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文章研究了塔里木盆地库车坳陷侏罗系煤系烃源岩在封闭体系下热模拟生成甲烷的碳同位素特征及其动力学参数,探讨了克拉2大气田天然气的成因。碳同位素动力学研究表明,库车坳陷侏罗系煤系烃源岩热模拟生成甲烷的碳同位素值介于-37‰～-25‰之间;可以用动力学方法将煤系烃源岩热模拟实验数据外推,应用于地质条件。克拉2大气田天然气主要来源于中下侏罗统煤系烃源岩,属阶段捕获气,主要聚集了-5～-1 Ma阶段的天然气,其成熟度R_o 为1.3%～2.5%。这不仅得到早期相关研究成果的支持,而且也符合该区天然气的勘探实际。     

塔里木盆地库车坳陷烃源岩热模拟实验中甲烷碳同位素的二阶分馏

选用塔里木盆地库车坳陷三叠系和侏罗系的煤、黑色泥岩及碳质泥岩等样品进行了260~540℃之间的生烃热模拟实验,模拟温阶为40℃,并对产物中天然气的碳同位素和实验后的固态产物的镜质体反射率进行了测定,得到了模拟气态烃产物中甲烷的碳同位素与模拟产物成熟度Ro的关系。实验表明,在烃源岩由未成熟到过成熟的演化过程中,甲烷碳同位素存在二阶分馏,在未熟到成熟(Ro<1.5%)阶段,甲烷碳同位素随温度(成熟度)的增加由重变轻,而在成熟到过熟阶段,甲烷碳同位素随温度(成熟度)的增加由轻变重,在这2个演化阶段甲烷碳同位素与Ro均呈线性相关。      

塔里木盆地库车坳陷烃源灶特征和天然气成藏过程(为庆祝《新疆石油地质》创刊30周年而作)

根据模拟实验数据,建立了库车坳陷典型源岩天然气产率和碳同位素的化学动力学参数.基于探井和人工井(13条地震剖面共230个人工井点)地质数据和今、古地温数据,采用BasinMod软件,分析了各井点成熟度和天然气产率随时间的变化规律,查明了三叠、侏罗系源岩的生烃历史和烃源灶的演化特征,指出,库车坳陷中生界源岩自新近纪以来快速埋藏和成熟,特别是5×106a以来,上新统库车组快速沉积,引起成熟度急剧增高,进入干气阶段,表现为5×106a以来气源灶极高的生气速率,这是库车坳陷形成高效天然气藏的重要原因.库车坳陷的前缘隆起带和克依构造带捕获了同一腐殖型气源灶(T-J)不同阶段生成的天然气;前缘隆起带的牙哈凝析气田主要捕获了生油窗阶段近源生成的天然气,表现为天然气甲烷碳同位素相对较轻;克拉2气藏主要是晚期(5×106a以来)捕获了镜质体反射率在1.0%～2.5%阶段生成的天然气,表现为天然气甲烷碳同位素相对较重.     

库车坳陷天然气地球化学特征和成因(为庆祝克拉玛依油田勘探开发50周年而作)

阐述了库车坳陷天然气地球化学特征,并应用碳同位素动力学研究结果,探讨了库车坳陷天然气的成熟度和气源.库车坳陷天然气有湿气、凝析气和干气多种类型;天然气具有由西向东、由北向南甲烷含量减少、干燥系数减小的趋势;天然气主要属煤成气,来源于中生界烃源岩.库车坳陷不同构造带天然气的成熟度差异较大,Ro值从0.7%变化到2%以上.克拉2气田天然气Ro值为1.3%～2.5%.综合目前多方面资料分析,库车坳陷天然气的主力气源岩应是侏罗系煤系烃源岩,三叠系烃源岩的气源贡献次之.     

塔里木盆地库车坳陷烃源岩热模拟实验及油气源对比

塔里木盆地库车坳陷侏罗系煤系地层为该区的主力烃源层。在对塔里木盆地库车河、阳霞河和它什店剖面的三叠系、侏罗系碳质泥岩、泥岩和煤3类不同的烃源岩热模拟实验的基础上,以库车坳陷东部库1井天然气组分(干燥系数)及乙烷碳同位素为参数,用内插法求出该参数条件下模拟样品所对应的模拟温度及热成熟度。结果表明,在与地质背景相吻合的可能的成熟度区间内,只有侏罗系煤系地层的YM-4煤样的模拟结果与库1井一致,表明采用热模拟实验干燥系数内插法,结合同位素以及组分成熟度等资料可以指示天然气的气源岩。这种方法能将油气与烃源岩动态演化过程结合起来进行对比研究,为油气源对比研究提供新的思路。      

热模拟实验甲烷碳同位素演化特征——兼析实验与自然条件下δ13C1-Ro关系的差异

对珠一坳陷古近系5个泥岩样品进行了热模拟实验,测定了热模拟甲烷碳稳定同位素值。研究发现,热模拟条件下甲烷碳稳定同位素在R_o为1.2%～1.3%之前是随着R_o的增大而减小,之后是随着R_o的增大而增大。用甲烷的碳同位素动力学模型来分析这种"先减小后增大"的规律,认为这是由13C甲烷(重甲烷)与12C甲烷(轻甲烷)的活化能差异造成的。对比发现,实验条件下与自然条件下甲烷碳稳定同位素与成熟度的关系有明显的差异性,认为这是由"成烃后作用"造成的,其中大规模气体运移将导致碳同位素分馏效果弱化。这对于气田的勘探有较好的指导意义,甲烷碳同位素重,说明气源岩成熟度高、运移体积规模大、大气藏勘探前景较好。      

塔里木盆地库车坳陷不同构造单元天然气地球化学特征

塔里木盆地库车坳陷主要构造上的天然气地球化学特征分析结果表明,坳陷内部大北-克拉苏构造带上的天然气中甲烷占绝对优势,干燥系数接近于1.00,属于典型的干气;而前缘隆起带上的天然气中甲烷含量相对较低,其干燥系数一般小于0.95,属于典型的湿气。在碳同位素组成特征上,大北-克拉苏构造带上天然气中甲烷、乙烷碳同位素明显偏重,分别大于-31‰和-20‰;比较而言,前缘隆起带上的天然气中甲烷、乙烷碳同位素明显偏轻,分别小于-33‰和-20‰。成熟度计算结果表明,大北-克拉苏构造带上的天然气属于过成熟天然气,其镜质体反射率R_o值为1.65%～2.25%;而前缘隆起带上的天然气属于高成熟天然气,其镜质体反射率R_o值为1.00%～1.35%。由此表明,库车坳陷不同构造单元聚集了烃源岩中有机质在不同演化阶段生成的天然气。     

塔里木盆地库车坳陷克深大气田深层天然气成藏地球化学特征

利用天然气组分定量、稳定碳同位素组成、流体包裹体显微测温和生烃动力学实验数据,对塔里木盆地库车坳陷克深大气田深层天然气的地球化学特征及成因、储层流体包裹体特征与均一温度、油气充注时间及成藏过程进行研究。结果表明:库车坳陷克深大气田深层天然气以烷烃气为主,甲烷含量占87.30%～98.33%,重烃(C~(2~+))含量占0～0.66%,干燥系数达0.99%～1.0%;δ~(13)C_1值、δ~(13)C_2值分别为-29.3‰～-26.4‰、-21.4‰～-16.1‰,属于过成熟的煤成气。克深大气田白垩系巴什基奇克组储层发育2期烃类包裹体:第Ⅰ期为发蓝白色荧光的液态烃包裹体,指示早期轻质油充注;第Ⅱ期为无荧光的气态烃包裹体,与其共生的盐水包裹体均一温度为145～160℃,为晚期天然气充注。克深大气田主要经历了库车组沉积期末(约2.5Ma)以来的天然气大量充注,气源主要来自克深井区和拜城凹陷生气中心的侏罗系煤系烃源岩,为深埋快速生烃、强源储压差作用下晚期聚集成藏。     

库车坳陷侏罗系煤系源岩的生烃动力学研究

采用黄金管-高压釜封闭体系热模拟实验，结合专用Kinetics软件，对塔里木盆地库车坳陷侏罗系煤系源岩进行了生烃动力学研究，求取了甲烷、C2-C3气态烃生成的动力学参数。研究结果表明，库车坳陷侏罗系煤系源岩具有高的生气性，在高演化阶段主要产甲烷气；甲垸、C2-C5气态烃的生成活化能分别为43～64和52～72kcal／mol生烃动力学方法可较好地将实验生烃数据外推到地质过程，在天然气评价与勘探中具有广泛的应用价值。     

塔里木盆地库车坳陷天然气气源对比

库车坳陷近年陆续发现了克拉2号、吐孜洛克、大北1号、迪那2号4个大型气田和依南2号、依深等天然气藏,展示了该区天然气勘探的广阔前景,为西气东输战略的顺利实施奠定了物质基础.为判明目前发现的天然气是来源于煤系烃源岩还是来源于湖相泥岩,利用苯、甲苯、二甲苯、甲基环己烷等轻烃单体碳同位素等气源对比新技术,结合天然气形成的地质背景进行气-源岩的追踪对比.对比结果表明,库车坳陷主要气藏的天然气属于煤型气.中、西段克拉苏构造带E、K产层的天然气为高-过成熟煤型气;东段依奇克里克侏罗系产层的天然气为成熟-高成熟煤型气,吉迪克组产层的天然气为高-过成熟煤型气;大宛齐油田上第三系-第四系天然气属成熟-高成熟煤型气.库车坳陷主要气藏的天然气主要来源于侏罗系-三叠系煤系烃源岩.图6表2参6(李剑摘)     

Hydrocarbon accumulation period and geochemical discrimination of gas-bearing properties of deep tight sandstone in Kuqa depression,China

In order to clarify the hydrocarbon accumulation period of deep tight sandstone in Dabei-Keshen area of Kuqa depression, and to develop identification methods of reservoir fluid properties, a series of experiments were carried out. The results show that hydrocarbon inclusions are less distributed, and gaseous hydrocarbon is mainly methane. Hydrocarbon has been continuously charged since 12?Ma in Dabei gas field, and one main period of accumulation took place during 6–4?Ma for Keshen gas field. Late accumulation may limit the application of hydrocarbon inclusions abundance, rock soluble salt components to distinguish reservoir fluid properties. Carbon isotope composition of carbonate cement in tight sandstone is an effective indicator for gas-bearing properties. For gas layer, the carbon isotope is lighter than ?1.5‰ and ?2.5‰ for Dabei and Keshen gas field receptively.     

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。     

天然气生成动力学模拟及其地质应用

天然气形成、运移和聚集的定量化研究是当前国际上研究的热点。文章介绍了天然气生成动力学模拟借助热解实验数据，获得油气生成动力学参数的方法。结合具体盆地演化史，能定量地预测盆地天然气组分和碳同位素组成，恢复天然气的成藏史，最近的发展则以生烃动力学模拟实验和色谱同位素比值质谱（GC-IRMS）的结合作为标志。黄金管限定体系是目前开展封闭体系下天然气生成实验较理想的实验设备，该体系下正十八烷的裂解动力学研究表明：地质条件下饱和烃很难直接裂解生气，在原油族组分中生气潜力小于沥青质、非烃，甚至芳烃化合物。     

汪深1井天然气成因类型及气源分析

汪深1井在营城组获得高产气流,利用天然气碳同位素和气组成判别出天然气甲、乙烷为煤型气,丙烷为油型裂解气,煤型气所占的比例为96％,油型气所占的比例为4％。通过汪深1井天然气直接和间接对比认为,天然气甲烷碳同位素与宋站、徐家围子地区沙河子组源岩吸附气的碳同位素接近,综合研究认为天然气中甲烷气主要来自汪家屯地区及宋站地区沙河子组煤系地层,是主力源岩。徐家围子断陷沙河子组煤系地层为次要源岩。天然气中丙烷可能来源于宋站、安达断陷登娄库组泥岩。依据源岩排气强度估算出天然气大约90％来自该井区和宋站、徐家围子地区。     

塔里木盆地天然气成因类型与分布规律

塔里木盆地发育寒武—奥陶系腐泥型和三叠—侏罗系腐殖型两套烃源岩,由此决定了塔里木盆地存在来自腐殖型母质的煤型气和来自腐泥型母质的油型气。通过对塔里木盆地天然气组分和碳同位素组成分析,发现塔里木盆地不同类型的天然气分布受寒武系—奥陶系的腐泥型和三叠系—侏罗系腐殖型烃源岩分布范围和热演化程度的影响。煤型气主要分布在塔里木盆地的四周,主要包括库车坳陷、塔西南坳陷和塔东南坳陷,而油型气主要分布在塔北隆起、北部坳陷、中央隆起和塔西南坳陷的北部。塔里木盆地油型气又可分为干酪根裂解气和原油裂解气两种。在满东地区、和田河地区和塔中地区,原油可以达到二次油气裂解程度,向塔北隆起的轮南方向原油裂解程度呈减弱趋势。     

碳酸盐岩烃源岩不同热模拟方式下气体碳同位素演变特征

我国海相烃源岩普遍处于高—过成熟阶段,现有的烃气碳同位素指标不能直接应用于判识海相碳酸盐岩天然气成因类型以及进行油气源对比。利用云南禄劝Ⅱ₁型低成熟海相碳酸盐岩烃源岩,开展了不同热模拟方式下的系列热解生烃实验,对收集的气体产物进行碳同位素分析。结果表明:①在整个热演化阶段,干酪根碳同位素值随成熟度变化不大,而甲、乙烷碳同位素值均随成熟度增加先变轻再变重,具有相似的演变特征,在油气生成的主要阶段,明显小于其母质干酪根碳同位素值,在过成熟阶段,乙烷碳同位素变重的趋势明显加快,甚至大于其母质干酪根的碳同位素值,呈现出“煤型气”特征,故单纯地采用甲、乙烷碳同位素值来判识天然气类型时需要慎重;②在成熟度相同时,半封闭—半开放体系模拟实验所得气体碳同位素值相比封闭体系模拟实验的要轻,这指示同一烃源岩排出烃气所形成的常规天然气藏,其烃气碳同位素值与滞留在源内的页岩气碳同位素值存在一定的差异,显示出似乎“不同源”的特征,在利用碳同位素模版或回归公式开展气源对比时也需要注意;③两种热模拟方式下、同一种烃源岩在全演化阶段,甲烷碳同位素值总是比乙烷的要小,这表明由单一烃源岩直接供气形成的常规天然气藏,不会发生甲、乙烷碳同位素的“倒转现象”。      

民和盆地天然气地球化学特征

对民和盆地天然气地球化学特征进行研究，发现其天然气主要为煤层甲烷气和二氧化碳气，分析气源岩地球化学与天然气碳、氢、氧同位素，认为气源岩主要为中侏罗统窑街组的暗色泥岩、油页岩、藻煤、腐殖煤和炭质泥岩，其中暗色泥岩、油页岩、藻煤为Ⅰ-Ⅱ型干酪根，有机质丰度高；盆地煤层甲烷气为有机成因气，具有油型与煤型混合气特征，以油型气为主；煤层高浓度二氧化碳气不是有机成因气，也不是岩石化学热解无机成因气，而可能是与F19断裂带有关的深部无机成因气。甲烷气形成时间早，埋藏浅，大多逸散丢失而未形成气藏。CO₂气形成时间晚，来自深部，可以在合适的断层圈闭中聚集成藏。     

四川盆地东北地区下寒武统海相页岩气成因: 来自气体组分和碳同位素组成的启示

通过对四川盆地东北地区下寒武统海相页岩的现场解吸,获取气样并进行了组分和稳定碳同位素分析。结果表明,页岩气的甲烷含量介于96.39 % ~98.83 % ,其他组分含量较少;各组分相对含量随着解吸时间和累积解吸气量呈现规律性变化,该变化规律可能为泥页岩对不同气体吸附能力的差异所致。页岩气甲烷稳定碳同位素组成(δ¹³C₁)在-32.20 ‰ ~-29.50 ‰ 之间,乙烷稳定碳同位素组成(δ¹³C₂)介于-37.70 ‰ ~-36.60 ‰ ,所有气样均有δ¹³C₁>δ¹³C₂的"逆序"特点,这可能是在高成熟阶段,液态烃裂解气与早期生成的干酪根裂解气混合作用所致。随解吸时间增加,δ¹³C₁约有2.3 ‰ 的分馏,这可能与气体在解吸过程中的扩散作用有关。     

Natural gas generation in the deep-water area of the Qiongdongnan Basin,China

Abstract

Generation process of natural gas in the Yacheng formation, including mudstone and coal strata, is simulated by an open system laboratory pyrolysis apparatus. The results show that higher geothermal gradient of the central depression could accelerate the generation of methane in the deep-water sags and the transformation of the residual hydrocarbons to methane in the deep-water area began from 5.3?Ma. Therefore, the main sags in the deep-water area are of high gas generation potential.