柴达木盆地三湖地区第四系生物气源岩中可溶有机质丰度及地质意义

柴达木盆地东部第四系生物气源岩有机质丰度是控制该区生物气资源的关键因素。通过重新设计实验流程,建立了针对未成熟生物气源岩的有机质丰度评价方法。柴达木盆地第四系生物气源岩可溶有机质含量约是不溶有机质含量的2.6倍,有机质大部分以可溶的形式存在。鉴于未成熟生物气源岩有机质赋存形式的特殊性,提出了柴达木盆地东部第四系生物气源岩的有机质丰度评价标准。大量存在的可溶有机质揭示柴达木盆地东部地区第四系仍处于生物甲烷生成阶段,较高的气源岩有机质丰度为生物气勘探提供了重要的资源保障。     

生物气CO_2还原途径中碳同位素分馏作用研究及应用

地质历史中,CO2/H2还原产甲烷作用对生物气的形成具有十分重要的意义。中国柴达木盆地第四系生物气主要为CO2/H2还原型生物气。笔者以CO2/H2还原生气理论为指导,进行不同初始碳同位素值和不同赋存状态碳源的生物模拟实验,研究CO2/H2还原产气过程中发生的碳同位素分馏作用。实验结果表明,产物中δ13CH4值与底物的δ13C值呈很好的正相关关系;在反应母质过量的情况下,碳源的赋存状态可以影响产物甲烷的碳同位素组成。以游离形式CO2还原产生的甲烷δ13C值,相对于以HCO3-、CO23-离子形式产生的甲烷δ13C值轻。通过柴达木盆地东部第四系生物气田实例分析,探讨了该区生物气的主要底物CO2的来源及赋存状态,对评价盆地生物气资源和有利勘探区预测有重要的参考价值。     

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。     

从南海北部浅层气的成因看水合物潜在的气源

应用天然气浓缩轻烃分析技术、天然气碳同位素分析技术,结合现有地质资料和水合物分析资料,对南海北部浅层气的成因特征、运移特征及南海已发现的水合物成因特征进行了详细分析。研究结果表明,南海北部盆地浅层气藏普遍具有混合成因的特征,并主要以生物气-热成因气(生物降解气)混合气为主。浅层气的这种混合成因特征揭示了水合物的气源不仅与生物气有关,也与热成因气生物降解气有关,而混合气中的热成因气(生物降解气)的气源来自深部油气藏,表明水合物的气源与常规深部油气藏有密切的关系。南海北部大陆边缘神狐陆坡深水区天然气水合物主要为生物成因和混合成因二种类型,生物成因的水合物δ¹³C1值分布在-57‰～-74.3‰之间, 混合成因的水合物δ¹³C1值分布在-46.2‰～-63‰之间。珠江口盆地白云凹陷深水区为南海北部水合物最具潜力的勘探区。     

泥炭的热模拟研究──过渡带气形成机理探讨

本文对现代泥炭进行了低温长时间模拟实验研究,并探讨了过渡带气的形成机理。甘南泥炭气、液态烃产率高。液态烃由热解油和残余气仿沥青“Ａ”两部分组成,热解油中以Ｃ_５─Ｃ_１４较轻馏分为主,残余氯仿沥青“Ａ”则以非烃、沥青质为主。随热演化程度增高,烃类增加,非烃和沥青质急剧减少。模拟气体组成以非烃气体（ＣＯ_２等）为主,随温度升高,气态烃产率升高,烃类气体中以甲烷为主。２００℃～４００℃温度下产生的甲烷碳同位素δ１３Ｃ为－５３.８２～－３３.６６‰。研究表明低热演化阶段伴随腐殖物质的降解和干酪根的分子重排作用能产生甲烷同位素较轻的生物－热催化过渡带气。     

第四系泥岩型生物气储层特征及动态成藏过程

第四系泥岩型生物气作为非常规油气领域一种新型的资源类型,具有巨大的资源潜力和勘探开发价值。以柴达木盆地三湖地区第四系泥岩型生物气为例,通过岩心观察、光学显微镜、扫描电镜、高压压汞、族组分分析等实验手段,分析了第四系泥岩型生物气储层特征及动态成藏过程。结果表明,第四系泥岩型生物气储层具有砂泥薄互层频繁交互、纵横向非均质性极强的特点。成岩作用处于早期阶段,R_o小于0.3%,岩石固结程度低,含贝类壳体没有石化,孔隙度普遍在20%以上,仍以微纳米孔隙为主,含极少量毫米孔隙。泥岩储层TOC极低,平均0.2%~0.4%,干酪根以Ⅲ型为主,主要成分是粗纤维,其次是半纤维素、有机氮,是第四系泥岩生气的主要母质来源。第四系泥岩型生物气为甲烷为主的干气,平均含量98.85%,地层水水型以CaCl₂型为主,酸碱度中等偏弱酸性。泥岩突破压力是甲烷滞留成藏的主要动力,低渗、富水和黏土的特征决定了泥岩具备自封闭能力。极低的气候温度、极高的水体盐度、充足的气源条件、有效的自封闭性是泥岩型生物气成藏的关键要素,以此建立了凹陷区自封闭富集带、斜坡区水封富集带、构造高点泥岩气-砂岩气叠合富集带等三种泥岩型生物气成藏模式。     

青藏高原乌丽冻土区二氧化碳成因探讨

为了查明青藏高原乌丽冻土区天然气的组分与成因,对采集自乌丽水合物试验孔ZK1井及其周边钻孔的岩心顶空气、岩心解析气以及湖水气进行了组分和碳同位素测试分析,同时对ZK1井及其周边钻孔岩心中的碳酸盐岩碳同位素进行了测试分析。测试结果显示:该区天然气主要成分为二氧化碳,其含量在98%以上,烃类气体(主要为甲烷)含量很少;二氧化碳碳同位素主频在-4‰～-6‰(VPDB)之间,少量富烃样品的甲烷碳同位素主频介于-3238‰～-2782‰（VPDB）之间,碳酸盐岩的碳同位素平均值为-387‰（VPDB）。综合分析认为,研究区二氧化碳主要为幔源成因,可能与该区强烈的构造运动和岩浆活动有关。     

固市凹陷非常规水溶甲烷气成因及来源

针对渭河盆地固市凹陷水溶甲烷气的成因类型进行分析研究。对地层水溶甲烷气碳同位素δ13C₁及重烃的含量研究发现,不同层位的水溶甲烷气成因类型不同。新近系张家坡组水溶甲烷气主要为有机成因的生物气,来源于本层含碳质较高的灰黑色泥灰岩生物分解,为自生自储式;下部蓝田—灞河组水溶甲烷气以未成熟的煤型热解气（煤型腐殖型）为主,来源于下部地层。对CO₂碳同位素的分布范围和含量进行分析得出,δ13C_CO2 < -10‰,为典型的壳源型有机成因,证明蓝田—灞河组水溶甲烷气和CO₂来源于下部地层的混合型气,结合乙烷碳同位素分析,得出下部地层可能存在有机成因的煤型热解气层系。      

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。     

评价生物气生成量、生成期的碳同位素平衡法及其应用

生物气的生成期对其成藏有至关重要的制约作用,但目前国内外尚缺少可信、有效方法来对此进行评价。针对这一难题,考虑到无论生物气的生成机理如何,转化前的有机质和转化后的残余有机质及产物的13C、12C的总量应该守恒,本文探索并建立了评价生物气生成量的碳同位素平衡法,并利用松辽盆地的实际分析数据,对这一评价方法（模型）进行了标定和应用。结果表明:Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型有机质累计产生物成因甲烷气的量分别约为193.94 ml/g、175.64 ml/g、161.71 ml/g。区内源岩生物气的生成量约为385.4×1012 m3;生物气的主要生成期在嫩江组沉积末期之前;区内生物气的可能资源量介于11.40×1011～24.8×1011 m3之间。     

天然气运移的气体组分的地球化学示踪

本文通过我国不同含油气盆地典型地区岩石酸解气、罐顶气和天然气中化学组分分析,结合天然气的形成和盆地的地质演化,研究了天然气运移时组分的变化。结果表明,天然气通过地层孔隙系统运移时,组分会发生明显分馏,表现在甲烷相对重烃、异构丁烷相对正构丁烷的优先迁移。酸解气、罐顶气和成藏天然气中C₁/C₂+、iC₄/nC₄及总烃/非烃等比值,是天然气运移示踪的有效指标。     

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.     

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。     

吐哈盆地煤成烃研究新进展

运用生物标记物及碳同位素等地化参数对吐鲁番 -哈密盆地的原油及其源岩进行了油源对比 |结果将该区原油分为三类 :第一类原油 |根据生标特征分析其具有显著的淡水环境、藻含量低、细菌影响大、C₂₉甾烷含量高、C₃₀4_α- 甲基甾烷低、C₂₄ 四环烷和C₁₉三环烷含量高和碳同位素偏重 (δ13C为 - 25‰~ - 27‰ )的特点 |初步对比结果 |本区西山窑组的煤是该类原油的主要源岩;第二类原油 |富含藻类物质(C₂₇甾烷与C₃₀4_α-甲基甾烷含量较高 ) |该类原油可能来自侏罗系的富藻湖相泥岩;第三类原油 |全油碳同位素δ13C为 - 30‰~ - 32‰ |这类原油的生标反映出其源岩相的特征为缺氧、咸水、中等含藻的湖相沉积 (高含量的伽玛蜡烷和 β_-胡萝卜烷|C₃₅/C₃₄藿烷比值大等 )。     

曲靖盆地生物气成藏条件及主控因素分析

曲靖盆地新近系茨营组第三段的晚期生物气藏是新近系沉积之后,喜山运动时期各种成藏条件有效的时空配置的结果.在讨论曲靖盆地构造和沉积演化的基础上,综合分析了生物气源、储集层和盖层、圈闭形成以及天然气输导等成藏条件,阐述了生物气晚期聚集成藏条件的时空匹配关系.指出自第四纪以来,生物气源岩持续高效的产气作用是生物气成藏的物质保障,气藏的形成是生物气连续的补充大于逸散动态平衡的产物;背斜构造、砂岩上倾尖灭和砂岩透镜体圈闭是该区主要的圈闭类型;断裂和不整合面是沟通生物气源岩到圈闭的垂向和侧向输导通道,茨营组的连通砂岩体是生物气近距离运移的输导层.蔡家冲组大套湖相暗色泥岩的生物产气效率、断裂的垂向输导能力和圈闭的保存条件及其在时空上的动态配置是生物气晚期成藏的主控因素.     

油气微渗漏的色层分馏效应

本文根据鄂尔多斯盆地腹部一深井中有机质的垂向成烃演化及碎屑岩层段（０～３６５０ｍ）酸解烃组成的变化特征，讨论了油气微渗漏的色层分馏效应.结果表明在两个贫有机质层段（０～１０２０ｍ.３０８０～３５６０ｍ井段）内砂岩段相对于相邻泥岩段酸解烃的Ｃ_１/Ｃ_２＋、Ｃ_１/Ｃ_总及ｉＣ_４/ｎＣ_４比值偏小，这主要是由甲烷相对重烃，异构丁烷相对正构丁烷易于通过弱渗透的泥岩遮挡层产生的色层分馆作用所造成。而富有机质层段（１０２０～３０８０ｍ井段）酸解烃组成的变化主要由有机质成烃作用控制，运移的色层分馏效应被成烃所掩盖。     

莺歌海盆地浅海环境下烃源岩有机质形成机制

为了解莺歌海盆地海相烃源岩有机质形成机制,本研究引入地球生物学方法正演烃源岩形成过程,弥补盆地样品条件的不足,再结合有机地球化学方法,综合研究莺歌海盆地海相烃源岩有机质形成机制,建立烃源岩发育模式.研究认为:莺歌海盆地中新统发育浅海相烃源岩,有机质类型以Ⅱ₂-Ⅲ型为主,为混合型生源母质,现今凹陷内大部分烃源岩处于高熟-过成熟生气阶段.海相烃源岩以古生产力和保存条件为主要控制因素,平面上,莺歌海盆地东方区中新统烃源岩发育条件优于乐东区;纵向上,梅山组可能是有利的烃源层段.研究成果为正确认识莺歌海盆地烃源岩形成机制并准确评价其资源潜力提供了重要依据.      

广域电磁法在洞庭盆地北部生物气勘探中应用及远景靶区预测

洞庭盆地地处湘西古生界边缘,经历了中生代晚白垩世盆地基本成型和新生代断块运动为主的两期构造旋回,为终成于燕山(中生代)延续于喜马拉雅(新生代)的断陷盆地。盆内局部凹陷白垩系之上存在着持续砂泥岩沉积及第四纪河流湖泊相现代沉积,具备了形成一定规模生物气藏的地质条件。2013-2015年笔者通过洞庭盆地浅层沉积物系统地球化学勘探,基本搞清了盆地内渗漏甲烷气体异常的分布状况。根据各指标地球化学异常特征,发现洞庭盆地北部沅江凹陷北部斜坡、青树嘴-河坝镇一带是洞庭盆地内生物气资源最有可能突破的远景区。为了追索渗漏甲烷气体来源,深化地球化学异常解释评价以及浅层生物气系统研究,2015-2016年在发现的生物气远景区,部署完成5条广域电磁测深和两条汞气测量剖面。本研究旨在通过实测地球物理和地球化学综合剖面的对比研究,揭示本区第四系构造分布和地球化学异常机制,为洞庭盆地生物气资源远景和气藏靶区的预测划分提供科学依据,也为勘探第四系生物气资源方法技术的选择提供了建议。勘探成果表明：(1)本区第四系能够满足生物气系统“生储盖”条件,具有生物气资源潜力;(2)沉积物游离烃甲烷地球化学异常是下伏第四系内气体聚集沿断裂带或沉积层向表层渗漏运移所致。酸解烃指标是识别有利于生物气体生储环境的敏感因子之一;(3)洞庭盆地工区西北部,P2剖面南段和P2线北部与P3、P4剖面交汇区域,具有良好的“自生自储”型生物气藏资源远景,是本区勘探生物资源天然气最有希望的靶区;(4)洞庭湖北部工区东部,P6测线南部接近沅江凹陷中心的四季红一带,是本区寻找 “自生自储”和“下生上储”型气藏的有利地带和资源远景区;(5)浅层沉积物地球化学勘探,有利于发现与生物气有关的气体渗漏、评价下伏沉积体系特性、缩小地球物理勘探靶区。地球化学与广域电磁剖面测量的结合是勘探生物成因天然气经济快速的方法技术。     

云南曲靖盆地构造演化及其对生物气成藏条件的控制

曲靖盆地是在云南省发现的具有工业价值生物气藏的第三系沉积盆地之一。利用二维地震测线结合地质和钻井等资料开展了详细的构造和沉积解释,对曲靖盆地的构造特征、盆地形成和演化进行了较为系统的综合研究,分析了构造演化对生物气成藏条件的控制作用。曲靖盆地的早—中渐新世的断陷阶段为大套湖相暗色泥岩(蔡家冲组)形成时期;渐新世晚期—上新世早期为盆地整体抬升萎缩阶段,避免了蔡家冲组有机质的大量消耗,保存了第四纪以来生物气成藏的有机物质;晚上新世的盆地坳陷阶段为茨营组含煤层系(次要气源岩)、储集层、盖层和岩性圈闭形成的主要时期;上新世末的压扭抬升萎缩阶段是断背斜和断鼻等构造圈闭和构造—岩性复合圈闭发育时期;第四纪盆地稳定沉降阶段为生物气聚集成藏时期。