川中-川南地区须家河组天然气同位素组成特征

川中-川南地区须家河组天然气烃类组成以甲烷为主,主要分布在80%～96%之间;天然气干燥系数(C1/C1-5)以小于0.95为主,为典型的湿气.天然气同位素组成包括C1-c4碳、氢同位素等.总体特征是碳、氢同位素值主要受成熟度的影响,均表现出较轻的特点, δ13C1,值介于-43‰～-37‰之间,δ13C2值介于-30‰～-24‰之间;δDCH4值介于-190‰～-150‰之间,δDC2H6值介于-150‰～-110‰之间,δD2与δD1的差值大于15‰,明显轻于海相层系的天然气,具有煤型气特征,表明须家河组天然气主要来源于上三叠统煤系烃源岩.天然气甲烷碳同位素值与干燥系数之间有很好的正相关关系,同时,甲、乙烷氢同位素值也呈正相关关系.     

塔里木盆地哈拉哈塘凹陷天然气地球化学特征

哈拉哈塘凹陷位于塔里木盆地塔北隆起中部,具有良好的石油地质条件,是近期油气勘探的重点区带。天然气地球化学特征研究表明,该区天然气干燥系数较低,表现出典型湿气的特征,普遍含有微量的H2S;烷烃气δ13C1和δ13C2值分别为-50.5‰~-42.6‰和-40.2‰~-35.5‰,δD1值介于-262‰~-156‰之间,碳氢同位素系列表现出典型正序特征; C7轻烃组成具有正庚烷优势分布, C5~7轻烃组成以正构和异构烷烃为主。哈拉哈塘凹陷及周缘奥陶系天然气均为海相油型气,既有干酪根裂解气,也有原油裂解气,其中哈拉哈塘天然气中混入了相当比例的原油裂解初期形成的湿气,主要来自于南部阿满过渡带地区的中上奥陶统烃源岩,天然气中具有高δ13C值特征的CO2主要来自碳酸盐岩储层在酸性地层水作用下发生的溶蚀, H2S主要源自含硫化合物的热裂解。其中天然气发生的同位素部分倒转主要源自原油伴生气与原油裂解气的混合。     

库车坳陷大北-克深地区深层致密砂岩气地球化学特征及成因

为探讨库车坳陷大北-克深地区深层致密砂岩气的地球化学特征及成因,对采集的天然气样品进行了组分定量和碳同位素组成分析。结果显示,库车坳陷大北-克深地区深层致密砂岩气中甲烷占绝对优势,为87.30%～98.33%,平均为96.18%;其重烃气含量较低,为0%～3.41%,为明显的干气;天然气的δ¹³C_1为-31.9‰～-26.5‰,δ¹³C_2为-24.2‰～-16.1‰,δ¹³C_3为-31.1‰～-15.7‰;烷烃气碳同位素偏重,主体呈正碳同位素序列,局部出现倒转;天然气成熟度为1.50%～3.62%,平均为2.39%,为高-过成熟天然气;δ¹³C_CO2主要为-19‰～-10.3‰。研究表明,大北-克深地区深层致密砂岩气中烷烃气属于煤成气成因,同型不同源气或煤成气与油型气的混合是烷烃气碳同位素倒转的主要原因,同时也与深层高温高压条件下烷烃气的形成与成藏过程有关;深层致密砂岩气中CO_2主要为有机成因。     

川东北飞仙关组鲕滩天然气地球化学特征与成因

四川盆地东北部下三叠统飞仙关组鲕滩气藏天然气烃类气体以甲烷为主,含量主要分布在75%～90%之间,C2 含量很少,为0%～0.15%,干燥系数为0.997 0～0.999 8,是典型的干气;非烃气体以H2S和CO2为主,含量分别为4.21%～16.24%和0.97%～10.41%.天然气δ13C1值为-29.0‰～-31.5‰,δ13C2值为-29.4‰～-32.4‰.多参数表明鲕滩气藏天然气是以腐泥型为主的高过成熟天然气.高含H2S的天然气分布区域与含石膏地层分布基本一致,这些H2S为飞仙关组气藏附近的石膏经热化学硫酸盐还原作用(TSR)而生成,CO2是其主要的副产物.在TSR过程中,C2 重烃气体比甲烷更容易与硫酸盐发生反应,也就是C2 重烃气体的消耗速率大于甲烷,从而导致发生TSR反应的天然气C2 含量低、H2S和CO2含量高.天然气δ13C1值与甲烷含量之间具有很好的负相关关系,而与天然气酸性系数[H2S/(H2S CnH2n 2)]具有正相关关系.根据同位素动力学的分馏效应,随着TSR的进行,烃类分子中的12C损耗速率大于13C,残留下来的烃类分子中则更加富集13C,也就是TSR反应使天然气碳同位素变重.     

吐哈盆地煤成油的同位素地球化学证据

分析了吐哈盆地原油和下侏罗统煤系源岩全烃、族组分和正构烷烃分子碳同位素 ,并与国内外已知煤成油进行了对比研究 ,旨在为吐哈盆地煤成油提供同位素地球化学证据。研究表明 :吐哈盆地原油 δ13C分布于 - 2 5.1‰～ - 2 7.8‰之间 ,平均值 - 2 6.6‰ ( 4 7) ;与中下侏罗统煤系源岩氯仿沥青“A”δ13C分布范围和平均值基本一致 ;与国内外已知煤成油 δ13C可以对比 ;原油 δ13C饱 分布于 - 2 5.2‰～ - 2 8.2‰之间 ,平均值 - 2 6.9‰ ( 2 8) ;δ13C芳 位于 - 2 4 .7‰～ - 2 7.1‰范围 ,平均值在- 2 5.9‰ ( 2 7) ;δ13C非 的分布范围为 - 2 5.1‰～ - 2 7.3‰ ,平均值 - 2 6.3‰ ( 2 6) ;δ13C沥 分布在- 2 5.2‰～ - 2 8.1‰范围 ,平均值 - 2 6.9‰ ( 2 1) ;与氯仿沥青“A”族组分 δ13C的分布范围与平均值基本相似 ;与我国已知煤成油 δ13C饱 和 δ13C芳 的分布范围和平均值也类似 ;原油正构烷烃分子碳同位素具有随碳数增大而变轻的特征 ;C7～ C2 7正构烷烃δ13C大致分布于 - 2 2‰至 - 32‰之间 ;氯仿沥青“A”正构烷烃分子碳同位素基本落在原油正构烷烃分子碳同位素的分布范围内 ;与我国已知煤成油类似 ,因此 ,吐哈盆地原油确系煤成油     

黄骅坳陷石炭-二叠系凝析油气地球化学特征及来源分析

深层油气勘探是未来油气资源的重要接替领域。渤海湾盆地下伏石炭-二叠系煤系烃源岩自油气勘探取得新突破以来,一直是深层油气领域研究的热点。黄骅坳陷新部署的QG8井奥陶系碳酸盐岩储层和YG1井二叠系砂岩储层获高产凝析油气流,其来源判别问题是深层油气勘探的关键。针对QG8、YG1井凝析油气开展的生物标志化合物、有机碳稳定同位素和原油物性研究表明：两口井的凝析油均为低黏度、低密度的典型轻质原油,具有姥鲛烷优势（Pr/Ph>2.8）,QG8井凝析油饱和烃δ¹³C为-29.1‰、芳烃δ¹³C为-26.8‰;天然气δ¹³C₁偏重,介于-39.7‰~-36.4‰之间,干燥系数大于0.8,重烃可达16.2%,为偏干湿气。QG8与YG1井凝析油特征与黄骅坳陷石炭-二叠系煤系烃源岩（饱和烃δ¹³C为-29.26‰~-26.87‰,芳烃δ¹³C为-26.62‰~-24.15‰）及KG4井原油物性（0.757 1~0.840 2 g/cm³）相近,天然气特征则相似于济阳坳陷GBG1井的煤成气（δ¹³C₁为-43‰~-35‰）,表明高产的凝析油气来自石炭-二叠系煤系烃源岩。证实渤海湾盆地深层石炭-二叠系煤系具有生烃潜力和油气勘探前景。     

准噶尔盆地滴南凸起含油储集岩分子与碳同位素地球化学研究

从滴南凸起10个含油储集岩样品分步提取了自由态油气组分、束缚态油气组分和油气包裹体组分,各组分进一步做色谱、色谱-质谱和正构烷烃单体碳同位素分析。根据生物标志物组成,可将10个含油储集岩样分为两类：第一类包括D2-1和D18-12个侏罗系油砂样,第二类包括其他8个采自侏罗系、二叠系和石炭系含油储集岩样。两类样品生物标志物组成差异主要有：（1）第一类样品各类油气组分三环萜烷含量明显低于第二类样品;（2）第一类样品 C20、C21和 C23三环萜烷含量比较接近,其分布模式为 C20＆lt;C21＆gt;C23,第二类样品这3个化合物含量差异较大,且分布模式为C20＆gt;C21＆gt;C23;（3）第一类样品伽马蜡烷和β-胡萝卜烷相对含量高于第二类样品;（4）第一类样品C27甾烷含量较低而C28甾烷含量较高,第二类样品则相反。可以推断第一类样品自由态组分、束缚态组分和油气包裹体均来源于二叠系烃源岩而第二类样品各类油气组分则来源于石炭系烃源岩。第一类样品油气包裹体成熟度明显高于自由态组分和束缚态组分,表明早期充注原油的成熟度高于晚期充注的原油,总体上各类油气组分成熟度位于生油高峰阶段（Ro 0.8%~1.1%）。第二类样品从自由态组分、束缚态组分至油气包裹体成熟度依次降低,表明早期充注原油的成熟度低于晚期充注的原油,总体上各类油气组分成熟度位于高-过成熟阶段（Ro〉1.25%）。第一类样品各类油气组分正构烷烃单体碳同位素组成相对较轻,第二类样品各类油气组分正构烷烃单体碳同位素组成有一定的差异,组成较轻者与第一类样品各类油气组分接近。     

川西坳陷中段天然气碳同位素特征及其成因类型

川西坳陷中段天然气的组份以烃类气体为主,占气体总体积的98.1%～99.7%;非烃气体以CO,2和N2为主,其含量分别占气体的0.12%～1.32%和0.25%～1.54%;烃类气体中以甲烷占绝对优势,平均含量为95.83%;重烃含量较低,平均为3.21%;干燥系数(C1/C,1-5>)平均为0.97,整体上属典型的干气.川西坳陷中段的所有样品δ13C,2都大于-25.8‰,属于典型的煤型气范畴,天然气的δ13C,1δ'13C,2δ13C,3,呈明显的正序排列,显示出天然气为典型的有机成因.甲烷碳同位素组成,反映了其母质演化程度已处于成熟～高成熟阶段,且以高成熟阶段为主.     

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。     

烷烃碳同位素对页岩含气性的指示意义——以四川盆地及周缘龙马溪组为例

以四川盆地及周缘龙马溪组为例,分析了烷烃碳同位素平面分布特征以及倒转情况,定量研究了烷烃碳同位素值与热演化程度、埋藏深度及含气量之间的关系,并探讨了造成不同区块烷烃碳同位素倒转程度差异的主要原因。结果表明:(1)龙马溪组页岩气组分具有典型的干气特征:CH4含量介于95.32%～99.59%,平均为98.44%;C2H6含量较少,介于0.09%～0.74%,平均为0.52%;C3H8含量普遍很低。(2)烷烃碳同位素表现为自盆地边缘向盆地中心逐渐变轻的特征,δ13C1值介于-36.9‰～-26.7‰,平均为-30.27‰;δ13C2值介于-42.8‰～-31‰,平均为-34.9‰;δ13C3值介于-50.5‰～-33.1‰,平均为-37.28‰。(3)整体上,四川盆地及周缘龙马溪组页岩气烷烃碳同位素具有完全倒转(δ13C1δ13C2δ13C3)的特征,页岩气成藏过程中干酪根裂解气与滞留烃裂解气的混合可能是导致烷烃碳同位素发生倒转的主要原因。(4)同位素定量分馏模型显示滞留烃裂解气在页岩气中的占比多大于60%,指示两种裂解气混合比不同是造成烷烃碳同位素倒转程度差异的主要原因;整体上,随滞留烃裂解气含量的增多,δ13C2值减小,烷烃碳同位素倒转程度增大,页岩的含气量也逐渐增加。     

柴达木盆地北缘原油中单体正构烷烃的碳、氢同位素组成研究

以柴达木盆地北缘不同构造带代表性原油作为研究对象,采用GC-TC-IRMS技术对原油中正构烷烃单体碳、氢同位素进行测定。利用样品正构烷烃单体碳、氢同位素组成特征及分布模式,进行原油成因类型划分和对比分析。研究结果表明,正构烷烃可溶有机质的δ13C分布在-36‰～-25‰,δD分布在-180‰～-110‰。对比发现,不同构造带原油中正构烷烃单体碳、氢同位素组成特征上存在着比较明显的差别。以-30‰（δ13C）和 -140‰（δD）作为分界,结合同位素曲线的分布型式,可以划分为不同的分布模式判识生烃母质和沉积环境。     

淮北煤田祁东煤矿煤和瓦斯中稳定碳同位素分布特征及其地质成因

对淮北煤田祁东煤矿6个煤层的24个煤样和12个气样的稳定有机碳同位素分析,分别研究了煤和瓦斯中碳同位素的分布特征和变化趋势,为不同煤层及瓦斯源分析提供理论依据。研究表明:祁东煤矿煤的δ13C为-25.11‰~-22.76‰,6-1煤层至9煤层碳同位素均值呈波动变化,可能受当时成煤时期沉积环境的影响;瓦斯的δ13C₁为-63.65‰~-52.51‰,表现出次生生物成因气的变化特征,二氧化碳碳同位素特征（-22.61‰~-17.96‰）表明其均是煤热解而来。      

松辽盆地庆深气田异常氢同位素组成成因研究

对松辽盆地徐家围子断陷庆深气田天然气组分、碳氢同位素和稀有气体同位素的分析表明,天然气以烷烃气为主,烷烃气碳同位素组成随着碳数增加呈变轻趋势,且δ13C1＆gt;-30‰, R/Ra一般大于1.0,δ13CCO2值介于-16.5‰~-5.1‰之间;氢同位素组成δD1=-205‰~-197‰,平均值为-203‰,δD2=-247‰~-160‰,平均值为-195‰,δD3=-237‰~-126‰,平均值为-163‰,且存在氢同位素组成倒转现象,即δD1＆gt;δD2＆lt;δD3。根据对庆深气田天然气不同地球化学特征分析,认为该气田烷烃气中重烃主要为有机成因,而 CH4有相当无机成因混入。庆深气田烷烃气氢同位素组成具有 CH4变化小,而重烃（δD2,δD3）变化大的特点。根据与朝阳沟地区天然气烷烃气氢同位素组成对比分析,认为 CH4主要表现为无机成因,而重烃气（δD2,δD3）主要为有机成因,且无机成因CH4氢同位素组成重于有机成因CH4。     

煤成气轻烃地球化学特征及其影响因素——以四川盆地须家河组为例

轻烃在天然气中含量虽低,但因其含有丰富的地球化学信息,在天然气成因等研究方面引起了关注。作者以四川盆地须家河组煤成气和雷三段油型气为例,采用GC和GC-IR-MS技术对煤成气轻烃的地球化学分布特征及其影响因素进行了系统分析。煤成气C₇轻烃组成具有甲基环己烷分布优势,在甲基环己烷、正庚烷和二甲基环戊烷相对组成中,甲基环己烷含量最高,分布在48%~73%,平均为63.9%,煤成气轻烃单体烃碳同位素重,δ¹³C分布在-25.1‰~-20.0‰之间,大部分分布在-23.0‰~-21.0‰。轻烃的分布受到多种因素影响,天然气成熟度对轻烃中芳烃含量变化影响复杂,在成熟和高成熟阶段,天然气轻烃中芳烃含量低,成熟度对芳烃的含量影响较小,而在过成熟阶段,芳烃含量高,成熟度对芳烃含量影响大。通过凝析油和天然气轻烃组成对比,蒸发分馏作用对热演化参数Ctemp和庚烷值、甲苯/正庚烷等影响较大,但对成因类型参数如(2-MH+2,3-DMP)/C₇与(3-MH+2,4-DMP)/C₇,P2/C₇与N2/P3,正庚烷、甲基环己烷和二甲基环戊烷相对含量关系等影响小。天然气成因类型对轻烃Mango参数K1值、正庚烷、甲基环己烷和二甲基环戊烷相对含量关系以及轻烃单体烃碳同位素影响大,因此,可以利用这些参数进行天然气成因类型判识。     

塔里木盆地东部地区天然气地球化学特征及成因探讨(之二)

天然气的组分和碳、氢同位素组成特征研究表明塔里木盆地已发现的天然气均为热解气。通过气源对比可知,该盆地东部地区的天然气主要有两种类型 :1)是来自震旦纪到下古生界海相腐泥型母质的油型气,其甲烷、乙烷、丙烷δ13C值,分别为-44.5‰～-33.8‰、- 42‰～-2 8.1‰和-35.4‰～-2 8.4‰,其甲烷的氢同位素组成大于- 2 0 0‰;2 )是产自中生代陆相腐殖型源岩的煤型气,其甲烷、乙烷、丙烷的δ13C值分别为-40.5‰～-33.1‰、- 2 9.7‰～-2 1.3‰和-2 6.3‰～-2 0.3‰,其甲烷的氢同位素组成小于-2 0 0‰。将天然气的地化特征与地质背景相结合判断可知,在塔北隆起地区一些天然气藏是由成熟 (高成熟 )阶段的油型气与过成熟阶段的油型气混合形成,另一些天然气藏是由成熟阶段的油型气和成熟阶段的煤型气混合形成.     

The carbon isotopic composition of catalytic gas: a comparative analysis with natural gas

The idea that natural gas is the thermal product of organic decomposition has persisted for over half a century. Crude oil is thought to be an important source of gas, cracking to wet gas above 150°C, and dry gas above 200°C. But there is little evidence to support this view. For example, crude oil is proving to be more stable than previously thought and projected to remain intact over geologic time at typical reservoir temperatures. Moreover, when oil does crack, the products do not resemble natural gas. Oil to gas could be catalytic, however, promoted by the transition metals in carbonaceous sediments. This would explain the low temperatures at which natural gas forms, and the high amounts of methane. This idea gained support recently when the natural progression of oil to dry gas was duplicated in the laboratory catalytically. We report here the isotopic composition of catalytic gas generated from crude oil and pure hydrocarbons between 150 and 200°C. δ¹³C for C₁ through C₅ was linear with 1/n (n = carbon number) in accordance with theory and typically seen in natural gases. Over extended reaction, isobutane and isopentane remained lighter than their respective normal isomers and the isotopic differentials were constant as all isomers became heavier over time. Catalytic methane, initially −51.87‰ (oil = −22.5‰), progressed to a final composition of −26.94‰, similar to the maturity trend seen in natural gases: −50‰ to −20‰. Catalytic gas is thus identical to natural gas in molecular and isotopic composition adding further support to the view that catalysis by transition metals may be a significant source of natural gas.     

北黄海盆地LV井侏罗系油砂抽提物地球化学特征

对北黄海盆地侏罗系两块含油砂岩的抽提物进行了常规的有机地球化学分析和碳同位素测试,结果表明它们具有不同的地球化学特征:埋藏较深的油砂抽提物属正常原油,饱和烃以正构烷烃为主,色谱图显示单峰型正态分布;而埋藏较浅的油砂抽提物,在饱和烃色谱图中有明显的UCM鼓包,同时含有完整的低碳数的正构烷烃、姥鲛烷和植烷,全油及族组成碳同位素分布范围广,为-24.7‰~-32.3‰,其中,全油及沥青质碳同位素偏重,饱和烃和芳烃碳同位素轻,反映出遭受了强烈的生物降解作用。与成熟度相关的生物标志物参数显示,原油已进入成熟—高成熟阶段。生物标志物和碳同位素组成表明,母质是在水体较浅的湖相环境下沉积的,受陆源高等植物和低等水生藻类的双源控制。综合判断,研究区存在两期油气充注。     

塔里木盆地喀什凹陷克拉托天然气来源分析及聚气特征

塔里木西南喀什凹陷的克拉托天然气主要表现为原油的溶解气或者湿气,甲烷含量为74.59%~85.58%,克4井和克30井天然气则为较干的湿气。克拉托天然气的δ¹³C₁值为-41.2‰~-40.6‰,δ¹³C₂值为-30.0‰~-27.4‰。气源对比表明克拉托天然气主要源自具有混源母质特征的中侏罗统湖相烃源岩,不同于源自石炭系烃源岩的阿克莫木天然气。喀什凹陷的中-下侏罗统烃源岩主要是由于新近系的巨厚沉积才从未成熟—低成熟阶段进入成熟—高成熟阶段,生成的油气在克拉托背斜圈闭中聚集,虽也属晚期成藏,却具有连续聚气的特征。上新世末期,喀什凹陷的周缘开始抬升,早期油气藏受到破坏,形成了现今的地表油气苗或油砂。     

Origin and Accumulation of Natural Gases in the Upper Paleozoic Strata of the Ordos Basin in Central China

The natural gases in the Upper Paleozoic strata of the Ordos basin are characterized by relatively heavy C isotope of gaseous alkanes with δ 13C1 and δ13C2 values ranging mainly from ?35‰ to ?30‰ and ?27‰ to ?22‰, respectively, high δ13C excursions (round 10) between ethane and methane and predominant methane in hydrocarbon gases with most C1/(C1-C5) ratios in excess of 0.95, suggesting an origin of coal-derived gas. The gases exhibit different carbon isotopic profiles for C1-C4 alkanes with those of the natural gases found in the Lower Paleozoic of this basin, and believed to be originated from Carboniferous-Permian coal measures. The occurrence of regionally pervasive gas accumulation is distinct in the gently southward-dipping Shanbei slope of the central basin. It is noted that molecular and isotopic composition changes of the gases in various gas reservoirs are associated with the thermal maturities of gas source rocks. The abundances and δ13C values of methane generally decline northwards and from the basin center to its margins, and the effects of hydrocarbon migration on compositional modification seem insignificant. However, C isotopes of autogenetic calcites in the vertical and lateral section of reservoirs show a regular variation, and are as a whole depleted upwards and towards basin margins. Combination with gas maturity gradient, the analysis could be considered to be a useful tool for gas migration.