济阳坳陷孤北潜山煤成气成藏过程分析

根据气体组分、甲烷同系物碳同位素及轻烃参数,确定济阳坳陷孤北潜山带煤成气源主要为石炭-二叠系煤系烃源岩,中生界煤系烃源岩也具有一定的贡献,煤成气主要分布于第二排山、第三排山北部远离孤北断层地区及第四排山.在煤成气源确认的基础上,通过储集层流体包裹体均一温度及生烃动力学分析,结合烃源岩的生烃-埋藏史,认为该区石炭-二叠系煤系烃源岩经历了4次生烃过程,燕山期和喜马拉雅期是主要生烃期,中生界煤系烃源岩生烃期主要为喜马拉雅后期.该区煤成气藏可能有2种成因,一是源自石炭-二叠系煤系烃源岩的原生气藏在喜马拉雅期被破坏后再次聚集而成;二是喜马拉雅期埋藏较深的石炭-二叠系及中生界煤系烃源岩再次生烃形成,其中第二种成因的煤成气是今后孤北潜山带天然气勘探的重点.     

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。     

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。     

崖南凹陷烃源岩生烃及碳同位素动力学应用

针对目前琼东南盆地崖南凹陷天然气系统勘探存在的地球化学问题，采用近几年发展起来的生烃动力学及碳同位素动力学研究方法，以崖城组烃源岩干酪根热解生烃实验获得的气体产率和碳同位素数据为基础，建立了生烃动力学和碳同位素动力学模型，初步圈定崖13-1气田天然气主要来自崖南凹陷斜坡带崖城组含煤地层，烃源岩埋深在4300～6000 m之间，目前正处在主生气阶段；崖城组热解气碳同位素动力学研究表明，崖13-1气田天然气成藏时间较晚，属于“累积”集气成藏，成熟度在1.5%~2.3%之间，显然为烃源岩气窗阶段充注，因此有利于气藏形成与保存。     

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。      

煤生烃过程中成熟度引起的碳同位素分馏效应

通过半封闭体系下的生排烃热模拟实验研究了3种煤在不同热解温度下的碳同位素分馏效应。研究结果表明,煤的有机质类型不同,成熟度造成的热解烃的碳同位素分馏效应也有差别,腐植煤的热解烃基于成熟度的碳同位素分馏效应大,而煤本身的碳同位素值随成熟度的变化不大。在较高成熟度时,二次裂解的概率大大增加,导致热解烃尤其是残留烃的正构烷烃单体碳同位素组成明显变重。同一烃源岩在不同温度下的热解烃正构烷烃单体的碳同位素组成曲线具有很大的相似性,说明在油源对比中正构烷烃单体碳同位素值曲线的形状和其数值一样都是重要的对比依据。      

渤海湾盆地东营凹陷烃源岩生烃动力学研究

大量研究已经证明,将干酪根生烃热模拟实验结果直接应用于含油气盆地烃源岩评价存在很大风险性。生烃动力学方法可将实验生烃数据外推地质过程,因而具有较高的应用价值。本研究采用金管 高压釜封闭体系对渤海湾盆地东营凹陷1块Es4(2)褐色页岩进行了生烃动力学研究,对热模拟产物4种组成C₁、C_1-5、C_6-12及C₁₃+生成动力学参数,采用Kinetics动力学软件进行计算,并模拟了具体地质条件下的成烃规律。将本研究结果与早期研究结果以及实际地质资料进行了对比,结果表明,烃源岩生烃动力学模型可较好吻合地质条件下生烃过程,在油气勘探中具有广泛应用前景。      

鄂尔多斯盆地下古生界烃源岩与天然气成因

基于鄂尔多斯盆地古生界154口井天然气样品地球化学特征及成因的分类研究,结合盆地下古生界733块烃源岩样品有机质丰度评价,探讨盆地下古生界天然气来源问题。通过分析天然气样品的烷烃气碳同位素组成,结合其地质背景,将盆地下古生界天然气成因及来源分为3个大类4个亚类:1源于上古生界煤系的煤成气;2下古生界自生自储的油型气;3源于上古生界煤系与古生界灰岩的混合气,又可分为正碳同位素系列混合气和负碳同位素系列混合气2个亚类。烃源岩样品TOC、有机显微组分分析表明,盐下样品平均TOC值为0.3%,TOC值大于0.4%的样品占28.2%,其干酪根类型为腐泥型,指示较强的生烃潜力。鄂尔多斯盆地下古生界天然气以来源于上古生界煤系的煤成气为主,在盆地中东部盐下的储集层中发育下古生界自生自储油型气,且其发育一定规模的有效烃源岩,可作为下古生界天然气气源。     

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文章研究了塔里木盆地库车坳陷侏罗系煤系烃源岩在封闭体系下热模拟生成甲烷的碳同位素特征及其动力学参数,探讨了克拉2大气田天然气的成因。碳同位素动力学研究表明,库车坳陷侏罗系煤系烃源岩热模拟生成甲烷的碳同位素值介于-37‰～-25‰之间;可以用动力学方法将煤系烃源岩热模拟实验数据外推,应用于地质条件。克拉2大气田天然气主要来源于中下侏罗统煤系烃源岩,属阶段捕获气,主要聚集了-5～-1 Ma阶段的天然气,其成熟度R_o 为1.3%～2.5%。这不仅得到早期相关研究成果的支持,而且也符合该区天然气的勘探实际。     

塔西南坳陷烃源岩生烃动力学研究

采用黄金管-高压釜封闭体系对塔西南坳陷侏罗系烃源岩进行了生烃动力学研究．求取了甲烷、C2～C5气态烃生成的动力学参数,并模拟计算了具体地质条件下的生烃史。结果表明．塔西南坳陷侏罗系煤和泥岩均具有较好的产气性,在中高演化阶段主要产甲烷气;甲烷生成活化能分别介于47～66．43～67kcal／mol之间,C2～C5气态烃生成活化能分别介于53～69．49～66kcal／mol之间。生烃动力学模拟可较好地吻合地质条件下烃源岩生烃过程,在天然气评价与勘探中具有广泛应用前景。     

煤成甲烷碳同位素演化的数学模型与应用

分别介绍了以统计为基础的甲烷碳同位素与源岩成熟度关系的关系模型、以 Rayleigh方程为基础的同位素分馏模型和以动力学为基础的同位素动力学模型等 3种模拟煤成甲烷同位素演化的数学模型 ,评价了其应用范围和应用效果。用这 3种模型恢复了塔里木盆地克拉 2气田煤成气的聚散史后认为 ,克拉 2气田的天然气可能是源岩成熟过程中长期累积形成的 ,早期形成的天然气仅有少量散失 ,而晚期形成的天然气因超压而无法充注到气藏中。     

鄂尔多斯盆地奥陶系原生天然气地球化学特征及其对靖边气田气源的意义

通过对鄂尔多斯盆地余探1井奥陶系天然气气源分析,来重新认识靖边气田风化壳气藏气源。余探1井奥陶系烃源岩地球化学特征及天然气碳同位素对比分析发现,中奥陶统乌拉力克组有机碳含量(TOC)在0.30%~1.16%,平均为0.51%,暗色泥岩厚度52.59 m,可以成为有效烃源岩;天然气甲烷的碳同位素组成明显偏轻,δ¹³C₁值在-39.11‰~-38.92‰,乙烷的碳同位素较偏重,δ¹³C₂在-27.26‰~-27.17‰,如果根据乙烷碳同位素来判别,应具有煤成气特征。然而,烃源岩热模拟实验计算的天然气成熟度(R_o=1.86%~1.89%)与烃源岩实测的热成熟度(R_o=1.83%~1.92%)基本一致,都具高热演化特征。从气藏储、盖配置关系上看,气藏上覆奥陶系泥岩厚度大,上古生界煤成气难以混入;天然气偏轻的甲烷碳同位素特征与碳酸盐岩生油岩的甲烷热解气碳同位素组成相似。这些证据表明,余探1井奥陶系天然气应具有油型气的特征。以余探1井奥陶系天然气作为鄂尔多斯盆地油型气端元,对靖边气田中-北部及南部地区天然气碳同位素组成对比分析,结果表明:(1)甲烷碳同位素应作为判识鄂尔多斯盆地奥陶系天然气气源的主要指标,δ¹³C₁小于-38‰是靖边气田风化壳气藏油型气的判别标志;(2)靖边气田整体仍以高成熟混合型煤成气为主,但油型气混入比例南部地区大于中部及北部地区;(3)乙烷次生裂解作用可能是造成奥陶系油型气乙烷碳同位素偏重的主要原因。     

琼东南盆地低熟煤型气地球化学特征及勘探前景

琼东南盆地近年来发现的Y8等气田的天然气碳同位素值异常偏低,与以往发现的成熟—高成熟煤型气大不相同。在深入理解低熟气概念及进行详细地球化学分析后,认为研究区δ¹³C₁值分布在-47‰~-42‰之间,δ¹³C₂值分布在-28‰~-25‰之间的天然气是与吐哈盆地类似的低熟煤型气,天然气成熟度R_O值介于0.5%~0.8%之间,主要来自凹陷斜坡、凸起区低成熟演化阶段的崖城组烃源岩及盆地内大范围发育的中新统烃源岩。低熟煤型气的发现极大拓展了琼东南盆地烃源岩的研究范围,为盆地下一步勘探提供了新的思路。     

准噶尔盆地阜东地区石炭系松喀尔苏组烃源岩评价及气源对比

准噶尔盆地F26石炭系高产气井的出现,表明阜东地区发育石炭系有效烃源岩。为了落实阜东地区石炭系烃源岩的规模,通过对所有钻遇石炭系松喀尔苏组烃源岩的19口井进行系统分析和评价,证实阜东地区石炭系具备规模勘探潜力。①阜东地区石炭系松喀尔苏组发育炭质泥岩、凝灰质泥岩,是中等—好的煤系烃源岩,TOC含量为0.54%~41.2%,以Ⅲ型干酪根为主。由于烃源岩采样点处于北三台凸起高部位,烃源岩成熟度偏低,平均为0.88%。②阜东地区天然气主要为源自石炭系的高熟煤型气和源自侏罗系的低熟煤型气,以干气为主。来自石炭系的高熟煤型气等效成熟度一般在1.2%以上,表明阜东、北三台地区石炭系生烃灶位于阜康凹陷区或北三台凸起深部。③沙奇隆起及阜康、北三台、吉木萨尔地区在石炭纪为前陆盆地的隆后斜坡,处于浅水环境,具备发育规模煤系烃源岩的构造背景。阜东、北三台地区具备天然气勘探的巨大潜力,有望成为继克拉美丽大气田以后又一天然气规模勘探区。     

吐哈盆地天然气成因的再认识

吐哈盆地是我国西北典型的侏罗系含煤盆地,发育丘东-温吉桑型、巴喀型及依拉湖型3种类型的天然气。根据最新的地球化学研究及分析结果,对丘东-温吉桑型、巴喀型天然气的成因进行了重新分析,认为巴喀型的天然气并非煤成气与幔源气的混源,而是受生物降解所致;丘东-温吉桑类型的天然气也不是"生物-热催化过度带"形成的煤成气,而是深层上二叠统湖湘泥岩生成的油型气与中下侏罗统煤系源岩生成的煤成气的混合。     

应用碳同位素动力学模拟评价天然气的成因

简要介绍天然气形成过程中碳同位素分馏的理论基础、动力学参数模拟计算、碳同位素动力学模拟应用于天然气评价等方面的最新成果。揭露了几个值得注意的问题:天然气碳同位素特征不仅受母源、成熟度的影响,而且与运聚条件、沉积盆地增温速率有关;累积聚集气与阶段聚集气在碳同位素特征存在明显差别;碳同位素分馏动力学模型在不同盆地会存在差异,不仅取决于气源条件,还与聚集历史、沉积-构造史有关。我国天然气藏成因复杂,具有多期、多源的特点,对这类天然气的成因研究与评价提供了新思路。     

东濮凹陷天然气成藏及富集规律

东濮凹陷是中国少有的几个既富含油又富含气的盆地(凹陷)之一。由于发育古生界和新生界两套烃源岩,今埋深大、热演化程度高;经历了复杂的埋藏史、热史和生烃史;发育以盐岩为代表的好的盖层;有多种类型砂体,具备良好的储集条件;圈闭类型多、圈闭形成与生烃时间配置好;部分地区发育异常高压;以及“两洼一隆一斜坡”的构造格局有利于天然气的运移聚集。发育煤成气、凝析气和混合气3种气藏类型。区内天然气资源丰富。煤成气藏主要聚集于中央隆起带顶部,凝析气藏主要富集在环洼地区,混合气藏分布于煤成气藏和凝析气藏之间。     

天然气生成动力学模拟及其地质应用

天然气形成、运移和聚集的定量化研究是当前国际上研究的热点。文章介绍了天然气生成动力学模拟借助热解实验数据，获得油气生成动力学参数的方法。结合具体盆地演化史，能定量地预测盆地天然气组分和碳同位素组成，恢复天然气的成藏史，最近的发展则以生烃动力学模拟实验和色谱同位素比值质谱（GC-IRMS）的结合作为标志。黄金管限定体系是目前开展封闭体系下天然气生成实验较理想的实验设备，该体系下正十八烷的裂解动力学研究表明：地质条件下饱和烃很难直接裂解生气，在原油族组分中生气潜力小于沥青质、非烃，甚至芳烃化合物。     

煤成气干燥系数影响因素探讨——以鄂尔多斯盆地北部上古生界为例

干燥系数广泛应用于煤成气（天然气）地球化学特征及成因、成藏研究,而对于煤成气干燥系数影响因素的专题研究较少。通过对鄂尔多斯盆地北部东胜（杭锦旗）、大牛地、苏里格气田上古生界煤成气化学组分的测试及资料收集,分析了该区煤成气干燥系数的纵、横向分布特征,建立了“二段式”纵向分布模式,并结合区域地质背景,探讨了控制其分布的主要地质因素。研究表明：①该区上古生界煤成气干燥系数呈自盆地中心向边缘减小的平面分布特征和自下而上先减小再增大的“二段式”纵向分布特征;②煤成气干燥系数受到成熟度、地质色层作用和逸散作用等影响;③干燥系数的宏观区域分布主要受控于气源岩成熟度作用。纵向上,影响干燥系数“二段式”分布的主控因素不同,下部烃源层内为成熟度作用,而上部储集层内则是地质色层作用。局部保存条件欠佳地区干燥系数还受到逸散作用影响而减小。     

页岩气地球化学异常与气源识别

通过国内外页岩气生产井井口气的地球化学资料与常用的天然气鉴别指标的对比,认为部分页岩气的特征和传统的气源鉴别指标相比存在异常。其主要包括:页岩气乙烷碳同位素反转或倒转普遍存在于各套高过成熟的页岩系统,包括煤系地层;乙烷碳同位素鉴别气源的能力源于同位素反转,但高演化阶段煤成乙烷碳同位素可以很轻,甚至达到油型气标准;开放体系下的常规储层不一定能继承页岩系统的乙烷碳同位素及其倒转现象,常规的油型气乙烷碳同位素也可以很重;在极高的演化阶段,油型气存在乙烷碳同位素的第2次反转,甲烷氢同位素异常轻,甲烷碳同位素异常重,干燥系数极大,轻烃部分表现出煤成气的特征,常用的Bernard图版、Scholl图版和C₇轻烃三角图都可能误判断为煤成气。常规天然气来自于烃源岩且能继承页岩气的诸多地球化学特征,该地球化学异常可能导致气源类型的错误判断,因此在常规天然气的鉴别过程中需引起重视。