大庆兴城地区天然气地球化学特征及成因

大庆兴城地区天然气组分和碳同位素具有“杂、干、重、反”4个基本特征,即天然气组分复杂多样,烃类气体中甲烷含量高,碳同位素重,烷烃碳同位素普遍出现反转序列.甲烷气体碳同位素重和烷烃碳同位素普遍出现反转序列是无机烃的特征,但并非其独有的特征.与烃类气体伴生的非烃类气体CO₂、He的高含量与同位素分析表明具幔源成因特征,结合大庆兴城地区地质背景,认为不但非烃类气体具无机成因气,而且烃类气体中也有无机成因气的存在,反映出兴城地区天然气为有机成因与无机成因的混合气体.无机气体是岩浆与火山活动的产物.     

松南气田火山岩储层天然气地球化学特征及成因探讨

通过对松南气田营城组与登楼库组火山岩天然气的组成、碳同位素及惰性气体同位素特征分析,天然气烃类组成以甲烷为主,含极少量重烃,干燥系数均在0.99左右,为干气;天然气中CO2含量高,在-20.74%~-25.75%之间,为高含CO2的天然气藏;天然气甲烷同位素偏重为-18.3‰~-26.5‰,并且有δ13C1δ13C2δ13C3负碳同位素序列,表明有无机成因烃类气体混合的特征,营城组的CO2同位素表明为幔源无机成因气,3He/4He的比值高,介于壳源成因与幔源成因之间,也表明有幔源3He/4He的输入,多种参数表明松南地区天然气的有幔源成因的甲烷,也有煤系地层生成的煤型气,营城组的CO2为幔源成因,为煤幔混合气。通过模拟计算,松南气田深层天然气幔源成因的烃类气体占40.62%~100%。煤系成因来源为0~59.38%,加之20%左右的CO2气体均为无机幔源成因,因此该区天然气主要为无机幔源成因的天然气。     

川西坳陷南段天然气来源与碳同位素地球化学研究

川西坳陷南段是四川盆地主要的天然气产区之一。前人对该区天然气的来源有多种见解。为了更清楚地认识此地区天然气的来源与运移，本文分析了平落坝、大兴西和白马庙气田16件天然气样品的C1-C4烃及CO2组份的碳同位素组成。所获得的同位素数据结合化学成份和地质资料表明，3个气田的烃类完全是热解成因的，都来源于气田下面的上三叠统烃源岩。这些气田的甲、乙烷碳同位素组成随深度呈不同规律的变化，这些变化归因于烃源岩生烃的热解过程和烃类运移的动力学过程。平落坝气田中侏罗统气藏的烃类大部份形成于烃源岩低成熟和成熟的早期阶段并受到晚期成熟气体的不断补给。平落坝和大兴西气田多数气藏的烃类被认为是从源区垂直向上运移通过上伏地层而进入气藏的，白马庙气田的烃类被认为是沿断裂通道向上侏罗统气藏聚集的。平落坝和大兴西气田的δ^13Cco2值有很宽的分布范围(-10.7‰～-0.7‰)，这表明气田的CO2由来自基底的海洋碳酸盐岩无机碳成份和沉积地层的有机碳成份混合而成。这些气田的[He／CH4]-[N2／CH4]值之间和δ^13Cco2-δ^13Cc1值之间的相关性表明，非烃气体在进入气藏前已同烃类很好地混合，并被CH4为主流相的气流携带着向气藏运移。     

无机成因天然气的地球化学特征

甲烷(CH4)等烃类气体自地球深部选出的同时,还伴随有其它气体,如CO2、CO、N2、H2S、H2、He、Ne、Ar等,统称为无机成因天然气.无机成因天然气与生物成因天然气在地球化学特征上存在显著的差异,主要表现在化学成分和同住素组成特征.无机成因CH4的干燥系数较大,δ13C1值几乎都大于-25‰,且CH4及其同系物碳同住素组成的分布随碳数的增大而变轻(反序);无机成因CO2碳同住素较重;稀有气体中w(3He)/w(4He)值较低等.这些特征是判别无机成因天然气的重要地球化学指标.     

祁连山冻土区天然气水合物DK-8孔岩心顶空气地球化学特征及其指示意义

通过对祁连山木里冻土区天然气水合物DK-8孔不同深度岩芯中气体组分和甲烷碳同位素分析测试,对比分析其变化特征与天然气水合物及异常现象产出层段、断层或破碎带分布之间的空间关系,指出它们对天然气水合物及烃类运移作用的地球化学指示意义。岩芯中气体含量(μL/kg)在149～167m、228～299m、321～338m、360～380m等深度段具异常值特征,它们与天然气水合物及主要异常现象产出层段基本一致,表明岩芯中烃类含量的异常值特征主要是天然气水合物及异常现象的反映。根据离断层或破碎带不同距离岩芯烃类总体积百分比(vol%)、甲烷碳同位素δ13C1值(‰PDB)及C1/C1-5、C1/ΣC2-5、C1/ΣC2-3、C1/C2、C2/C3、C2/ΣC3-4、iC4/nC4、iC5/nC5等特征,代表天然气水合物及其异常的具异常值特征的岩芯中烃类主要由运移而来,它们与断层或破碎带关系密切,下部断层或破碎带是主要烃类运移通道,中上部断层或破碎带可成为天然气水合物赋存空间。     

祁连山冻土区天然气水合物DK-8孔岩芯顶空气地球化学特征及其运移指示意义

通过对祁连山木里冻土区天然气水合物DK-8孔不同深度岩芯中气体组分和甲烷碳同位素分析测试,对比分析其变化特征与天然气水合物及异常现象产出层段、断层或破碎带分布之间的空间关系,指出它们对天然气水合物及烃类运移作用的地球化学指示意义.岩芯中气体含量(μL/kg)在149～167m、228～299m、321～338m、360～380m等深度段具异常值特征,它们与天然气水合物及主要异常现象产出层段基本一致,表明岩芯中烃类含量的异常值特征主要是天然气水合物及异常现象的反映.根据离断层或破碎带不同距离岩芯烃类总体积百分比(vol％)、甲烷碳同位素δ13C1值(‰PDB)及C1/∑C1-5、C1/∑C2-5、C1/∑C2-3、C1/C2、C2/C3、C2/∑C3-4、iC4/nC4、iC5/nC5等特征,代表天然气水合物及其异常的具异常值特征的岩芯中烃类主要由运移而来,它们与断层或破碎带关系密切,下部断层或破碎带是主要烃类运移通道,中上部断层或破碎带可成为天然气水合物赋存空间.     

祁连山冻土区天然气水合物成矿系统

根据祁连山冻土区12口天然气水合物钻孔的相关异常现象分析以及4口天然气水合物钻孔取样的有机显微组分观察与镜质体(组)反射率测定、总有机碳含量(TOC)分析、生油岩热解(Rock-Eval)分析、有机质碳同位素分析、氯仿抽提与簇组分分析,结果显示:天然气水合物气体总烃含量在59.31%~99.57%间,平均约87.00%,C1/ΣC1-5在59.91%~79.05%间,平均为71.16%,δ13 C1在-50.5‰~-39.5‰间,平均为-45.8‰,δDC1在-268‰~-262‰间,平均为-265‰,表明天然气水合物气体为有机成因,以热解成因为主,夹少量微生物成因,其中热解成因气主要与原油裂解气、原油伴生气有关;天然气水合物层段内泥岩与油页岩的有机显微组分、生烃潜量(S1+S2)、氢指数(IH)、氧指数(IO)、类型指数(S2/S3)、降解率(D)、干酪根碳同位素等特征指示泥岩有机质类型主要为Ⅱ1~Ⅱ2型,油页岩有机质类型主要为Ⅰ~Ⅱ1型,煤有机质类型主要为Ⅲ1~Ⅲ2型,泥岩、油页岩Ro平均值介于0.35%~0.78%之间,煤Ro平均值介于0.86%~1.13%之间,看出泥岩在350℃~400℃条件下或油页岩在380℃~400℃条件下所产生烃类气体在组成和同位素特征上与天然气水合物中烃类气体较为相似,进一步根据热模拟温度与镜质体反射率之间关系及镜质体反射率与古地温、埋藏深度的关系,推算天然气水合物气源岩来自约2 000m以下泥岩或油页岩;岩心顶空气体含量(μl/kg)位于149m~167m,228m~299m,321m~338m,360m~380m等深度段具异常值特征,与天然气水合物及主要异常现象产出层段基本一致,根据离断层或破碎带不同距离岩心烃类总体积百分比(vol%)、甲烷碳同位素δ13 C1值(‰PDB)及C1/C1-5,C1/ΣC2-5,C1/ΣC2-3,C1/C2,C2/C3,C2/ΣC3-4,iC4/nC4,iC5/nC5等,推断代表天然气水合物的具异常值特征的岩心中烃类气体主要由运移而来,下部断层或破碎带是主要烃类运移通道,中上部断层或破碎带可成为天然气水合物赋存空间。     

青海南部陆域冻土区钻孔岩芯地球化学特征及其水合物指示意义

为探讨青海南部陆域冻土区烃源岩地球化学异常成因及气源条件,通过分析青海开心岭冻土区TK- 1钻孔岩芯样品中酸解烃、荧光光谱、甲烷碳同位素含量及垂向迁移变化特征,解析其烃类地球化学异常成因,剖析岩芯中烃类异常与裂隙或破碎带、水合物稳定带、烃类运聚成藏过程的响应关系,研究其对天然气水合物及烃类运聚的地球化学指示意义。结果显示：钻孔岩芯中烃类在62~80 m、112~119 m、150~169 m和254~350 m深度段出现明显的地球化学异常富集特征,钻孔岩芯酸解烃中烃类组成、参数比值(C1/ΣC1- 5、C1/ΣC2- 5、C1/ΣC2- 3、iC4/nC4等)、甲烷碳同位素(δ13CPDB)显示烃类以热解成因为主,包括油型裂解气、凝析油伴生气、煤成气和少量的无机成因气。二叠系那益雄组煤系烃源岩处于高—过成熟阶段,其热演化过程中的生排烃气可能是形成水合物所需气体的重要来源。冻土带的封盖“挡板效应”,在冻土层下方形成烃类地球化学强异常,可作为天然气水合物及烃类运聚等异常现象的指示。裂隙或破碎带内岩芯酸解烃组分含量相对较高,随着深度变化,烃类组分呈现明显的“色层效应”,显示裂隙或破碎带对烃类的运移、聚集具有一定控制作用。     

阜新盆地王营矿气藏成因分析

通过对王营矿气藏的气体组分分析和同位素分析,论述了气藏的气体主要来源于煤层气,有机组分为58.68%～78.68%,δ13C1≤-30‰,少部分来自于煤系地层的无机成因气和深层的无机成因气或者叫幔源气,无机组分在21.32%～41.32%之间,δ13C2在-13.6‰～-4.1‰之间,R/RA为2.48～2.63。盆缘的深大断裂和盆地基底的断裂及第四纪辉绿岩的侵入可能是幔源气的运移通道。     

青海祁连山冻土区天然气水合物的气体成因研究

在祁连山冻土区发现天然气水合物之后,其气体成因或来源便成为一个重要的科学问题。开展了气体组成和同位素特征及δ13C1-1/n、C1/(C2+C3)-δ13C1、δDCH4-δ13CCH4、(δ13C2-δ13C3)-ln(C2/C3)、ln(C2/C3)-ln(C1/C2)等关系图解的综合研究,结果显示:祁连山冻土区天然气水合物的气体以轻烃为主,具湿气特征,其同位素表现为正碳同位素系列特征。研究区天然气水合物的气体为有机成因,且以热解成因为主,夹少量微生物成因(醋酸根发酵),其中,热解成因气主要与原油裂解气、原油伴生气有关,少部分与凝析油伴生气、煤成气、干酪根裂解气有关。这一分析结果可能意味着研究区天然气水合物的气体来源与油型气密切相关,而与煤型气关系不大。     

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。     

广东三水盆地天然气非烃组分同位素地球化学

根据广东省三水盆地天然气中氦、氩、二氧化碳和氮等非烃组分的稳定同位素地球化学特征,探讨了该区天然气的来源以及大地热流。测得天然气中3He/4He（R）值为（1.60-6.36）×10-6,比大气的3Ne/4He（Ra）值(1.4×10-6)大:氩的稳定同位素组成(40Ar/36Ar=450-841)较大气氩富40Ar;二氧化碳的δ13C（PDB）值在-20-2‰的范围内,δ13N（Air）值在-57-+95‰之间:根据（?）He,4He值求得研究区的大地热流值（Q）为72-82mWm-2。大地热流和非烃组分同位素组成的高值以及研究区特别发育的火山岩等地质资料表明三水盆地有较强的地球深部流体（物质的和热的）向上溢出。一些油气藏中相当一部分氦、氩和氮来自地幔,各种天然气中均混有地壳来源的非烃气体。贫13C的二氧化碳气主要为地层中有机质分解的产物;富13C的二氧化碳则主要来自岩石化学反应的产物,并混有深部来源的二氧化碳。相当一部分大地热流源于上地幔。     

黄骅坳陷新生代构造活动对无机成因CO2气藏控制作用的研究

通过研究黄骅坳陷新生代的构造活动,对黄骅坳陷无机成因二氧化碳气藏的形成与分布特征进行分析,发现黄骅坳陷无机成因CO2成藏与断裂和岩浆活动密切相关。新生代的NE—NEE向的伸展断裂为幔源型二氧化碳提供了良好的通道,尤其是在这些NE—NEE向伸展断裂与NW向断裂的交汇处,有利于二氧化碳的运移和聚集;同时这些伸展断裂往往是地热较高的区域,有利于热变质成因二氧化碳的生成;岩浆作用不仅可以直接释放来自幔源的二氧化碳气体,而且岩浆作用带来的地热也可以促进碳酸盐岩的热变质作用,释放二氧化碳。同时,黄骅坳陷新生代断裂和岩浆活动的迁移性特点形成了无机成因二氧化碳气藏地域分布特征。     

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...     

甲烷及其同系物δ13C值反序排列特征的数值模拟与非生物成因天然气藏探讨

本文采用数值模拟的方法对天然气中甲烷及其同系物的δ13C排序特征进行了研究,结果表明:两种具正序分布特征的生物成因天然气混合后可产生具反序分布特征的天然气.相应地,两种具反序分布特征的非生物成因天然气混合后也可产生具正序分布特征的天然气.对于前者而言,作为混合的两个端元天然气,它们必须具有不同的成因或来源,或它们是明显不同的演化阶段的产物.关于松辽盆地昌德气藏若干口天然气井甲、乙、丙、丁烷碳同位素排序特征的讨论表明,用两种生物成因天然气混合的观点很难解释这种反序排列.     

松辽盆地庆深气田天然气成因类型鉴别

通过对松辽盆地徐家围子烃源岩和原油热模拟实验、烷烃气碳同位素组成分析, 认为在高演化阶段单一热力作用可以引起重烃气(δ13C₂ > δ13C₃ > δ13C₄) 碳同位素组成倒转, 但CH₄与C₂H₆(δ13C₁ > δ13C₂) 却很难发生倒转.庆深气田天然气重甲烷碳同位素组成、烷烃气碳同位素完全倒转、高稀有气体同位素组成(R/Ra > 1.0), 说明该气田天然气来源具有多样性.利用R/Ra与CO₂/3He和R/Ra与CH₄/3He关系对庆深气田天然气成因类型进行识别, 认为该气田烷烃气中甲烷有部分为无机成因, 重烃气则为有机成因.该地区高地温梯度导致有机成因重烃气碳同位素组成发生倒转, 而CH₄与C₂H₆碳同位素组成倒转主要与重碳同位素的无机甲烷混入有关.      

长白山天池火山区深部流体成分及其稳定同位素组成

天池火山区深部流体成分和稳定同位素组成特征指示,该区地下有相对独立的四个含水层。2.2km以上为冷水层,2.2-3.4km、3.5-3.9km、4km以下分别为上部、中部和深部热水层。现代水热活动均伴随强烈的深源气体释放,碳和氦同位素比值揭示,这些气体属幔源气体,其中仅混入少量大气,壳源物质混染不明显。大规模幔源气体释放主要集中在天池火山湖周围,这表明该区地壳浅部可能存在一定规模的热的幔源岩浆体。据碳同位素地质测温估算,该岩浆体的热变质带顶部距地面约5km.气体动态变化显示该岩浆体目前处在不稳定期,值得引起重视。     

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。     

A Study of the Migration and Accumulation Efficiency and the Genesis of Hydrocarbon Natural Gas in the Xujiaweizi Fault Depression

In order to investigate the migration and accumulation efficiency of hydrocarbon natural gas in the Xujiaweizi fault depression, and to provide new evidence for the classification of its genesis, a source rock pyrolysis experiment in a closed system was designed and carried out. Based on this, kinetic models for describing gas generation from organic matter and carbon isotope fractionation during this process were established, calibrated and then extrapolated to geologic conditions by combining the thermal history data of the Xushen-1 Well. The results indicate that the coal measures in the Xujiaweizi fault depression are typical ＂high-efficiency gas sources＂, the natural gas generated from them has a high migration and accumulation efficiency, and consequently a large-scale natural gas accumulation occurred in the area. The highly/over matured coal measures in the Xujiaweizi fault depression generate coaliferous gas with a high δ^13C1 value （〉 -20‰） at the late stage, making the carbon isotope composition of organic alkane gases abnormally heavy. In addition, the mixing and dissipation through the caprock of natural gas can result in the negative carbon isotope sequence （δ^13C1 〉δ^13C2 〉δ^13C3 〉δ^13C4） of organic alkane gases, and the dissipation can also lead to the abnormally heavy carbon isotope composition of organic alkane gases. As for the discovery of inorganic nonhydrocarbon gas reservoirs, it can only serve as an accessorial evidence rather than a direct evidence that the hydrocarbon gas is inorganic. As a result, it needs stronger evidence to classify the hydrocarbon natural gas in the Xujiaweizi fault depression as inorganic gas.     

苏里格低渗砂岩大气田天然气充注运移及成藏特征

苏里格气田位于鄂尔多斯盆地伊陕斜坡西北部,属于典型的低渗砂岩大气田.苏里格气田上古生界天然气组分和碳同位素组成特征变化较小,反映其来源和成藏过程的一致性.基于对成藏地质背景、储层物性、天然气地球化学特征、烃源岩成熟度、甲烷碳同位素动力学的综合分析,认为苏里格气田天然气主要为近源充注、近距离运移和聚集,为石炭系一二叠系煤系烃源岩生成的累积聚气.天然气运移输导体系主要包括砂体一孔隙、微裂缝及小断层等,由孔隙和裂缝构成的网状输导体系在成藏过程中起了重要作用,表现为动力圈闭成藏.苏里格气田形成过程经历了早侏罗世末期、晚侏罗世至早白垩世末期、早白垩世末期至今3个演化阶段,存在下生上储和自生自储两种成藏方式.