火山岩吸附CO2气的成藏潜力及实例分析

火山岩的脱气实验和对昌德东CO2气藏气源的分析结果表明:加热火山岩到250℃时,脱出挥发分总量为0.0299～0.0790mL/g,其中CO2脱出量为0.0218～0.0706mL/g(0.429～1.387wt%);挥发组分以CO2为主,还含有H2、CO、CH4等还原性气体,以及少量低碳烷烃,CO2含量和总烃呈现反比关系;基性岩的CO2脱出量、脱出率高于中、酸性岩;CO2脱出量与岩石碱质含量正相关.松辽盆地北部昌德东CO2气藏成藏模式为“自生自储“,成藏CO2气主要来自深部被火山岩吸附的气.随岩浆上升,在岩浆冷凝成火山岩的过程中被吸附于火山岩的节理、劈理和晶体位错之中的CO2气,连同火山岩包体中的残留气,成为高纯CO2气藏的主要补给源,并非地幔气体沿大断裂上来直接充注成藏.     

火山岩吸附CO2气的成藏潜力及实例分析

火山岩的脱气实验和对昌德东CO2气藏气源的分析结果表明：加热火山岩到250℃时，脱出挥发分总量为0．0299～0．0790mL／g，其中CO2脱出量为0．0218～0．0706mL／g（0．429～1．387wt％）；挥发组分以CO2为主，还含有H2、CO、CH4等还原性气体，以及少量低碳烷烃，CO2含量和总烃呈现反比关系；基性岩的CO2脱出量、脱出率高于中、酸性岩；CO2脱出量与岩石碱质含量正相关。松辽盆地北部昌德东CO2气藏成藏模式为“自生自储”，成藏CO2气主要来自深部被火山岩吸附的气。随岩浆上升，在岩浆冷凝成火山岩的过程中被吸附于火山岩的节理、劈理和晶体位错之中的CO2气，连同火山岩包体中的残留气，成为高纯Co2气藏的主要补给源，并非地幔气体沿大断裂上来直接充注成藏。     

火山岩吸附CO_2气的成藏潜力及实例分析

火山岩的脱气实验和对昌德东CO2气藏气源的分析结果表明:加热火山岩到250℃时,脱出挥发分总量为0.0299～0.0790mL/g,其中CO2脱出量为0.0218～0.0706mL/g(0.429～1.387wt%);挥发组分以CO2为主,还含有H2、CO、CH4等还原性气体,以及少量低碳烷烃,CO2含量和总烃呈现反比关系;基性岩的CO2脱出量、脱出率高于中、酸性岩;CO2脱出量与岩石碱质含量正相关。松辽盆地北部昌德东CO2气藏成藏模式为“自生自储”,成藏CO2气主要来自深部被火山岩吸附的气。随岩浆上升,在岩浆冷凝成火山岩的过程中被吸附于火山岩的节理、劈理和晶体位错之中的CO2气,连同火山岩包体中的残留气,成为高纯CO2气藏的主要补给源,并非地幔气体沿大断裂上来直接充注成藏。     

中国东部CO2气地球化学特征及其气藏分布

中国东部CO₂气田(藏)发育广泛,分布复杂。本文对中国东部松辽、渤海湾、苏北、三水、东海、珠江口、莺琼、北部湾等盆地和内蒙古商都地区以及部分现代构造岩浆活动区CO₂气田(藏)和气苗中CO₂的地球化学特征进行了分析和研究,探讨了中国东部CO₂气的成因、来源及分布。中国东部CO₂气的含量主要分布区间为0~10%,其次为90%~100%,呈现典型的U字型。δ¹³C_CO2值则呈现典型的单峰式分布,峰值区间为-6‰~-4‰。CO₂含量、δ¹³C_CO2值和R/Ra值综合表明,中国东部高含CO₂气以幔源无机成因为主,混有部分有机成因气和(或)壳源无机气。中国东部已发现的36个无机成因CO₂气田(藏)在空间分布上与新近纪及第四纪北西西向玄武岩活动带展布一致,深大断裂和岩浆活动是无机成因CO₂富集、运移和分布最重要、最直接的两大主控因素。     

松辽盆地徐深气田火山岩气藏相态与渗流机理

通过徐深气田天然气气体状态方程( PVT) 性质、天然气饱和水汽量和地层水PVT性质测试及全直径岩芯分析的气藏启动压力、储层流速敏感性和应力敏感性评价, 探讨了火山岩储层渗流机理。结果表明: 徐深气田火山岩气藏中CO₂含量差别较大(最高达86.88% ) , 天然气分子量与CO₂含量呈正相关; 偏差系数、饱和水汽含量及地层水中天然气含量受地层温度、压力、天然气组成及地层水矿化度等影响; 火山岩气藏启动压力与束缚水饱和度和空气渗透率均呈幂指数关系; 储层呈气水两相流特征, 具有弱速敏性和较强的应力敏感性, 易造成储层渗透率伤害以及孔隙结构改变。     

松辽盆地昌德气田天气气成因及成藏模式

通过对昌德气田中天然气的化学组分和碳同位素的分析发现,该区天然气的成因类型很复杂,既有有机成因天然气,又有无机成因天然气。昌德气藏和昌德东气藏中的天然气成因有一定的差别。昌德气藏中天然气重烃含量相对较低,出现重碳同位素和负碳同位素系列,可能有无机烃类气体的混入。昌德东气藏除有机成因的煤型气外,还发现有幔源成因的高纯二氧化碳气藏。非烃气体在纵向上的分布以登娄库组以下地层的营城组火山岩系地层含量最高。     

松辽盆地昌德气田天然气成因及成藏模式

通过对昌德气田中天然气的化学组分和碳同位素的分析发现 ,该区天然气的成因类型很复杂 ,既有有机成因天然气 ,又有无机成因天然气。昌德气藏和昌德东气藏中的天然气成因有一定的差别。昌德气藏中天然气重烃含量相对较低 ,出现重碳同位素和负碳同位素系列 ,可能有无机烃类气体的混入。昌德东气藏除有机成因的煤型气外 ,还发现有幔源成因的高纯二氧化碳气藏。非烃气体在纵向上的分布以登娄库组以下地层的营城组火山岩系地层含量最高。在平面上高含量非烃气体的分布常与深大断裂的走向一致 ,主要为无机成因     

CO2气综合识别技术及应用

CO₂气藏由于其物理、化学性质的特殊性,CO₂气勘探与烃类气既有相同又有区别,综合应用多种资料和多种技术方法是识别CO₂气(层)藏的有效手段。利用区域地质分析、地球物理和地球化学勘探方法综合评价非烃气的分布,提出钻探目标,通过非烃色谱测量法和红外线CO₂气体浓度测量法实现CO₂气层钻井现场动态检测,利用气体色谱检测相关录井参数资料、核测井密度中子孔隙度差值综合解释CO₂气层,有效地识别CO₂气。主要介绍CO₂气藏综合勘探技术的关键的新技术方法,如地球化学方法、录井和测井综合识别的关键技术方法等。     

松辽盆地火山岩包裹体稀有气体同位素与天然气成因成藏示踪

长期以来,国内外油气勘探主要是针对海相碳酸盐岩和海陆相碎屑岩,火山岩原来一直是油气勘探的禁区。松辽陆内裂谷盆地燕山期由于太平洋板块对中国大陆板块的斜向俯冲,发生弧后伸展裂陷,造成火山岩的大量喷发,以爆发相和溢流相为主。火山岩储层物性较好,不严格受埋深控制,但非均质性强,孔隙度0.5%~18.7%不等,渗透率0.0001×10^-3~1×10^-3μm²。火山岩裂缝内方解石脉或石英脉中包裹体捕获温度为105~250℃,多数在120~160℃;包裹体中气体³He/⁴He值分布在2.86×10^-7~7.33×10^-6,平均为2.48×10^-6;R/Ra＝0.26~5.24,多数R/Ra>1; ⁴⁰Ar/³⁶Ar＝293~2485,主值区间为500~900;⁴He/²⁰Ne＝0.32~1255,主值区间为10~95和170~370;δ¹³C₁=-17.1‰~-28.7‰,δ¹³C₂=-23.4‰~-32.4‰,δ¹³Cco₂=-10.97‰~-21.73‰。包裹体He、Ar、C等同位素数据表明,存在幔源通道,进而在火山岩中存在幔源无机成因气。根据火山岩产状和分布及其与断裂活动的关系,无机成因气藏主要分布于断裂带附近,有机成因气或有机-无机混源气则远离断裂活动带分布。本文包裹体同位素研究结果对确定松辽盆地深层火山岩储层中的天然气成因类型、分布规律,指导后续天然气勘探具有重要的参考价值。     

沉积岩中无机CO2热模拟实验研究

结合三水盆地的地质特点，分析了无机CO₂热模拟实验研究的可能性，进行了不同条件下的模拟试验和相关的分析测试，提出了无机CO₂生成量和转化率的概念和计算方法。从实验结果来看：含有一定量碳酸盐矿物的沉积岩，在一定温度下可转化形成相当数量的无机CO₂，无机CO₂转化率越高，岩石中碳酸盐矿物越容易转化生成无机CO₂；相同热成熟度条件下，Ⅱ型干酪根生成有机CO₂的量较Ⅲ型的少；CO₂中碳同位素与CO₂的成因密切相关，随有机质热成熟度的增加，同种类型有机质生成的有机CO₂相对富集¹³C；无机CO₂较有机CO₂的碳同位素明显富集¹³C，随水介质的pH值降低，无机CO₂气含量、模拟温度及时间的增加，无机CO₂相对富集¹³C。实验研究结果为CO₂成因研究及其资源评价提供了实验依据。     

山东济阳坳陷二氧化碳气成藏模式分析

山东济阳坳陷CO2气藏类型众多,成藏模式存在多样性。根据CO2气藏组分含量和同位素的分析结果,发现济阳坳陷CO2气藏以幔源成因为主,岩浆气源体是最重要的CO2气源体,火山岩体、火山通道和岩浆气源体附近的断裂对CO2气的运移成藏起关键作用。通过卸压条件下CO2的运移、CO2在断裂(裂缝)中的运移、CO2在孔隙—裂缝双重介质中的运移、CO2在砂质沉积物中的运移等一系列实验模拟,研究岩浆释出CO2气的运移成藏过程。结合已知气藏的运移成藏地质过程,建立济阳坳陷CO2气藏的3种地质模式,即侵入体—断裂—储集层转折成藏模式、侵入体—储集层直接成藏模式和埋藏火山通道—储集层直接成藏模式,为济阳坳陷CO2气成藏研究及其综合勘探奠定基础。     

水射流破碎联合CO2置换开采天然气水合物新工艺及实验研究

本文对目前开采天然气水合物的5种方法进行了归纳总结,重点分析了CO₂置换开采以及固体开采法,并通过分析这2种开采方法的优劣势,提出了水射流冲蚀、破碎海洋天然气水合物储层联合CO₂置换开采天然气水合物的新思路。水射流冲蚀、破坏水合物储层后形成的采空区能为CO₂提供更好的储藏空间并提高其与储层的作用面积,提高置换效率;封存的CO₂水合物也可以提高水合物储层的稳定性,具有良好的互补效应。实验结果表明,在整个置换过程中,含采空区储层CH₄置换率为24.3%,CO₂封存率为22.1%;完整储层CH₄置换率为15.3%,CO₂封存率为20.9%,置换率提升约59%,封存率提升约5.7%。采空区的作用主要体现在提升水合物置换介质的注入量上。     

5 12矿床成矿的地球化学条件分析

通过对伊犁512矿床成矿的物理化学条件分析,可知蚀源区的各类火山岩及盆地侏罗系砂岩和灰黑色泥岩是本矿床的铀源,含铀地下水是层间氧化带型铀矿床的成矿流体。由PHREEQC l.5地球化学模式程序计算得知,成矿流体中铀主要以UO_{2 (CO3);、UO2 ( CO3)3^4-的形式迁移,而有机质、黄铁矿对铀的还原沉淀作用及水解产物高岭土、伊利百对铀的吸附沉淀作用导致铀矿体产于层间氧化带的氧化还原过渡亚带。形成层间氧化带型铀矿床的决定性因素不是水中铀的含量,而是成矿时的地球化学条件。}     

新疆图拉尔根镁铁-超镁铁质杂岩体镍铜钴成矿岩浆作用过程:流体化学与碳同位素组成制约

东天山造山带的图拉尔根镁铁-超镁铁杂岩体为一个早古生代长期活动的幔源岩浆通道,大型铜镍钴硫化物矿体赋存于Ⅰ号超镁铁质岩体的顶部,不同类型岩石中辉石矿物的流体挥发份化学组成以H₂O为主（平均91%,5400.4mm³/g）,其次为H₂（2.0%）、H₂S（2.3%）和CO₂（2.1%）;赋矿角闪橄榄岩中CO₂和H₂S含量最高,辉长岩中流体挥发份含量低于辉石橄榄岩和橄榄辉石岩等岩浆早期结晶的岩石。CO₂和CH₄的δ¹³C值位于地壳与甲烷氧化的范围内,甲烷同系物的碳同位素组成具有正序分布模式,部分样品（TLG512）释出的CH₄和C₂H₆具有较重的δ¹³C值和反序分布特征。表明I号岩体不同类型岩石可能是不同期次岩浆活动的产物,成矿岩浆具有富H₂O和H₂S的特征,可能起源于被流体交代的亏损地幔源区,混染壳源组分可能为俯冲板片来源蚀变沉积有机质组分。     

西秦岭新生代高钾质玄武岩流体组成及其地幔动力学意义

西秦岭新生代高钾质玄武岩是认识大陆碰撞俯冲体制下地幔流体组成及深部动力学的岩石探针。本文采用分步加热质谱法测定了西秦岭高钾质玄武岩中斑晶及基质的流体化学组成和碳同位素组成,结果表明流体组分在200~400℃、400~800℃和800~1200℃阶段性释出,以H₂O为主,其次为CO₂和SO₂,并含有相对较高的He含量。从橄榄石斑晶到斜长石斑晶和基质H₂O和CO₂逐步升高。橄榄石斑晶流体挥发份主要释气峰温度(900~1200℃)明显高于中国东部地幔捕虏体及其它地区超镁铁质岩体中的橄榄石,流体组份以SO₂和CO₂等氧化性组份为主,其CO₂的δ¹³C值(-26.21‰~-20.85‰,平均-23.32‰)和CH₄的δ¹³C值(-42.35‰~-38.17‰,平均-40.03‰)低于基质的δ¹³C_CO2值(-16.43‰~-11.67‰,平均-13.22‰)和δ¹³C_CH4值(-44.22‰~-34.03‰,平均-39.70‰)。基质中CO₂和CH₄碳同位素组成具有机质热裂解特征。原始岩浆的流体挥发份主要为SO₂、N₂和CO₂,可能起源于较深的混杂地幔源区、演化于高f_O2的环境。流体挥发份化学和同位素组成表明高钾质玄武岩浆挥发份中存在地幔和地壳来源组分,幔源岩浆上升演化过程中可能加入了大量的H₂O和CO₂等,可能存在碳酸岩岩浆的混合或岩浆穿透区域碳酸盐地层的混染;其中的再循环壳源组分可能为古特提斯洋闭合俯冲或其后华北克拉通与扬子克拉通碰撞相关的再循环壳源沉积物脱出的流体组分。     

紫金山铜金矿床成矿流体与 成矿模式

紫金山铜金矿床位于闽西南海西-印支坳陷之西南部,上杭-云霄断裂带与宣和复背斜构造交汇处。通过流体包裹体和稳定同位素等工作,结合成矿地质条件,研究、观察铜金矿床的流体包裹体特征,测定成矿流体的T、P、D、X(组分)、δ¹⁸O和δD;测算pH和Eh值以及W/R、f_O2和f CO₂等参数。总结该铜金矿床为中低温中酸性火山热液成矿特征;溶液体系由KCl-NaCl-H₂S向CO₂-NaCl-H₂O-SO₄^2-演化;铜金成矿热液具有成矿早期以火山-岩浆深源为主,晚期有大量大气降水补给的中酸性火山热液性质。在上述研究基础上,探讨其矿床成因与成矿模式,对于进一步在火山岩地区寻找紫金山式铜金矿床具有实践意义和理论意义。     

浙东晚白垩世小雄破火山中火山-侵入杂岩的岩石成因

破火山内出露的火山岩与浅成侵入岩为硅质岩浆演化研究提供了一个重要窗口，从而备受关注。小雄破火山内的火山-侵入杂岩是中国东南沿海晚白垩世岩浆活动的典型代表，包括小雄组火山岩（K₂x）与两类侵入岩（花岗斑岩、正长斑岩）。本文以小雄火山-侵入杂岩为研究对象，开展了系统的锆石U-Pb年代学、岩石学和地球化学研究，旨在深入探讨破火山内火山岩与侵入岩之间的成因联系和岩浆演化过程。系统的LA-ICP-MS 锆石U-Pb年代学研究表明，小雄组火山岩形成于98~88Ma，并具有多期次喷发的特点，可分为下段、中段和上段，年龄分别为98~96Ma（K₂x¹）、95~92Ma（K₂x²）、~ 88Ma（K₂x³）。小雄花岗斑岩形成年龄为90Ma；正长斑岩形成稍晚，约88Ma。与下段流纹质玻屑凝灰岩的Nd-Hf同位素组成[ε_Nd（t）=-8.3~-7.2， ε_Hf（t）=-11.8~-7.2]相比，中段流纹岩要更为亏损[ε_Nd（t）=-5.84~-5.32， ε_Hf（t）=-10.1~-0.5]。研究表明，小雄组流纹质火山岩的母岩浆可能起源于发生在深部岩浆房中渐进的壳幔相互作用，中段流纹岩的源区混入了更多的亏损幔源组分。中段流纹岩与花岗斑岩具有相似的Nd-Hf同位素组成，以及 "互补"的微量元素地球化学特征，由发生在浅部岩浆房的分离结晶作用和堆晶作用所制约。值得注意的是，正长斑岩与花岗斑岩并不存在直接的成因演化关系，两者应是不同的起源。不同的正长斑岩岩株具有高度一致的结晶年龄、微量元素特征以及Nd-Hf同位素组成，以上特征均表明小雄破火山内的正长斑岩具有相同的起源。正长斑岩母岩浆起源于富集岩石圈地幔的部分熔融，岩浆源区混入了来自亏损的软流圈地幔组分，其地球化学成分变化主要受"普通辉石+磷灰石+钛铁矿"的分离结晶所控制。     

利用化探精查技术检测二氧化碳气藏

化探精查技术检测二氧化碳气藏异常方法是基于油气渗透理论,通过对CO₂(土壤或水中)和土壤全烃、碳酸钙、汞、同位素、荧光等地表地球化学指标组合异常的分析,结合地质—地球物理资料,预测CO₂气藏分布。笔者通过对济阳坳陷花沟地区化探方法、化探资料和气藏分布的综合分析,在区域地球化学背景分析研究基础上,指出区带异常,并结合油气地质、地球物理资料,对圈定的化探异常区进行分级评价,预测CO₂气藏聚集的有利区带,探索化探精查预测技术检测CO₂气藏的方法。     

采空区对CO2置换开采海域天然气水合物置换效果影响的实验研究

为揭示固体开采形成的采空区对CO₂置换开采天然气水合物置换效果的影响,开展了含采空区储层与完整储层的CO₂/N₂置换开采不同天然气水合物饱和度对比实验研究。结果表明：对于水合物饱和度分别为30%和45%的试样,含采空区储层较完整储层的CH₄置换率分别提高了5.5%和9%,单位体积CO₂封存量分别提高了26.5%和39.8%。采空区的存在提高了置换介质与天然气水合物的摩尔比率,从而提供了更高的置换驱动力;且在较高水合物饱和度试样中采空区还会提高置换介质的扩散作用,导致含采空区储层的置换效果好于完整储层。因此,在固体开采后进一步进行CO₂置换开采,可以提高置换开采效率,同时有助于碳封存与地层稳定,是一种潜在的海域天然气水合物安全、绿色开采模式。     

壤中气CO2现场累积测定方法的初步研究

本文介绍了一种CO₂现场累积测定的新方法,其工作原理是,吸附有百里酚酞的兰色氧化铝,与CO₂作用后,活性氧化铝由兰变白。将上述原理制成的CO₂测定管,埋于深约50cm的松散层中24小时后,根据测定管变色部分的长度来测定壤中气内CO₂的含量。这种方法在两个地区进行了试验,在已知断裂带上均有明显的异常反映。