生物圈的演化与稳定碳同位素组分的阶段性变化作了对比,表明原油同位素的变化与保存的浮游植物的多样性有相关。     

原油稳定碳同位素在地史中阶段性变化

为研究原油中稳定碳同位素在长期地史中的周期性变化,对已知源岩的514个原油中的C15 饱和烃和芳香烃的稳定碳同位素组分做了分析。结果发现随着地质年龄的减小每种组分的稳定碳同位素组成相对富集^13C,在前寒武系-寒武系-奥陶系、三叠系-侏罗系和早第三系-晚第三系的交界处发生了三次重要的^13C富集。利用同位素较小的变化划分出四组明显不同的原油,查明原油与有机相和二次作用过程关系不大。对显生宙生物圈的演化与稳定碳同位素组分的阶段性变化作了对比,表明原油同位素的变化与保存的浮游植物的多样性有相关。     

部分近海湖相烃源岩有机质异常碳同位素组成

中国近海珠江口盆地、渤海湾盆地和印度尼西亚巽它盆地部分深湖相烃源岩及原油碳同位素组成异常重,一般干酪根碳同位素组成大于-24‰,原油碳同位素组成大于-25‰,与常规的地球化学理论相悖.在分析碳同位素组成、干酪根显微组分及生物标志物的基础上,对湖相烃源岩碳同位素组成异常的成因进行了探讨.认为热带、亚热带气候和藻类高生产率是形成深湖相泥(页)岩碳同位素组成异常重的主要原因.烃源岩及原油生物标志物组成以C30-4甲基甾烷丰富、伽马蜡烷含量低为特征.无定形体和藻质体是该类烃源岩有机质的重要来源,形成于缺氧的淡水一半成水沉积环境.该类烃源岩具有高的有机质丰度、生烃潜力和氢指数,是优质的油源岩.     

准噶尔盆地沙湾凹陷周缘上古生界天然气地球化学特征及成因研究

针对准噶尔盆地沙湾凹陷周缘上古生界天然气成因与来源认识不清的问题,运用烃源岩热解气模拟实验技术,根据热解气碳同位素分布,结合天然气组分、碳同位素、轻烃组成及伴生原油地球化学特征,揭示了沙湾凹陷周缘上古生界天然气成因与来源.研究结果表明:研究区天然气具有6种成因类型,Ⅰ类天然气来源于佳木河组烃源岩,δ13 C2值大于-2...     

有机硫同位素组成应用于油气来源和演化研究进展

得益于干酪根、单体化合物和微区有机硫同位素测试技术的成功开发,有机硫同位素组成现在已经很好地应用于确定沉积物中有机硫的起源。研究发现:(1)有机硫同位素组成大体上随地层年代具有稳态变化的趋势,近平行于海水年代曲线;(2)深埋油气藏中含有非烃源岩来源的有机硫,可形成于细菌硫酸盐还原(BSR)或热化学硫酸盐还原作用(TSR);TSR改造的原油富含硫代金刚烷且其硫同位素组成接近于储层硬石膏,而BSR改造的原油则不含硫代金刚烷,硫含量最高的原油却具有最低的全油和单体化合物的硫同位素值组成;(3)如果烃源岩生烃和油裂解作用发生在快速埋藏的相对封闭体系中,且原油和储层沥青没有受到TSR或BSR改造,那么可以应用有机硫同位素组成进行油、储层沥青与源岩对比,从而确定油气的来源。塔里木盆地在寒武纪—奥陶纪快速埋藏、快速生烃,一部分未受TSR改造的原油,其全油δ~(34)S值主要介于+14.8‰~+23.3‰之间(n=16),二苯并噻吩δ~(34)S平均值介于+13.5‰~+21.6‰之间(n=6),接近于下寒武统烃源岩的δ~(34)S值(+10.4‰~+21.6‰,n=15)。结合碳同位素和生物标志化合物分析,认为这些原油来自下寒武统烃源岩;而川东北地区东部长兴组和飞仙关组未受TSR改造的储层沥青,其δ~(34)S值和δ~(13)C值分别介于+5.8‰~+9.6‰之间和-25.1‰~-27.3‰之间,可溶抽提物不含芳基类异戊二烯烷烃,这些特征与巴中—达州深水陆架泥岩源岩可以对比,表明裂解为天然气前的原油很可能来自龙潭组烃源岩。这些结果显示,有机硫同位素组成具有很好的应用前景。     

英吉苏凹陷石油地球化学特征及油源对比

总结了塔里木盆地英吉苏凹陷原油和主要烃源岩的地球化学特征,根据原油中轻烃、饱和烃生物标志物组成特征及碳同位素值,划分了原油的成因类型,进行了油-油对比和油-源对比。研究表明,华英参1井侏罗系碳质泥岩和煤的沉积环境介质盐度较低,且成熟度较低,未达到成熟门限。英南2井侏罗系原油处于低成熟阶段,主要来源于相对氧化、盐度较低的沉积环境中形成的烃源岩,即主要来源于中生界腐殖型烃源岩,具有混源的特征。龙口1井侏罗系原油则主要来源于盐度较高的缺氧还原性环境中形成的烃源岩,主要来源于寒武系-下奥陶统腐泥型烃源岩,华英参1井侏罗系和塔东2井寒武系原油与龙口1井的原油为同一油源,均处于成熟阶段。