四川盆地高含H2S天然气的分布与TSR成因证据

四川盆地是中国高含硫化氢天然气分布最集中的地区,目前已在震旦系(威远气田)、下三叠统飞仙关组(罗家寨、普光、渡口河、铁山坡、七里北)、嘉陵江组(卧龙河)和中三叠统雷口坡组(磨溪、中坝)发现了近10个高含硫化氢的大中型气田(藏),探明储量5000×108 m3.这些高含硫化氢气藏普遍经历过较大的埋深过程(储层经历过较高温度),储层上下或储层中间均发育有膏质岩类,且气源充足,具备硫酸盐热化学还原反应(Thermochemical Sulfate Reduction,TSR)发生的物质基础和热动力条件.从气藏地质特征以及天然气组成和碳、硫同位素等方面的证据表明,四川盆地中、下三叠统和震旦系气藏的硫化氢属于TSR成因.而且TSR对烃类的大量选择性消耗一方面导致天然气干燥系数增大,另一方面导致气藏充满度降低,气藏压力系数变小.     

四川盆地东部长兴组--飞仙关组气藏地球化学特征及气源探讨

四川盆地上二叠统长兴组生物礁和下三叠统飞仙关组鲕滩是“九五”期间的勘探重点,通过对长兴组-飞仙关组气藏的烃源岩、储层沥青和天然气的地球化学研究,确认了上二叠统的滨岸煤系泥岩和海槽相碳酸盐岩为主要烃源岩,长兴组-飞仙关组气藏天然气主要来源于下伏的上二叠统烃源岩,天然气以垂相运移为主,飞仙关组部分气藏天然气中硫化氢含量较高与储层中膏岩层的分布和热硫酸盐还原作用有关,上述这些特征与沉积相带密切相关。     

川东宣汉地区天然气地球化学特征及成因

依据10余口探井60多个气样的化学成份和碳同位素组成数据,结合烃源岩和储层沥青分析资料,系统剖析了四川盆地东部宣汉地区普光、毛坝场等构造带天然气地球化学特征,并探讨了其成因及来源。研究结果表明:这些构造带中飞仙关组—长兴组天然气为高含硫化氢的干气,天然气化学成份表现出古油藏原油裂解气的特点。其烃类气体中以甲烷为主(高于99.5%);富含非烃气体,CO₂和H₂S平均含量分别达5.32%和11.95%。甲烷碳同位素较重(-33‰～-29‰),表征高热演化性质;乙烷δ¹³C值主要分布在-33‰至-28‰范围,属油型气。这些天然气与川东邻近气田的同层位天然气具有同源性,而与石炭系气藏天然气在化学成份、碳同位素组成上有所不同,意味着有不同的气源。硫化物硫同位素和沥青元素组成证实高含量的H₂S是气藏发生TSR作用所致。δ³⁴S值表征层状沉积成因的硬石膏是TSR作用的反应物,而脉状硬石膏则是其残余物。储层的孔隙类型可能与TSR作用强度和H₂S含量高低有联系,裂缝型气层中H₂S少,孔洞型储层中H₂S丰富。乙烷、沥青和各层系烃源岩干酪根碳同位素对比表明研究区飞仙关组—长兴组气藏天然气主要来自二叠系烃源层。     

沉积盆地热化学硫酸盐还原作用评述

川东天然气藏H2S 气体泄露而导致重大伤亡事故后,热化学硫酸盐还原作用（TSR）成为了国内研究的热点。在油气储层条件下,尽管甲烷是最稳定的烃类,但TSR被诱发后,因为甲烷浓度远高于其它烃类,水溶甲烷能与硫酸根离子反应产生H2S 气体。同时,发现在参与TSR反应的有机质、起始温度、硫同位素分馏效应等方面,实验模拟结果均与地质实例观察结果有较大的差异,可能与TSR反应的催化剂等方面认识不足有关。并认为,TSR成因的H2S或元素硫可以在晚成岩期合并入有机质中,形成新的有机含硫化合物。但在自然界中,这类化合物很少被鉴别出来。     

地球内部物质物性的原位高温高压研究：大体积压机与同步辐射源的结合

四川盆地是一个大型复合含气为主、含油为辅的叠合盆地。多旋回的沉积演化过程,孕育了多套海相、陆相烃源岩,且不同区域发育不同成因类型的烃源岩。目前下寒武统、志留系、下二叠统、上二叠统和上三叠统五套主要烃源岩均已进入高演化阶段,并以成气为主。由于多阶成烃、混源聚集和后期遭受TSR次生蚀变等成藏过程的复杂性使得天然气组分较干、碳同位素组成复杂,常规方法进行气源对比较困难。文中在对四川盆地沉积演化背景分析的基础上,通过对有效烃源岩发育特征和分布规律的探讨,分区域进行了气藏的分析,特别是对天然气组分、非烃组成(H2S、CO2、N2等)和碳同位素等资料综合研究的基础上,基本确定了各区块各含气层系的主力源岩。认为川东主力产层石炭系、三叠系和二叠系的气源分别为志留系、上二叠统龙潭组和下二叠统;川南气区震旦系灯影组、寒武系、二叠系和三叠系产层的气源分别主要来自下寒武统,上、下二叠系源岩;川西气区侏罗系和三叠系须家河组主产层的气源主要来自三叠系须家河组煤系烃源岩,下二叠统和嘉陵江组产层气源则可能主要来自二叠系;川中主要为产油区,下侏罗统自流井群原油应来自侏罗系源岩,浅部层系气源为上三叠统须家河组的陆相烃源岩,深部气藏则为寒武系烃源岩。由于川东北部烃源岩发育层数最多,且质量都较好,因此川东北部是烃类最富集的地区,也是勘探潜力最大的地区。     

蜀南纳溪-合地区嘉陵江组天然气地球化学特征及其气源

通过分析纳溪—合江地区嘉陵江组天然气组分,碳、氢同位素组成以及该区烃源岩发育特征,认为嘉陵江组天然气为混源气,主要为下二叠统栖霞组—茅口组碳酸盐岩烃源岩生成的油型干气,混有下二叠统梁山组和上二叠统龙潭组生成的煤成气,下志留统龙马溪组泥质源岩可能也有贡献.研究区嘉陵江组烷烃气的氢同位素组成较重.纳溪气田烷烃气具有正常的碳...     

TSR(H2S)对石油天然气工业的积极性研究--H2S的形成过程促进储层次生孔隙的发育

TSR(硫酸盐热化学还原反应)是高含硫化氢天然气形成的重要途径,是指烃类在高温条件下将硫酸盐还原生成H2S、CO2等酸性气体的过程。由于硫化氢的剧毒和强腐蚀性,在石油天然气行业的钻井、完井、修井、净化加工以及运输等各个方面的危害一直备受人们的关注,对硫化氢和TSR的评价一直是负面的,在油气勘探中更多是在回避。最近研究发现,TSR作用对石油天然气工业具有重要的积极作用。TSR的发生,首先需要硫酸盐类溶解提供SO42-,储集空间得到初步改善;其次TSR反应形成的硫化氢,溶于水后显示出较强的酸性溶蚀作用,对白云岩储层具有最佳的溶蚀效果。在高温条件和储层中地层水的作用下,硫化氢与白云岩发生较强烈的酸性流体-岩石相互作用(水岩反应),促进了白云岩次生孔洞的发育和高孔高渗优质储集层的形成,使油气储层保存下限增大和深部天然气聚集成藏成为可能。而目前飞仙关组高含硫化氢气藏普遍压力系数小、充满度低,这与TSR及硫化氢对储层溶蚀导致储集空间增容有关。四川盆地油气勘探结果证实,所有高含硫化氢天然气藏均对应了次生孔隙十分发育的优质储层,岩性主要以白云岩为主,储层埋藏深度超过8 000 m时依然发育优质储层。     

准噶尔盆地西北缘克百地区天然气成因与潜力分析

通过准噶尔盆地西北缘克拉玛依-百口泉百地区天然气赋存特征、组成、类型与来源的分析,明确了佳木河组与石 炭系烃源岩对气藏气的贡献,指出应加强烃源岩地质与地化特征、成气潜力的研究。天然气既有原油溶解气,也有较纯的 气藏气。原油溶解气在二叠系和中生界油藏中均有分布,来源于风城组烃源岩,与原油同源同期运移聚集而成,属于油型 气。气藏气主要分布在五八区的佳木河组和直接覆盖于佳木河组之上的上乌尔禾组,为佳木河组烃源岩高成熟阶段以独立 气相运移聚集成藏的天然气,属于煤型气,佳木河组气源岩对佳木河组内部及其上覆紧邻地层气藏的分布有重要控制作用。 石炭系烃源岩对深部位煤型气有贡献。已发现气藏的构造下倾部位或更深部位应该有一定的天然气勘探潜力,是下一步的 重要勘探方向。     

四川盆地普光大型气田H2S及优质储层形成机理探讨——读马永生教授的“四川盆地普光大型气田的发现与勘探启示”有感

四川盆地普光大型气田的发现刷新了中国海相碳酸盐岩油气田的多项记录：储量规模最大、储层埋藏最深、资源丰度最高，同时也是中国原油裂解气藏规模最大、天然气最于、硫化氢储量最多的气藏；另外它还是中国目前发现的碳酸盐岩储层次生孔隙最发育的气藏。深入研究后发现，普光超大型气藏的形成具有特殊的地质地球化学条件，即充沛的烃源、储层附近发育一定的膏质岩类、储层经历过较大的埋深〈较高的温度），这些条件是硫酸盐热化学还原作用（thermochemical sulfate reduction，简称TSR，）发生所必须具备的；而正是由于TSR的发生，一方面形成了富含H2S、CO2等酸性气体的流体；同时TSR过程及其形成的硫化氢等酸性流体具有腐蚀性，对深部碳酸盐岩储层进行强烈的溶蚀改造作用，促进了次生大孔洞的发育和优质储层的形成，因此TSR的发生是普光大型气田形成的关键因素之一。     

Geochemistry and origin of sour gas accumulations in the northeastern Sichuan Basin, SW China

Significant natural gas reserves have recently been discovered in the Lower Triassic oolitic reservoirs from northeastern Sichuan Basin, SW China. In the wake of the December 2003 sour gas well blow-out, this study presents an overview on the petroleum geology and geochemistry of the sour gas accumulations in the study area. Two types of natural gas accumulations were identified in the Lower Triassic oolitic reservoirs, both containing highly mature thermogenic gases, with their hydrocarbon source rocks in Upper Permian strata. Natural gases from the area south of the ancient Kaijiang-Liangping Seaway are generally sweet gases formed as the result of thermal maturation, whereas those discovered from north of the Seaway are products of both thermal maturation and thermochemical sulfate reduction of early accumulated oils in the Feixianguan Formation reservoirs. The proposed origins of the gases are supported by their chemical and stable carbon isotope compositions, as well as the presence or absence of pyrobitumens in the reservoir. The distribution of gas accumulations is controlled predominantly by the combination of lithologic and structural factors. The regional variation in the concentrations of H₂S in the gases appears related to the presence and thickness of anhydrite-bearing evaporitic rocks interbedded or intercalated with the oolitic reservoirs.     

川西前陆盆地天然气成藏过程

川西前陆盆地具有丰富的天然气资源,发育上三叠统巨厚的煤系烃源岩,以生气为主,并发育多套储盖组合。天然气成因类型主要是煤成气,目前的气田分布主要受古隆起、沟通下部烃源岩和上部储集层的隐伏断层以及储集条件的控制。川西前陆盆地具有多期成藏、燕山期或喜山期聚集、喜山期调整等特点。来自上三叠统煤系源岩的天然气聚集主要在燕山期,形成原生气藏或下生上储型气藏;后经过喜山期的逆冲作用,对浅层储集层进行改造,产生的断裂沟通深部气藏与浅层圈闭,在对深层(主要在上三叠统)原生气藏进行改造的同时形成浅层(侏罗系)次生气藏。     

川东北飞仙关组甲烷为主的TSR及其同位素分馏作用

川东北开江-梁平陆棚东北侧飞仙关组多孔鲕粒白云岩中发生了以甲烷为主的热化学硫酸盐还原作用(TSR),产生高达20%的H₂S;而西南侧鲕粒灰岩以低孔、低H₂S天然气为特征。东北侧白云岩主要发育白云石粒间溶孔或粒间扩大溶孔,这些溶孔可与方解石(δ¹³C=-10‰~-19‰)、储层沥青、元素硫、黄铁矿和石英紧密共生,可分布于片状储层沥青与白云石晶体之间,说明白云石溶解作用发生在沥青形成以后。白云石的溶解作用导致现今天然气以无机CO₂为主,δ¹³C_CO2主要介于-2‰~+2‰之间。这种溶解作用是在酸性条件下,硬石膏或天青石参与下发生的,可能先产生MgSO₄配对离子,而后MgSO₄又与甲烷反应产生H₂S,净增大了孔隙。研究还发现,普光气田及以东天然气的来源不同于河坝和元坝天然气;对普光气田及以东天然气分析显示,甲烷δ¹³C值与残余烃含量 之间存在对数相关关系。这表明TSR过程中,甲烷同位素分馏作用遵从封闭体系下瑞利分馏原理。据此计算显示,渡4井约有15%甲烷被氧化了。     

四川盆地中三叠统-上三叠统马鞍塘组天然气藏特征和有利勘探地区

四川盆地中三叠统雷口坡组勘探已近40年,但迄今为止只发现了两个大中型气藏.近年来,雷口坡组钻井油气显示活跃,展示了良好的勘探前景.四川盆地中三叠统气藏储层主要位于底部雷一段、顶部雷三一雷四段,天然气主要来源于上二叠统龙潭组和上三叠统须家河组烃源岩,各气藏天然气组分特征也不尽相同,储集空间均以各类次生溶蚀孔隙为主,多为低...     

四川盆地飞仙关组气藏硫化氢成因及其依据

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,C2＋含量为0～0.15%;非烃气体以H2S和CO2为主,含量分别为5%～20%和1%～10%。已有观点认为H2S为飞仙关组气藏附近的石膏经硫酸盐热化学还原作用（TSR）而成。随着川东北气区大中型高含硫化氢气田的发现,硫化氢成因机理的研究备受关注。应用金管、高压釜和石英管等实验方法模拟了硫化氢气体的生成,同时检测了模拟生成的硫化氢和石膏、硫磺等硫化物的硫同位素。实验结果表明:硫磺与正己烷在较低温度即可生成大量的硫化氢气体,而正己烷与硫酸钙的反应总体上比较困难,且生成的H2S量较少;富含黄铁矿的低成熟泥灰岩模拟生烃过程中可以生成与甲烷相当,甚至超过甲烷含量的硫化氢气体;含硫化合物与烃类反应生成的硫化氢的硫同位素值比原始物质的硫同位素值重。地层中的SO2－4是海相地层中H2S气体形成的最初来源。含硫烃源岩直接生成高硫化氢天然气和储层中单质硫与烃类的反应是川东北飞仙关组天然气中硫化氢形成的主要原因。     

四川盆地东北部飞仙关组高效气藏形成机理

最近10年,四川盆地东北地区发现了一批飞仙关组鲡滩高效气藏。本文通过对大量实验测试数据的分析整理以及成藏过程的模拟研究,提出了高效气藏形成机理。指出古油藏及分散液态烃在燕山中期快速升温条件下,形成高效气源灶,为高效气藏的形成提供了丰富的气源;优质鲡粒白云岩储集层经历6个阶段的演化历史,受控于沉积相带、烃类充注、深埋藏条件下强烈溶蚀以及多期断层活动;二叠系烃源岩与飞仙关组储集层存在强大的剩余压力差,为油气沿断层发生优势输导提供强大动力;燕山晚期-喜马拉雅期的构造作用,使得气藏发生调整与改造。     

四川盆地下古生界筇竹寺组与龙马溪组页岩气勘探优选区预测

四川盆地下寒武统筇竹寺组和下志留统龙马溪组为盆地内重要的气源岩,在常规气田勘探中发现广泛的油气显示,表明其具有页岩气勘探的良好前景。在页岩气勘探初期,应该先进行优先层段优先区块的深入研究。目前,多名学者对筇竹寺组、龙马溪组的特征和页岩气发育的有利区位做出了预测,但使用方法不完善、不统一,评价指标比较混乱。在系统分析Fort Worth盆地Barnett页岩优选区块特征的基础上,参照美国地质调查局对Barnett页岩的选区原则,结合四川盆地自身的特征,选取页岩层总厚度、TOC、Ro、埋藏深度4个指标确定了2套岩层的页岩气优选区与延展区。研究认为,筇竹寺组有利区与外围延展区均在成都—乐山—资阳—内江为界的区域内部,龙马溪组有利区与外围延展区均在自贡—宜宾一带。     

川西前陆盆地流体的跨层流动和天然气爆发式成藏

川西前陆盆地是我国西部典型的前陆盆地,也是我国重要的致密砂岩含气区。盆地上三叠统须家河组二段和四段等渗透层中的流体跨过须家河组三段、五段等不渗透层流入侏罗系自流井组、千佛岩组、沙溪庙组、遂宁组和蓬莱镇组等渗透层,即发生了流体的跨层流动。流体的跨层流动一方面使侏罗系砂岩发生了受酸性水控制的次生溶蚀作用,从而改善了侏罗系的储集条件;另一方面为侏罗系形成天然气藏提供了气源条件。盆地天然气成藏具有烟囱效应、早聚晚藏和异常高压等特征。深盆气是天然气早期聚集在川西前陆盆地上三叠统(主要是须二段和须四段)的基本形式,是后期天然气成藏的基础,本文称之为气库区。天然气藏形成是由地壳隆升作用致使早期聚集的气库区决口,引起流体跨层流动,天然气以速度快、规模大和范围窄的形式运移和聚集,本文称之为爆发式成藏。爆发式成藏形成了上三叠统晚期裂缝重组气藏和侏罗系气藏(并非都是次生气藏)两类气藏。早期天然气聚集和定位地区的确定和评价是今后川西前陆盆地天然气勘探的重点和难点。     

普光气田长兴组白云岩地球化学特征及其成因意义

普光气田区长兴组白云岩的矿物组成与地球化学特征研究表明,自东南向西北方向,由普光8井至普光5井至普光6井,长兴组白云岩白云石颗粒的结晶程度和有序度总体上逐渐变高,其Fe、Mn、AI、K、Na、Sr含量及Mg^2＋／Ca^2＋比值总体呈降低的趋势;而氧同位素值逐渐降低,碳同位素值略增高,两者具负相关关系,这反映出白云石化作用与混合水无关;普光6井结晶白云岩87Sr／86Sr比值高于晚二叠世末古海水,说明白云石化流体并非长兴期古海水。研究认为长兴组泥-微晶白云岩由长兴期蒸发浓缩形成的高镁卤水交代灰泥丘而形成,属准同生白云石化作用成因,为非-差储层;结晶白云岩及碎裂化白云岩的白云石化流体应来自二叠纪高盐度海源地层水。属埋藏成因,可为优质储层。     

四川盆地川中—川西震旦系—三叠系天然气成藏分析及勘探意义

四川盆地蕴藏着丰富天然气资源,其中筇竹寺组页岩对盆地中下组合天然气聚集作出巨大贡献。通过对川西和川中震旦系—寒武系及上覆志留系—三叠系多层系储集层中天然气特征精细对比发现,以筇竹寺组页岩为主要烃源的油气资源极为丰富、类型多样：(1)既有典型原油裂解气,甲烷碳同位素较轻(<35‰),分布在资阳地区震旦系、太合地区寒武系沧浪铺组(角探1井)及川西北河湾场/吴家坝的茅口组。它们成藏时间早,在岩性圈闭或岩性-构造圈闭得以长期保存;(2)页岩超晚期释放气,分布广泛,高石梯—磨溪、太合、威远等地区下组合震旦系—寒武系均以该类天然气补充成藏为主,甲烷碳同位素较重(>35‰),如未遭受过硫酸盐热化学还原作用(TSR)的改造则具典型甲、乙烷碳同位素倒转(δ¹³C₁>δ¹³C₂)特征,该类气藏具多期次复杂成藏过程,但超晚期页岩来源天然气的持续补充控制着聚集丰度;(3)中组合泥盆系—三叠系(须家河组之下)天然气以断层沟通的页岩超晚期释放天然气成藏为主。综合分析可见,筇竹寺组页岩(与页岩气)保存较好区域是...     

Gas genetic type and origin of hydrogen sulfide in the Zhongba gas field of the western Sichuan Basin, China

Natural gases and associated condensate oils from the Zhongba gas field in the western Sichuan Basin, China were investigated for gas genetic types and origin of H₂S by integrating gaseous and light hydrocarbon geochemistry, formation water compositions, S isotopes (δ³⁴S) and geological data. There are two types of natural gas accumulations in the studied area. Gases from the third member of the Middle Triassic Leikoupo Formation (T₂l³) are reservoired in a marine carbonate sequence and are characterized by high gas dryness, high H₂S and CO₂ contents, slightly heavy C isotopic values of CH₄ and widely variable C isotopic values of wet gases. They are highly mature thermogenic gases mainly derived from the Permian type II kerogens mixed with a small proportion of the Triassic coal-type gases. Gases from the second member of the Upper Triassic Xujiahe Formation (T₃x²) are reservoired in continental sandstones and characterized by low gas dryness, free of H₂S, slightly light C isotopic values of CH₄, and heavy and less variable C isotopic values of wet gases. They are coal-type gases derived from coal in the Triassic Xujiahe Formation.The H₂S from the Leikoupo Formation is most likely formed by thermochemical SO₄ reduction (TSR) even though other possibilities cannot be fully ruled out. The proposed TSR origin of H₂S is supported by geochemical compositions and geological interpretations. The reservoir in the Leikoupo Formation is dolomite dominated carbonate that contains gypsum and anhydrite. Petroleum compounds dissolved in water react with aqueous SO₄ species, which are derived from the dissolution of anhydrite. Burial history analysis reveals that from the temperature at which TSR occurred it was in the Late Jurassic to Early Cretaceous and TSR ceased due to uplift and cooling thereafter. TSR alteration is incomplete and mainly occurs in wet gas components as indicated by near constant CH₄ δ¹³C values, wide range variations of ethane, propane and butane δ¹³C values, and moderately high gas dryness. The δ³⁴S values in SO₄, elemental S and H₂S fall within the fractionation scope of TSR-derived H₂S. High organo-S compound concentrations together with the occurrence of 2-thiaadamantanes in the T₂l reservoir provide supplementary evidence for TSR related alteration.