二连盆地吉尔嘎朗图凹陷煤层气成因类型及勘探方向

低煤阶煤层气地球化学特征及成因判识是勘探选区重要基础。通过解剖煤层气井气、水组成及其碳、氢同位素特 征,探讨了二连盆地吉尔嘎朗图凹陷煤层气成因。结果表明：煤层气组分中甲烷占93.41%,重烃及二氧化碳含量低,为典 型干气;甲烷碳同位素(δ13C)值介于-62.5‰~-60.1‰之间、氢同位素(δD)值介于-275.1‰~-270.2‰之间、二氧化碳碳的同位 素(δ13C)值介于5.1‰~6.2‰之间,反映其为生物成因气。煤层水来源于大气降水,呈弱碱性、较低矿化度。煤层气井气、水 氢同位素特征表明研究区97%左右生物成因气形成于二氧化碳还原机制。生物气藏是吉尔嘎朗图凹陷重要煤层气勘探方 向,适宜地下水环境是勘探选区关键因素。     

松辽盆地南部浅层天然气地球化学特征及其成因分析

由于松辽盆地南部浅层天然气成因研究比较薄弱,通过采集伏龙泉地区泉头组天然气样品,对天然气组分、碳同位素、轻烃组分进行了分析。结果表明该地区天然气有油型气和生物降解气2种成因。第一类天然气甲烷碳同位素值在-35‰左右,甲烷及其同系物碳同位素呈正碳分布;甲基环己烷指数在20%左右、环己烷指数略高于10%,符合油型气的特征。由甲烷碳同位素计算的R₀值,以及轻烃中的庚烷值和异庚烷值均在高-过成熟的范围,因此是高成熟的油型气。第二类天然气甲烷碳同位素偏轻,丙烷碳同位素偏重;轻烃色谱图中以环烷烃为主峰,轻烃内组成中支链烷烃和环烷烃含量高,各项轻烃参数(甲基环己烷指数、庚烷值、K1值等)都在较大范围内波动,为生物降解气。这一研究对于今后该区天然气勘探与资源评价及其成藏机理研究具有重要意义。     

祁连山冻土区天然气水合物烃类气体成因及其意义

对祁连山冻土区天然气水合物钻井岩心游离气样品开展研究,测试烃类气体的组分和碳氢同位素,判断天然气水合物的气体成因类型及成藏模式。结果显示烃类气体组分复杂,除甲烷外,还含有较高的乙烷、丙烷等重烃组分。甲烷碳同位素分布范围最广,气体成因来源相对简单,没有明显受到次生改造作用的影响。该区天然气水合物属于热解成因,判断来自深部的三叠统尕勒得寺组烃源岩。本研究可为我国高原冻土天然气水合物勘探和开发提供理论依据。     

辽河盆地天然气中重烃异常富集重碳同位素的成因探讨

近年来大量的研究结果表明天然气碳、氢同位素组成特征是判识天然气成因类型、进行气源对比、估算天然气的成熟度和确定天然气是否被次生改造等的有效地球化学手段。通常认为甲烷的碳同位素组成主要受源岩的母质类型和热演化程度的影响,乙烷、丙烷等重烃碳同位素组成主要决定于源岩有机母质的碳同位素组成,同时也明显地受热演化程度的影响。在辽河盆地发现一类碳同位素组成异常的天然气。这类天然气是分布于辽河盆地东部凹陷桃园地区和黄金带地区的部分浅层天然气,其甲烷的碳同位素组成δ13C₁值为-44‰～-40‰,乙烷δ13C₂值为-13‰～-6.6‰,丙烷δ13C₃值-6.1‰～+3.3‰,该类天然气的乙、丙烷异常富集重碳同位素,到目前为止在天然气藏中还是首次发现。根据地球化学资料和地质背景分析认为这天然气应是未成熟阶段的生物气或低成熟阶段的生物-热催化过度带气经过细菌氧化后形成的。     

天然气成因碳同位素指标评述

地球排气过程和费-托合成反应中碳同位素分馏作用使其具有非常大的变化范围,覆盖了目前所说的有机成因气和无机成因气,要求人们重新审视目前判别无机成因气的碳同位素指标。天然气水合物中甲烷和二氧化碳较轻碳同位素值表明,无机成因天然气可以有更宽的同位素分布范围．碳同位素不是天然气成因唯一的判别方法,利用甲烷伴生气体的组分含量、天然气运移方式、赋存特征、与构造作用的关系都可以判断天然气的无机成因．     

南海中部近代沉积物中烃类气体的地球化学特征及其来源

测试了 37个南海中部北部、南部陆坡以及深海平原表层近代沉积物中的烃类气体的组成和 14个样品的甲烷碳同位素组成,北部陆坡区甲烷的归一化平均含量 94%,南部陆坡区 91%,深海平原 95%,重烃含量分布在 0 ~20%,总体平均为 9%,甲烷的碳同位素陆坡区为-30‰~-40‰,深海平原区在-24‰到-36‰之间。陆坡区烃类气体主要为热成因气,深海平原中的烃类气体可能由与火山活动有关的有机成因气以及通过断裂到达海洋表层沉积物的无机成因气组成。     

柴达木盆地东部石炭系海陆过渡相煤系页岩气地球化学特征及成因

为了弄清柴达木盆地东部石炭系海陆过渡相页岩气特征和成因,选取柴页2井石炭系克鲁克组泥页岩和页岩气样品展开地球化学研究。通过对泥页岩样品热解和镜检实验,页岩气现场解析、室内气体组分测试和碳同位素分析,取得以下认识：柴达木盆地上石炭统海陆过渡相煤系地层发育暗色泥页岩、碳质泥页岩、煤和泥灰岩4类富有机质沉积,TOC含量平均值分别为3.46%、12.34%、77.62%和1.89%,以Ⅲ型和Ⅱ2型干酪根为主,处于高成熟演化阶段,具备生成大量页岩气的物质基础。柴页2井现场解析气中氮气含量较高,含极少量Ar和He,烃类气体以甲烷为主,总体为干气;甲烷稳定碳同位素组成主要分布在-48.6‰～-39.8‰,介于海相和陆相页岩气之间,随深度增大,呈现碳同位素偏重的现象;页岩气以热成因气为主,其次是生物成因气。     

鄂尔多斯盆地兴县地区煤层气地球化学特征及成因

煤层气化学组分、甲烷碳氢同位素特征对煤层气成因、分布规律和煤层气资源评价具有重要意义。为了查明河东煤田北部兴县地区山西组、太原组煤层甲烷及二氧化碳成因，采集研究区煤层气井解吸气样，通过组分分析、CH₄碳氢同位素和CO₂碳同位素测试，根据煤层气成因图版，分析了煤层气稳定同位素的地质影响因素，揭示了研究区煤层气成因。结果表明，区内主力煤层的甲烷碳同位素存在明显差异:8煤甲烷δ13C₁值介于-55.1‰~-44.2‰，平均为-49.2‰；13煤δ13C₁值介于-65.7‰~-55.7‰，平均为-59.8‰。同一煤层内甲烷碳同位素呈现出随煤层埋深增加而变重、随水动力条件增强变轻的特点；甲烷碳同位素偏轻，重烃组分偏少，表明受到一定因素或次生作用的影响。8煤以热成因气为主，13煤以次生生物成因气为主。研究区8煤δ13C （CO₂）介于-17.3‰~-4.8‰，13煤δ13C （CO₂）介于-26.3‰~-6.9‰，二氧化碳为煤热演化初期或最近一次煤层抬升再沉降后煤中有机质热裂解产生。研究成果为明确该区煤层气勘探开发方向提供了理论依据。      

淮南煤田潘北煤矿4-1煤层瓦斯组分和碳同位素特征及其成因意义

煤层瓦斯组分和碳同位素等地球化学特征受瓦斯形成过程和后期改造作用影响,对判别煤层瓦斯的成因具有重要的意义。以淮南煤田潘北煤矿4-1煤层瓦斯样品为研究对象,分别对气体组分和碳同位素(CH4、CO2)值进行了测试,结果显示:4-1煤层瓦斯烃类气体中甲烷占绝对优势,贫重烃气体,非烃类气体中二氧化碳含量少于5%,呈明显的次生生物成因特征。氮气与甲烷含量之间呈负相关,说明瓦斯组分受大气影响较大。4-1煤层甲烷碳同位素值为-62.15‰~-51.57‰,结合煤层的变质阶段,属于次生生物成因气,二氧化碳碳同位素特征则表明其典型的生物成因。     

二叠系火山碎屑岩气藏天然气地球化学特征及气源分析——以四川盆地成都—简阳地区永探1井为例

2018年12月底,在四川盆地二叠系火山岩发育地区部署的风险探井永探1井测试获得22.5万m³/d的高产工业气流,实现了二叠系火山碎屑岩的重大勘探突破,展现了火山碎屑岩气藏的巨大勘探潜力。本文根据该钻井成果资料,应用分析化验数据,采用不同地区气-气对比方法,开展了成都—简阳地区天然气地球化学特征分析、源-储接触关系解剖及气源综合对比。在此基础上,对二叠系火山碎屑岩气藏天然气成因进行了鉴别,对天然气来源进行了判识。结果表明：永探1井火山岩气藏天然气均为典型的干气,干燥系数达0.997,CH₄质量分数高,平均为99.03%,C₂H₆质量分数低,平均为0.35%,C₃H₈几乎没有,不含H₂S;天然气甲烷、乙烷碳同位素值均较轻,甲烷碳同位素平均值为-32.17‰,乙烷碳同位素平均值为-34.27‰,且岩心及镜下可见大量残余沥青,天然气成因鉴别分析表明永探1井火山岩气藏天然气为原油二次裂解气;通过源-储接触关系解剖以及天然气甲烷、乙烷碳同位素对比分析,表明永探1井火山碎屑岩气藏天然气主要来源于德阳—安岳台内裂陷内发育的巨厚下寒武统筇竹寺组优质烃源岩,部分来源于中二叠统。     

东北漠河盆地甲烷碳氢稳定同位素异常及形成机制

东北漠河盆地是我国陆域多年冻土区天然气水合物聚集成藏及勘探的潜在区域。近几年,在漠河盆地实施天然气水合物钻探实验井和气源探井的过程中发现,该区甲烷碳、氢同位素δ^13 CCH4、δDCH4值明显偏低,负向偏移特征明显:碳同位素δ^13 CCH4 值多数小于-60‰,最低达-82.9‰;氢同位素δDCH4 值绝大多数低于-350‰,最低达-450‰。通常,埋深小于1 500m的范围,甲烷碳同位素δ^13 CCH4 值随深度增大,氢同位素δDCH4 值随深度减小;深度大于1 500m,甲烷碳、氢同位素δ^13CCH4 、δDCH4 值随深度同步增大。研究表明:漠河盆地的甲烷碳稳定同位素负向偏移,主要与甲烷的微生物成因有关;甲烷氢稳定同位素负向偏移,则是盆地所处较高纬度独特气候引起的地表水蒸发或大气冷凝降水过程的瑞利蒸馏和乙酸发酵的甲烷生成方式共同作用的结果。     

湖南茶陵盆地晚白垩世古降水氧同位素

在岩相、阴极发光分析基础上,对湖南茶陵盆地戴家坪组成壤钙质结核进行了碳、氧同位素测试,重建了该区晚白垩世古降水的氧同位素。分析结果显示,戴家坪组发育钙质古土壤,背景岩性以洪积扇环境下形成的副砾岩为特征;钙质结核主要由棕红色微晶方解石基质和浅红色方解石脉构成,前者的阴极发光呈微弱橘红色或不发光,后者发光呈明亮橘黄色;钙质结核的δ18O值（VPDB）介于-7.96‰~-11.35‰之间,δ13C值（VPDB）为-7.30‰~-8.24‰。综合方解石构成、阴极发光和氧同位素表明,钙质结核存在两期方解石沉淀作用。依据氧同位素分布特征,在样品CL-11C4的δ18O值（VPDB）中识别出2条大气方解石线（MCLs）,分别为（-9.04±0.18）‰和（-8.03±0.11）‰。进一步根据古纬度和地表温度,估算出茶陵地区晚白垩世晚期的大气降水δ18O_w值（VSMOW）为-5.76‰~-6.80‰,与北美近似纬度地区同期的降水一致,为白垩纪水文循环模型及古大气环流模拟提供了基础参考数据。     

辽河盆地烃类气体组分及同位素组成

辽河盆地是一新生代断陷盆地,盆地内天然气资源丰富,天然气成因复杂.本文通过对该盆地80个天然气样中烃类气体组分组成及同位素组成的分析研究,探讨了该盆地烃类气体的成因,为盆地天然气勘探提供了地球化学方面的信息.     

1854m～2608m气源岩中产甲烷菌的富集培养和发酵产气实验研究

供试样品１０个，为准噶尔盆地马庄气藏侏罗系气源岩，埋深１８５４ｍ～２６０８ｍ，形成于沼泽－滨浅湖相沉积环境，为ⅡＢ～Ⅲ型有机质，Ｒ０值＜０.７４％，处于低演化阶段。本文就烃源岩中厌氧发酵细菌的数量及产甲烷菌的类型、分布状况进行了研究，并直接利用地质样品进行了生化模拟产气实验。样品中发酵性细菌数量分布在５×１０２个/ｇ～２.３×１０４个/ｇ之间。在３５℃～６５℃状态下，从样品中普遍富集培养出产甲烷球菌（Ｍｅｔｈａｎｏｃｏｃｕｓ）；在５５℃条件下，从７号样品中富集培养出产甲烷杆菌（Ｍｅｔｈａｎｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ）。模拟产气结果表明:①３５℃时的甲烷累计产气量最高，为２９.４８ｍｌ～３９.４１ｍｌ，占总产出气体的８０％以上。（２）产出气体组份一致，以ＣＨ_４和ＣＯ_２为主，含极微量的乙烷和丙烷。（３）在３５℃时，产出甲烷气体的δ１３Ｃ值分布在－４０.１２‰--４３.９８‰之间，５５℃时为－５６.８２‰--６０.１０‰，６５℃时为－５８.０６‰--６５.１１‰，３５℃～５５℃时产出气体的甲烷碳同位素比值中值与实际气藏天然气的甲烷δ１３Ｃ值相近。该项研究为探讨产甲烷菌等厌氧微生物在２０００多米沉积岩中仍有活动提供了直接?     

祁连山木里三露天天然气水合物层段碳酸盐矿物学地球化学特征

祁连山木里三露天天然气水合物与碳酸盐相伴产出是一种常见现象。为探讨这些碳酸盐的形成环境,对碳酸盐进行了矿物X射线衍射分析、主微量元素 测试以及碳氧同位素测试。X射线衍射结果表明,样品中碳酸盐矿物主要由方解石、白云石以及少量菱铁矿组成。微量元素和稀土元素特征显示碳酸盐形成于干旱氧化环境。δ¹³C_VPDB为-2.3 ‰~3.77‰,平均为2.43‰;δ18OVPDB为-17.90‰~-10.69‰,变化范围不大,碳氧同位素显示碳酸盐矿物中的碳可能为天然气水合物分解、白云石沉淀和湖水混染等联合作用所致,氧的 来源可能受大气降水影响。     

成藏过程对天然气地球化学特征的控制作用

克拉2和阿克1天然气都具有组分明显偏干、碳同位素明显偏重的特征,如克拉2和阿克1天然气的干燥系数都接近于1.0,克拉2天然气的δ13C₁为-27.3‰～-31.1‰,阿克1天然气的δ13C₁为-21.9‰～-25.2‰,从“源控”的角度似乎这些天然气应该属于过成熟煤成气,这样计算所得到的天然气成熟度远大于实测和模拟计算的源岩成熟度。因此在解释克拉2和阿克1天然气数据的时候,除了“源控”的因素外,更应强调成藏过程的影响。分析认为晚期阶段聚气是造成克拉2和阿克1天然气都具有组分明显偏干、碳同位素明显偏重的主要因素。     

胶北荆山群张舍石墨矿碳同位素特征及其地质意义

中国的石墨矿床广泛发育于华北克拉通周边的孔兹岩系内,其碳质具有多来源特征,碳质的大量沉积集聚对古环境具有指示意义。文中总结前人同位素年代数据,将荆山群的形成时代限定在2.1~1.9 Ga,同时报道了胶北张舍矿区荆山群陡崖组石墨矿床的12件岩石样品主量元素数据、10件石墨δ13Cgrap数据、4件透辉石大理岩δ13Ccarb与δ18Ocarb数据和15个石墨晶体的拉曼光谱数据。8件片麻岩样品的δ13Cgrap为-21.7‰～-18.6‰,平均值(-20.5±0.9)‰,2件透辉石大理岩样品δ13Cgrap分别为-16.3‰和-19.3‰,均略高于全球有机质平均水平((-26±7)‰),4件透辉石大理岩样品的δ13Ccarb和δ18Ocarb值分别为-8.9‰~0.2‰和12.5‰~16.6‰。拉曼光谱谱峰数据计算出石墨经历的最高温度为700~800 ℃。碳同位素数据显示石墨碳质来源以有机质为主,主要为生物成因,并与无机碳混合,产生了均一化,导致碳同位素变重。高温变质作用以及流体的影响是石墨碳发生均一化的重要因素。古元古代生物成因石墨矿床的大量产出,伴随同时代的叠层石爆发、磷块岩沉积、海洋碳循环扰动等现象,指示了古元古代晚期具有很高的生物产率,并发生大规模的有机质埋藏。     

石油碳、氢同位素组成的研究

通过对我国18个含油气区、385个石油样品进行碳、氢同位素和部分馏份碳同位素分析,将所获数据对两种不同性质的石油如正常原油和轻质（凝析）油分别研究其碳、氢同位素地球化学特征,提出轻质（凝析）油的碳同位素值（δ13C为-32.5‰～ -24.3‰）比正常原油δ13C为-34.4‰～ -24.6 ‰．6‰）相对偏高;石油馏份中芳烃碳同位素组成的变化受母质继承效应更为明显。因此,用芳烃碳同位值可以判识不同母质来源的石油。与海相有关的轻质（凝析）油的氢同位素值大于-15.0‰,而非海相轻质（凝析）油的δD值( δD为-21.0‰～-1.05‰）基本覆盖了海相轻质油的分布范围,从淡水－微咸水－半咸水和海水环境其氢同位素有明显变重趋势,表明氢同位素主要与沉积环境密切相关。     

西藏申扎早二叠世碳酸盐岩的极低碳稳定同位素及其冷泉指示意义

极低碳稳定同位素是识别地质历史时期古冷泉及其甲烷释放事件的关键证据,目前,世界范围内尚无有关二叠纪冷泉活动的直接证据报道。本研究首次报道了西藏地区拉萨地块早二叠世碳酸盐岩的极低碳同位素数据,δ¹³C_V-PDB值最低可达-34.69‰,碳、氧稳定同位素呈现较好的负相关性,指示为甲烷厌氧氧化作用成因。该碳酸盐岩发育于西藏申扎地区下二叠统昂杰组上段(碎屑岩段),以透镜状碳酸盐岩夹层及碳酸盐质胶结结核产出,可见方解石结晶扇,其碳同位素普遍较结核中碳酸盐胶结物更贫¹³C。推测研究区存在早二叠世古甲烷冷泉渗漏活动,其成因可能与冈瓦纳冰期后温暖海水导致的海洋甲烷水合物藏的失稳释放有关。作为研讨地质历史时期水合物-冰期反馈模型的重要实例,本研究对进一步探讨冰期海平面变化、古海洋化学、古生态和古气候等特殊环境变化事件具有重要的指示意义。     

生物─热催化过渡带油气关系

本文在辽河盆地原油和天然气之间碳氢同位素关系研究的基础上，系统地研究了中国生物─热催化过渡带油气的地球化学特征，特别是它们之间同位素组成关系，划分出油气的不同组合类型，从而证明生物─热催化过渡带油气的自生自储特征，认为过渡带是油气形成聚集的重要垂向演化层段。同时为完善烃类形成的多源复合和多阶连续提供了佐证。