咸阳市区富氦水溶气组分特征及成因分析

咸阳市区位于渭河盆地中部,其地热资源丰富。在开发过程中发现地热水中普遍伴生有天然气,其组分多样、成因复杂。通过对咸阳市区34口地热井天然气样组分及碳同位素分析,结果认为,市区内地热井天然气主要以氮气(大部分在70%~90%)、甲烷(10%左右)为主,氦气(2%左右)含量普遍偏高;甲烷主要以煤成气混无机成因气为主。大部分地热井伴生气中氦气属于典型的壳源氦,个别属壳源气混有极少量幔源气。     

渭河盆地水溶氦气测井识别方法及解释标准

渭河盆地发现的伴生富氦天然气主要以溶解于地热水形式存在,是地热水开发过程中分离出来的天然气。天然气中氦气含量较低,测井响应特征不明显,识别难度较大。优选测井三孔隙度与Pe交会、中子与钾含量交会以及热中子成像测井(TNIS)等技术探索性地建立了渭河盆地水溶氦气的测井解释方法与标准,取得了较好的应用效果,为水溶氦气测井评价方法的进一步开展与完善奠定了基础。     

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。     

济阳坳陷渤南洼陷深层天然气的地球化学特征及成因探讨

通过对济阳坳陷渤南洼陷深层天然气的组分及其碳、氢同位素和稀有气体同位素组成的研究表明:该洼陷天然气重烃含量较高,显示出正常的原油伴生气的特征,不应为来源于高成熟―过成熟源岩的天然气;天然气的碳、氢同位素组成特征显示该区深层天然气为生物气、油型气和煤成气3种不同类型混合的天然气。另外,通过对渤南洼陷深层天然气中稀有气体氦同位素的分析,表明该区伴生气为典型的壳源成因,幔源挥发份加入的现象不明显,深层断裂活动也不发育,是在深层聚集成藏的天然气。     

石炭系—二叠系煤成气地球化学特征——以鄂尔多斯盆地和渤海湾盆地为例

通过分析、对比鄂尔多斯盆地和渤海湾盆地67个来源于石炭系—二叠系煤系天然气的组分、稳定碳同位素组成,并结合实际地质背景分析,取得以下认识:鄂尔多斯盆地和渤海湾盆地来源于石炭系—二叠系烃源岩的天然气绝大部分是煤成气,靖边气田少量油型气来源于二叠系太原组灰岩。鄂尔多斯盆地天然气主要为干气,而渤海湾盆地天然气主要为湿气。鄂尔多斯盆地20%天然气样品发生倒转,主要倒转形式为δ13C2δ13 C3,渤海湾盆地27%天然气样品发生倒转,主要表现为δ13C3δ13C4倒转,倒转均是由同源不同期煤成气的混合造成。鄂尔多斯盆地天然气主要是烃源岩在成熟—高成熟阶段生成;渤海湾盆地石炭系—二叠系煤成气主要是成熟阶段的产物,少量天然气为烃源岩在高—过成熟阶段所生成,这部分天然气主要分布在东濮坳陷。成熟度和母质组成的差异使得2个盆地甲烷碳同位素组成存在差别,随着成熟度的增加,2个盆地重烃气与甲烷碳同位素差值逐渐减小。     

鄂尔多斯盆地下古生界烃源岩与天然气成因

基于鄂尔多斯盆地古生界154口井天然气样品地球化学特征及成因的分类研究,结合盆地下古生界733块烃源岩样品有机质丰度评价,探讨盆地下古生界天然气来源问题。通过分析天然气样品的烷烃气碳同位素组成,结合其地质背景,将盆地下古生界天然气成因及来源分为3个大类4个亚类:1源于上古生界煤系的煤成气;2下古生界自生自储的油型气;3源于上古生界煤系与古生界灰岩的混合气,又可分为正碳同位素系列混合气和负碳同位素系列混合气2个亚类。烃源岩样品TOC、有机显微组分分析表明,盐下样品平均TOC值为0.3%,TOC值大于0.4%的样品占28.2%,其干酪根类型为腐泥型,指示较强的生烃潜力。鄂尔多斯盆地下古生界天然气以来源于上古生界煤系的煤成气为主,在盆地中东部盐下的储集层中发育下古生界自生自储油型气,且其发育一定规模的有效烃源岩,可作为下古生界天然气气源。     

烷烃气稳定氢同位素组成影响因素及应用

为了研究烷烃气氢同位素组成及其影响因素,探讨其在天然气成因和成熟度鉴别上的应用,对118井次鄂尔多斯盆地石炭系—二叠系、四川盆地三叠系及68井次四川盆地震旦系、寒武系以及塔里木盆地奥陶系和志留系天然气的组分、碳氢同位素组成等地球化学特征进行了综合分析。认识如下:①鄂尔多斯盆地石炭系—二叠系和四川盆地三叠系须家河组天然气均以烷烃气为主,前者的干燥系数和成熟度普遍高于后者,而后者的烷烃气稳定氢同位素组成要明显比前者更重;②建立了δ~2HCH_4-C_1/C_(2+3)天然气成因鉴别图版,并提出重烃气与甲烷氢同位素组成之差和烷烃气氢同位素组成相关图可以用来鉴别天然气成因;③在两个盆地分区域建立了煤成气δ~2HCH_4-Ro关系式,提出了煤成气(δ~2HC_2H_6—δ~2HCH_4)-Ro关系式,为煤成气成熟度判别提供了新的指标;④烷烃气稳定氢同位素组成值受到烃源岩母质、成熟度、天然气混合和烃源岩沉积水体介质等多重因素的影响,其中古水体盐度是其中极为关键、重要的一种影响因素。综上,烷烃气氢同位素组成受到多重因素的影响,其在天然气成因、成熟度鉴别以及指示烃源岩沉积水体环境方面具有重要应用价值。图9表2参81     

柴达木盆地北缘稀有气体同位素特征及氦气富集主控因素

通过地质背景研究认为影响柴达木盆地北缘地区氦气富集的主要因素有广泛分布的岩体、发育的断裂及地下水系统等。其中岩体提供充足的氦气气源,断裂及地下水系统提供良好的天然气运移通道及运移载体。4He、20Ne等稀有气体同位素具有良好的线性关系,证明地下水系统在氦气富集过程中有着重要作用且氦气含量较高。运用对渭河盆地及邻区氦气调查所形成的氦气成藏理论认识,预测柴北缘地区具有壳源氦气资源远景,通过对该区马北油气田、东坪气田等氦气远景区天然气井口样品分析,发现氦气含量普遍较高,同位素分析表明该区氦气为典型壳源氦。分析的22个样品中21个达到或超过工业标准,按照马北地区16个样品平均氦气体积分数0.28%估算,仅马北地区就可成为大型氦气资源远景区。通过进一步调查评价,研究区有望获得特大型氦气资源储量。     

渭河盆地结构及其油气成藏地质条件分析

渭河盆地是位于鄂尔多斯地块南缘的新生代断陷盆地,盆内新生界沉积巨厚。近年来,随着对渭河盆地地热资源的不断开发利用,盆地新近系地热水中伴生的水溶天然气开始日益引起大家的重视。本文通过对区域构造的综合分析,结合研究区露头、钻井和地球物理资料的响应,对盆地的基底组成和构造格局进行探讨。在此基础上,利用当前有限的资料,对盆地的油气成藏条件进行初步分析,以期能对当前盆地的油气勘探工作有所裨益。     

渭河盆地氦气成藏条件分析及资源量预测

渭河盆地氦气资源量在计算原理和参数选取上存在较大争议。据此,统计了渭河盆地101件油气井和地热井样品的气体成分和氦同位素数据,分析了该盆地的氦气成藏条件,并在综合选取和评估各项参数的基础上,估算了渭河盆地氦气资源量。结果表明,钻孔样品氦气体积分数平均为1.50%,最高达9.23%;氦源岩、地下水系统、载体气和断裂是氦气生成、运移和成藏的控制条件,其中盆地南缘花岗岩体和盆地内部隐伏磁性体是盆地最主要的氦源岩;根据盆地内地热流体储量、气水比、氦气体积分数估算出盆地内氦气资源量为21.30×10~8 m~3;根据氦源岩有效面积、水循环深度、岩体密度、铀钍含量估算得出自花岗岩体形成、盆地断陷和储层形成后的生氦量分别为185.21×10~8 m~3、37.58×10~8 m~3和4.16×10~8 m~3。综合认为渭河盆地的氦气资源勘探前景良好。     

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。     

洞庭盆地第四系极浅层天然气成因类型及地质意义

洞庭盆地自然出露地表的天然气苗众多,预示盆地内可能具有比较丰富的浅层天然气资源。通过对洞庭盆地野外地质调查及对沅江县共华镇发现的天然气进行气体组成及同位素分析,显示天然气组分主要为CH_4,且不含C_2H_6以上的重烃,CH_4碳同位素值平均为-79.6‰,表现出典型的生物成因气特征。造成和兴村与宪成垸村天然气碳氢同位素值差异较大的原因可能是存在同位素分馏现象。根据CH_4的碳氢同位素值及CO_2的碳同位素值分布关系,判断该生物气为CO_2还原途径生成。推测全新世由于掀斜式构造沉降使江汉盆地大量硅藻随湖水流入洞庭盆地,为生物气的形成提供了丰富的物源及有利的沉积环境。洞庭盆地DQ1与DQ2浅井揭示了纵向上均为上细下粗的正韵律沉积序列,生物气的埋深极浅,分布于10～120m之间,为自生自储式组合类型。由于埋藏浅,开发成本低廉,如合理勘探、开发、利用,可造福一方地区。     

煤成气轻烃组分和碳同位素分布特征与天然气勘探

采用烃源岩热模拟实验和轻烃单体烃碳同位素分析方法,对煤热解轻烃生成模式及煤系烃源岩热解轻烃碳同位素组成特征的研究表明,在成熟度 R_o 值为1.1%～1.7%时,煤热解轻烃大量生成;当 R_o 值大于1.7%时,以芳烃生成为主。煤热解轻烃中苯和甲苯碳同位素均较重,苯的碳同位素值平均为－22.2‰,甲苯的碳同位素值平均为－22.1‰,与母源有机质干酪根碳同位素值非常接近,具有良好的碳同位素继承效应。对塔里木、准噶尔、鄂尔多斯、四川和松辽等盆地煤成气轻烃组分和碳同位素分析表明,煤成气具有甲基环己烷分布优势,在甲基环己烷、二甲基环戊烷和正庚烷相对组成中,173个煤成气样品中有92%的样品甲基环己烷相对含量大于50%;煤成气轻烃中苯、甲苯、环己烷和甲基环己烷碳同位素重,碳同位素值平均分别为－20.9‰、－20.4‰、－21.9‰和－22.0‰。应用轻烃组成变化对苏里格煤成气大气田天然气运移方向进行的研究表明,在气藏形成时期,天然气运移方向为由南向北。     

海拉尔盆地呼和湖凹陷和10井天然气地球化学特征及成因分析

和10井是呼和湖凹陷第一口获得工业气流的预探井,是海拉尔盆地外围凹陷勘探的突破口。通过对和10井天然气的化学组成及碳同位素组成特征分析,应用天然气成因判别图版,利用成熟度法及泥岩和煤的吸附气分析得出结论:和10井的天然气为以本地生的煤型气和从深洼运移过来的凝析油伴生气的混合气。图4参6     

长庆气田奥陶系风化壳气藏中油型气成分的来源

鄂尔多斯盆地石炭系海相烃源岩与下奥陶统碳酸盐岩的对比结果表明,石炭系海相烃源岩虽然不如下奥陶统碳酸盐岩厚,但其生烃能力远高于后者,与奥陶系风化壳储集层的配置情况也好于后者,并且产物也具油型特征,表明奥陶系风化壳气藏的油型气成分来自石炭系海相烃源岩;奥陶系风化壳气藏的天然气是以上古生界煤成气为主、上古生界石炭系油型气为辅的混合气。这一观点既能够很好地解释鄂尔多斯盆地中部古生界自上而下气藏序列天然气成分及碳同位素组成的差异,还可以更好地说明为何风化壳气藏天然气以煤成气为主。     

塔里木盆地氦气地球化学特征及有利勘探区

基于对塔里木盆地多个构造单元天然气中氦气相对含量及同位素组成特征,结合地质背景与典型富氦气藏分析该盆地氦气地球化学特征及有利勘探区。研究表明：塔里木盆地富氦天然气显示良好,总体上台盆区富氦天然气显示优于前陆区;塔里木盆地氦气以壳源成因为主;该盆地天然气中氦气相对含量与氮气相对含量具有一定的正相关关系,氮气相对含量高的气藏中氦气相对含量一般较高。塔里木盆地氦气勘探普查可以重点关注氮气相对含量高的气藏。氦在地质体中可能主要以水溶形式发生运移,富集成藏与地层水关系密切。受到不同物质在水中分压差异影响,结合亨利定律分析,地层水在富氦天然气聚集过程中可以起到“提氦泵”的作用。良好的输导体系以及优质的氦源是富氦气藏形成的基础;塔里木盆地多个区块具有良好的富氦天然气显示,尤其是在沙雅隆起、卡塔克隆起、麦盖提斜坡、巴楚隆起等构造单元,该系列构造单元具有良好的氦源以及天然气成藏条件,有利于富氦天然气聚集,该系列构造单元是塔里木盆地氦气勘探的优先考虑区块。大顺北地区天然气勘探前景好,并且该构造单元是“十四五”海相天然气勘探重点区块,也应该加强对该区的氦气勘探普查工作。     

松辽盆地深层天然气碳同位素反序及形成机理探讨

松辽盆地深层天然气碳同位素反序现象十分普遍,对其成因的认识一直存在分歧。全面分析、总结了松辽盆地深层昌德、徐深、升平、长岭4个具有碳同位素反序现象的烷烃气组分以及碳同位素组成,结果认为深层烷烃气组分与同位素值不具备典型无机成因气特征,其负碳同位素系列不能作为鉴别无机成因气的充分条件深层煤成气与无机气混合作用可能是碳同位素反序的首要因素,运移过程中的扩散分馏是导致混源模拟与实际测量值出现偏差的主要原因,且制约着盆地深层天然气组分及碳同位素值垂向变化。此外,盆地深层单纯无机成因气组分与碳同位素组成是准确估算深层非生物成因气含量的关键,其研究具有重要理论意义与应用价值。     

中国煤成气研究30年来勘探的重大进展

煤成气理论在中国形成以来的30年间,不仅开辟了煤成气勘探的新领域,而且使煤成气探明储量从占全国气层气储量的十分之一提高到近十分之七;全国探明天然气储量从2 264×108m3陡升为6.4×1012m3;天然气年产量从137.34×108m3提高到760×108m3;全国煤成气田(藏)从不足10个(除台湾省外)增加至124个;发现煤成气盆地从6个增长为11个.在概述中国煤成气勘探重大进展的基础上,重点研究了发现大量煤成气田的鄂尔多斯盆地、塔里木盆地和四川盆地煤成气勘探的进展.根据大量烷烃气碳同位素数据科学地确定煤成气田,论证了某些天然气成因有争议的气田(靖边、柯克亚和阿克莫木气田)也属于煤成气田或以煤成气为主,并论证四川盆地须家河组煤系中少量气藏(卧龙河、纳溪、合江气田)为油型气.     

四川盆地侏罗系—震旦系天然气的地球化学特征

文章通过对四川盆地震旦系—侏罗系含气层系中天然气的烃类组成、非烃组成及碳氢同位素组成资料的分析,探讨了天然气的成因类型、成熟度、运移和混合作用等。四川盆地天然气的组成特征不仅受母质类型的影响,而且受成熟度的影响。根据碳氢同位素组成,可以将四川盆地的天然气划分为侏罗系“浅层”油伴生腐泥型气、上三叠统热成因腐殖型气及中三叠统—震旦系“深层”油裂解腐泥型气等三大类型。根据分析资料推断,川西侏罗系、川东卧龙河上三叠统及石炭系的天然气为运移次生成因。三叠系嘉陵江组、二叠系和石炭系的天然气普遍具有同位素倒转现象,认为这是由于天然气混合作用的结果。     

准噶尔盆地煤系烃源岩及煤成气地球化学特征

准噶尔盆地主要发育石炭系和侏罗系两套煤系烃源岩,形成与之相关的两类煤成气.石炭系煤系烃源岩有机质丰度高,有机质类型主要为Ⅲ型,成熟度高.侏罗系烃源岩分布广,厚度大,成熟度变化大,中下侏罗统是主力气源岩,资源潜力大.石炭系煤成气属干气,碳同位素较重,甲烷碳同位素组成在-30‰左右,乙烷碳同位素组成大于-28‰,为正碳同位素系列,形成自生自储气藏.源自侏罗系煤系烃源岩的天然气分布广,组分相对较湿,甲烷碳同位素组成变化较大,丁垸和丙烷发生倒转的现象较为普遍,反映出天然气的成熟度变化较大,同源不同阶的天然气混合造成重烃碳同位素偏轻.石炭系煤系天然气资源潜力大,是准噶尔盆地今后最主要的天然气勘探领域.源自侏罗系煤系的天然气分布范围广,南缘是今后侏罗系煤系天然气勘探的有利地区.