黔北坳陷高演化烃源岩中正构烷烃单体烃碳同位素组成

借助于色谱-质谱和单体烃碳同位素分析技术,对黔北坳陷高演化海相烃源岩和黔南坳陷虎47井原油中各类生物标志物和正构烷烃的单体烃碳同位素组成进行了系统分析。不同层位烃源岩中常用的甾、萜烷的分布与组成呈现明显趋同现象,因而失去了其原有的地球化学意义和实用性。虎47井原油中三环萜烷系列和孕甾烷系列丰富,但C_27-35藿烷系列和C_27-29甾烷系列的丰度极低,显示生油窗晚期的产物特征。绝大多数烃源岩中nC_16-28正构烷烃系列呈现以nC₂₀或nC₂₁为低谷的前、后2个峰群的分布模式,但其单体烃碳同位素组成则十分接近,它们的δ13C值介于-28‰~-31‰之间,呈负偏态变化,即随碳数增加其δ13C值变小,且这一特征不受正构烷烃系列分布特征的影响,表明高演化烃源岩中特殊的正构烷烃系列分布模式是客观地球化学现象。虎47井原油中正构烷烃的单体烃碳同位素组成也呈负偏态变化,但其δ13C值较高演化烃源岩中的轻约3‰,这可能与有机质热演化过程中的碳同位素分馏效应有关。因此,在利用正构烷烃的单体烃碳同位素组成开展油源对比时,所用样品的成熟度应该匹配。      

黄骅坳陷下古生界碳酸盐岩中单体烃碳和氢同位素组成

采用GC-TC-IRMS技术,测定了黄骅坳陷下古生界碳酸盐岩可溶有机质(氯仿沥青"A"和氯仿沥青"C")中正构烷烃单体碳和氢同位素组成,并对两者的特征进行了对比。结果表明,可溶有机质的氢同位素组成明显受到环境水δD的控制,研究区样品中可溶有机质的δD值为-159‰～-90‰,反映海相有机质的特征;根据δD的分布范围和曲线形态,研究区样品可溶有机质的正构烷烃单体碳同位素组成可划分出3种分布模式并分别代表3种不同的沉积环境。相应地,其氢同位素组成具有2种模式,分别表征2种不同的沉积环境。对比发现,氢同位素在分辨海相亚环境方面不及碳同位素敏感,但在区分海相与陆相环境方面比碳同位素有优势。将两者相结合,可更好地判识生烃母质和沉积环境。     

川东北元坝与河坝地区陆相储层天然气成因

在川东北地区石油地质背景特征的基础上,探讨了元坝与河坝地区陆相储层天然气的成因。元坝地区侏罗系储层天然气重烃气体含量较高;多数样品甲烷δ¹³C和δD值分别在-42.2‰ ~-34.4‰ 和-208‰ ~-168‰ ,乙烷δ¹³C值在-31.4‰ ~-21.4‰ ,甲烷δ¹³C和δD值之间相关性好;天然气主要来源于侏罗系自流井组或千佛崖组陆相烃源岩。元坝地区须家河组储层天然气重烃气体含量低;甲烷δ¹³C和δD值分别为-31.7‰ ~-29.2‰ 和-170‰ ~-148‰ ,乙烷δ¹³C值在-27.7‰ ~-26.5‰ ;天然气主要来源于元坝地区上三叠统须家河组高—过成熟的腐殖型烃源岩。元坝地区陆相储层天然气成因的主控因素是陆相烃源岩发育及其成熟度。河坝地区陆相储层天然气重烃气体含量变化大;甲烷δ¹³C值大多重于-32‰ ,甲烷δD值分布范围较大,在-186‰ ~-122‰ ,乙烷δ¹³C值在-33.2‰ ~-29.6‰ ;甲烷δD与δ¹³C值之间相关性很差,部分样品甲烷与乙烷的δ¹³C值倒转,表明河坝地区陆相储层天然气成因复杂,有来源于陆相须家河组的天然气,也有来源于海相烃源岩的天然气,以及海相与陆相来源天然气的混合气。河坝地区陆相储层天然气成因的主控因素是海相与陆相多套烃源岩与不同级别断裂。陆相储层天然气中CO₂的δ¹³C值多轻于-12‰ ,属于有机质热分解成因。稀有气体³He/⁴He比值在0.003 3R_a~0.018 1R_a,分布于地壳来源或放射性成因的范围内,表明天然气中没有幔源稀有气体的贡献。     

陆相有机质中单体烃的氢同位素组成特征

采用GC-TC-IRMS技术，测定辽河坳陷西部凹陷和吐哈盆地台北凹陷的陆相烃源岩抽提物中正构烷烃单体的氢同位素组成。结果表明，陆相来源的正构烷烃单体氢同位素组成大致为-250‰～-140‰，明显比海相来源的贫D(^2H)；不同陆相沉积环境来源的正构烷烃中，成水湖相的相对富D(-200‰～-140‰)，沼泽相的相对贫D(-250‰～-200‰)，淡水滨浅湖湖相的介于其间。从沼泽相→滨浅湖相→成水湖相，正构烷烃的氢同位素组成明显存在逐渐富D的趋势，表明控制正构烷烃氢同位素组成的主要因素可能是沉积环境，沉积后期水体与有机质之间氢的交换作用可能也是重要影响因素。利用正构烷烃的氢同位素组成对其母源进行古环境的恢复时，需要结合其它方面的证据。图2表1参26     

鄂尔多斯盆地延长组烃源岩中单甲基烷烃来源及意义

单甲基烷烃是湖相烃源岩饱和烃中常见的支链烷烃，其母质来源的研究一直存在争议。对鄂尔多斯盆地上三叠统延长组烃源岩样品进行了TOC测定、岩石热解、饱和烃GC-MS和单体碳同位素等分析，并在饱和烃中检出了丰富的单甲基烷烃化合物。地化分析表明，该区长7-长10烃源岩的有机质类型为Ⅱ-Ⅲ型，C₂₉≥C₂₇规则甾烷，高等植物的贡献略微大于低等水生藻类或细菌；单甲基烷烃碳数分布为C₁₂-C₃₂，甲基取代位置以C₂和C₃为主。饱和烃单体碳同位素组成数据显示，姥鲛烷和植烷的δ₁₃C比同碳数正构烷烃重1‰~2‰；同碳数2-和3-甲基烷烃具有相近的碳同位素组成，表明两类化合物具有相同物源；单甲基烷烃比正构烷烃更富集₁₃C，表现出更大的δ₁₃C值。结合古环境等信息表明，鄂尔多斯盆地检出的单甲基烷烃可能来自于浮游植物或者异养细菌，单甲基烷烃可以作为一种指示生油母质的生物标志化合物。      

准噶尔盆地南缘油气生成与分布规律——原油地球化学特征与分类

准噶尔盆地南缘地区原油分布广泛,不同地区原油具有不同的地球化学特征。按照碳同位素与生物标志物组成特征可以分为4种典型类型:1第1类原油典型特征是碳同位素组成轻,全油δ¹³C值通常小于-29‰,正构烷烃分子碳同位素分布比较平缓,δ¹³C值通常小于-28‰,含有较丰富的β-胡萝卜烷,甾烷以C₂₈、C₂₉规则甾烷为主,重排甾烷低,伽马蜡烷含量变化较大;2第2类原油碳同位素组成重,全油δ¹³C值通常在-28‰~-26‰,正构烷烃分子碳同位素分布比较平缓,δ¹³C值通常大于-28‰,Pr/Ph比值高,甾烷以C₂₉规则甾烷和重排甾烷为主,三环萜烷以C₁₉为主,伽马蜡烷含量很低;3第3类原油碳同位素组成轻,全油δ¹³C值通常小于-29‰,C₉以上正构烷烃分子碳同位素分布随碳数增高大幅下降,δ¹³C值在-27‰~-34‰,Pr/Ph比值小于1.0,C₂₇、C₂₈、C₂₉甾烷呈"V"型分布,异胆甾烷、重排甾烷含量高,Ts、C₂₉Ts、C₃₀重排藿烷高,Ts/Tm >1,伽马蜡烷含量高且具有两个异构体,甾/萜烷比值高;4第4类原油碳同位素组成重,全油δ¹³C值通常在-28‰~-26‰,C₉以上正构烷烃分子碳同位素分布随碳数增高下降幅度大,δ¹³C值在-23‰~-29‰,C₂₇、C₂₈、C₂₉甾烷呈"V"型分布且以ααα-20R为主,异胆甾烷丰度低,甲藻甾烷尤为丰富,三环萜烷以C₁₉为主,伽马蜡烷含量较低。     

正构烷烃单体烃的氢同位素分析方法及应用

以渤海湾盆地东营凹陷古近系沙河街组烃源岩及原油为研究对象,通过气相色谱仪—GC/TC接口—同位素质谱仪的联用,构建了正构烷烃单体烃氢同位素在线分析方法,对正构烷烃的单体烃氢同位素组成进行了测定,揭示了不同沉积环境中氢同位素的组成特征。沙四上亚段烃源岩的正构烷烃单体烃氢同位素组成较重,分布于-161‰^-111‰,沙三下亚段烃源岩的氢同位素组成较轻,分布在-186‰^-134‰,指示了从微咸水到咸水的沉积环境,随着沉积环境水体盐度的增加,氢同位素值具有明显变重的趋势,成熟度差异较大的样品,其氢同位素组成的差异相对较小。表明在正常生油窗范围内,正构烷烃单体烃的氢同位素受成熟度影响相对较小,主要与母质来源和沉积环境有关,可为油源对比、母质来源和古沉积环境判识提供科学依据。     

四川盆地元坝-通南巴地区须家河组天然气地球化学特征和成因

为了探讨四川盆地元坝-通南巴地区上三叠统须家河组天然气的成因,明确天然气的来源,综合利用了天然气组分和稳定碳、氢同位素等手段对天然气地球化学特征进行了分析。研究表明,四川盆地元坝-通南巴地区须家河组天然气以甲烷为主,主体表现出干气特征,干燥系数普遍高于0.97,δ¹³C₁和δ¹³C₂值分别介于-34.5‰~-29.3‰和-35.4‰~-21.5‰,δ¹³C_CO2值多数高于-8‰,δD_CH4值介于-181‰~-144‰,且与δ¹³C₁值之间没有明显的相关性。天然气成因鉴别和气-源对比研究表明,该区须家河组天然气主体为煤成气,来自须家河组煤系烃源岩,其中元坝地区须一、须二段和通南巴地区须家河组天然气中混入了一定量的原油二次裂解气,它主要为吴家坪组烃源岩生成的原油在裂解程度相对较低时的产物。研究区须家河组烷烃气碳同位素系列普遍发生了部分倒转,其中元坝地区须三、须四段天然气的部分倒转主要源自须家河组烃源岩在高成熟阶段的产物,而元坝地区须一、须二段和通南巴地区须家河组天然气发生的部分倒转主要源自少量的原油裂解气与大量的高成熟煤型干气的混合。     

中国含油气盆地有机烷烃气碳同位素特征

本文根据中国16个含油气盆地815个气样δ¹³C_1-4的1851个分析数据,探讨了中国有机烷烃气碳同位素特征,认为有机烷烃气的δ¹³C值随成熟度(R₀)增大而增加;有机的同源同期的甲烷及其同系物的δ¹³C值随烷烃气分子中碳数增加而增大;相同或相近成熟度源岩形成的煤成气的甲烷及其同系物的δ¹³C值比油型气的对应组份的δ¹³C值重;甲烷及其同系物中某个或某些组份被细菌氧化后可使其剩余组份的碳同位素变重.     

鄂尔多斯盆地杭锦旗地区上古生界天然气成因及来源

鄂尔多斯盆地杭锦旗地区上古生界天然气化学组成、稳定碳氢同位素等综合分析结果表明,该区天然气以烃类气体为主,干燥系数介于0.80~0.94,表现为湿气特征;δ13C₁和δ13C₂值分别为-36.2‰~-31.7‰和-27.8‰~-23.3‰,δD_CH4值为-199‰~-172‰,烷烃气碳、氢同位素总体呈现正序特征,属于有机成因气。天然气成因鉴别和气-源对比表明,该区上古生界天然气主体属于煤成气,来自太原组-山西组煤系烃源岩,但泊尔江海子断裂南北两侧天然气的来源存在差异性,南侧十里加汗区带天然气来自原地的太原组-山西组高成熟烃源岩;而北侧什股壕区带天然气则主要由断裂以南十里加汗等地区运移而来,且后期遭受一定程度的破坏而发生逸散。      

早古生代烃源形成的生物组合及其意义

早古生代生物的富集和埋藏为油气资源提供了雄厚的物质基础。不同生物对烃类贡献的差异使成烃生物组合成为烃源岩研究的重要内容,也是高演化烃源岩评价的一个新手段。从地质历史生物演化来看,藻类是早古生代最主要的成烃生物先质,按照生活习性,它们可以分为底栖藻类和浮游藻类。底栖藻类主要生活在海岸带,成带状分布,主要受光的强度、基底情况等因素控制;浮游藻类主要生活在表层水体,它们在不同海域的分布主要受藻体大小和风浪强度控制。依据对塔里木盆地北缘4条下古生界露头剖面的7个地层组中成烃生物的辨识及有机质地球化学特征的研究,总体显示以底栖藻类为主的烃源岩的有机碳含量高于以浮游藻类为主的烃源岩,除形成环境的因素外,成源和生烃过程均有影响,但后者对有机质的碳同位素值影响较小。烃源岩干酪根碳同位素值（δ¹³C_干酪根）与成烃生物组合面貌对比研究发现,以底栖藻类为主的烃源岩的δ¹³C_干酪根小于-34‰;以浮游藻类为主的烃源岩的δ¹³C_干酪根大于-30‰。对比塔里木盆地已发现原油的碳同位素值（均重于-30‰）,推断其原油主要来源与浮游藻类密切相关,揭示了下古生界具有较低有机碳含量但以浮游藻类为主的源岩具有很大的生烃能力。     

鄂尔多斯盆地临兴地区上古生界天然气成因及来源

天然气成因及来源研究对天然气勘探开发具有重要作用,可以为天然气的运移成藏提供理论依据。通过对鄂尔多斯盆地临兴地区上古生界天然气组分、碳同位素、轻烃及烃源岩等特征进行综合分析研究,探讨该区上古生界天然气成因及来源。结果表明:临兴地区上古生界天然气组分含量以甲烷为主,重烃和非烃含量较低,主要属于干气;天然气δ^13C1值、δ^13C2值和δ^13C3值分别介于-45.6‰^-32.9‰、-28.9‰^-22.3‰和-26.2‰^-19.1‰之间,总体表现出正碳序列变化趋势,并且δ^13C1值均小于-30‰,具有典型的有机成因气特征。轻烃组成特征上具有一定的相似性,C7系列表现出甲基环己烷优势;C5-7系列主要表现出异构烷烃优势。该区上古生界天然气主要属于成熟煤成气,含有少量煤成气与油型气的混合气;石盒子组天然气藏主要是由山西组烃源岩生烃增压扩散运移至近源或远源储层内充注成藏;太原组天然气藏主要来自于太原组自身的烃源岩,在源岩内自生自储成藏。     

鄂尔多斯盆地奥陶系碳酸盐岩成岩相碳、氧稳定同位素特征

根据岩石薄片及阴极发光图像,研究了鄂尔多斯盆地奥陶系碳酸盐岩成岩相类型及岩相特征。据碳、氧稳定同位素(δ¹³C, δ¹⁸O)分析数据,研究了各类成岩相的地球化学特征。奥陶系海相碳酸盐岩台地在早古生代处于近地表成岩域,划分为正常海水、蒸发海水、早期大气淡水及热海水4类成岩环境及成岩相。正常海水、热海水及蒸发海水成岩相的δ¹⁸O和δ¹³C值普遍较高,随生物碎屑含量增加δ¹⁸O及δ¹³C值趋于减小;早期淡水成岩相的δ¹⁸O和δ¹³C值普遍较低。晚古生代,奥陶系顶部进入表生期成岩域,据目前残存地层的岩石类型,表生期成岩域可划分为峰峰组的灰岩风化成岩相和马家沟组的云岩风化成岩相,其δ¹⁸O和δ¹³C值明显低于早期淡水成岩相的值。晚古生代末期,奥陶系进入3 000~4 000 m的中-深埋藏成岩域,划分为封闭系统及开放系统成岩相。封闭系统成岩相的δ¹⁸O和δ¹³C值主要继承了其原岩的δ¹⁸O和δ¹³C值特征;而在开放系统中,由于同位素高温分馏作用,其成岩相的δ¹⁸O和δ¹³C值则大幅度降低。研究结果表明,碳酸盐岩岩相特征及碳、氧稳定同位素组成是追溯碳酸盐岩成岩环境及识别和划分成岩相的重要指标。     

准噶尔盆地沙湾凹陷周缘上古生界天然气地球化学特征及成因研究

针对准噶尔盆地沙湾凹陷周缘上古生界天然气成因与来源认识不清的问题,运用烃源岩热解气模拟实验技术,根据热解气碳同位素分布,结合天然气组分、碳同位素、轻烃组成及伴生原油地球化学特征,揭示了沙湾凹陷周缘上古生界天然气成因与来源.研究结果表明:研究区天然气具有6种成因类型,Ⅰ类天然气来源于佳木河组烃源岩,δ13 C2值大于-2...     

鄂尔多斯盆地伊盟隆起上古生界天然气成因及气源

鄂尔多斯盆地伊盟隆起上古生界天然气的成因及来源一直存在争议。通过天然气碳同位素和轻烃综合分析,δ¹³C₂值普遍大于-25.4‰,烷烃气的碳同位素为正碳同位素系列,甲基环己烷指数（MCH）大于50%,具有煤成气的特征。伊盟隆起上古生界烃源岩以煤为主,什股壕地区煤层厚度较大,厚度为6～10 m,镜质体反射率（R_o）为0.8%～1.2%,烃源岩进入了大量生烃阶段,本区烃源岩对天然气近源成藏具有一定的贡献。伊盟隆起天然气甲烷含量平均为94.5%,高于十里加汗地区平均值91.2%;天然气δ¹³C₁值也明显高于十里加汗地区,平均数值相差3‰。由此认为天然气侧向运移过程中发生了成分色层效应和碳同位素分馏作用,伊盟隆起上古生界部分天然气可能来自泊尔江海子断裂以南地区。     

地幔流体中碳、氢的赋存形式及其同位素组成

阐述了地球深部流体的性质,地幔流体中碳、氢的赋存形式及其同位素组成。地幔中的碳主要以金伯利岩中的金刚石、碳酸岩、地幔包体中的CO₂流体包裹体和石墨、大洋中脊溢出的CO₂等形式存在;碳同位素组成主要分布在-5‰附近,在-2‰~-10‰变化,并在-14‰~-24‰区段也有分布。氢赋存在地幔矿物的气液包裹体、浆胞及矿物裂隙、矿物结构(0H-)及结构通道(H°)中和早期结晶矿物的超显微包裹体中;氢同位素的组成为-30‰~-90‰,分布范围较宽。这些认识对有机、无机或混合成因油气藏碳、氢同位素组成的解释有指导意义。     

准噶尔盆地烷烃气碳同位素组成及来源

通过对全盆地烷烃气碳同位素组成进行分析,明确了准噶尔盆地烷烃气成因类型、来源及分布。准噶尔盆地天然气主要包括成熟—过成熟油型气、成熟—过成熟煤型气、过渡气和生物气等。准噶尔盆地烷烃气碳同位素倒转普遍,碳同位素倒转原因包括细菌氧化作用、油型气和煤型气混合、不同源煤型气混合以及同源不同阶煤型气混合。准噶尔盆地煤型气包括3类：①煤型气重烃气碳同位素组成较重(δ¹³C₂＞-26.0‰),主要为成熟—高成熟,来源于侏罗系烃源岩;②煤型气重烃气碳同位素组成相对较轻(δ¹³C₂＜-26.0‰),成熟度范围广,来源于侏罗系、二叠系乌尔禾组和佳木河组烃源岩中的一套或多套;③煤型气重烃气碳同位素组成分布范围广,主要为高—过成熟,来源于石炭系烃源岩。     

川西坳陷中三叠统雷口坡组四段气藏气源分析

川西地区海相层系除发育二叠系等烃源岩之外,中三叠统雷口坡组内部还发育一套潟湖相黑灰色泥微晶白云岩、灰岩烃源岩,其生烃强度为(10~40)×108m3/km2,具备形成大中型气田的气源条件。通过对川西坳陷不同构造带雷口坡组四段气藏天然气组分、烷烃气碳氢同位素特征、储层沥青、天然气运移条件分析认为,不同构造带具有不同的主力气源。龙门山前构造带PZ1井天然气高含H2S、δ13C2偏重(-26.4‰)、烷烃气碳同位素呈正序分布、δD1偏轻(-140‰),总体具混源气特征,天然气组分及碳同位素反映的母质演化程度介于二叠系和雷口坡组源岩之间,反映可能为二者的混源气,龙门山前通源断裂的发育为混源成藏提供了条件;新场构造带CK1井天然气微—中含量H2S、δ13C2偏轻(-33.2‰)、烷烃气碳同位素局部倒转、δD1偏轻(-147‰),具油型气特征,其与雷口坡组烃源岩大致相当,反映主要来源于雷口坡组内部自身的烃源岩。