湘鄂西龙马溪组页岩解析气同位素组成特征及应用

湘鄂西地区位于中扬子板块,研究区龙马溪组富有机质页岩的有机质类型以Ⅱ₁型为主,Ⅱ₂型次之,TOC含量高,有机质热成熟度高,页岩矿物以脆性矿物为主,黏土矿物次之。通过分析三个实验阶段(20 ℃、65 ℃、90 ℃)解析气样发现,气体中CH₄含量较高(90.34%~99.64%),含有少量非烃气体。龙马溪组页岩气CH₄碳同位素值为-41.9‰~-30.8‰,C₂H₆碳同位素值为-42.3‰~-36.2‰,δ²H_CH4为-193.4‰~-156.0‰,随着成熟度的增加,CH₄碳同位素、C₂H₆碳同位素以及CH₄氢同位素都有升高的趋势。烃类气体碳同位素具有明显的倒转现象,即δ¹³C₁>δ¹³C₂。根据解析实验三个阶段的气体同位素特征和测得的各阶段含气特征建立游离气与吸附气所占比例的计算公式,进一步推算出解析过程总含气量中所含有的游离气量以及吸附气量。     

烃源岩解析气获取新方法研究

新研制的解析气脱气集气装置,避免了前人装置的缺点,具有样品适应范围广、进样量大,真空破碎时间短、温度低,高真空脱气,无水集气等明显优势,从而确保了获取气体样品能够真实反映烃源岩解析气的地球化学特征。获取的解析气主要以烃类气体及二氧化碳气体为主,烃类气体相对百分含量最高可达到80%以上,可稳定检测出δ13C₁~δ13C₃数据,部分样品检测出δ13C₄~δ13C₅数据,所含地化信息丰富,完全满足了解析气地球化学研究和应用的需要。本次研究利用上述新的解析气实验地球化学技术,把气-源对比研究提升到一个崭新的境界,建立天然气气源直接对比的新方法和新思路,证实前人运用天然气碳同位素间接进行气源对比是科学可行的。同时,反证了新的解析气脱气集气装置的科学性和可靠性,为烃源岩解析气的研究和应用打下了科学的实验基础。
关键词       

稳定同位素动力学及其地质意义

稳定同位素平衡分馏资料已广泛应用于地质研究中,对探讨成矿物质、成矿流体来源、矿床成因及成矿机理等起了重要作用。然而其应用的前提必须假设:(1)地质体系中共生矿物间及与介质流体间已达到同位素平衡;(2)矿物的形成温度作为终止同位素交换的封闭温度。但大量的资料表明,许多地质体中共生矿物间并非都达到了同位素平衡,矿物的形成温度并非就是同位素交换的封闭温度,这正是目前一些同位素资料互相矛盾,不能得到合理介释的原因所在。例如,同位素地温计与相平衡证据不符,共生矿物之间没有统一的同位素平衡关系,由共生矿物对计算的同位素温度不一致;同一矿物或共生矿物的氧、氧同位素组成之间及硫酸盐矿物中硫、氧同位素组成之间的不一致等等。这些都反映出仅用平衡分馏原理不能全面、合理地解释地质问题。地质过程是一个漫长而复杂的演化发展过程,许多矿     

页岩含气量中损失气确定方法浅析

页岩含气量的确定是页岩气储层评价和资源量评估的一项基础内容为含气量的确定。在调研国内外文献的基础上,对直接解吸法测定页岩含气量的实验原理和方法及易产生误差的损失气量的确定方法进行讨论分析,结果认为损失时间的长短、损失段的解吸速率以及算法模型的选择对损失气量估算结果有重大影响,要准确确定损失气量需利用更高分辨率解吸测试仪器,正确认识解吸速率随时间,温压条件改变的规律,提出在USBM法的理论基础上利用实验数据分阶段(密闭取心+地面逸散)逐步拟合回归,求取损失气量。     

正构二十四烷裂解成气碳同位素动力学模拟及其地质意义

以甲烷的量子化模型及正构二十四烷(n C24)金管限定体系裂解成气实验为基础,从理论上进一步论述了量子化模型应用于重烃气体（乙烷和丙烷）碳同位素动力学模拟的适应性,计算了甲烷、乙烷及丙烷生烃动力学与碳同位素动力学参数, 重点探讨了δ13C2与δ13C3变化的主控因素。研究结果表明, n C24裂解生成的气态烃碳同位素与早期报道的n C18、n C25及原油裂解生成的气态烃碳同位素具有可比性,可应用于地质条件下解释原油裂解气的某些地球化学特征。n C24生烃地质模型表明,其在150～160℃是稳定的,主要裂解温度介于180～200℃之间,与目前所报道的原油裂解地质模型吻合。随热解程度的增加,δ13C2与δ13C3体现了比δ13C1更明显的变化。气藏充注历史控制的同位素累积效应对天然气碳同位素有很大的影响,与累积聚集气相比,阶段聚集气的δ13C变重,并在更大程度上影响了演化曲线的分异。在此基础上,应用n C24裂解成气碳同位素分馏地质模型探讨了塔里木盆地某些油气藏天然气碳同位素值变化的原因。     

青藏高原碱化湖泊沉积碳酸盐岩碳,氧稳定同位素组成及其地质意义

青藏高原咸化湖泊沉积碳酸盐岩的碳、氧稳定同位素分析数据表明,咸化湖泊沉积 碳酸盐岩富集13C和18O,在很大程度上同海洋沉积碳酸盐岩的13C、18O同位素区间值重叠,也具 有较高的Z值。所以,在运用13C、18O稳定同位素值或Keith和Weber的区分侏罗纪以来的海洋、 淡水沉积碳酸盐岩的Z值时,应考虑陆相咸化湖泊沉积碳酸盐岩的特点,以便正确地确定沉积环 境。     

气液包裹体稳定同位素样品制备及与气液相成分联测方法

本方法研制了一套“气液包裹体稳定同位素样品制备与气液相成分分析联测装置”，将包裹体稳定同位素样品制备装置与气相色谱仪连结起来，能在一个样品中测定出包裹体中的碳、氢、氧稳定同位素及气相和液相成分。整套装置性能良好，主要测定项目均能达到规定的技术指标，并满足包裹体测定要求：①δＤ制样及测定结果的标准偏差≤３‰；②δ＾１８Ｏ制样及测定结果的标准偏差≤０．３‰；③δ＾１３Ｃ制样及测定结果的标准偏差≤０．１     

吐哈盆地水溶气组分与同位素特征形成机理及意义探讨

测量了吐哈盆地 6个水溶气样品的组分和碳同位素值,并通过与盆地天然气的对比,探讨了水溶气组分及碳同位素特征形成机理及其应用的可能性。水溶气基本受制约于烃类气体溶解度的特征,与盆地天然气应属同源,但二者也存在明显的差异,如C1/C1～ 5值水溶气应大于天然气,实际反而较小,甲烷同系物碳同位素均较天然气富集-6 C。作者认为这些特征的形成与水溶气的溶解量小于扩散运移量相关,并认为水溶气与天然气组分和同位素差异的大小可用于探讨采样层位与天然气动态成藏体系关联的紧密程度。     

燕山地区铁岭组稳定同位素组成特征及其地质意义

测定的样品采自天津蓟县和北京门头沟青白口两地铁岭组碳酸盐,测得152对δ~(13)C和δ~(18)O数据,发现碳、氧同位素在两地铁岭组具有相同的变化趋势,并对它们的成因机制和地质意义进行了对比及探讨。     

页岩气、深盆气成藏模式质疑

页岩不生气,和致密砂岩一样只能作为储层。阿巴拉契亚盆地盆地志留系和泥盆系致密砂岩气显示完全的碳同位素反序(δ13C1>δ13C2>δ13C3),它的幔源特征证明了紧邻致密砂岩层之下的页岩层中的天然气同样来源于地幔。所谓"吸附式成藏模式"、"活塞式成藏模式"与有机成因一样,非但毫无根据的,并且实践上将油气勘探开发引向歧途。     

页岩气及其勘探研究意义

与传统意义上的泥页岩裂缝气并不完全相同,现代概念的页岩气是主体上以吸附和游离状态同时赋存于具有生烃能力泥岩及页岩等地层中的天然气聚集,具有自生自储、吸附成藏、隐蔽聚集等地质特点。美国的页岩气勘探取得巨大成功,是投入工业性勘探开发的三大非常规天然气类型之一,目前已形成了区域性页岩气勘探开发局面。中国的页岩气研究正在起步,许多盆地及研究区具有页岩气成藏的地质条件。与美国东部地区页岩气成藏地质条件进行初步对比,中国南方具有有利的页岩气发育条件,开展页岩气研究具有重要意义。     

页岩气测井评价方法及应用

利用测井资料对页岩气进行评价有两方面的内容,一是页岩的识别,即利用页岩在测井曲线上的异常响应特征,确定页岩层的位置与厚度;二是对页岩气储层进行评价,有机碳（TOC）含量是评价页岩气的重要参数,利用ΔlgR技术,可以快速有效的计算页岩层的有机碳（TOC）含量。实例表明利用测井方法并结合地球化学实验资料,可以对页岩气进行有效评价及预测。     

焦石坝-武隆构造带古流体活动差异及对页岩气保存条件的影响

焦石坝-武隆地区差异构造带发育,古流体活动复杂,对页岩气保存条件影响较为关键.以两类典型背斜(高陡背斜和箱状背斜)的裂缝脉为研究对象,基于裂缝分形理论和碳、氧、锶同位素地球化学理论,揭示出不同构造的古流体活动差异与页岩气保存条件优劣的耦合性.研究认为:(1)构造变形与古流体活动性存在耦合性.构造应力集中部位(如箱状背斜枢纽、隐伏断层)较构造其他部位具更强的流体活动性.(2)古流体示踪差异与页岩气保存条件存在耦合性.同位素地球化学揭示出二叠系-下三叠统以内源流体活动为主,封闭能力较好,盆内高陡背斜带和盆外残余向斜五峰-龙马溪组页岩气具备一定勘探前景;中寒武统-下奥陶统存在跨层流体活动的痕迹,封闭能力变差,盆外箱状背斜下寒武统筇竹寺组页岩气勘探风险加大.     

渝东北地区五峰组—龙马溪组页岩气地质特征及其勘探方向探讨

渝东北地区五峰组—龙马溪组暗色泥页岩沉积厚度介于30.92~164.47m之间,其中在朝阳镇咸池剖面及田坝一带厚度最大,往研究区东西两侧具有减薄的趋势。全区总有机碳含量平均3.32%,中部(平均3.93%)和西部(平均3.59%)相对东部(平均2.77%)具有更高的有机质丰度。有机质以I型腐泥型为主,西部个别剖面及东部栗子坪一带夹少量Ⅱ_1—Ⅱ_2型干酪根,其成熟度普遍处于高成熟—过成熟阶段,呈现自北向南升高的趋势。石英、脆性矿物含量普遍较高(尤其是中西部区块),黏土矿物较低,更易产生储气裂缝及利于后期压裂。储层特征方面,中部地区泥页岩具有更高的孔隙度和较低的渗透率,同时比表面积也相对更高,以有机质孔隙为主。中部区块田坝—朝阳—文峰一带含气性最好,结合页岩厚度、总有机碳含量分布、储层条件及构造保存条件分析,本区中部区块田坝—朝阳—文峰一带具有更好的页岩气勘探前景,是该区下一步勘探的重点区域。     

南华北盆地太康隆起煤系页岩气地质特征及勘探潜力

基于南华北盆地上古生界煤系页岩气勘探实践及认识,通过研究该区页岩气烃源岩地球化学特征、储集层特征、含气性特征,总结页岩气地质特征,分析勘探潜力。页岩气主要发育于太原组、山西组,烃源岩有机质类型以Ⅲ型为主,镜质体反射率为2.1%~3.4%,处于过成熟阶段;太原组、山西组泥页岩有机碳含量均值分别为2.34%、1.66%;页岩气储集层矿物成分以石英、黏土矿物为主,主要储集空间类型为矿物质孔和微裂缝;太原组、山西组页岩含气量均值分别为1.73 m³/t、1.55 m³/t,相对于海相页岩含气特征属于中等—偏高的范围;采用容积法计算页岩气地质资源量为7112×10⁸m³,资源丰度为2.54×10⁸m³。经综合对比评价认为庄头斜坡、杞县凹陷是南华北盆地太康隆起页岩气较为有利的勘探目标区。     

河北省页岩气地质条件评价

应用泥页岩厚度、TOC含量、干酪根类型和成熟度等评价参数,对河北省主要的含暗色页岩系地层——中元古界长城系串岭沟组和蓟县系洪水庄组、新元古界青白口系下马岭组、古生界石炭二叠系太原和山西组、新生界古近系沙河街组的页岩气成藏地质条件进行评价,预测固安、霸县沙河街组和沧州、廊坊太原-山西组为页岩气有利勘探目标区。     

页岩气的赋存形式研究及其石油地质意义

页岩气是以游离、吸附和溶解状态赋存于暗色泥页岩中的天然气,其赋存形式具有多样性,但以游离态和吸附态为主,溶解态仅少量存在。综述了页岩气的赋存形式及其影响因素,包括页岩气成因、页岩的物质组成(有机碳含量、矿物成分、岩石含水量)、岩石结构(孔隙度、渗透率)和温度、压力等。认识影响不同形式页岩气赋存量的地质因素,有助于利用容积法评估页岩气地质储量的水平,因为游离态页岩气的含量取决于页岩的有效孔隙度和含气饱和度,而吸附态页岩气的含量则受页岩的气体吸附能力影响。认为发展页岩孔隙结构表征技术,研究页岩气在粘土矿物表面和纳米孔隙中的吸附行为,可以进一步了解不同地质条件下页岩气的赋存形式,并为页岩气的资源评价提供更为准确的参数,因此它们将是页岩气下一步研究的重点之一。     

福特沃斯盆地Barnett页岩气藏特征及启示

福特沃斯盆地Newark East页岩气田是美国第一大页岩气田,代表了一个集烃源岩、储层和盖层等成藏体系所有关键要素存在于同一套页岩层的非常规天然气藏--页岩气藏.根据研究资料,对福特沃斯盆地Barnett页岩气藏的特征进行了分析,包括页岩厚度、有机质类型及丰度、成熟度、孔渗和裂缝特征以及含气量等指标,重点研究了Newark East页岩气田的特征,该气田具有页岩层相对较厚、有机质丰度高、热成熟度高和被致密碳酸盐岩包围的特征.最后得出Newark East气田Barnett页岩气藏的气藏模式,并认为该页岩气藏的特征、模式在马拉松-沃希托、阿巴拉契亚逆冲褶皱带前缘的前陆盆地中具有普遍意义.     

页岩气容积法储量计算方法及实例应用

页岩气作为一种重要的非常规天然气资源,近年来受到越来越多的关注,页岩气的成因机理、赋存相态、分布特征等与常规天然气有着明显的区别,其特殊的气体蕴藏方式导致储量计算方法也有别于常规气藏。探讨页岩气藏的特殊性,其主要表现在气体具有双重赋存状态和成藏机理具有混合性等,在此基础上提出了在页岩气藏勘探开发初期计算地质储量的一种有效方法:容积法。页岩气特殊的蕴藏方式有游离气和吸附气两种,游离气储量按照常规天然气的方法来计算,吸附气储量则参考目前已有的相对成熟的煤层气地质储量计算方法。该计算方法在北美页岩气资产地质储量估算中得到成功应用。     

中国页岩气资源及其勘探潜力分析

我国众多含油气盆地同样具备页岩气形成的基本地质条件。本文通过分析我国含油气盆地页岩分布,依据中国页岩气发育区的地质特征,利用类比法初步估算中国主要盆地和地区的页岩气资源量约为21.5×1012～45×1012m3,中值为30.7×1012m3。主要分布在南方聚气区、华北聚气区,古生界页岩气资源量大约是中生界页岩气资源量的2倍,四川盆地东部和南部下寒武统和下志留统页岩是目前勘探的主要层系。