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。     

祁连山冻土区含天然气水合物层段岩心热模拟实验研究

以热模拟实验为手段,对祁连山冻土区DK-2和DK-3孔含天然气水合物层段岩心(泥岩、油页岩和煤)热模拟烃类气体的组分、碳同位素组成与天然气水合物进行对比,以探寻这些气源岩与天然气水合物气源之间的可能联系。实验结果显示：低温(300 ℃以下)条件下,产生的气体以非烃CO₂为主,烃类气体含量少,且泥岩产生烃类气体量<油页岩产生烃类气体量<煤产生烃类气体量,表现出不同岩石吸附气体的差异性特征;随着热模拟温度增加,产生的烃类气体量明显增加,至500 ℃时达到最高,相反CO₂产气量变化不大;随热模拟温度增加,泥岩、油页岩、煤所产生烃类气体的碳同位素值呈现先变轻后变重的演化趋势和δ¹³C₁ ＜δ¹³C₂＜δ¹³C₃的正碳同位素序列特征;泥岩在350~400 ℃条件下或油页岩在380~400 ℃条件下所产生的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,推测天然气水合物气源与深部泥岩或油页岩具有地球化学成生联系,相反煤产生的烃类气体虽然在组成上与天然气水合物中烃类气体较为相近,但两者同位素值相差较远,推测煤与天然气水合物气源关系不大。     

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。     

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。     

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。     

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分解气碳氢同位素组成特征

开展祁连山冻土区天然气水合物气体同位素研究,是解决其气体成因、来源等科学问题的一个重要手段。本研究采集祁连山南麓多年冻土区水合物科学钻探DK2和DK3孔共8个含水合物的岩芯样品,采用真空顶空法收集样品中水合物的分解气,分别用气相色谱(GC)、气相色谱同位素比值质谱(GC-IRMS)测定其气体成分和同位素组成,测试结果表明:祁连山冻土区天然气水合物样品的气体碳氢同位素变化较大,甲烷、乙烷和丙烷的碳同位素(δ13C)变化范围分别为-52.6‰～-48.1‰、-38.6‰～-30.7‰和-34.7‰～-21.2‰,而二氧化碳的碳同位素(δ13C)最低为-27.9‰,最高为16.7‰;甲烷、乙烷和丙烷的氢同位素(δD)变化范围分别为-285‰～-227‰、-276‰～-236‰和-247‰～-198‰。通过对这些碳氢同位素进行综合研究,包括气体分子组成与同位素的关系分析、甲烷的碳氢同位素之间的关系判断等,结果表明研究区天然气水合物的气体主要来源于热解气,而且是在淡水环境中形成的有机成因气。     

木里煤田聚乎更矿区侏罗系天然气水合物成藏要素分析

为了对木里煤田聚乎更矿区的天然气水合物成藏要素和组合进行研究,通过对区内侏罗系的烃源岩、储集层、温-压相平衡条件进行分析,进一步确定研究区的成藏组合模式。结果表明:木里煤田聚乎更矿区侏罗系的泥岩、页岩有机质丰度较高,各项测试均达到了泥质烃源岩有机质丰度好生油岩-中等烃源岩的标准。干酪根碳同位素δ13C值在-50.3‰~-29.6‰,平均值为-41.9‰,有机质类型属于腐泥型干酪根;同时,有机质Ro在0.63%~1.32%,平均值0.85%,热成熟度达到了生烃阶段;研究区储集层分为碎屑岩储层和裂隙储层,在发现天然气水合物层段粉砂岩、泥岩、油页岩发育的裂隙具有储集空间,占天然气水合物储集层的84.05%,区内天然气水合物的储集空间主要为泥岩、油页岩发育的裂隙;研究区内天然气水合组分是影响天然气水合物温-压相平衡的主要因素,其进一步控制着天然气水合物的赋存深度,约在地下深度120~600m基本满足了形成稳定水合物的温-压相平衡条件;木里煤田窑街组湖相泥岩、油页岩构成了研究区主要的烃源岩;窑街组发育的粗砂岩、中砂岩、细砂岩以及裂隙发育的泥岩、油页岩成为研究区的重要储集空间,冻土层的发育为窑街组形成天然气水合物稳定存在的温—压相平衡条件,研究区区形成了自生(窑街组)自储(窑街组)的成藏模式。     

南海北部天然气水合物钻探区烃类气体成因类型研究

南海北部天然气水合物钻探区水合物气、顶空气样品和沉积物样品烃类气体组分和甲烷同位素特征测试结果表明,气体样品中烃类气体以甲烷为主,含微量乙烷和丙烷,C1/(C2+C3)值均大于或接近1 000。甲烷的碳同位素值为-54.1‰~-62.2‰,氢同位素值为-180‰~-255‰,属于微生物气或是以微生物气为主的混合气,甲烷由CO2还原生成,由原地提供或侧向运移而来。沉积物样品酸解烃分析显示多数样品甲烷丰度大于90%,含一定量的乙烷、丙烷及少量的丁烷,C1/(C2+C3)值均小于50。甲烷的碳同位素值为-29.8‰~-48.2‰,呈现典型的热解气特征,显示由深部运移而来。     

青海聚乎更钻探区含水合物岩心气体组成及其指示意义

对青海聚乎更钻探区含天然 气水合物岩心气体组成特征进行研究,有助于弄清钻探区天然气水合物的气体成因及来源,对于区内天然气水合物的勘探开发具有重要的指导意义。对DK8-19、DK10-17、DK11-14、DK12- 13和DK13-11等5个钻孔获得的18个含水合物岩心样品,开展了气体组成和同位素特征及C_l/(C₂+C₃)-δ¹³C_C1、δD_C1-δ¹³C_C1和δ¹³C_C2-δ¹³C_C1等关系图解的综合研究。结果显示：青海聚乎 更钻探区含水合物岩心气体以轻烃为主,具湿气特征,其同位素表现为正碳同位素系列特征。除DK8-19孔浅层岩心烃类气体可能含有少量生物成因气外,钻探区其余各孔所有样品的气源组成均以热解成因气为主,为典型的有机成因烃类气体,且来源于淡水环境下形成的天然气。     

祁连山冻土区天然气水合物岩心顶空气组分与同位素的指示意义——以DK-9孔为例

通过对祁连山冻土区天然气水合物DK-9孔不同深度岩心顶空气中的烃类气体组分及甲烷、乙烷的C同位素分析测试,对比分析了岩心顶空气组分含量变化与天然气水合物及其异常层段、油气显示层段、断层或破碎带分布之间的空间关系,探讨了顶空气组分对天然气水合物及其异常现象、油气显示现象、烃类气体运移作用及顶空气同位素对气体成因的指示意义。结果显示,岩心顶空气中烃类气体含量高的深度段180.26~308.50m、356.45~399.32m、458.55~508.65m与天然气水合物及其异常层段、油气显示层段具有较好的对应关系,其高值区间可作为天然气水合物、油气显示的一种指示。距断层或破碎带产出位置不同的岩心顶空气组分含量变化显示,不同级次的断裂系统为烃类气体向上运移提供了通道,部分可为天然气水合物提供一定的赋存空间;甲烷、乙烷C同位素数据显示气体以热解成因为主,部分为混合成因。     

青海祁连山冻土区天然气水合物的气源条件及其指示意义

祁连山木里冻土区天然气水合物的气源条件还不清楚,这直接影响到下一步的勘查方向。文章试图以DK-2天然气水合物钻孔为例,从天然气水合物及其相关气体组成与同位素特征入手,对比分析天然气水合物产出层段的泥岩、油页岩、煤、油气显示等有机地球化学特征,探讨该区天然气水合物的气源条件及其对天然气水合物勘查的指示意义。该区天然气水合物所在层段的泥岩、油页岩、煤的有机质丰度、类型、热演化程度等参数显示,它们不能成为天然气水合物的主要气源岩层;结合天然气水合物及相关气体组成与同位素特征,判断该区天然气水合物的气体来源可能主要为深部石油(原油)伴生气或深部气源岩层的成熟-过成熟气;该区油气显示现象与天然气水合物密切伴生,或可作为天然气水合物的指示标志。     

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。     

藏北羌塘上侏罗统—下白垩统胜利河油页岩单体烃碳同位素研究

上侏罗统—下白垩统胜利河油页岩位于北羌塘盆地与中央隆起之间的过渡带上,呈北西西—南东东向展布,长约30km。油页岩含有丰富的正烷烃、类异戊二烯烃、萜类化合物、甾类化合物和芳香烃化合物。正构烷烃呈前高后低的单峰型分布,nC17、nC_(19)为主峰碳,∑C21-/∑C22+比值范围为0.78~3.43,均值为1.57,轻烃组分占有绝对优势,OEP值介于0.77~1.12之间,平均值0.95,接近平衡值1.00;Pr/Ph值介于0.33~1.28之间,平均值0.71,绝大多数样品Pr/Ph值小于1.0,显示弱的植烷优势;萜烷丰度顺序为五环三萜烷三环萜烷;规则甾烷呈不对称的"V"字形分布,表现为C27C29C28的分布特征。油页岩正构烷烃碳同位素δ13 C值介于-29.89‰~-23.73‰之间(平均-26.99‰),为略为倾斜的平直型分布,其不同碳数单体烃同位素及生物标志物特征均显示有机质主要来自低等生物菌藻类。类异茂二烯烷烃姥鲛烷和植烷碳同位素δ13 C值分别介于-30.72‰~-24.57‰(平均-28.39‰)和-29.87‰~-27.24‰(平均-28.52‰)之间,两者δ13 C值非常相似。与通常情况不同的是,姥鲛烷和植烷碳同位素明显比正构烷烃轻,姥鲛烷平均轻1.59‰(范围0.02‰~3.66‰),植烷平均轻1.84‰(范围0.37‰~3.69‰);分析认为水体中沟鞭藻或群体绿藻—丛绿藻Botryococus的繁盛可能是导致此碳同位素异常的原因。镜检显示有机质类型为腐殖腐泥型(Ⅱ1)和腐泥腐殖型(Ⅱ2),镜质体反射率(Ro)值介于0.37~0.9%之间,均值为0.55%,有机质处于未成熟—低成熟阶段。热解峰温Tmax值、孢粉颜色、饱和烃生物标志化合物成熟度参数和芳香烃甲基菲成熟度指数也证实有机质处于未成熟—低成熟阶段。     

青海木里煤田天然气水合物特征与成因

青海木里煤田成功钻获天然气水合物实物样品,使我国成为世界上首次在中低纬度冻土区发现天然气水合物的国家。通过对钻获天然气水合物样品的分析,以及对以往异常可燃气体涌出钻孔的测井曲线的重新解释和对比分析,初步确定天然气水合物赋存于中侏罗统江仓组油页岩段的细粉砂岩夹层内的孔隙和裂隙中。研究结果显示,天然气水合物中的气体以重烃类为主,甲烷达52%~68%;其δ13C值为-50.5‰(PDB标准),并具有δl3C_l<δ13C₂<δ13C₃<δ13iC₄<δl3nC₄的特征,其δD值分别为-266‰和-262‰(VSMOW标准),显示出明显的深部热解气特征。结合木里煤田煤层气地质特征,认为煤层气是木里煤田天然气水合物的主要来源,并将其命名为“煤型气源”天然气水合物。      

成煤母质形成环境对热成因煤层气氢碳同位素的影响:不同气候环境的草本沼泽泥炭热模拟实验

煤层气的成因研究可以为煤层气勘探与开发提供科学依据,然而,煤层气的氢碳同位素组成受多种因素的影响,以前较多的研究是成气母质性质和成熟度对煤层气氢碳同位素的影响,对于成煤物质形成的气候环境对热解煤层气同位素的影响尚不清楚.热解模拟了高纬度寒冷干旱和低纬度热带湿润环境的草本泥炭,对热解烃类气体的氢碳同位素组成及其差异性进行了研究.研究结果表明:与低纬度热带湿润环境中形成的草本泥炭相比较,高纬度寒冷干旱环境的草本泥炭热解甲烷、乙烷和丙烷具有轻的氢同位素组成和重的碳同位素组成,并且从泥炭连续热解至R_o分别为2.5%、3.5%和5.5%时,甲烷、乙烷和丙烷δD值分别平均降低-17‰~-10‰、-32‰~-28‰和-25‰~-17‰,甲烷和乙烷δ13C值分别平均升高2.9‰~3.6‰和0.9‰~1.1‰.认为这种同位素差异起因于气候环境对形成泥炭的植物氢碳同位素组成的影响.建立了高纬度寒冷干旱和低纬度热带湿润环境中形成的成煤有机质热解烃类气体氢碳同位素组成与R_o之间的关系式,同时也建立了烃类气体的碳和氢同位素之间的关系式.这些研究成果为不同气候环境下形成的成煤有机质生成的煤层气成因研究提供了科学依据.      

祁连山冻土区天然气水合物烃类气体成因及其意义

对祁连山冻土区天然气水合物钻井岩心游离气样品开展研究,测试烃类气体的组分和碳氢同位素,判断天然气水合物的气体成因类型及成藏模式。结果显示烃类气体组分复杂,除甲烷外,还含有较高的乙烷、丙烷等重烃组分。甲烷碳同位素分布范围最广,气体成因来源相对简单,没有明显受到次生改造作用的影响。该区天然气水合物属于热解成因,判断来自深部的三叠统尕勒得寺组烃源岩。本研究可为我国高原冻土天然气水合物勘探和开发提供理论依据。     

祁连山冻土区天然气水合物烃类气体组分 的特征和成因

祁连山冻土区天然气水合物DK-2科学钻探试验孔水合物储集层岩心气样的烃类气体组分和C同位素分析测试结果表明,祁连山冻土区天然气水合物烃类气体组分复杂,除甲烷外,还含有较高的乙烷和丙烷;δ13C1均大于-50‰,R值普遍小于100,显示出明显的热解气特征。结合钻探区的地质背景和岩性特征,初步判断气体大多来源于深部迁移上来的油型气,并有部分原地煤成气的混合。     

青海木里三露天冻土天然气水合物成藏模式研究

摘要：祁连山地区天然气水合物分布较为复杂,急需对该区天然气水合物成藏控制因素与成藏模式进行深入研究。本次重点对青海木里三露天天然气水合物系 列钻井揭示的地质资料及各种样品分析测试结果进行综合分析,结果显示：该区天然气水合物气源以油型热解成因气为主,少部分在浅部混有部分微生物成因气及煤成气,这些油型热解成因 气源主要由下部或更深部上三叠统或二叠系提供;当气源岩生成烃类气体后运移至浅部直接或间接由断裂连同泥岩、油页岩等封堵形成浅部气体聚集;浅部气体聚集体局部加入微生物成因气 或煤成气,经过不晚于中更新世早期形成的岛状永久冻土作用,在天然气水合物稳定带内与水结合形成天然气水合物,当它们处在天然气水合物稳定带之外便在更浅部以异常高压气层或游离( 吸附)气存在。由于气源类型与供应条件、运移与聚集条件、天然气水合物稳定带范围的不同,它们之间的匹配关系在不同位置具有很大的差异性,从而影响该区天然气水合物在横向平面上和 纵向剖面上分布与产出的不均性。     

煤系烃源岩生气热模拟实验研究

为了客观评价煤系烃源岩的生气特征和生气量,采用限定体系黄金管热模拟实验技术,对采自鄂尔多斯盆地的不同地质时代煤系烃源岩(煤岩和煤系泥岩)样品进行了生气热模拟实验研究,详细讨论了煤系烃源岩热解生气特征与气体碳同位素变化。结果表明,煤系烃源岩具有较好的生气性能,煤岩与煤系泥岩热解生成气态烃产率相差不大,两者具有相似的生气演化特征,即随热模拟温度升高,煤岩和煤系泥岩热解生成甲烷的产率逐渐增加,甲烷最大产率分别达211.69 m3/t和184.47 m3/t,而C2-5产率是先增加后降低,在热模拟温度430℃~470℃达到最大值,分别为19.14 m3/t和6.87 m3/t;煤岩和煤系泥岩热解气组分碳同位素值总体上随热模拟温度升高而变重,且相同热模拟温度时具有δ13C1δ13C2δ13C3的特征,其中煤系泥岩热解气甲烷、乙烷碳同位素值较煤岩分别偏轻0.3‰~2.1‰和1.4‰~3.7‰。在此基础上,建立了煤系烃源岩(煤岩和煤系泥岩)的生气模式。