塔里木盆地天然气同位素地球化学特征及气源对比

正> 塔里木盆地是我国内陆最大的沉积盆地,面积56万平方公里,盆地内沉积岩厚度大,各时代的沉积岩发育较齐全,从震旦系至第三系沉积岩达9000-15000m。具有多层油、气源岩和储集层,有广阔的天然气资源前景。到目前在盆地内已发现柯克亚、塔北沙雅、依奇克里克三个具有工业价值的油气藏。根据盆地中天然气的碳、氢同位素、稀有气体(Ar、He)同位素组成特征及与天然气伴生的凝析油,轻质油的同位素组成特征,进行综合气源对比,证实该盆地是一个多气源地区。     

松辽盆地北部深层天然气的化学组成特征

本文通过对松辽盆地北部深层天然气中的烃类气体的组成和碳同位素分析,探讨了松辽盆地北部不同地区深层天然气碳同位素变化范围,同时对盆地北部深层气的化学组成特征及气源进行了分析。     

天然气气源对比研究方法进展

一直以来同位素地球化学在气源对比研究中发挥着重要作用，天然气组分碳、氢稳定同位素已经用于判别天然气的烃源岩、源岩热演化程度和成藏过程，稀有气体同位素也已经广泛运用于天然气的来源判别。近年来，又发展了诸如流体包裹体气源对比方法，利用苯、甲苯、二甲苯、甲基环己烷等轻烃单体碳同位素气源对比方法，天然气组分的详细解剖与气源直接对比方法和气源动态综合对比方法等，这些方法促进了天然气气源对比的深入研究。比较系统地介绍了气源对比方法上的发展、创新和今后发展的一些趋势。     

松辽盆地北部天然气组分碳同位素组成特征和成因类型及其气源探讨

通过松辽盆地北部大量天然气组分碳同位素组成分析,研究了盆地北部不同地区、不同油层和不同成因天然气的碳同位素组成变化范围及特征,并对盆地北部天然气的成因类型和气源以及分布进行了探讨。     

松辽盆地北部天然气组分碳同位素组成特征和成因类型及其气源探讨

通过松辽盆地北部大量天然气组分碳同位素组成分析,研究了盆地北部不同地区、不同油层和不同成因天然气的碳同位素组成变化范围及特征,并对盆地北部天然气的成因类型和气源以及分布进行了探讨。     

柴达木盆地天然气气源对比

为了确定柴达木盆地不同地区的气源岩，在天然气组分、天然气甲烷至戊烷碳同位素、天然气轻烃组分与天然气轻烃碳同位素分析的基础上，挑选合适的气源对比指标，进行了天然气气源对比。分析总结出2套有效的气源对比指标：一套为盆地级气源对比指标，包括：甲烷碳同位素与甲乙烷碳同位素差交汇关系、天然气乙烷碳同位素与C₂⁺交汇关系、天然气轻烃组分与同位素交汇关系和天然气轻烃碳同位素交汇关系，用于鉴别柴东、柴北缘和柴西不同地区的天然气；另一套为精细级气源对比指标，包括：天然气轻烃庚烷值和天然气轻烃指纹特征，主要用于鉴别柴西或柴北缘不同层位的天然气。根据辨识出的天然气性质，结合气源岩的特征和分布，确定出的气岩对比结果为：柴西北部新近系天然气的主要烃源岩为N₂¹，柴西北部古近系烃源岩为N₁，柴西南部新近系烃源岩为E₃²，柴西南部古近系烃源岩为E₃¹，柴北缘天然气主要烃源岩为J_1＋2，柴东天然气主要烃源岩为Q_1＋2。     

保山盆地新近系生物气源岩地球化学特征

通过对云南保山盆地气源岩有机碳含量、源岩可溶有机质、族组分特征、镜质组反射率、岩石热解参数分析,认为绝大多数源岩样品已达生油岩标准, 该盆地源岩处于未成熟阶段; 通过气源岩有机质饱和烃色谱特征分析, 认为该区有机质沉积时期主要为弱氧化-弱还原环境, 有机质以高等植物输入为主; 通过烃源岩可溶有机质碳同位素研究, 认为保参1 井有机质母源以高等植物为主, 沉积环境主要为沼泽相。     

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利用天然气碳同位素资料，解决了气源判识方法和指标问题，并证明鄂尔多斯盆地中部大气田的主要气源层系是下奥陶统，但在气田东部确有来自石炭—二叠系煤系的混源气甚至煤成气存在。根据气源和天然气成熟度的研究结果，把鄂尔多斯盆地北部的天然气划分为４种成因类型：①源于石炭—二叠系的高成熟裂解煤成气；②混源气；③源于下奥陶统的高成熟裂解油型气；④过成熟裂解油型气。后者是中部大气田天然气最主要的成因类型。     

莺-琼盆地天然气成因类型及气源剖析

根据天然气地质、地化特征 ,利用烃类气与非烃气碳、氮同位素及稀有气体氦同位素等多项地化指标并结合地质综合分析结果 ,划分了莺 -琼盆地烃类气与非烃气成因类型。在气源岩评价的基础上 ,采用多项地化指标综合对比 ,确认上第三系中新统 -上新统下部海相泥岩是莺歌海盆地泥底辟带浅层烃类气的主力气源岩 ,下第三系渐新统滨海沼泽相含煤岩系泥岩和半封闭浅海相泥岩是琼东南盆地崖 13- 1气田烃类气的主要气源岩。利用在本区建立的δ1 3C1 - Rc关系方程 ,判识泥底辟带浅层烃类气源岩的成熟度处于成熟 -高成熟阶段 ,而崖 13- 1气田烃类气源岩尚处在成熟阶段。 CO2 气则主要来自受泥底辟及热流体上侵活动强烈影响发生碳酸钙热分解的中新统海相含钙砂泥岩。     

莺-琼盆地天然气成因类型及气源剖析

根据天然气地质、地化特征,利用烃类气与非烃气碳、氮同位素及稀有气体氦同位素等多项地化指标并结合地质综合分析结果,划分了莺－琼盆地烃类气与非烃气成因类型,在气源岩评价的基础上,采用多项地化指标综合对比,确认上第三系中新统一上新统下部海相泥岩是莺歌盆地泥底辟带浅层烃类气的主力气源岩,下第三系渐新统滨海沼泽相含煤岩系泥岩和半封闭浅海相泥岩是琼东南盆地崖13－1气田烃类气的主要气源岩,利用在本区建立的δ^13-C1-Rc关系方程,判识泥底辟带浅层烃类气源岩的成熟度处于成熟－高成熟阶段,而崖13－1气田烃类气源岩尚处在成熟阶段,CO2气则主要来自受泥底辟及热流体上侵活动强烈影响发生碳酸钙热分解的中新统海相含钙砂泥岩。     

应用碳同位素动力学模拟评价天然气的成因

简要介绍天然气形成过程中碳同位素分馏的理论基础、动力学参数模拟计算、碳同位素动力学模拟应用于天然气评价等方面的最新成果。揭露了几个值得注意的问题:天然气碳同位素特征不仅受母源、成熟度的影响,而且与运聚条件、沉积盆地增温速率有关;累积聚集气与阶段聚集气在碳同位素特征存在明显差别;碳同位素分馏动力学模型在不同盆地会存在差异,不仅取决于气源条件,还与聚集历史、沉积-构造史有关。我国天然气藏成因复杂,具有多期、多源的特点,对这类天然气的成因研究与评价提供了新思路。     

东非坦桑尼亚盆地深水区天然气地球化学特征与成因

近几年东非大陆边缘盆地（坦桑尼亚盆地、鲁武马盆地）海域发现了一系列大型气田,可采储量达38 000×108 m3。为了了解气田的地球化学成因,研究了盆地的构造演化特征,即坦桑尼亚盆地经历了卡鲁裂谷期、马达加斯加裂谷期和马达加斯加漂移期三期构造演化。其中,马达加斯加裂谷期形成了下侏罗统-中侏罗统局限海相优质烃源岩烃源岩,其生、排烃期在早白垩晚期-渐新世。该文详细分析了坦桑尼亚盆地深水区天然气组分、天然气碳、氢同位素特征,探讨了天然气的成熟度,判识了天然气的成因类型,研究结果认为深水区天然气为高成熟-过成熟油型气,天然气成熟度R_o处于1.2%~2.6%之间,与侏罗统-中侏罗统烃源岩成熟度相匹配。因此,认为天然气的气源为下-中侏罗统烃源岩。     

略论天然气甲烷碳同位素的累积效应

对于天然气充注历史和累积效应大体相同的气藏,通常可以建立天然气甲烷碳同位素（δ１３Ｃ１）与其成熟度（源岩）的关系模式。“多阶连续成藏”在古老沉积盆地中是常见现象,其天然气是不同地质阶段生成的不同成熟度气态烃的累积。在气源岩母质和成熟作用基本一致的情况下,保存条件越好,气藏中累积的早期生成的低成熟度天然气（低阶组分）越多,其δ１３Ｃ１值越轻;反之,保存条件越差,低阶组分损失越多,或聚气时期既晚又短,则其天然气的δ１３Ｃ１值越重。例如塔里木盆地克拉通区的气藏都以寒武系和奥陶系为主要气源岩,塔中地区保存条件最好（为连续聚气区）,塔北轮南和塔西南玛扎塔格地区保存条件差得多（为阶段聚气区）,前者天然气的δ１３Ｃ１值比后者要轻４‰～２０‰。天然气累积效应与母质继承效应、热演化分馏效应一样,是控制其δ１３Ｃ１值轻重的重要因素,在使用该参数估计天然气及其气源岩的成熟度时,必须考虑累积效应。图４表１参３（梁大新摘）     

对甲苯碳同位素值作为气源对比指标的新认识

通过对气源岩显微组分的热模拟实验 ,发现单一显微组分产物中甲苯碳同位素值基本不随加热温度的变化而变化 ;而且 ,不同类型显微组分产物中甲苯碳同位素的值相差较大 ,藻类体产物甲苯碳同位素值在 - 2 7‰左右 ,镜质体产物甲苯碳同位素值在 - 2 2‰左右。不同盆地不同类型岩石热模拟产物的甲苯碳同位素值随加热温度升高的变化有两种情况 :一是岩石类型较为单一时 ,热模拟产物甲苯碳同位素值随温度升高变化不大 ;二是当岩石具有混合的干酪根类型时 ,热模拟产物甲苯碳同位素值随温度升高呈台阶式变化 ,在一定温度范围内保持不变。根据以上实验结果认为 ,利用甲苯碳同位素值和其他气源对比指标 ,可以有效地区分天然气的来源和天然气的成熟度。     

渭河盆地地热水水溶烃类天然气成因与来源研究

渭河盆地地热水富含烃类天然气,甲烷含量一般在10％左右,最高可达82.44％。碳同位素分析结果表明,烃类天然气具有正碳同位素系列特征,其中位于户县-西安新生代沉积凹陷的地热水伴生天然气δ_¹³C₁值小于-55‰,具有生物成因气的特征,而其他地区地热水伴生烃类天然气δ_¹³C₁值在-38.7‰ ～ -27.2‰之间,为热解成因天然气。天然气源岩分析显示,渭河盆地古近系张家坡组深水湖相沉积岩系,是渭河盆地生物气的重要源岩。分布于渭河断裂之北、构成渭河盆地基底的古生界,与出露于鄂尔多斯盆地南缘铜川-韩城（即渭北隆起）一带的古生界相当,是渭河盆地热解天然气的主要气源岩。     

四川盆地天然气的碳同位素特征

四川盆地发育10多个产气层系、6套主要气源岩。文中研究了不同地区不同产层的碳同位素组成特征。大多数气样的δ13C具有正碳同位素系列(δ13C₁<δ13C₂<δ13C₃<δ13C₄),显示出有机成因特征。一些样品中甲乙烷碳同位素倒转(δ13C₁>δ13C₂)可能是由于不同源岩或不同成熟度的气混合的结果。盆地中相同成熟度油型气的δ13C比煤成气的轻。CO₂的δ13C也具有生物成因的特征。      

丰谷须家河组天然气地球化学特征与气源对比

川西坳陷丰谷地区具有良好的天然气成藏条件和有利的生、储、盖组合,对该地区的天然气地球化学特征进行了分析和气源追踪.通过天然气组分、碳同位素、天然气干燥系数等地球化学特征分析以及有机碳同位素、萜/藿烷烃指纹、孕甾烷及升孕甾烷的对比,认为丰谷地区须家河组天然气属于典型的腐植气;须二上亚段气藏天然气为自生自储和下生上储,气源主要来自须二段砂泥互层和马鞍塘—小塘子组烃源岩;须四上亚段储层沥青主要来自须三段和须二段烃源岩;须四中亚段气源则主要来自须三段烃源岩.     

汪家屯气田天然气源追索新方法

本根据碳同位素分馏理论，建立了气态烃（C1-C3）的碳同位素差值与分馏反应温度的关系，提出了利用气态烃的碳同位素差值追索气源的方法，并对汪家屯气田的天然气气源进行了追索，与实际较吻合。     

鄂尔多斯盆地奥陶系原生天然气地球化学特征及其对靖边气田气源的意义

通过对鄂尔多斯盆地余探1井奥陶系天然气气源分析,来重新认识靖边气田风化壳气藏气源。余探1井奥陶系烃源岩地球化学特征及天然气碳同位素对比分析发现,中奥陶统乌拉力克组有机碳含量(TOC)在0.30%~1.16%,平均为0.51%,暗色泥岩厚度52.59 m,可以成为有效烃源岩;天然气甲烷的碳同位素组成明显偏轻,δ¹³C₁值在-39.11‰~-38.92‰,乙烷的碳同位素较偏重,δ¹³C₂在-27.26‰~-27.17‰,如果根据乙烷碳同位素来判别,应具有煤成气特征。然而,烃源岩热模拟实验计算的天然气成熟度(R_o=1.86%~1.89%)与烃源岩实测的热成熟度(R_o=1.83%~1.92%)基本一致,都具高热演化特征。从气藏储、盖配置关系上看,气藏上覆奥陶系泥岩厚度大,上古生界煤成气难以混入;天然气偏轻的甲烷碳同位素特征与碳酸盐岩生油岩的甲烷热解气碳同位素组成相似。这些证据表明,余探1井奥陶系天然气应具有油型气的特征。以余探1井奥陶系天然气作为鄂尔多斯盆地油型气端元,对靖边气田中-北部及南部地区天然气碳同位素组成对比分析,结果表明:(1)甲烷碳同位素应作为判识鄂尔多斯盆地奥陶系天然气气源的主要指标,δ¹³C₁小于-38‰是靖边气田风化壳气藏油型气的判别标志;(2)靖边气田整体仍以高成熟混合型煤成气为主,但油型气混入比例南部地区大于中部及北部地区;(3)乙烷次生裂解作用可能是造成奥陶系油型气乙烷碳同位素偏重的主要原因。     

准噶尔盆地西北缘天然气成因来源及勘探潜力

准噶尔盆地是中国陆上四大含油气盆地之一,但天然气勘探进展缓慢,已有发现主要集中在盆地的东部和南部。基于天然气的组分和稳定碳同位素组成,在准噶尔盆地西北缘发现了4种类型的天然气。第Ⅰ类天然气主要来自下二叠统风城组湖相烃源岩,可进一步细分为Ⅰ_A（主要来自沙湾凹陷）和Ⅰ_B（主要来自玛湖凹陷）两个亚类。第Ⅱ类天然气为沙湾凹陷深部石炭系和下二叠统佳木河组高-过成熟腐殖型烃源岩生成的煤型气。第Ⅲ类天然气为第Ⅰ和第Ⅱ类天然气的混合气。第Ⅳ类天然气为油藏破坏后发生生物降解作用而形成的次生生物成因气。白垩纪,沙湾凹陷风城组、佳木河组和石炭系烃源岩生成的大量高成熟煤型气和油型气沿断裂和不整合面组成的输导体系运移至构造高部位成藏,而玛湖凹陷风城组烃源岩主体仍处在生油高峰,生成少量低熟油型气在凹陷内及边缘聚集。上述发现证实了准噶尔盆地西部上古生界发育石炭系（含佳木河组）和风城组两套规模有效气源岩,揭示了新的天然气勘探领域。研究成果提供了一个复杂地质条件下开展气-源对比和成藏过程恢复的典型案例,同时也深化了对准噶尔盆地天然气勘探潜力的认识。