应用包裹体信息探讨鄂尔多斯盆地上古生界天然气藏的成藏后的气藏改造作用

流体包裹体成分代表了古代流体的成分和性质,通过对比鄂尔多斯盆地二叠系包裹体气体、煤成气及现今天然气藏中气体的组分及碳同位素,探讨了初次运移、成藏过程中及成藏后的次生变化对气体组分及碳同位素组成的影响.结果表明:气体在从煤系源岩运移到砂岩储层的初次运移过程中,气体的组分发生了明显的分馏,甲烷碳同位素比值未受明显影响;上古生界天然气在储层运移过程中发生了运移和扩散分馏;在天然气藏形成后的漫长历史过程中受各种次生作用的影响较小,天然气的组分和碳同位素组成均未发生明显变化.     

东海盆地丽水凹陷天然气类型及其成因探讨

丽水凹陷目前发现的天然气成分差异很大,烃类气体的含量占2%～94%,非烃类气体主要为CO2气体.在烃类气体的组成中,甲烷含量均低于90%,C2 以上重烃气体含量均大于10%,属于湿气.烃类气体碳同位素分析表明,甲烷的碳同位素组成δ13C值小于-44‰、乙烷的δ13C值基本上小于-29‰、丙烷的δ13C值小于-26‰,甲烷与乙烷碳同位素组成差值大,属于有机成因的油型气,是混合型有机质在成熟阶段生成的产物.非烃CO2气体的碳同位素δ13C值均大于-10‰,属于典型无机成因气.黄金管封闭体系下有机质的生烃模拟表明,灵峰组海相陆源有机质生成的天然气甲烷的比例明显高于月桂峰组湖相水生和陆生混合有机质生成的天然气,而重烃的比例明显低于月桂峰组混合有机质生成的天然气.灵峰组海相陆源有机质生成的天然气甲烷碳同位素δ13C值比月桂峰组混合有机质生成的甲烷的碳同位素δ13C值大5‰左右,乙烷和丙烷的碳同位素δ13C值大9‰以上.LS36-1油气藏是丽水凹陷目前唯一的商业性油气藏,烃类天然气各组分的碳同位素组成与灵峰组有机质生成的天然气各组分碳同位素组成差异大,而与月桂峰组有机质生成的天然气各组分碳同位素却很相近,表明其主要源岩是月桂峰组湖相烃源岩,而非灵峰组海相烃源岩和明月峰组煤系烃源岩.     

海相不同母质来源天然气的鉴别

利用封闭系统,对典型的海相不同生气母质(包括低成熟度干酪根、源岩中分散液态烃、残余干酪根和原油)进行了生烃动力学实验,分析了在实验室条件下不同母质天然气组成与碳同位素随着成熟度(Ro%)的变化规律.利用实验数据对不同母质气体鉴别图版进行了厘定,并尝试利用基于丁、戊烷的异正构比的判识图版(i/nC4—i/nC5)对我国塔里木和四川盆地典型海相天然气的母质来源进行判识,并利用不同母质碳同位素与成熟度的关系进行了天然气成熟度的计算.研究结果表明:海相不同母质模拟气体的组成与碳同位素是有差别的,如原油裂解气的干燥系数最小,分散液态烃与封闭系统干酪根生成的气体干燥系数基本一致,而残余干酪根生成的气体则非常干;干酪根气中非烃的含量远大于原油裂解气与分散液态烃裂解气;原油裂解气的碳同位素最轻,其次是封闭系统干酪根与分散液态烃,而残余干酪根裂解气的碳同位素最重等.实验厘定表明,ln(C1/C2)—ln(C2/C3)与δ13C2-δ13C3—ln(C2/C3)图版可以区分初次与二次裂解气,但不能用于母质判识,而i/nC4—i/nC5图版可以区分海相不同母质气体.应用结果表明:我国海相成因天然气混合现象普遍,涉及到多种母质,如四川盆地海相天然气主要为原油裂解气与高过成熟干酪根气的混合,塔里木台盆区海相天然气不仅涉及到多种母质,也涉及到不同成熟度气体的混合,而且受到后期作用(如氧化降解、气侵)的影响.     

塔里木盆地英南2井气藏生烃动力学研究

英南2井是塔里木盆地东部地区一口重要的预探井,该井在侏罗系获得高产工业油气流.天然气组分与碳同位素组成表明该气藏中的天然气属于腐泥型天然气.由于该区存在多套源岩,天然气来自干酪根气还是原油裂解气存在一定争议.通过应用生烃动力学与碳同位素动力学的方法,认为英南2井天然气以原油裂解气为主,约占72%,气源来自寒武-下奥陶统干酪根的二次生气、中上奥陶统油藏的裂解气.英南2井侏罗系气藏主要充注时间在65Ma之后,属晚期成藏,持续充注.     

四川盆地东部天然气中CO2的成因和来源

四川盆地东部天然气中CO2含量多数小于2%,但H2S含量大于5%时CO2含量普遍较高.川东地区天然气13C1值较高,与H2S含量之间没有明显关系.油型气样品普遍发生了甲、乙烷碳同位素倒转,而煤成气样品则表现出正序特征.天然气中CO2的δ13C1值大致可以分为较低（24‰～12‰）和较高（8‰～4‰）两类.这些天然气具有较低的R/Ra值和分布较广的CO2/3He比值,与幔源气体不同,CO2均为典型壳源成因.高δ13CCO2值的天然气均位于川东北地区,其中低（不）含H2S气藏中的CO2主要来自二叠纪岩浆活动和高热流作用下碳酸盐岩的热分解,而TSR反应程度较高的气藏中的CO2则主要来自碳酸盐岩储层在酸性较强的地层水中发生的去白云岩化作用,TSR成因的CO2基本进入到次生方解石中.川东的中、南部地区天然气则具有低的δ13CCO2值,该区受峨眉山地幔柱活动影响较小,天然气中的CO2均为有机成因,其中卧龙河气田天然气尽管经历了TSR作用,但反应程度相对较低,地层水酸性较弱,储层尚未发生去白云岩化,CO2仍以TSR成因的为主,具有较低的δ13C值.     

松辽盆地北部基底浅变质岩热模拟实验及其气态产物地球化学特征

松辽盆地北部徐深气田探明储量已超过1000×108m3,是中国潜在的一个大气田区.但是,关于深层天然气的成因和来源仍存在较多争议.盆地北部基底浅变质岩分布广泛,是深层天然气的可能气源岩.主要通过对松辽盆地北部基底浅变质岩的热模拟实验,对其生烃潜力及其气态产物地球化学特征进行研究.将取自盆地基底石炭-二叠系浅变质岩在半封闭体系下从300℃加热到550℃进行生烃模拟,温度间隔为50℃,并对每个温度点气态产物进行定量与地球化学分析.实验结果表明:热模拟生成气体烷烃碳同位素组成δ13C1<20‰,δ13C1<δ13C2<δ13C3或δ13C1<δ13C2>δ13C3,表现为高过成熟煤成气的特征;均不具有无机气反序的特征(即δ13C1>δ13C2>δ13C3),与兴城气藏烷烃气碳同位素特征不符,而与取自盆地基底的天然气样碳同位素相近;模拟气体与高过成熟煤成气或油型气混合均不能使烷烃气碳同位素系列反序.浅变质岩具有一定的生烃潜力,相当于烃源岩Ro在2.0%～3.5%范围内,生烃强度为3.0×108～23.8×108m3/km2.     

川东北地区飞仙关组高含H2S天然气TSR成因的同位素证据

四川盆地川东北地区是中国含油气盆地中已发现的高含硫化氢天然气储量最大的地区. 目前已探明储量和控制储量规模近3000×10⁸m³. 这些高含硫化氢天然气藏主要分布在渡口河、铁山坡、罗家寨、普光等构造带上, 储集层为三叠系飞仙关组鲕滩云岩. 天然气中硫化氢含量平均在14%, 部分高达17%. 虽然多数学者认为H₂S在深部碳酸盐储层中的大量聚集是硫酸盐热化学还原(Thermochemical sulfate reduction, TSR)的结果, 但是TSR过程及其留下的地质地球化学证据并不十分清晰. 作者通过对碳酸盐地层、次生方解石等的碳同位素, 硫化氢、硫磺、石膏、黄铁矿等的硫同位素分析, 以及天然气组成、烃类碳同位素和储层岩石学等方面, 进一步证实了该地区高含硫化氢天然气属硫酸盐热化学还原反应(TSR)成因. 硫化氢、硫磺和方解石是烃类气体参与TSR反应后形成的. 在TSR消耗烃类的过程中, 烃类气体中的碳参与反应并最终转移到次生方解石中, 成为次生方解石的碳源, 从而导致次生方解石的碳同位素严重偏轻, 可低到&#8722;18.2‰. TSR的中间产物硫磺和最终产物硫化氢及黄铁矿, 硫源均来自于飞仙关组地层中的硫酸盐. 在硫同位素分馏过程中, 键能决定了³²S先逸出, 而且逸出越早, 其形成硫化物(H₂S)或硫磺的d ³⁴S越小; 而对于参与反应的石膏来讲, 反应程度越高, 其³²S逸出越多, 剩余的³²S就越少, ³⁴S就会相对增多, 测试结果证明了硫同位素动力学分馏的这一过程.     

四川盆地高硫天然气成藏机理的同位素研究

硫化氢形成机理对海相高硫天然气的勘探开发关系重大.研究的关键是直接测定自然界不同赋存状态(气、液、固)含硫物质的化学组成和同位素组成.为此,建立了利用MAT271型气体质谱计在线分析天然气中H_2S含量和不同含硫物质硫同位素组成的方法,开展了四川盆地包括烃源岩、储集岩、天然气、水溶气在内不同含硫物质的分析;对比分析结果表明,烃源岩中的含硫物质主要由BSR形成,天然气、水溶气和储集层中的含硫物质主要由TSR形成;对含硫天然气的碳同位素组成进行了系统分析,发现高含硫天然气甲、乙烷稳定碳同位素普遍呈倒转特征,其主要原因应与TSR有关;四川盆地不同层位的含硫物质硫同位素组成的地质实际分析表明,天然气中H_2S的硫同位素组成与同一层位或相邻层位的膏岩或卤水的硫同位素组成具有继承关系,表明H_2S形成和聚集具有自源-近源特征.     

塔里木盆地深层碳酸盐岩中气体包裹体组成及其碳同位素特征

通过分步加热法和真空电磁破碎法, 对塔参1井深层(>5700 m)碳酸盐岩包裹体中微量气体组分进行了质谱计在线检测, 并对真空电磁破碎法释放的气体进行了碳同位素测定. 组分测定结果表明, 虽然两种方法获得的气体成分有差别, 但总的情况是, 深层碳酸盐岩中包裹气体成分以CO₂为主, 其次为烃类气体CH₄, C₂H₆和C₃H₈. 非烃气体CO在分步加热法中丰度较高, 而在真空电磁破碎法测定中含量较低, 包裹体中N₂, H₂和O₂含量较低. 在5713.7 ~ 6422 m的下奥陶统和上寒武统中, 气体包裹体δ ¹³C₁表现出富¹²C, 类似于生物气的特点(-52.4‰ ~ - 63.1‰), 但其组分却没有生物气“干”的特征. 深层包裹体中这一特征可能主要与烃类气体的运移分馏因素有关. 塔中个别深层天然气中较轻的CH₄碳同位素特征可能也有类似成因. 而在下寒武统7117 ~ 7124 m处的气体包裹体则δ ¹³C₁较重, 为高成熟度CH₄的特点. 深层碳酸盐岩包裹体中 主要表现出无机成因的特点, 与塔中天然气的CO₂碳同位素值所表现的成因一致.     

中国稠油区浅层天然气地球化学特征与成因机制

在我国发育稠油的含油气盆地中,广泛分布着浅层天然气,浅层气资源潜力巨大.研究发现这些浅层天然气与稠油具有密切的成因关系,是厌氧微生物降解原油过程中形成的次生成因的生物气,也称为稠油降解气,它们一般分布在稠油油藏的上倾方向或周围.这种天然气以干气为主,主要成分是甲烷,乙烷以上的重烃类含量较低,非烃中N2含量较高;甲烷的碳同位素值偏轻,一般介于生物气与热解气之间,乙烷的碳同位素偏重,可能混合有热成因气;CO2显示出异常重的碳同位素值,因此,在微生物降解原油过程中碳同位素分馏效应十分明显.稠油降解气的生成是一个十分复杂的地质地球化学和微生物地球化学过程,是在多种微生物群体参与下发生的一系列有机-生物和水-烃反应综合作用的结果,受多种因素控制.     

鄂尔多斯盆地东缘煤层气甲烷碳同位素分布及成因

鄂尔多斯盆地东缘煤层气甲烷碳同位素分布及其成因对认识该区煤层气藏的形成和分布规律,煤层气资源评价具有重要意义.在系统总结该区煤层气组分和煤层气碳同位素的地域、时域和煤阶分布特征的基础上,结合煤储层演化过程,分析了甲烷碳同位素的变化规律.该区甲烷碳同位素分布范围宽,同位素组成总体偏轻,地域上由北往南呈现"变轻-加重-变轻"的趋势,针对性分析认为北部低煤阶次生生物气的生成,中部水动力活跃地区引起的水溶解分馏,南部构造演化过程中地层抬升造成的解吸分馏,以及局部岩浆运动引起的快速增温生烃分馏是造成该区甲烷碳同位素普遍偏轻的主要因素.     

四川东部飞仙关组鲕滩气藏储层含自然硫不混溶包裹体及硫化氢成因研究

据显微观测和流体包裹体的激光拉曼分析结果, 在四川省开县, 金株-罗家地区下三叠统飞仙关组, 含H₂S气藏的碳酸盐岩储层样品中发现含元素硫、液态烃、沥青等多种形态特殊的不混溶包裹体. 根据地层岩性、埋藏史和流体包裹体均一温度、沥青反射率等测定结果, 气藏中H₂S的成因主要是含烃储层在晚白垩世时期, 经受140~170℃的高温油裂解成气阶段, 烃类与含膏云岩层段中的CaSO₄热反应生成的(TSR). 储层中大量不混溶包裹体的研究结果, 揭示了元素硫的形成是在第三纪区域抬升降温减压阶段, 含H₂S的天然气储层在温度86~89℃, 压力(305~340)×10⁵Pa的地质流体中, 部分H₂S受氧化以及硫硫酸盐与烃类和H₂S进一步反应的结果. 同时在此期间生成的石膏-硬石膏、方解石矿物捕获了元素硫等微粒, 形成了一批形态特殊的不混溶包裹体, 它们充分记录了储层流体的复杂情况与气藏中H₂S和元素硫的成因信息.     

甲烷碳同位素判识天然气及其源岩成熟度新公式

天然气成因与来源判识始终是天然气勘探与研究的难点与热点问题,国内外许多学者提出了多个应用天然气碳同位素组成判识气源岩成熟度的经验公式.但是,随着油气勘探程度的提高,以往经验公式在判识新发现天然气源岩成熟度时常出现明显偏差,需要对这些经验公式进行必要的修正.准噶尔盆地西北缘二叠系湖相烃源岩有机质生成的天然气属于典型油型气...     

利用储层流体包裹体的PVT特征模拟计算天然气藏形成古压力——以鄂尔多斯盆地上古生界深盆气藏为例

利用PVTsim软件, 通过对鄂尔多斯盆地上古生界山西组砂岩储层中的次生液态烃包裹体和同期含气态烃包裹体的研究, 建立起利用它们的二元一次等容线方程二者联立求得该期包裹体的捕获温度和压力的方法. 研究结果表明, 鄂尔多斯盆地上古生界石炭-二叠系储层砂岩次生包裹体的捕获压力为21~32 MPa, 均一温度在100~110℃范围的含气态烃包裹体, 其最小捕获压力比真正捕获压力低6~7 MPa, 其均一温度比捕获温度低2~3℃; 包裹体的捕获温度和压力从南向北有逐渐减小的趋势; 包裹体的捕获压力远小于当时的静水压力. 这些特征与该深盆气藏形成的地质地球化学条件相一致.     

和田河气田凝析油油源及油气成因关系判识

运用有机地球化学方法,对和田河凝析油进行了油源对比,并对相伴生的凝析油与天然气的成因关系进行了判识.研究结果表明,和田河凝析油具有高的姥鲛烷/植烷比(Pr/Ph),高的C28规则甾烷相对含量(25%),丰富的C26-C27三芳甾烷和三芳甲藻甾烷以及较重的碳同位素组成等地球化学特征,与寒武系烃源岩具有良好的可比性,应源自寒武系烃源岩.多项分子化合物成熟度参数表明,和田河凝析油成熟度并不高,为成熟-高成熟原油范畴.和田河凝析油与天然气虽均源自寒武系烃源岩,天然气亦为原油裂解气,但一系列证据表明,和田河气田的天然气并不是由伴生的凝析油裂解而成,原油裂解生成天然气的过程也不是在现今储层内发生的(非原位裂解气).井口条件下产出的液态凝析油应该是呈分散状溶解在天然气中,是由天然气携带注入气藏的.     

东天山金窝子石英脉金矿床成矿流体和成矿物质的来源

对东天山金窝子石英脉金矿床的3号脉和210号脉的主成矿阶段的石英、黄铁矿和闪锌矿的包裹体流体做了气体组分和H,O同位素组成测定.主成矿阶段的石英与硫化物交替沉淀,并且硫化物的沉淀总体较石英晚.石英和闪锌矿中的流体包裹体以原生为主.黄铁矿包裹体水的H,O同位素组成反映了成矿流体的2个主要来源,一个是去气后的隐伏岩体,一个是~(18)O/~(16)O组成受围岩缓冲控制的地下水,石英包裹体水的H、O同位素组成主要反映了地下水.硫化物包裹体流体的大部分气体组分都比石英者高.气体组分之间的线性关系指示富气体岩浆流体与大气降水来源的地下水的混合趋势.硫化物和石英包裹体流体分别含有较多的岩浆流体和地下水,因而记录了成矿流体成分的脉动式变化,说明岩浆流体是脉动式输入到地下水的.黄铁矿和方铅矿的硫、铅同位素组成表明,硫主要来自于岩浆,金属物质来源于从地幔到全壳的各种贮库     

鄂尔多斯盆地米脂气田天然气逸散: 流体包裹体证据

鄂尔多斯盆地米脂气田南侧断裂带充填的方解石脉富含天然气包裹体.应用流体包裹体测试、稳定同位素分析和热释光年龄测定等手段,研究了方解石脉和天然气包裹体成因特征及其形成时间.分析表明,天然气包裹体形成温度在130～140℃之间,盐度为5.5(质量百分比)NaCl～6.0(质量百分比)NaCl,表明天然气包裹体属于盆地内热成因烃类流体.热爆法分析方解石脉包裹体烃类气体含量最高达2.4219m3/t,C1/ΣCi比值最高为91%.激光拉曼光谱分析的单个包裹体中烃类气体最高含量为91.6%.方解石脉δ13CPDB为-5.75‰～-15.23‰,δ18OSMOW为21.33‰～21.67‰,表明断裂带中含天然气包裹体方解石脉属于淡水成因方解石.天然气包裹体δ13C1PDB为-21.36‰～-29.06‰,δDSMOW为-70.89‰～-111.03‰,其与米脂气田同属于煤成天然气.含天然气包裹体的方解石脉热释光年龄为32.4±34.2万年.综合研究认为,晚期断裂构造活动对天然气成藏具有重要影响,米脂气田南侧断裂带方解石脉天然气包裹体是米脂气藏受喜马拉雅构造活动影响,天然气沿断裂发生逸散的证据.     

中国海相碳酸盐岩烃源岩成气机理

突破传统研究烃源岩成气机理只从源岩自身特点出发的思想, 针对中国叠合盆地中下部海相碳酸盐岩烃源岩发育与分布的特点以及成气、成藏过程中的各种作用, 综合两者建立碳酸盐岩的复杂成烃模式. 不仅包括碳酸盐岩自身的三段式成气特点, 亦包括成气、成藏过程中原油热裂解生气以及次生有机质受热再次生气过程. 海相碳酸盐岩烃源岩优质生烃母质决定生烃过程中油气比高, 易形成古油藏, 这是有机质一次富集的过程. 古油藏热裂解形成天然气是高效形成天然气藏的重要途径. 储集性碳酸盐岩中次生有机质经二次深埋后可再次生气而成为一种有效的气源岩.     

哀牢山金矿带金成矿流体He和Ar同位素地球化学

根据矿物流体包裹体He和Ar同位素组成的测定结果 ,在分析成矿后各种后生作用对流体包裹体初始He和Ar同位素组成的影响的基础上 ,讨论了哀牢山金矿带中镇沅、墨江和大坪三个金矿床成矿流体的成因 .结果表明 ,流体包裹体中因氦扩散丢失而引起的氦同位素分镏以及后生叠加的He和Ar均可忽略不计 ;该金矿带的成矿流体 ,是富含地壳放射成因氦的饱和空气雨水与富含幔源氦的深源流体两端元混合的结果 .     

东天山金窝子石英脉金矿床成矿流体和成矿物质的来源

对东天山金窝子石英脉金矿床的3号脉和210号脉的主成矿阶段的石英、黄铁矿和闪锌矿的包裹体流体做了气体组分和H,O同位素组成测定。主成矿阶段的石英与硫化物交替沉淀,并且硫化物的沉淀总体较石英晚。石英和闪锌矿中的流体包裹体以原生为主。黄铁矿包裹体水的H,O同位素组成反映了成矿流体的2个主要来源,一个是去气后的隐伏岩体,一个是~(18)O/~(16)O组成受围岩缓冲控制的地下水。石英包裹体水的H,O同位素组成主要反映了地下水。硫化物包裹体流体的大部分气体组分都比石英者高。气体组分之间的线性关系指示富气体岩浆流体与大气降水来源的地下水的混合趋势。硫化物和石英包裹体流体分别含有较多的岩浆流体和地下水,因而记录了成矿流体成分的脉动式变化,说明岩浆流体是脉动式输入到地下水的。黄铁矿和方铅矿的硫、铅同位素组成表明,硫主要来自于岩浆,金属物质来源于从地幔到全壳的各种贮库。