论天然气形成机制与相关地球科学问题

论述了细菌成因气、热成因气、深层气和非生物成因气的物质来源和成气机制,指出,不同物质来源、不同成气机制和成气环境,构成了天然气的多种成因类型和不连续成气特征。评述了深层气、非生物成因气研究进展和它们的资源前景。讨论了形成非生物成因气的聚合反应和同位素动力学分馏效应以及鉴别非生物成因气的地球化学指标的有效性。认为松辽盆地诸多气井天然气的非生物成因特征,为研究和寻找非生物成因天然气资源提供了一个典型实例;松辽盆地昌德-肇州西和徐家围子深层气勘探的重大突破,使该盆地非生物成因气的储量超过500×108m3,展现了松辽盆地非生物成因气的良好资源前景。     

天然气成因理论探索――拓宽领域、寻找新资源

介绍了传统的油气成因理论及其勘探“经济死亡线”的概念 ,认为对深层油气的研究应着眼于突破“干酪根晚期热降解生烃”理论、在现行勘探深度以下寻找油气资源。介绍了深层油气的形成机制及其主要影响因素 ,认为在盆地的超深层位有着丰富的天然气资源。论述了非生物成因天然气成因理论 ,认为非生物成因天然气的研究目的是寻找地球深部非生物 (无机 )过程形成的天然气资源 ,并介绍了已取得的研究成果 ,指出 :中国松辽盆地非生物成因天然气藏的发现和确证为该领域的研究提供了一个典型实例。在上述论述的基础上提出了地球内部有机质演化的动力学―热力学模型     

深层油气和非生物成因天然气的耦合与差异

简要论述了深层油气和非生物成因天然气的研究现状、勘探前景及其相互之间的耦合和差异。指出深层油气和非生物成因天然气研究是今后油气地质和勘探研究中十分重要的领域,具有十分重要的理论意义和广阔的勘探前景。认为深层油气和非生物成因天然气的物质来源,生成和演化机制大相径庭,但赋存的物理化学环境却有许多相似之处,在深部高温、高压环境条件下各自所经历的热演化特征亦有许多相似之处;在深层石油和天然气勘探研究中,也可以适当兼顾对非生物成因天然气的勘探和研究工作。 \r\n\r\n     

《天然气地球科学》2006年（第17卷）总目次

香山科学会议第265次学术讨论会专栏:非生物(无机)气非生物天然气资源的特征与前景………………………………………………………………………………………………………戴金星(1,1)论天然气形成机制与相关地球科学问题……………………………………………………………………王先彬,妥进才,周世新,等(1,7)深层及非生物成烃的催化机制………………………………………………………………………………吕功煊,丑凌军,张兵,等(1,14)非生物(无机)成因油气基础科学问题………………………………………………………………………张景廉,张虎权,张宁,等(…     

地球深部有机质演化与油气资源

突破传统的油气成因理论，研究深层油气和非生物气形成的基础科学问题。地球深部有机质演化涉及两个基本过程：①初始复杂有机质经热解作用向简单有机质转化；②初始低分子量含碳物质（CO，CO2等）通过聚合反应形成较高分子量的有机质。研究结果表明，在地球深部油气仍有很高的热力学稳定性，压力抑制了有机质热成熟作用和破坏作用，使得深层烃源岩仍具良好的生烃潜力。有机质成烃过程与外源氢的加入密切相关，外源氢的加入提高了成烃转化率，抑制了有机质的石墨化进程。水是有机质成烃演化的重要氢源。微量过渡金属元素对有机质成烃有重要催化作用。上述两种成烃过程的差异，导致其碳、氢同位素动力学分馏效应各异，反映其特征的同位素组成变异亦大相径庭。深层油气和非生物气具有巨大的资源前景。参51     

弧后走滑拉张盆地的天然气碳同位素指示意义

弧后走滑拉张盆地油气资源潜力巨大已被广泛认识,本文通过对缅甸马达班湾盆地东部天然气碳同位素特征分析,结合该区块弧后走滑拉张盆地大地构造背景、油气地质条件等以探讨指导该区油气勘探的重点方向。认为:本区浅层天然气的组分与碳同位素值表现为较明显的热成因气为主、生物气为辅的特征;本区中深层天然气中CO2表现为无机成因气来源的碳酸盐岩热分解形成为主,底辟及热流体上侵是导致这种热分解形成的条件,并促使了该区中深部层段对应的大量烃源岩热演化进入生烃门限,从而生成大量油气,并在具备相应适合的储盖条件下运移成藏。所以该区中深层段应为本区油气勘探与开发的主力目标层段。     

火山活动与油气资源

火山活动为地壳表层带来了地球的深部物质，沉积岩、火山岩兼有的二元结构盆地，不仅有地壳表层的、低温的、生物成因的有机物质，还有来自地球深部的、高温的、非生物成因的无机物质。其中有CO、CO2、CH4、C2H6、C3H8、H2、He、Ar等气态物质，有热液初生水以及以水为载体的备种元素等液态物质。因此，在有火山活动的沉积盆地中应有烃气及非烃气的多种天然气资源；有生物成因的油气资源；有以水、油为载体的多元素共生资源；以水为载体的地热资源。因此，二元结构盆地中的石油和地层水除自身的资源价值以外，还有更有价值的多种元素的共生资源，在二元结构盆地中的石油和地层水是矿中矿，它们将是未来世纪新型工业——石油冶金工业和地下水冶金工业的重要资源。     

塔里木盆地轮南低凸起奥陶系深层天然气地球化学特征及成藏模式

塔里木盆地轮南低凸起奥陶系油气资源是深层油气勘探的重点领域之一，但目前对其天然气地球化学特征、成因及来源、成藏过程及成藏模式等缺乏系统研究。为此，基于轮南低凸起奥陶系深层天然气组分及碳同位素特征，结合该区构造演化特征、烃源岩生排烃史及油气运移输导条件，探讨了研究区奥陶系深层天然气成因及来源、分布规律及成藏模式。研究结果表明：(1)奥陶系深层天然气为有机成因的油型气，主要为寒武系—下奥陶统海相腐泥型烃源岩在高成熟—过成熟阶段形成的原油裂解气和干酪根降解气，但西部斜坡带及中部斜坡带西侧天然气为奥陶系早期捕获的寒武系—下奥陶统烃源岩在成熟—高成熟阶段的原油伴生气；(2)奥陶系油气藏具有“三期成藏、两期调整改造”和“早期聚油、晚期聚气、多期充注”的成藏特征，油气藏分布受区内不整合面、缝洞体系及断裂构造等因素联合控制，整体呈“东气西油”的分布特征；(3)晚期天然气主要沿轮古东走滑断裂垂向运移进入奥陶系，沿不整合面及岩溶储层自东向西侧向运移、聚集成藏，气侵强度具有自东向西逐渐减弱的特征。结论认为，奥陶系次生凝析气藏是喜马拉雅中—晚期寒武系—下奥陶统深层/超深层来源的高成熟—过成熟天然气气侵作用的结...     

南海北部边缘盆地生物气/亚生物气资源与天然气水合物成矿成藏

南海北部边缘盆地天然气资源丰富,迄今在该区浅层及中深层除发现大量成熟-高熟偏腐殖型气（煤型气）资源外,在浅层还发现了大量生物气与亚生物气显示和单独成藏的生物气与亚生物气气藏。为弄清该区生物气与亚生物气资源前景、天然气水合物成因及成矿成藏模式等关键性地质问题,根据历年来天然气勘探所获得的大量地球化学资料,结合该区油气成藏地质条件,深入分析和阐明了南海西北部莺-琼盆地及东北部珠江口盆地生物气与亚生物气的地质、地球化学特征和新近纪及第四纪生物气与亚生物气烃源岩的展布特点。在此基础上,初步预测和估算了莺-琼盆地和珠江口盆地生物气的生成量与资源量。评价结果表明：该区生物气与亚生物气资源丰富,完全可作为南海北部深水区天然气水合物的主要气源;同时,通过南海北部深水区天然气水合物成因类型的地球化学分析,亦进一步证实该区目前勘查发现的天然气水合物,应属“自源扩散型”生物成因成矿的水合物类型,其气源供给主要来自原地或其附近以生物气为主的混合气,而水合物成矿成藏模式则属于原地及其附近近源运聚的 “自源扩散型”成因模式,具有巨大的资源潜力。     

渤海湾盆地深层油气资源前景分析

渤海湾盆地中浅层是我国主要的产油气层系之一。分析了渤海湾盆地深层油气勘探现状和资源前景,认为:渤海湾盆地深层有较好的油气形成条件和较丰富的深层油气资源;因此,加强对渤海湾盆地深层石油和天然气资源的勘探和开发,是该盆地今后一个重要的勘探方向和领域。     

第265次香山科学会议将于2005年10月18日召开

会议主题：非生物（无机）油气的形成与资源前景。会议执行主席：戴金星、王先彬、吕功煊、董伟良。     

深层油气地质理论研究进展与主要发展方向

含油气盆地深层系指埋深超过4 500 m的地层领域。截至2010年,全球已发现200个埋深超过4 500 m的含油气盆地,发现了1 477个深层油气藏。塔里木盆地在深层和超深层发现的石油天然气储量所占比率已从2000年的66 % 上升到2013年的92 % ,勘探前景广阔。近20年来,在含油气盆地深层构造与地质环境、深层碎屑岩有效储层和碳酸盐岩有效储层、深层油气来源与评价方法、深层油气成藏与分布规律、深部油气相态特征与油气藏保存6个方面的研究取得了重要进展。目前深层油气勘探面临系列挑战,突破当前困局需要开展7个方面的研究,包括:提高深层资料品质、增加深层信息探测手段和数据处理技术、强化构造过程与温压场演化历史研究、开展储油气层演化动力学过程研究、加强油气地球化学与油气资源评价研究、揭示高温高压和低孔低渗等非常规条件下油气藏成因机制研究、建立深层油气地质学与深层油气勘探新理论并研发配套新技术。     

琼东南盆地天然气成因类型及其烃源探讨

综合天然气组分、碳同位素组成、轻烃特征、生标化合物分布特征和相关地质资料,对琼东南盆地的天然气成因类型及其烃源进行了分析,其结论认为:盆地东部非烃气含量高,多为CO2和N2,烃气含量不等,多为湿气;盆地西部烃气含量高,多数为干气.盆地中的天然气为混合成因有机成因气,油气主要来源于渐新统的煤系烃源岩和滨海沼泽相烃源岩,始新统中深湖相源岩对盆地晚期生成高成熟—过成熟的原油裂解气有一定的贡献.     

松辽盆地南部深层天然气藏地化特征

文章对松辽盆地南部深层烃源岩的有机质丰度、有机质类型、成熟度等进行分析研究，总结了该地区深层天然气的分布、成因等地球化学特征。研究结果表明，该处天然气主要是有机成因，有机质类型主要为II型干酪根，有机质演化程度已达到成熟或过成熟阶段。除布海为典型的煤成气外，其它绝大部分地区基本上为煤型气与油型气的混合。这些研究成果在双坨子地区的勘探中取得了明显的效果，也将为该盆地油气勘探由松辽盆地北部向其南部转变提供可靠的地质依据。     

柴达木盆地东部天然气地球化学特征与勘探方向

柴达木盆地东部三湖地区天然气分布广泛,除已发现5个气田和2个含气构造外,还有大量的气显示.该地区天然气地球化学特征为甲烷碳同位素组成轻、重烃气含量低,经成因判识为典型的生物气,甲烷成因主要与二氧化碳还原作用有关.部分样品中检测到一定含量的C_5-C_8烃类,个别样品乙烷和丙烷碳同位素组成偏重,揭示该地区天然气中可能混有一定量热成因气.综合分析认为,柴达木盆地东部三湖地区生物气成藏具备良好的烃源条件和较好的保存条件.建议在天然气勘探中积极扩大目标领域,适当关注浅层和极浅层生物气、深层生物气以及深部热成因油气.图12表1参20     

论石油与天然气的多元成因

中国是发现和利用石油、天然气最早的国家之一,中国油气资源的持续发展需要新的适合于中国地质特色的石油地质理论。从生命起源的角度看问题,“生命物质”也来源于“无机物合成的沥青”,油气的有机与无机成因说都只说到了物质演化不同阶段的作用,依中国地质特征分析,油气应具有多种生成机制与模型。中国含油气盆地的特殊风格是火山活动活跃,由此引出了多种生烃机制：火山活动贡献了有机生烃机制灶体生烃模型与催化生烃模型、贡献了无机生烃机制,还贡献了可以再生的合成生烃机制。     

深层油气藏成因类型及其特征

深层油气勘探不断取得的重要发现,使其成为中国乃至全球油气资源的重要战略领域。但盆地深层高温、高压的环境,漫长的演化历史以及复杂的有机-无机相互作用导致人们对深层油气成藏机制尚不完全明了。按照油气藏的形成主因、演化历程以及成藏特征将深层油气藏划分为浅成深埋型、浅备深成型和深层成藏型油气藏等3种类型,并对它们的成因机制和主要成藏特征进行了梳理和表征;同时重点讨论了深层油气成源和成烃的难点问题,其中深层外源氢的参与、富钙烃源物质以及无机成因气等对高-过成熟有机质的成烃意义重大。对深层油气成藏机制的探讨将有助于推动中国深层油气勘探并夯实产业发展理论基础。     

渤海湾盆地天然气成因类型与勘探潜力分析

渤海湾盆地是以富油为特色的含油气盆地之一,历经50余年的勘探,相继发现了一系列规模不等的气田或油气田,其中已发现天然气多为中小型气田,气藏以凝析气和湿气为主。通过对渤海湾盆地北部华北、冀东、大港和辽河等探区已发现气田地球化学特征的分析,发现渤海湾盆地天然气成因类型丰富,包括生物成因气、油型气和煤型气,并以腐殖型母质和成熟—高成熟热演化阶段占明显优势。天然气资源多分布在烃源岩生气中心附近、生烃凹陷的深层及其附近的凸起部位,如歧北次凹和板桥次凹古近系、辽河地区西部凹陷古近系、歧口—沧东上古生界潜山、南堡凹陷寒武系—奥陶系潜山等是天然气有利勘探区域。     

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。     

渤海湾盆地廊固凹陷天然气成因类型及分布规律

基于天然气组分以及组分同位素分析结果,结合凹陷烃源岩有机地球化学特征与地质背景,对廊固凹陷天然气的成因类型及其分布规律进行了研究。结果表明,廊固凹陷浅层(1 900m)与中深层(1 900m)天然气的地球化学特征存在很大的差异,具有不同的成因类型。浅层天然气藏以次生型生物改造气藏为主,是热成因气的湿气部分遭受细菌降解而产生的次生生物气与残留热成因气(主要为甲烷)混合而成。其主要特征为:气体干燥系数大于95%,但重烃气含量较高(ΣC_(2~+)0.5%);甲烷稳定碳同位素组成较轻(δ~(13)C_1值分布在-60‰~-50‰之间);异构丁烷含量增加,丙烷含量明显减少;很多气样稳定碳同位素序列在丙烷处发生局部倒转。深层天然气主要为偏腐殖型热成因气,而且大多数天然气为干酪根初次裂解气。深层天然气以低—中等成熟度(RO值范围为0.5%~0.8%)为主,主要来自成熟度相当的沙三下亚段烃源岩;而曹家务、固安地区深度超过4 000m的4个气样以及别古庄地区奥陶系潜山气藏成熟度较大(RO值范围为1.1%~1.5%),来自深层的沙四段—孔店组烃源岩。廊固凹陷深层天然气的分布受控于烃源岩干酪根类型以及热成熟度,浅层天然气的分布则主要与沟通深部热成因油气的断裂活动强度有关。固安、柳泉、郎东等地区浅层是次生型生物改造气藏的主要分布区与有利勘探带,固安—旧州地区大兴断层深部的砾岩体以及别古庄地区的潜山是深层热成因天然气的有利勘探区带。