天然气运移的气体组分的地球化学示踪

本文通过我国不同含油气盆地典型地区岩石酸解气、罐顶气和天然气中化学组分分析,结合天然气的形成和盆地的地质演化,研究了天然气运移时组分的变化。结果表明,天然气通过地层孔隙系统运移时,组分会发生明显分馏,表现在甲烷相对重烃、异构丁烷相对正构丁烷的优先迁移。酸解气、罐顶气和成藏天然气中C₁/C₂+、iC₄/nC₄及总烃/非烃等比值,是天然气运移示踪的有效指标。     

逆断层中天然气运移特征的物理模拟

逆断层在活动期时易形成断层空腔,该空腔为天然气的穿层运移提供了畅通的通道,天然气在其中运移具涌流特征。如果断层空腔连通地表,天然气则大部分沿其逸出地表,仅有少量的天然气能注入断层两侧的相邻储层中。进入储层的天然气具有明显的选择性,气体首先向物性好、倾角陡和埋藏浅的储层中注入。如果没有其它动力,仅靠天然气自身浮力作用,断层下盘储层不能或很少能有天然气的注入。当断层处于静止期时,断层空腔消亡,天然气穿塑性层段的运移通道是破碎带中的岩石孔隙,天然气在其中的运移遵循达西渗流规律。天然气在断层带中的运移速度随断层充填物颗粒粒度的增加而呈指数关系增大,随断层倾角的增大呈指数关系增大,随断层充填物中泥质含量的增加呈幂函数关系减小。     

砂岩孔隙介质内天然气运移的微观物理模拟实验研究

采用真实的砂岩微观模型,通过与实际地质状况较为相似条件下的气驱水运移实验模拟天然气在砂岩孔隙内的二次运移,直接观察了天然气在砂岩孔隙、喉道内运移的过程和特征,在此基础上,分析和探讨了真实砂岩孔隙介质中天然气的微观运移机理。研究发现,天然气运移路径的形态通常迂回曲折,表现复杂的分支状特征,而且气体只沿毛细管阻力最小的运移路径向前运移;受真实砂岩孔隙结构的非均质性和运移动力变化的影响,天然气运移的速率不均一,呈现出跳跃式的运移方式;在孔喉比相差较大的亲水介质中,气体的卡断现象较为普遍,卡断增加了气体运移的阻力,对天然气运移十分不利;外界突发性的振动能够增加天然气运移的有效性。     

铅同位素地球化学示踪进展

本文论述了铅同位素示在地学中的最新应用和发展。由于它在示踪物质来源,圈定找矿靶区,判别构造环境等方面的优势,是当前最重要的地球化学示踪手段之一和同位素地球化学研究的热点。     

硼同位素地球化学及其示踪意义

由于硼在自然界中分布较集中，平均丰度底，而且１１Ｂ和１０Ｂ之间质量差大，分馏效应显著，故硼同位素组成可以作为判定硼来源的效示踪剂和指相标志。硼同位素的分馏方式主要有吸附作用，蒸发（沸腾）作用和风化，淋滤作用。温度和ｐＨ是控制硼同位素分馏的重要条件。地壳中的硼为主要有碎屑，陆相蒸发岩和海相蒸发岩，次之为中酸性火山岩（硼丰度很低）。慢源岩和陨石中的硼含量极低。这些岩石中的硼丰度和δγγＢ值标志为我们判     

白云凹陷断裂作为天然气运移通道的地质-地球化学证据

通过对白云凹陷区域地质特征分析,并依据天然气的气体成分和甲烷与乙烷的碳同位素关系,对天然气的母源进行分析。结果表明,本区天然气的母质类型主要为II—III有机质生源。对坡折带断层活动的时限进行分析,发现白云凹陷的断裂活动可分为I—IV4个区,每个区的断裂活动均有差异。从I区到IV区,断裂活动依次减弱。番禺低隆起反向断层东西向和南北向活动性存在差异:第三排反向断层活动性强于第二排、第四排又强于第三排。反向断层的主活动期对油气的垂向运移具有重要控制作用,而结束期对油气的封堵圈闭有重要意义。依据录井天然气的同位素特征和流体包裹体的分析证实了断裂是本区天然气垂向运移的主要通道,断层的活动与罐装岩屑录井气地球化学特征完全一致。PY34-1-1断层活动微弱,热成因气没有运移到浅层,说明该区天然气的运移主要发生在深层T5层。LH19-1-1在T4—T5、T2层均发生了天然气的运移,甚至在1000m的浅层,也发现了甲烷碳同位素很重(-30‰)的热成因甲烷。这说明在LH19-1-1区块,热成因气已经运移到浅层。与此同时,流体包裹体均一化温度的直方图与罐装岩屑录井气中的非常吻合,断层活动越强,包裹体均一化温度的峰值越多,这同样表明天然气的垂向运移和分布主要受断裂的活动控制。     

塔里木东北部英南2气藏天然气运移和聚集

基于大量的地质和地球化学证据,本文详细论述了塔里木盆地塔东北地区英吉苏凹陷英南2气藏的天然气运移和聚集.研究指出:英南2气藏天然气主要来源于寒武系烃源岩,为早期聚集的寒武系来源油的裂解气.该气藏的成藏期主要为燕山末期,天然气的运移通道主要为沟通寒武系古油藏与上覆侏罗系圈闭的断裂.英南2气藏的聚集过程导致了其与邻近构造油气聚集的差异,也导致了其天然气地球化学特征上的差异.     

水溶天然气运移地球化学示踪——以塔里木盆地和田河气田为例

文中选择田河气田作为研究实例,对气田东、西部天然气进行系统的天然气地球化学对比研究,结合气田成藏的地质背景,认为和田河气田具有较好的水溶气运移成藏地质条件和明显的水溶气运移地球化学证据,提出了天然气是水溶气成因的新观点。寒武系烃源岩生成的天然气在高温、高压状态下大量溶解于水,在压力的驱使下,水溶气自寒武系运移至气田东部圈闭,然后再由气田东部的高压区沿不整合面往西部的低压区运移。根据气田天然气地球化学横向变化特征,提出了ln(C1/C2)、ln(C2/C3)、CO2/CH4、CH4/N2、N2/C2H6等一系列操作性较强的水溶气运移的地球化学示踪新指标,对研究天然气成藏机理和成藏过程都有重要意义。     

塔里木盆地东部地区天然气地球化学特征及成因探讨(之二)

天然气的组分和碳、氢同位素组成特征研究表明塔里木盆地已发现的天然气均为热解气。通过气源对比可知,该盆地东部地区的天然气主要有两种类型 :1)是来自震旦纪到下古生界海相腐泥型母质的油型气,其甲烷、乙烷、丙烷δ13C值,分别为-44.5‰～-33.8‰、- 42‰～-2 8.1‰和-35.4‰～-2 8.4‰,其甲烷的氢同位素组成大于- 2 0 0‰;2 )是产自中生代陆相腐殖型源岩的煤型气,其甲烷、乙烷、丙烷的δ13C值分别为-40.5‰～-33.1‰、- 2 9.7‰～-2 1.3‰和-2 6.3‰～-2 0.3‰,其甲烷的氢同位素组成小于-2 0 0‰。将天然气的地化特征与地质背景相结合判断可知,在塔北隆起地区一些天然气藏是由成熟 (高成熟 )阶段的油型气与过成熟阶段的油型气混合形成,另一些天然气藏是由成熟阶段的油型气和成熟阶段的煤型气混合形成.     

新疆焉耆盆地油气运移方向综合地球化学分析

分析了新疆焉耆盆地侏罗系原油的物性、含氮化合物含量和储层自生伊利石的同位素年龄在纵向和横向上的变化规律,探讨了焉耆盆地侏罗系油气运移方向。由上述分析可知,该区原油密度、含氮化合物含量和自生伊利石K-Ar年龄在平面上和垂向上均呈现出规律性的变化,即:平面上自南而北这些参数逐渐降低,垂向上同一构造带内随埋深减小这些参数逐渐变小。由此表明焉耆盆地侏罗系油气运移方向在平面上是从南向北,即油气先充注宝南储层,然后依次注入宝中和宝北储层;在纵向上是从深层向浅层运移,从八道湾组向三工河组和西山窑组储层中运移聚集。     

初次运移中的同位素分馏效应

在陆相干酪根生排烃过程中,烃类可能会发生同位素分馏效应。干酪根的热降解过程、烃类的二次裂解以及初次运移过程中的扩散都可能发生同位素分馏。下面的初次运移模拟实验通过在源岩中加入氘代的正构十五烷（n-C15D32）来研究初次运移中的同位素分馏。实验结果表明,烃类在富镜质体煤中初次运移会发生比较强的同位素分馏（在不到10 cm距离里发生了约3‰的同位素分馏）,而在丝炭和暗色泥岩的初次运移中的同位素分馏不明显。富镜质体煤有复杂的孔隙结构和较大的比表面积,Ⅲ型干酪根的热降解的区间比较宽,因此生排烃过程比较复杂,比较容易产生同位素分馏。鉴于煤系排烃的这些特点,在油—源对比中,应该考虑生排烃中可能发生的同位素分馏效应。      

天然气的加速式二次运移过程研究

在静水条件下,游离相天然气运移的主要动力是浮力,阻力是毛细管力。根据前人的实验数据,通过理论计算发现,浮力和毛细管力均受地层温度和压力的影响,气体在储层中上浮的临界高度随地层温度和压力的降低而增大。根据气体状态方程及天然气运移的动力学理论,推导出温度和压力降低前、后气体流速比方程,用其计算了不同储层中临界气体长度并分析不同储层中相同长度的气体在运移途中的变化规律。由此发现,在运载层物性不变的情况下,天然气沿上倾地层向上倾方向运移的过程,是随地层温度和压力不断降低、其运移速度逐渐增大的过程,如果有后续气体的加入,会使气体长度增大,致使运移速度增加得更快。     

塔里木盆地天然气运聚系统与运聚模式

对塔里木盆地东部地层压力结构和天然气性质差异的研究表明,塔里木盆地东部具有多个独立的天然气运聚系统。这些运聚系统具有流体封存箱的特征。天然气只能在运聚系统内部进行短距离的运移,不能进行大规模侧向运移。因此天然气藏的形成具有近源的特点。由于不同运聚系统特征的差异,塔里木盆地大致有三种天然气运聚模式。     

Water Role and Its Influence on Hydrogen Isotopic Composition of Natural Gas during Gas Generation

In order to discuss the role and influence of water during the generation of natural gas, the participation mechanism of water during the evolution of organic matter and its influences were summarized. In addition, we carried out an anhydrous cracking experiment of oil extracted from the Feixianguan Formation source rock in a closed system, which led to the establishment of the kinetic models for describing carbon and hydrogen isotopic fractionation during gas generation from organic matter. The models were calibrated and then applied to the northeastern Sichuan Basin. By combining a series of gas generation experiments from octadecane pyrolysis without water or with distilled water in varying mass proportions, several results were proved: (1) the hydrogen isotopic composition of natural gas becomes lighter with the participation of formation water; (2) we can quantitatively study the hydrogen isotopic fractionation with the kinetic model for describing carbon isotopic fractionation; (3) more abundant and reliable geological information can be obtained through the combined application of carbon and hydrogen isotopic indices.     

徐州土壤多环芳烃的环境地球化学迁移特征

选择江苏徐州黄棕壤进行不同深度层位多环芳烃含量的定量分析,研究并探讨了多环芳烃在土壤深度剖面中的地球化学迁移特征。研究结果显示,多环芳烃在徐州土壤剖面中主要集中在地表0~20 cm内。其中低环多环芳烃化合物的迁移能力较强,4~6环等高环化合物相对较难迁移,主要残留于地表生态系统环境中。     

琼东南盆地深水区天然气运移规律与成藏组合

为解决琼东南盆地深水区新区天然气勘探中遇到的天然气运移认识不清的难题,在实验（数值）模拟和大量调研基础上,综合钻井、构造和地震等资料,利用盆地模拟软件,开展了深水区天然气运移规律系统研究。结果显示,深水区天然气运移主要受到“流体势场” —“通道场（输导体系格架）”—“约束场（区域盖层）”3场耦合的控制。高势生烃凹陷内的底辟带和晚期活化沟通气源断裂发育区的陵水组区域盖层完整性被破坏,天然气垂向运移为主,利于在区域盖层之上形成多个中小规模气藏组成的浅层大中型岩性型气田;部分凹陷边缘—低凸起及之上地区陵水组区域盖层保存完整,断裂—砂体—构造脊汇聚型复合输导体系发育,天然气运移侧向为主,利于在区域盖层之下形成深层整装构造型大中型气田,而新构造运动是深水区晚期大中型气田形成的重要诱因。深水区最终形成了浅层和深层两套成藏体系和3套有利成藏组合。成果指导勘探,在松南低凸起深层成藏组合勘探中首次获得突破性发现,继续拓展,有望在中央峡谷外找到新的大中型气田群。     

鄂尔多斯盆地靖边－绥德地区古生界天然气运移和聚集的数值模拟

本文用二维盆地模拟方法研究鄂尔多斯盆地靖边－绥德地区古生界天然气的运移和聚集。在数值模型中，天然气的运移由渗流和扩散两种运移形式组成。模拟结果表明，研究区古生界天然气的运移以渗流运移为主、扩散运移为辅。以早白垩世末期燕山运动后幕为界，运移期大体上可分为两个阶段。由此，形成了研究区各井的三种不同的运移聚集史。