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.     

徐家围子断陷深层天然气地球化学特征及成因

以试气井段为单位对徐家围子断陷深层天然气进行分析,探索各气藏天然气组成及碳同位素的分布规律。研究表明:乙烷碳同位素在平面上存在明显差异,断陷边部乙烷碳同位素较重,具有煤型气特征,断陷中部乙烷碳同位素较轻,达到油型气标准;天然气C_5以上的重烃碳同位素异常轻,可能来源于原油裂解;碳同位素反序的天然气不一定是无机成因,复杂的碳同位素序列可能是油型气和煤型气混合造成;无机成因烃气数量甚微,不可能单独成藏。     

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。     

松辽盆地天然气成因探讨(为庆祝《新疆石油地质》创刊30周年而作)

松辽盆地徐家围子断陷的天然气成因备受争议,焦点是有机成因气还是无机成因气.费托合成烃的反应可以发生如光合作用那样的碳同位素分馏作用,但未必显示碳同位素的反序分布.热液条件下费托反应在自然界更普遍,但其碳氢同位素的动力学分馏特征尚不十分清楚,碳同位素组成用于油气物源示踪识别仍有很大的不确定性.松辽盆地深部地壳特征表明,中地壳有一低速高导层,地幔流体CO2、H2可在此进行费托合成烃的反应,这种超临界的流体的反应可形成烃和烃类化合物.根据这一思路,松辽盆地深部(不仅仅是火山岩,还有花岗岩等基底岩石)有更多的天然气尚待勘探与发现,也可在其他盆地寻找大油气田.     

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。     

松辽盆地深层天然气碳同位素反序及形成机理探讨

松辽盆地深层天然气碳同位素反序现象十分普遍,对其成因的认识一直存在分歧。全面分析、总结了松辽盆地深层昌德、徐深、升平、长岭4个具有碳同位素反序现象的烷烃气组分以及碳同位素组成,结果认为深层烷烃气组分与同位素值不具备典型无机成因气特征,其负碳同位素系列不能作为鉴别无机成因气的充分条件深层煤成气与无机气混合作用可能是碳同位素反序的首要因素,运移过程中的扩散分馏是导致混源模拟与实际测量值出现偏差的主要原因,且制约着盆地深层天然气组分及碳同位素值垂向变化。此外,盆地深层单纯无机成因气组分与碳同位素组成是准确估算深层非生物成因气含量的关键,其研究具有重要理论意义与应用价值。     

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     

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。      

松辽盆地汪升地区深层天然气地球化学特征及成因

松辽盆地汪家屯—升平地区天然气化学组分和碳同位素特征的综合分析表明,该区天然气的成因类型有油型气、煤型气和混合气,但单一型的天然气很少,以混合气为主。混合气是由同一源岩中不同有机质生成的天然气混合造成的,以原生混合气为主。纵向上,天然气中重烃气在下部地层含量高,向上逐渐减少;具有甲烷碳同位素值变化大、组分碳同位素倒转系列常见而正碳同位素系列较少见的碳同位素分布特征。非烃气体的分布,纵向上以登娄库组以下的营城组火山岩系含量最高,平面上高含量非烃气体的分布常与深大断裂的走向相一致,可能主要为无机成因。     

徐家围子断陷深层天然气的成因类型研究

松辽盆地深层砾岩和火山岩储层中的天然气地球化学分析表明，气组分以烃类为主，甲烷含量一般大于84.9%,最高达98.63%，表现为高-过成熟干气特征；天然气烷烃碳同位素值变化大，其中甲烷δ¹³C₁为-15.49‰～-54.57‰，一般为-25‰～-28‰，乙烷δ¹³C₂分布在-10.88‰～-4.17‰，一般为-24‰～-27‰，反映深层天然气成因类型复杂、但以煤型气为主的特征。天然气组分碳同位素系列除少部分为正常系列外，大部分具有反转或倒转特征，可能是多套源岩在不同成熟阶段生成的天然气的混合结果。根据天然气重烃分析和源岩吸附气重烃分析，讨论了松辽盆地深层几套烃源岩对天然气成藏的贡献比例。     

Geochemical characteristics of abiogenic alkane gases

Recently abiogenic alkanes have been found in various locations in the world and other celestial bodies. The chemical composition of abiogenic alkane gases varies widely. The content of methane is low and nearly no C2+ is found in the abiogenic alkane gases from fluid inclusions in volcanic rocks or hot springs in China. In the unsedimented submarine hydrothermal vent system C1/C2+ ratios are much greater than those for the thermogenic gases, mostly ＞800 and in some cases up to 8,000. In the Songliao Basin, China, C1/C2+ of some abiogenic gases are often less than 150. Abiogenic alkane gases which have been found in nature often have carbon isotopic reversal among C1-C4 alkanes (δ13C1＞δ13C2＞δ13C3＞δ13C4), whereas both regular and reversed hydrogen isotope distribution pattern among C1-C4 alkanes have been reported. The δ13C of abiogenic methane is mainly greater than -30‰though laboratory synthesized methane can have δ13C as low as -57‰, and its δD1 values vary widely and overlap with biogenic gases. High 3He/4He ratios often indicate the addition of mantle-derived helium and are related to abiogenic gases. However, some biogenic gases can also have high 3He/4He ratios up to 8.The CH4/3He end-member is often lower than 106 for abiogenic alkane gases while greater than 1013 for biogenic gases, and the values between these two end-members often reflect the mixing of biogenic and abiogenic gases.     

Geochemcal characteristics of abiogenic alkane gases

Recently abiogenic alkanes have been found in various locations in the world and other celestial bodies.The chemical composition of abiogenic alkane gases varies widely.The content of methane is low and nearly no C2+ is found in the abiogenic alkane gases from fluid inclusions in volcanic rocks or hot springs in China.In the unsedimented submarine hydrothermal vent system C1/C2+ ratios are much greater than those for the thermogenic gases,mostly >800 and in some cases up to 8,000.In the Songliao Basin,China,C1/C2+ of some abiogenic gases are often less than 150.Abiogenic alkane gases which have been found in nature often have carbon isotopic reversal among C1-C4 alkanes(δ13C1>δ13C2>δ13C3>δ13C4),whereas both regular and reversed hydrogen isotope distribution pattern among C1-C4 alkanes have been reported.The δ13C of abiogenic methane is mainly greater than-30‰ though laboratory synthesized methane can have δ13C as low as-57‰,and its δD1 values vary widely and overlap with biogenic gases.High 3He/4He ratios often indicate the addition of mantle-derived helium and are related to abiogenic gases.However,some biogenic gases can also have high 3He/4He ratios up to 8.The CH4/3He end-member is often lower than 106 for abiogenic alkane gases while greater than 1013 for biogenic gases,and the values between these two end-members often reflect the mixing of biogenic and abiogenic gases.     

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松辽盆地自1994年发现肇州西和昌德两个无机烷烃气藏以来,近几年生产实践中发现了一批无机成因烷烃气和幔源CO2气井,对老井资料复查地发现一些井中有无机成因烷烃气的存在,使松辽盆地无机成因烷烃气的分布有所扩大。在松辽分轩的气藏中无机成因烷烃气、幔源CO2气与生物成因的烷烃气、CO2气的组合模型有以下几种：纯无机成因烷烃气藏,纯幔源CO2气藏、无机成因烷烃气与幔源CO2气的混合气藏、无机成因烷烃气与有机成因CO2气的混合气藏、下部为无机成因烷烃气上部为有机成因烷烃气的叠合气藏等五种。证明松辽盆地存在着无机成因与有机成因烷烃气与CO2气,并且具有商业价值。     

柴达木盆地西部坳陷区混源气判识

通过柴达木盆地西部坳陷区13个油气田的34个天然气样品组分和碳同位素值分析,运用天然气的甲烷、乙烷和丙烷碳同位素组成判识,柴达木盆地西部坳陷区天然气可划分为腐泥型原油伴生气,混合型原油伴生气,煤型气和混合成因气等4种类型混源气。西部坳陷区的大多数天然气属同源同阶的腐泥型原油伴生气、混合型原油伴生气或煤型气,由生物气或未熟混合型原油伴生气和低熟混合型原油伴生气复合而成的混合成因气仅分布于尕斯断陷亚区尕斯库勒油田浅层(上第三系),跃进二号西交点,以及油砂山油田和昆北断阶带乌南油田。     

松辽盆地南部德惠断陷深层天然气地球化学特征及成因

德惠断陷已有40余年的勘探历史,20世纪90年代以来,油气勘探一直没有大的突破。通过对德惠断陷深层天然气的组分及其碳同位素组成的分析并结合具体地质条件研究后表明:德惠断陷二氧化碳组分主要为有机成因;农安气田埋深相对较浅的干气形成除与母质类型有关外更主要的是天然气纵向运移过程中的分馏作用和泉三段的泥岩超压所致,而营城组和沙河子组天然气较干主要是因为来源于高过成熟生烃母质;德惠断陷天然气可以划分为油型气、混合气、煤成气和生物成因气4种类型,但以煤成气为主。认为德惠断陷深层营城组和沙河子组既聚集了部分未曾调整破坏的正常成熟气,又聚集了大量高过成熟阶段的天然气,油气源丰富,有望形成较大规模气藏,是勘探的有利层位。     

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。     

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。     

非生物天然气资源的特征与前景

根据非生物气可作为资源的有用组分类型及其占天然气总组分份额的多少,将非生物天然气资源划分为主非生物天然气资源和次非生物天然气资源两大类。在主非生物天然气资源中,非生物气组分(CO₂、CH₄)占天然气总组分的大部分或绝大部分;在次非生物天然气资源中,非生物组分(H _e)占天然气总组分的少部分或极少部分。指出主非生物天然气的CO₂和烷烃气藏主要分布在中国东部裂谷型盆地中,资源潜力大;次非生物天然气中的H _e气在四川盆地、鄂尔多斯盆地和塔里木盆地资源潜力大,在松辽盆地也有一定潜力。     

也谈致密砂岩气藏的气源——与戴金星院士商榷

致密砂岩气属于非常规天然气,目前关于致密砂岩气气源的认识尚未统一。四川盆地元坝气田和通南巴气田须家河组气藏同为致密砂岩气,元坝气田须家河组9口井14个天然气样的碳、氦同位素等地球化学数据分析表明,元坝气田须家河组致密砂岩气主要由自源型的煤成气和他源型的油型气组成,同时伴有少量的无机成因气,为混合改造型;通南巴气田须家河组5口井5个天然气样的碳、氦同位素等地球化学数据分析表明,通南巴气田须家河组致密砂岩气主要由他源型的油型气组成,也伴有少量的无机成因气,为混合成因型。因此元坝气田和通南巴气田须家河组致密砂岩气并非单一的煤成气来源,故非常规致密砂岩气具有多种来源,而非"中国致密砂岩气藏的气源均为煤成气",主要为有机成因的煤成气或油型气,或二者的混合气。