天然气气-源对比的地球化学研究

气-源对比是天然气勘探开发和油气理论研究的重要课题,同位素地球化学是气-源对比的重要手段,尤其是碳、氢稳定同位素和稀有气体同位素已经被广泛应用于烃源岩、母质环境、源岩热演化程度、成藏过程和天然气混源判识,系统的介绍了利用碳、氢以及稀有气体同位素判识天然气成因来源,利用甲烷碳同位素与源岩热演化程度数学模式进行气源追索, 利用甲烷氢同位素及其空间分布判识母质环境和成藏过程,利用稀有气体同位素判识是否深部来源气体并利用其年代积累效应进行气-源对比等方法.     

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。     

煤岩及其主显微组份热解气碳同位素组成的演化

模拟实验是有机地球化学研究的重要组成部分 ,也是油气地球化学研究的重要手段。本文通过煤岩及其主要显微组分的热解成气模拟实验产物的组分和同位素组成分析 ,补充和完善了前人对煤岩热解气同位素组成分布的一些认识。同时 ,对比研究了煤型气与煤岩热解气的碳同位素分馏特征 ,结果表明两者具有良好的一致性 ,认为可以通过精细的热解模拟来提供不同含煤沉积盆地煤型气的判识指标 ,而模拟气与天然气碳同位素组成的对比 ,关键是对同位素分析资料的处理。在模拟系列产物碳同位素分析基础上 ,获得了单一成因来源天然气甲烷、乙烷碳同位素组成与演化程度之间的关系式以及演化过程中甲烷碳同位素之间的关系式 ,这些结果会对混源气的判识有重要意义。     

煤型气碳同位素演化二阶段分馏模式及机理

天然气中甲烷Ｃ同位素组成是判识其母质类型和演化程度最有效的方法之一。国内外学者对煤型气δ＾１３Ｃ１与演化程度（Ｒ＾０）之间的关系做过大量的工作,取得了重要成果,但由于其研究对象的局限性,对其完整的同位素汪化分馏特征洞需进一步完善。由于我国含煤盆地广布,源岩的成烃演化完整而系统,使得系统研究其演化成为可能。本文通过我国不同盆地、不同时代和不同成烃演化的煤型气甲烷Ｃ同位素组成和源岩演化程度（Ｒ＾０）的     

煤型气烃类组分的稳定碳、氢同位素组成研究

我国主要含油气盆地中的煤型气和油型气烃类气体的稳定碳、氢同位素组成的对比研究表明：煤型气甲烷的碳同位素组成在未成熟到低成熟阶段（Ｒ０＜０．７％）与油型气无明显差别。从低成熟开始，煤型气甲烷随热演化程度的增高相对油型气逐渐富集重碳同位素。在热演化程度达到１．０左右时，二者δ１３Ｃ１的差别最大（达７‰左右）。之后随热演化程度的增加，二者δ１３Ｃ１的差值逐渐减小，当热演化程度达到过成熟阶段之后，二者又基本相近。煤型气和油型气重烃的碳同位素组成，主要受气短岩母质碳同位素组成的控制。重烃的碳同位素组成是鉴别煤型气和油型气的较有效的指标，通常煤型气的δ１３Ｃ２＞－２８‰，而油型气的δ１３Ｃ２＜－２８‰。热演化程度对煤型气重烃的碳同位素组成影响不够明显，而对油型气重烃碳同位素组成有一定的影响。煤型气（甲烷及重烃）的氢同位素组成主要与源岩沉积时的水介质有关，由陆相淡水环境沉积的源岩形成的煤型气相对富集氢同位素气。煤型气从甲烷到了烷随着碳数的增加，氢同位素组成依次增重，即δＤ１＜δＤ２＜δＤ３＜δＤ４．     

东海盆地西湖凹陷天然气来源探讨

关于西湖凹陷天然气的来源是很多学者争论的问题,主要原因在于计算出来的西湖凹陷部分天然气的成熟度与源岩的热演化程度不一致,因此准确确定天然气成熟度是关键。利用甲烷碳同位素演化二阶段分馏模式,计算出的天然气成熟度则明显分为两类:一类与西湖凹陷已钻遇渐新统花港组和中上始新统平湖组煤系烃源岩演化程度一致;另一类高于其演化程度,可能来自古新统-下始新统烃源岩。同时从天然气的地球化学参数:iC4/nC4、碳同位素分布、碳同位素系列倒转、煤型气δ13C—R o关系、热模拟实验5方面论证了西湖凹陷天然气存在2种不同来源的天然气。同时分析了天然气的运移特征,认为西湖凹陷的天然气具有垂向运移特征,垂向运移为西湖凹陷下部深凹部位和上部煤系烃源岩产生的天然气混源提供了前提。     

利用甲烷碳同位素研究混合气的混合体积

自然界不同源天然气的混合是一种普遍现象。混合作用是一种物理过程，混合气中某一组份的含量为该组份在各种来源气中的含量以其体积比例为权的和。因此，根据混合气的碳同位素以及被混合的气的碳同位素丰度可确定出各种被混合的气的比例。文章根据这一原理对廊固凹陷河西务构造带天然气的混合比例进行了计算，结果表明混合气中有２４%～６３%是来自石炭－二叠系的煤成气。在实际应用中，确定典型气的甲烷碳同位素丰度是基础，根据天然气甲烷同位素丰度与其源岩热演化成熟度Ｒｏ有线性关系的原理，可利用研究区源岩的Ｒｏ来确定本区的煤成气或油型气甲烷碳同位素的丰度。     

氩同位素用于库车坳陷天然气主力气源岩判识

稀有气体是天然气中指示其地球化学特征的重要组分,放射成因氩( Arr)的年代积累效应广泛应用于同位素定年和天然气的气源对比.本文系统地讨论了 40Ar的形成机理及其运移进入气藏的过程,利用 40Ar的母体元素 K在煤和煤系泥岩中的丰度差异,分析了以煤和煤系泥岩为母源的天然气 40Ar/36Ar同位素组成上的不同,并利用这种差异对煤系中煤岩或煤系泥岩为源岩的天然气藏的主力源岩进行了判识,继而建立了利用氩同位素组成判识煤系烃源岩主力源岩的方法.利用此方法对塔里木盆地库车坳陷三叠系-侏罗系煤与煤系泥岩互层的烃源岩进行了探讨, 数学计算结果表明该区主力源岩为煤系泥岩, 煤对天然气藏的贡献较小.     

含油气盆地油气同位素地球化学研究概述①

以气体地球化学国家重点实验室工作为主,简要概述了对我国含油气的同位素地球化学研究。1. 烃气的同位素地球化学:讨论了天然气成因新模式与气藏烃气同位素组成的关系,低演化阶段天然气同位素分馏的二阶段模式,云南中小盆地天然气低演化系列同位素特征及用储层解析气作油气源对比。2. 稀有气体同位素地球化学:阐述了3He/4He值与中国构造分区, 幔源氦的复合成藏和幔源甲烷问题以及气源对比等。3. 液态烃同位素地球化学:简述了轻烃碳氢同位素特征及氢同位素作为判别古沉积介质盐度的指标,概述了未熟-低熟油同位素特征及在自然剖面上油和源岩抽提物碳同位素分馏特征及其机理。     

天然气,原油,干酷根的氢同位素地球化学特征

本文详细讨论了天然气中甲烷，原油，轻质油及干酷根的稳定氢同位素组成，以及它们与源岩沉积时的水介质环境和源岩成熟度的关系。发现天然气中甲烷的氢同位素组成主要取决于其母质沉积时的水介质环境，同时也受母质热演化程度的影响。     

鄂尔多斯盆地伊陕斜坡中南部高热演化地区古生界天然气地球化学研究

苏里格南部和高桥高热演化地区古生界天然气具有乙烷等重烃组分含量低,大多数样品的湿气系数小于2%,天然气甲烷碳同位素组成显著偏重,乙烷等重烃组分碳同位素组成变化大等特征。热演化程度更高、甲烷碳同位素更重、湿气系数更低的东南部地区,古生界天然气均显示乙烷等重烃组分碳同位素异常偏轻、碳同位素倒转的特征。通常,当乙烷等重烃组分含量极低的高演化天然气混入少量乙烷等重烃组分含量高、碳同位素组成显著偏轻的天然气就可形成天然气的乙烷等重烃组分碳同位素异常偏轻、碳同位素倒转。早白垩世末盆地抬升阶段初期古地温降至相当于高-过成熟阶段的温度区间时,气源岩和储层中残余的少量液态烃的热裂解生成的天然气混入导致了乙烷等重烃组分碳同位素异常偏轻与碳同位素的倒转。因此,应以甲烷碳同位素组成作为主要指标、乙烷等重烃组分碳同位素组成作为参考指标,结合成藏地质条件进行高演化天然气的成因判识。提出了研究区古生界天然气以煤成气为主,并有一定数量油型气混入的认识。     

煤型气中丁烷的地球化学特征及意义——以塔里木盆地库车坳陷为例

为研究母质类型、热演化程度和运移方向等对煤型气中丁烷地球化学特征的影响,统计分析了塔里木盆地库车坳陷天然气中丁烷组分和碳同位素的变化特征。结果表明,母质类型、烃源岩热演化程度及成藏过程、天然气成熟度共同控制了库车坳陷煤型气i C4/n C4值;库车坳陷煤型气正、异丁烷的碳同位素比值与δ13C1均具有明显的正相关性,即随着天然气成熟度增加,正、异丁烷均变重,且异丁烷相对更富集重碳同位素;在砂岩疏导层中,煤型气i C4/n C4值沿天然气渗滤运移方向有减小的趋势,大北气田天然气总体上来讲由南向北运移。天然气中的丁烷组分和碳同位素特征研究具有重要的理论意义,与甲烷、乙烷等常规研究组分类似,丁烷组分和同位素特征也可成为天然气成熟度的替代指标。     

含油气盆地油气同位素地球化学研究概述

以气体地球化学国家重点实验室工作为主，简要概述了对我国含油气的同位素地球化学研究。1．烃气的同位素地球化学：讨论了天然气成因新模式与气藏烃气同位素组成的关系，低演化阶段天然气同位素分馏的二阶段模式，云南中小盆地天然气低演化系列同位素特征及用储层解析气作油气源对比。2．稀有气体同位素地球化学：阐述了^3He/^4He值与中国构造分区，幔源氮的复合成藏和幔源甲烷问题以及气源对比等。3．液态烃同位素地球化学：简述了轻烃碳氢同位素特征及氢同位素作为判别古沉积介质盐度的指标，概述了未熟一低熟油同位素特征及在自然剖面上油和源油抽提物碳同位素分馏特征及其机理。     

页岩、煤、沥青和原油的生气实验研究

选取了有代表性的页岩(海相页岩与油页岩)、煤、沥青与原油样品进行了真空封闭体系生气模拟实验,研究了不同生气母质的生气高峰阶段及其在不同热演化阶段的气产率及气体组成 ,综合探讨了不同生气母质的生气机制与生气规律及母质类型、热演化程度等对气产率及所生天然气组成的影响.为有效气源岩的判识提供了实验依据.     

天然气运移的气体同位素地球化学示踪

本文通过鄂尔多斯等含油气盆地内岩石酸解烃、罐顶气和同源多产层天然气碳同位素组成的变化，从实例剖析出发，探讨了天然气运移时气体同位素组成的变化及其对天然气运移的示踪。天然气在通过沉积地层中孔隙系统和微裂隙运移时，天然气中的甲烷碳同位素会发生一定的分馏，而乙烷以上重烃碳同位素几乎不发生分馏；在天然气层所在深度，罐顶气甲烷碳同位素组成与天然气一致，在天然气层附近，罐顶气甲烷碳同位素则明显偏离了热演化趋势线；烃源岩酸解烃与其同源的天然气重烃碳同位素组成具有较好的一致性和可比性。由此，可利用气体组分碳同位素的上述变化特征，追索天然气的运移作用。     

松辽盆地徐家围子断陷火山岩气藏天然气成因类型和气源对比

松辽盆地徐家围子断陷发育营城组火山岩气藏.钻井统计、地球化学特征及天然气组份分析和碳同位素研究表明徐中和徐东地区天然气源岩有机质偏腐泥型,生气潜力更大.对主力源岩层沙河子组和次要源岩层营城组源岩分布有了新的认识.对营城组天然气的烃类气体和CO₂气的来源进行对比和探讨,认为烃类气受气源的控制,CO₂气藏受深大断裂的控制,与火山岩分布关系不大.连通地幔的气藏中,也没有发现无机烃类气体聚集.徐家围子断陷营城组天然气以烃类气占绝对优势,而且主要为甲烷,二氧化碳成藏并不普遍.天然气甲烷成因类型以煤型气为主,甲烷碳同位素变化范围较小.乙烷、丙烷和丁烷碳同位素均有较大的变化范围,而且具有较好的相关性,说明母质类型多样,乙烷、丙烷和丁烷具有相同的来源.含量大于50%的二氧化碳来源于地幔,属无机成因.含量小于50%的二氧化碳既有无机成因,也有有机成因.     

原油裂解成气动力学研究进展

对于高温古油藏来说,原油裂解气是形成天然气藏的重要气源.原油裂解成气关系到天然气生成和原油消耗,因而客观评价这一过程对油气勘探有着重要意义.生烃动力学和热模拟实验是原油裂解成气动力学研究的基础.本文总结了原油裂解热模拟实验、原油裂解成气过程及判识指标,讨论了原油裂解成气动力学模型及碳同位素动力学,分析了原油裂解成气动力学研究的地质应用.指出现有的原油裂解成气判识指标难以确定有些天然气是属于原油裂解气还是干酪根裂解气,尤其是高-过成熟阶段生成的天然气;碳同位素动力学已逐渐成为当今国内外油气地球化学研究的前沿,而对原油裂解成气过程中的碳同位素分馏效应研究不够,其预测模型尚不完善.     

塔里木盆地柯克亚地区天然气和凝析油的地球化学特征与成区

柯克亚气田的油气成因复杂，对原油和可能烃源岩的分子标志物特征进行了剖析，在凝析油中检测到3-甲基甾烷，不含4-甲基甾烷，富含重排藿烷和C30^-未知萜烷．表明油源主要来自于二叠系源岩。柯克亚的天然气重烃含量高，属湿气，乙烷碳同位素偏重；天然气氩同位素和成熟度特征均指示混源气特征，通过气源判识天然气主要来源于石炭系一二叠系源岩，部分来源于侏罗系源岩。天然气的乙烷δ^13C值明显重于凝析油全油δ^13C值，揭示柯克亚地区凝析油和天然气分属不同来源。     

塔里木盆地前陆区和台盆区天然气的地球化学特征及成因

通过对塔里木盆地天然气碳氢同位素分析,主要存在两种类型天然气,即油型气与煤型气。油型气烷烃气碳同位素组成较轻（δ13C2＜-28‰,δ13C3＜-25‰）,氢同位素组成偏重,成烃母质主要为海相沉积环境形成的寒武系—下奥陶统或中下奥陶统烃源岩,分布区域主要为台盆区;而煤型气烷烃气碳同位素组成较重（δ13C2＞-28‰,δ13C3＞-25‰）,氢同位素组成偏轻,成烃母质主要为陆相沉积环境形成的三叠系—侏罗系烃源岩,分布区域主要为前陆区。在塔里木盆地,烷烃气同位素组成局部倒转主要与烃源岩热演化程度差异有关;同时,在局部地区硫酸盐热还原（TSR）也可引起碳同位素组成的局部倒转。塔里木盆地天然气中3He/4He值偏高可能与残留在岩石中的少量深部气体混入气藏有关。     

木里煤田聚乎更矿区天然气水合物气源探讨

木里煤田位于青藏高原东北缘,近年在木里煤田聚乎更矿区中侏罗统窑街组中发现了天然气水合物。为了对天然气水合物气源类型做出客观认识,本文对木里煤田聚乎更矿区中侏罗统窑街组烃源岩样品的有机质丰度、有机质类型、有机质热演化程度进行了详细研究,并在此基础上对比了研究区天然气水合物、煤层气中烷烃气的异同,最终确定研究区天然气水合物成因类型和气源。结果表明:(1)研究区中侏罗统窑街组的泥质烃源岩有机质丰度较高,属好生油岩,有机质类型属于Ⅰ型干酪根,Ro值在0.65%～1.32%之间,有机质热演化程度达到了石油伴生气阶段;(2)天然气水合物烷烃气碳同位素特征显示大部分烷烃气呈现正碳同位素特征系列,相同碳数的天然气水合物烷烃气碳同位素较煤层气轻,天然气水合物烷烃气中甲烷含量相对煤层气较低,且天然气水合物烷烃气δ13 C2值均小于-28‰,属于油型气;(3)中侏罗统窑街组烃源岩碳同位素特征与天然气水合物的碳同位素具有高度一致性,表明研究区天然气水合物气源主要来自于中侏罗统窑街组的湖相泥岩和油页岩。