天然气汞含量作为煤型气和油型气判识指标的探讨

天然气汞含量作为判识煤型气和油型气的一项重要指标已经被很多学者所接受,但在勘探实践中应用的并不多,究其原因是对该指标的认识还不够深入.探讨该指标的前提是搞清天然气中汞的形成机制,通过对美国和中国不同产煤区煤中汞含量和不同煤阶下煤的产气率进行统计分析,认为煤系有机质具备形成高含汞天然气的物质基础.但很多检测数据显示并不是所有的煤型气均具有较高的汞含量,有的甚至接近于0.为解释这一现象,开展了煤的吸汞和热释汞实验,发现煤在低温下不仅不能够释汞反而会从周围环境中吸收汞,只有当温度升高到一定程度煤中的汞才会在热力的作用下大量释放出来,因此说气源岩类型和地层温度共同决定了天然气汞含量的高低.全国八大盆地500多口气井的汞含量数据统计分析表明,当天然气汞含量大于30 000ng/m3时,可基本判断该天然气类型为煤型气.当天然气汞含量介于10 000～30 000ng/m3之间时,其为煤型气的几率较大,在结合其他地质资料的情况下也可比较容易得出合理的结论.但当天然气汞含量介于5 000～10 000ng/m3之间甚至更低时,天然气汞含量只能作为判识煤型气和油型气的辅助参数.     

辽河坳陷天然气中汞的成因及地球化学意义

汞是天然气中常见的非烃气态组分,含量变化范围很大。前人研究认为,天然气中的汞含量主要受气源岩母质类型影响,煤型气汞含量相对较高,油型气汞含量相对较低,因而将其作为判识天然气类型的一种地球化学指标。但在辽河坳陷,东部凹陷部分地区和西部凹陷油型气的汞含量(14.4～1930μg/m3)明显高于东部凹陷煤型气的汞含量(25.2～52.5μg/m3),同时其天然气比我国产自稳定克拉通盆地的天然气要异常富集汞。对此进行的研究表明:天然气(尤其是油型气)中汞含量明显受盆地构造背景和深部地质过程的影响,与源岩母质类型没有明显相关性;天然气中汞含量与稀有气体3He/4He比值具有明显的正相关关系,表明天然气中一部分汞可能是来自地球深部的挥发分或与深部地质过程有关。图2表1参6(王孝陵摘)     

准噶尔盆地天然气地球化学特征及成因判识新图版

准噶尔盆地是中国西部典型的多烃源叠合盆地,发育石炭系、二叠系佳木河组、二叠系风城组、二叠系下乌尔禾组及侏罗系5套气源岩层系,主要气源岩在盆地内广泛分布,部分地区处于高—过成熟阶段,进入气源岩主生气期,具备勘探大气田的物质基础。准噶尔盆地天然气来源多、混源、成因复杂,常规天然气成因判识指标对部分地区天然气的成因判识不准确。针对这一问题,系统梳理和分析不同层系、不同地区天然气地球化学特征,结合不同烃源岩生烃特征,建立天然气成因判识新图版,据此图版对准噶尔盆地天然气成因进行判识,结果表明：(1)准噶尔盆地高演化阶段的油型气与低演化阶段的煤型气难以用传统方法界定,无法有效划分天然气类型与成熟度将会影响该地区的气源判识和成因研究工作,需要建立新的判识方法;(2)建立准噶尔盆地天然气成因及来源判识新图版,能够有效判识不同地区天然气成因及来源,且对低演化阶段煤型气以及高演化阶段油型气较为适用;(3)西北缘玛湖、沙湾大量存在二叠系风城组及下乌尔禾组油型气,石炭系、二叠系佳木河组、侏罗系烃源岩也有显著贡献;准南以侏罗系煤型气为主,从低成熟气到过成熟气均有分布;准东和腹部以高演化阶段石炭系和侏罗系煤型气为...     

辽河东部凹陷天然气地球化学特征及深层天然气勘探潜力

对辽河东部凹陷天然气地球化学特征及其判识标志、不同类型烃源岩生成气态烃的地球化学特征、气源岩进行研究,分析认为:目前发现的天然气以低成熟的煤型气为主,局部为成熟煤型气;经气源对比,煤型气源岩以s3为主;除煤型气外,局部存在油型气、原生生物气和原油茵解气等类型.利用δ13C-R.关系,结合东部凹陷成熟度-深度关系进行研究...     

断陷湖盆天然气成藏生——运—聚动态模拟——以渤海湾盆地辽河坳陷为例

有效判识天然气来源和生—运—聚特征对天然气资源潜力评价,以及天然气勘探方向具有重要指导意义。为了解决断陷湖盆烃源岩非均质性强、天然气成因类型多样导致的气源判识和资源评价具有多解性的问题,以渤海湾盆地辽河坳陷欢喜岭地区为例,根据典型断陷湖盆有效烃源岩分类和天然气成因类型判识方法,开展了气源研究,并基于典型剖面烃源岩生气、运聚动态模拟,总结了天然气动态成藏模式,并指明下步天然气勘探方向。研究结果表明：(1)古近系沙河街组三段中—下亚段和沙河街组四段是主要烃源岩层,不同构造位置形成的烃源岩类型不同,包括腐殖型、腐泥型烃源岩,分别生成了油型气、煤型气;(2)形成的各类天然气在复杂断裂、砂体和不整合面构成的输导体系中运移、汇聚,形成混合成因天然气气藏;(3)欢喜岭地区具有2个运聚系统,系统Ⅰ为西部斜坡带—双台子构造带上的砂四上亚段运聚系统,为油型气近源成藏,其余区域为系统Ⅱ,为油型气和煤型气远距离运移成藏;(4)欢喜岭地区天然气藏为单凹陷、多源晚期成藏,气源岩空间差异分布和复杂的断裂系统共同控制了该区气藏成因类型多样性和分布复杂性。结论认为,断陷湖盆天然气成藏生—运—聚动态模拟明确了辽欢喜岭地区...     

天然气藏二元混源比例定量判识探讨及气源岩~(40)Ar年龄模型

对2种不同成因气或同源不同成熟阶段气的模拟实验表明:煤型气、油型气混源气随油型气比例降低,碳同位素组成逐渐变重,氢同位素组成变轻,各组分同位素分馏模式不同,具有三阶段变化模式;同源不同成熟阶段混源气随高熟气比例的增加,烷烃气碳同位素组成逐渐变重。建立了煤型气、油型气混源比例定量判识的地球化学模板,在雅克拉气田得到了很好地应用。雅克拉气田主要为油型气,掺混煤型气比例约为12%~20%。同时,建立了同源不同成熟阶段气混源比例定量判识的地球化学模板,在塔河油田应用效果很好。塔河油田天然气由高成熟气与低成熟气混合形成,塔河东部主要以高成熟天然气为主,西部以低成熟气为主,只是混合的比例不同,低成熟气与高成熟气的混源比例在1∶19~13.3∶1之间,天然气由东南向西北、由东向西运移充注。针对南方海相地层实际情况,对氩同位素积累效应确定气源岩时代模型进行了修正,并对大湾2井天然气来源进行了定量判识。     

天然气藏二元混源比例定量判识探讨及气源岩40Ar年龄模型

对2种不同成因气或同源不同成熟阶段气的模拟实验表明:煤型气、油型气混源气随油型气比例降低,碳同位素组成逐渐变重,氢同位素组成变轻,各组分同位素分馏模式不同,具有三阶段变化模式;同源不同成熟阶段混源气随高熟气比例的增加,烷烃气碳同位素组成逐渐变重\.建立了煤型气、油型气混源比例定量判识的地球化学模板,在雅克拉气田得到了很好地应用\.雅克拉气田主要为油型气,掺混煤型气比例约为12%～20%。同时,建立了同源不同成熟阶段气混源比例定量判识的地球化学模板,在塔河油田应用效果很好。塔河油田天然气由高成熟气与低成熟气混合形成,塔河东部主要以高成熟天然气为主,西部以低成熟气为主,只是混合的比例不同,低成熟气与高成熟气的混源比例在1∶19～13.3∶1之间,天然气由东南向西北、由东向西运移充注。针对南方海相地层实际情况,对氩同位素积累效应确定气源岩时代模型进行了修正,并对大湾2井天然气来源进行了定量判识。     

中国煤成大气田天然气汞的分布及成因

对中国8大含气盆地中的500多口气井开展天然气汞含量检测,对产自不同地区的2个煤样开展煤生烃热释汞模拟实验,并对采自鄂尔多斯盆地的11块岩心煤样进行汞含量检测。研究表明,中国煤型气中汞的分布具有煤型气汞含量总体远高于油型气、不同煤型气汞含量的分布很不均匀、煤型气汞含量总体随产层深度的增加而变大这3个特征。中国煤型气中的汞主要来自于气源岩,其主要证据除了煤型气汞含量远高于油型气、高含二氧化碳天然气的汞含量随二氧化碳含量的增加而下降和煤系具备形成高含汞天然气的物质基础外,煤生烃热释汞模拟实验揭示煤在热演化过程中可以形成较高的天然气汞含量,煤型气汞含量受气源岩温度和储集层硫化环境的控制。结合岩石圈物质循环过程和油气形成过程,中国煤型气中汞的形成过程可以划分为搬运和沉积、浅部埋藏、深部埋藏、保存和破坏等4个阶段。图5表5参35     

四川盆地天然气汞含量分布特征及成因分析

四川盆地结构复杂、沉积厚度大,自下而上发育多套含气层系,既有煤型气又有油型气,不同储层中天然气的组成及成熟度均存在较大差异。天然气中汞的形成与天然气的形成过程密切相关。为研究四川盆地天然气汞含量分布特征,对该盆地不同地区近120口气井开展了天然气汞含量检测,并对部分气井的天然气组成以及烷烃碳同位素进行了测定。总体上,四川盆地天然气汞含量不高,算术平均值仅为6840 ng/m³,但天然气汞含量的分布无论在平面上还是在垂向上都是很不均匀的。在平面上,川西和川中西部地区天然气汞含量相对较高;在垂向上,天然气汞含量总体随产层深度的增加而变大,陆相储层中天然气汞含量要明显高于海相储层。四川盆地天然气汞含量分布与气源岩类型、气源岩热演化程度以及储层硫化环境有关。     

甲、乙烷碳同位素用于判识天然气成因类型的讨论

随着天然气勘探不断向深层发现,高—过成熟天然气越来越多,早期基于成熟—高成熟天然气所建立的用甲、乙烷碳同位素判识天然气成因类型的指标或图版不断显示出一系列的问题。为完善甲、乙烷碳同位素判识指标或图版,采集了中国7个含气盆地近200多口井的天然气样品,分别开展了天然气组分和烷烃碳同位素分析,并对部分气井的天然气样品开展了天然气汞含量分析,研究表明对于大多数天然气来说用乙烷碳同位素δ~(13)C_2=-28‰或-29‰作为划分煤型气和油型气的界限是合理的,但对于部分演化程度较高的天然气来说还需要结合甲烷碳同位素进行综合判断。在用甲、乙烷碳同位素判断天然气类型的图版中,煤型气和油型气的划分界限为δ~(13) C_2=-(10.2δ~(13)C_1+1 246)/29.8,当δ~(13)C_2-(10.2δ~(13)C_1+1 246)/29.8时,天然气类型为煤型气;当δ~(13)C_2-(10.2δ~(13)C_1+1 246)/29.8且δ~(13)C_1-55‰时,天然气类型为油型气;当δ~(13)C_1-55‰时为生物气。     

松辽盆地梨树断陷天然气成因类型及勘探方向

随着松辽盆地梨树断陷金山地区典型煤型气的发现,梨树断陷天然气来源及成因成为一个亟需研究的问题。结合梨树断陷天然气的发现情况,在天然气的组分组成、轻烃参数及组分碳同位素分析的基础上,讨论了不同地区天然气的来源及成因。研究表明梨树断陷天然气除J2井外,主要为有机成因气,且存在单源型和混源型2种类型:单源型气主体为油型气,而金山地区为典型的煤型气;梨树断陷天然气混源现象普遍,其中孤家子、后五家户和新立地区浅层主要为煤型气和油型气的混合,四五家子地区还可能有生物气的混入。母质类型较好的沙河子组二段烃源岩为梨树断陷的主力油气源岩,小宽断裂和秦家屯断裂之间为该套烃源岩的有利分布区,下一步有望获得油气突破;金山地区煤型气的发现揭示火石岭组和沙河子组一段煤系源岩具备充足的生气能力,东南斜坡带煤型气有望获得新的突破。     

天然气中汞的来源及脱汞技术

汞是天然气中常见的有毒有害气体。根据国内外研究现状,阐述了天然气中汞对天然气采、储、运设备及对人体的危害,讨论了汞的烃源岩和岩浆热液2种成因模式;利用汞同位素分馏特征来鉴别煤型气和油型气的成因,认为煤型气表现为负的汞非质量分馏特征,而油型气表现为正的汞非质量分馏特征;提出了高汞天然气的富集条件,主要与烃源岩中汞含量、热力条件和岩浆热液的活动有关;介绍了天然气中汞的实验室测定和现场检测方法与仪器。针对化学吸附法、溶液吸收法、低温分离技术、阴离子树脂和膜分离5种天然气脱汞技术进行了对比分析,指出载硫活性炭吸附是目前使用最广泛的脱汞技术。     

鄂尔多斯盆地富县古生界天然气成因及气源综合识别

近年来,鄂尔多斯盆地南部（简称鄂南）古生界天然气勘探取得重要进展,展示了良好的勘探前景,但鄂南古生界天然气成因及气源研究相对薄弱,直接制约了下一步的勘探部署。为此通过系统开展富县古生界天然气组分、烷烃气碳氢同位素、稀有气体组分和同位素等地球化学分析,查明了鄂南富县古生界天然气中甲烷占绝对优势,含有一定量的重烃,非烃气CO₂、N₂含量相对较高,显示其为过成熟阶段生成的干气。鄂南富县古生界天然气以典型油型气为主,煤型气为辅,甲烷和乙烷的碳同位素组成存在倒转现象可能为油型气与煤型气的混合造成,上古生界天然气烷烃气碳同位素组成普遍比下古生界天然气偏重,可能混有相对较多的煤型气。综合运用烃源岩干酪根碳同位素—岩石脱附气碳同位素—天然气乙烷碳同位素、天然气甲烷氢同位素、稀有气体Ar同位素定年等综合地球化学手段,推断出鄂南富县古生界天然气可能主要来源于下古生界马家沟组烃源岩。     

松辽盆地双城—太平川地区天然气成因类型及气源

对松辽盆地双城—太平川地区中浅层天然气地球化学特征的分析表明,该区天然气为高-过成熟的煤型气,来源于深部的白垩系沙河子组和侏罗系含煤地层。本区天然气的碳同位素组成具有倒转序列特征,这主要是由腐殖型母质的"同型不同源"气或"同源不同期"气的混合造成的,同时也不排除由天然气中某一或某些组分被细菌氧化所造成。本区天然气中稀有气体氦的含量相对较高,有11口井天然气中氦的含量均具有工业开采价值,可作为氦气藏开采。     

中国气田天然气中汞的成因模式

汞是天然气中一种常见的有害元素,中国含气盆地构造背景复杂,天然气类型多样,不同气田汞含量差异很大。为搞清中国气田汞含量分布特征及天然气中汞的成因模式,对中国陆上八大含气盆地近500多口气井开展了汞含量检测和分析。研究表明天然气汞含量差异很大,不仅表现在不同含气盆地之间和同一含气盆地的不同构造部位之间,而且表现在不同产气层埋藏深度之间及不同天然气类型之间。中国高含汞天然气主要分布在构造活动相对较强的拉张断陷盆地及前陆盆地的深层。松辽盆地高含二氧化碳井汞含量数据表明天然气中的汞不可能为幔源成因\.通过对煤的汞含量和产气率分析认为,作为生气母质的煤可以为高含汞天然气的形成提供充足的汞源。富含汞的气源岩、充足的热力和必要的保存温度是高含汞天然气形成的3个必要条件。结合汞的物理、化学特征和煤的沉积、埋藏和演化过程,可将天然气中汞的形成划分为5个演化阶段,即搬运、沉积、埋藏、释放和保存。     

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鄂尔多斯盆地上古生界天然气一直被认为是油型气和煤成气二源混合气。通过区域构造特征、盆地演化、地震活动和地球化学等分析，发现上古生界天然气藏沿深大断裂分布,具有生烃期与构造活动时间相吻合的特点，以及部分井天然气中CO₂、N₂、He含量非常高、甲烷同系物碳同位素发生反转、CO₂碳同位素和3He/4He高异常等特征，从而认为上古生界天然气是油型气、煤成气和深源无机气三源混合而成。中生代晚期盆地深大断裂的强烈活动导致深源流体上涌并与古生界天然气发生混合，并且其中的H₂对烃源岩生烃起到加氢作用，促进了其生烃演化，扩大了天然气的丰度。     

鄂尔多斯盆地大牛地下古生界天然气地球化学特征及其来源综合判识

近年来,鄂尔多斯盆地大牛地古生界天然气勘探取得重要进展,尤其是下古生界奥陶系风化壳连续高产工业气流的发现,展示了良好的勘探前景,但大牛地下古生界天然气成因及气源研究相对薄弱,直接制约了下一步勘探部署,为此系统开展了大牛地古生界天然气组分、碳氢同位素、稀有气体组分和同位素等地球化学分析。大牛地古生界天然气中甲烷占绝对优势,含有一定量的重烃,非烃气CO₂和N₂含量相对较高,既有典型的成熟阶段生成的湿气,也有高过成熟阶段生成的干气。大牛地上古生界天然气为典型煤型气,而下古生界天然气既有煤型气,也有油型气。古生界天然气中CO₂主要为有机成因,少数为无机成因,无机成因CO₂赋存于下古生界储层,可能主要由下古生界烃源岩中碳酸盐岩热解产生。综合运用烃源岩岩石脱附气碳同位素—天然气碳同位素—干酪根碳同位素、天然气甲烷氢同位素、稀有气体Ar同位素定年及混源模拟实验等综合地球化学手段,明确了大牛地上、下古生界煤型气均来源于上古生界煤系烃源岩,而下古生界油型气中混有0～45%的煤型气,主要来源于下古生界马家沟组烃源岩。      

吐哈盆地天然气成因的再认识

吐哈盆地是我国西北典型的侏罗系含煤盆地,发育丘东-温吉桑型、巴喀型及依拉湖型3种类型的天然气。根据最新的地球化学研究及分析结果,对丘东-温吉桑型、巴喀型天然气的成因进行了重新分析,认为巴喀型的天然气并非煤成气与幔源气的混源,而是受生物降解所致;丘东-温吉桑类型的天然气也不是"生物-热催化过度带"形成的煤成气,而是深层上二叠统湖湘泥岩生成的油型气与中下侏罗统煤系源岩生成的煤成气的混合。