含油气盆地油气同位素地球化学研究概述①

以气体地球化学国家重点实验室工作为主,简要概述了对我国含油气的同位素地球化学研究。1. 烃气的同位素地球化学:讨论了天然气成因新模式与气藏烃气同位素组成的关系,低演化阶段天然气同位素分馏的二阶段模式,云南中小盆地天然气低演化系列同位素特征及用储层解析气作油气源对比。2. 稀有气体同位素地球化学:阐述了3He/4He值与中国构造分区, 幔源氦的复合成藏和幔源甲烷问题以及气源对比等。3. 液态烃同位素地球化学:简述了轻烃碳氢同位素特征及氢同位素作为判别古沉积介质盐度的指标,概述了未熟-低熟油同位素特征及在自然剖面上油和源岩抽提物碳同位素分馏特征及其机理。     

塔里木盆地柯克亚地区天然气和凝析油的地球化学特征与成区

柯克亚气田的油气成因复杂，对原油和可能烃源岩的分子标志物特征进行了剖析，在凝析油中检测到3-甲基甾烷，不含4-甲基甾烷，富含重排藿烷和C30^-未知萜烷．表明油源主要来自于二叠系源岩。柯克亚的天然气重烃含量高，属湿气，乙烷碳同位素偏重；天然气氩同位素和成熟度特征均指示混源气特征，通过气源判识天然气主要来源于石炭系一二叠系源岩，部分来源于侏罗系源岩。天然气的乙烷δ^13C值明显重于凝析油全油δ^13C值，揭示柯克亚地区凝析油和天然气分属不同来源。     

天然气气-源对比的地球化学研究

气-源对比是天然气勘探开发和油气理论研究的重要课题，同位素地球化学是气-源对比的重要手段，尤其是碳、氢稳定同位素和稀有气体同位素已经被广泛应用于烃源岩、母质环境、源岩热演化程度、成藏过程和天然气混源判识，系统的介绍了利用碳、氢以及稀有气体同位素判识天然气成因来源，利用甲烷碳同位素与源岩热演化程度数学模式进行气源追索，利用甲烷氢同位素及其空间分布判识母质环境和成藏过程，利用稀有气体同位素判识是否深部来源气体并利用其年代积累效应进行气-源对比等方法。     

天然气气-源对比的地球化学研究

气-源对比是天然气勘探开发和油气理论研究的重要课题,同位素地球化学是气-源对比的重要手段,尤其是碳、氢稳定同位素和稀有气体同位素已经被广泛应用于烃源岩、母质环境、源岩热演化程度、成藏过程和天然气混源判识,系统的介绍了利用碳、氢以及稀有气体同位素判识天然气成因来源,利用甲烷碳同位素与源岩热演化程度数学模式进行气源追索, 利用甲烷氢同位素及其空间分布判识母质环境和成藏过程,利用稀有气体同位素判识是否深部来源气体并利用其年代积累效应进行气-源对比等方法.     

内蒙古西部额济纳旗地区X井油气显示特征与油气源探讨

根据内蒙古额济纳旗地区X井白垩系额济纳旗组、侏罗系麻木乌苏组、古生界顶面风化壳等不同层段的油气显示特征和钻井泥浆烃类气体组分、甲烷C同位素的分析结果,认为侏罗系和白垩系油气显示特征相同,为油与气显示,气体样品的干燥系数(C1/C总)为0.80~0.87,甲烷C同位素δ13C1为-48.19‰~-50.87‰,表现了低成熟热解气的特征;古生界风化壳为气显示,天然气干燥系数(C1/C总)为0.91~0.92,甲烷C同位素δ13C1为-21.56‰~-30.91‰,表现了高成熟热解气的特征。该井及邻区的中生界、古生界烃源岩干酪根类型及其演化程度具有显著的差别,中生界烃源岩以低成熟混合型干酪根为主,古生界烃源岩为成熟—高成熟(或过成熟)的混合型-腐泥型干酪根。表明该区存在以中生界侏罗系—白垩系低成熟烃源岩为油气源的油气系统和古生界高成熟(或过成熟)烃源岩为气源的油气系统,指示了古生界油气资源前景。     

幔源油气是可再生能源

松辽盆地徐家围子断陷深层天然气已经被证明来自地幔,这一地质事实预示幔源油气具有工业前景。地球演化是地球排气的根源。对石油天然气产出状态、地球化学分析、地球排气测定资料的研究表明幔源油气是可再生能源。幔源油气是地幔烃碱流体上升过程的必然产物,其分布可根据层控构造理论进行预测。依据《中华人民共和国可再生能源法》的有关规定,幔源油气研究及开发利用应得到国家扶持。     

景谷盆地低演化油气的同位素地球化学特征

对云南景谷盆地第三系原油及其伴生气的研究，共采集了油样6个，气样4个，进行了原油及其族组成、气体甲烷及其同系物的碳同位素测定，结果表明景谷盆地大牛圈原油富集轻碳同位素，其δ^13C1值为－32.2‰-31.0‰，族组成碳同位素也偏轻，并具有δ^13C饱＜δ^13C芳＜δ^13C非＞δ^13C沥异常分布的类型曲线，各组成之间同位素组成的相对差值较小。这些都反映出原油主要来自湖相烃源岩，形成于低演化阶段的未熟－低熟原油。原油伴生气甲烷明显富集δ^12C,δ^13C1值－57.8‰～-53.8‰，用低演化阶段油型气δ^13C1与R0模式计算景谷盆地烃源岩的成熟度约为R0＝0.3%-0.5%，与景谷盆地地质背景基本一致。伴生气乙烷碳同位素偏重，甲烷同系物碳同位素出现反序列现象，可能有煤成气贡献的多源复合。上述特征表明，它是与盆地原油同型、同阶段的产物，即油为湖相烃源岩形成的未熟－低熟原油，气为同一演化阶段形成的油型气，其阶段和地球化学特征与天然气的“过渡带”气相当，因此主源为低演化阶段形成的油型气。     

内蒙古西部额济纳旗地区X井油气显示特征与油气源探讨

根据内蒙古额济纳旗地区X井白垩系额济纳旗组、侏罗系麻木鸟苏组、古生界顶面风化壳等不同层段的油气显示特征和钻井泥浆烃类气体组分、甲烷C同位素的分析结果,认为侏罗系和白垩系油气显示特征相同,为油与气显示,气体样品的干燥系数(C_1/C_总)为0.80～0.87,甲烷C同位素δ~(13)C_1为-48.19‰～-50,87‰,表现了低成熟热解气的特征;古生界风化壳为气显示,天然气干燥系数(C_1/C_总)为0.91～0.92,甲烷C同位素δ~(13)C_1为-21.56‰-30.91‰,表现了高成熟热解气的特征.该井及邻区的中生界、古生界烃源岩干酪根类型及其演化程度具有显著的差别,中生界烃源岩以低成熟混合型干酪根为主,古生界烃源岩为成熟-高成熟(或过成熟)的混合型-腐泥型干酪根.表明该区存在以中生界侏罗系-白垩系低成熟烃源岩为油气源的油气系统和古生界高成熟(或过成熟)烃源岩为气源的油气系统,指示了古生界油气资源前景.     

碳同位素在油气地质研究中的应用和进展

稳定同位素地球化学是发展较快的学科之一,七十年代起被广泛应用于油气地球化学研究中。本文综述了碳稳定同位素在油气地质研究中的应用和进展,同些应用主要包括确定源油的形成环境与形成时代;进行油／油、油／源对比;判别天然气的成因类型关进行对比;判断天然气的成熟度。     

天然气运移的气体同位素地球化学示踪

本文通过鄂尔多斯等含油气盆地内岩石酸解烃、罐顶气和同源多产层天然气碳同位素组成的变化，从实例剖析出发，探讨了天然气运移时气体同位素组成的变化及其对天然气运移的示踪。天然气在通过沉积地层中孔隙系统和微裂隙运移时，天然气中的甲烷碳同位素会发生一定的分馏，而乙烷以上重烃碳同位素几乎不发生分馏；在天然气层所在深度，罐顶气甲烷碳同位素组成与天然气一致，在天然气层附近，罐顶气甲烷碳同位素则明显偏离了热演化趋势线；烃源岩酸解烃与其同源的天然气重烃碳同位素组成具有较好的一致性和可比性。由此，可利用气体组分碳同位素的上述变化特征，追索天然气的运移作用。     

天然气研究中的稀有气体地球化学应用模式

在对天然气稀有气体地球化学特征进行系统研究的基础上，建立了有关氦、氩同位素组成的横“人”字型的成因模式并提出两种成因类型:Ａ、壳－幔复合型；Ｂ、壳源型。同时，还论述了稀有气体的年代积累效应与气源对比，进行了大、中型气区天然气地球化学综合研究。     

祁连山冻土区含天然气水合物层段岩心热模拟实验研究

以热模拟实验为手段,对祁连山冻土区DK-2和DK-3孔含天然气水合物层段岩心(泥岩、油页岩和煤)热模拟烃类气体的组分、碳同位素组成与天然气水合物进行对比,以探寻这些气源岩与天然气水合物气源之间的可能联系。实验结果显示：低温(300 ℃以下)条件下,产生的气体以非烃CO₂为主,烃类气体含量少,且泥岩产生烃类气体量<油页岩产生烃类气体量<煤产生烃类气体量,表现出不同岩石吸附气体的差异性特征;随着热模拟温度增加,产生的烃类气体量明显增加,至500 ℃时达到最高,相反CO₂产气量变化不大;随热模拟温度增加,泥岩、油页岩、煤所产生烃类气体的碳同位素值呈现先变轻后变重的演化趋势和δ¹³C₁ ＜δ¹³C₂＜δ¹³C₃的正碳同位素序列特征;泥岩在350~400 ℃条件下或油页岩在380~400 ℃条件下所产生的烃类气体在组成和同位素特征上与天然气水合物中烃类气体较为相似,推测天然气水合物气源与深部泥岩或油页岩具有地球化学成生联系,相反煤产生的烃类气体虽然在组成上与天然气水合物中烃类气体较为相近,但两者同位素值相差较远,推测煤与天然气水合物气源关系不大。     

塔里木盆地中高氮天然气的成因及其与天然气聚集的关系

塔里木盆地塔北和塔中地区的海相腐泥型天然气,N2含量较高,尤其是湿气,N2含量分布在10.1%～36.2%,而干气的N2含量则低于10%,即湿气的N2含量高于干气的N2含量。同是下古生界寒武-奥陶系来源的海相腐泥型天然气,为什么湿气和干气的氮气含量相差如此之大?根据与氮气相伴生的烃类气体、非烃气体及稀有气体的组份及同位素特征,认为塔里木盆地的中高氮天然气属于有机成因,来源于下古生界海相烃源岩。文章还提出塔北和塔中地区湿气和干气N2含量差异与源岩的演化程度和圈闭的捕获条件有关。     

川西坳陷南段天然气来源与碳同位素地球化学研究

川西坳陷南段是四川盆地主要的天然气产区之一。前人对该区天然气的来源有多种见解。为了更清楚地认识此地区天然气的来源与运移，本文分析了平落坝、大兴西和白马庙气田16件天然气样品的C1-C4烃及CO2组份的碳同位素组成。所获得的同位素数据结合化学成份和地质资料表明，3个气田的烃类完全是热解成因的，都来源于气田下面的上三叠统烃源岩。这些气田的甲、乙烷碳同位素组成随深度呈不同规律的变化，这些变化归因于烃源岩生烃的热解过程和烃类运移的动力学过程。平落坝气田中侏罗统气藏的烃类大部份形成于烃源岩低成熟和成熟的早期阶段并受到晚期成熟气体的不断补给。平落坝和大兴西气田多数气藏的烃类被认为是从源区垂直向上运移通过上伏地层而进入气藏的，白马庙气田的烃类被认为是沿断裂通道向上侏罗统气藏聚集的。平落坝和大兴西气田的δ^13Cco2值有很宽的分布范围(-10.7‰～-0.7‰)，这表明气田的CO2由来自基底的海洋碳酸盐岩无机碳成份和沉积地层的有机碳成份混合而成。这些气田的[He／CH4]-[N2／CH4]值之间和δ^13Cco2-δ^13Cc1值之间的相关性表明，非烃气体在进入气藏前已同烃类很好地混合，并被CH4为主流相的气流携带着向气藏运移。     

东营凹陷民丰地区天然气生成机理与化学动力学研究

民丰地区天然气存在源岩热解和原油裂解成因的争议。本文采用高压釜封闭体系对该区烃源岩和原油样品分别进行了热模拟实验,从烃类气体生成过程、气态烃与部分单体烃生成动力学特征讨论了二者的生气机理,认为原油裂解比源岩热解生气活化能高30～40 kJ/mol,原油比源岩生气需要更高的热力学条件。模拟实验证实,成熟阶段源岩热解气与原油裂解气相比,以环烷烃和芳烃相对含量低为特征,与民丰地区产出的天然气组成更接近,据此认为该区天然气主要为源岩热解成因。     

川东北元坝地区雷口坡组天然气来源与成藏分析

四川盆地雷口坡组已成为一个重要的天然气勘探目的层,有关雷口坡组天然气的来源以及雷口坡组是否具有生气潜力还存在争议。研究表明雷口坡组泥质白云岩与泥质灰岩有机碳含量平均达到0.72%,具有较高的生烃潜力。雷口坡组天然气以烃类气体为主,干燥系数为0.99。不同于其他海相层系天然气,其CO₂和N₂含量较少,总量<10%,仅含微量的H₂S;它们的甲烷碳同位素相对较重(-31.5‰~-36.3‰),而乙烷碳同位素较轻,基本上都小于-28‰(-27.7‰~-36.6‰),且部分气呈δ¹³C₁>δ¹³C₂反序分布,属高-过成熟海相油型气。其烷烃气系列碳同位素组成既不同于上覆的须家河组陆相天然气,也有异于下伏飞仙关组-长兴组海相气,具有不同的气源,经与雷口坡组烃源岩轻烃组成的对比,认为其气源主要来自本层位。成藏条件分析表明,雷口坡组天然气的富集主要受烃源岩和储层的发育及分布控制,只有紧邻烃源岩发育的浅滩相白云岩/裂缝型灰岩构成的“岩性圈闭”才能形成天然气的聚集。     

塔里木盆地柯克亚地区天然气和凝析油的地球化学特征与成因

柯克亚气田的油气成因复杂,对原油和可能烃源岩的分子标志物特征进行了剖析,在凝析油中检测到3-甲基甾烷,不含4-甲基甾烷,富含重排藿烷和C30-未知萜烷,表明油源主要来自于二叠系源岩。柯克亚的天然气重烃含量高,属湿气,乙烷碳同位素偏重;天然气氩同位素和成熟度特征均指示混源气特征,通过气源判识天然气主要来源于石炭系—二叠系源岩,部分来源于侏罗系源岩。天然气的乙烷δ13C值明显重于凝析油全油δ13C值,揭示柯克亚地区凝析油和天然气分属不同来源。