在线裂解色谱—同位素比值质谱测定天然气丙烷位碳同位素及其初步应用

遵循富集、色谱分离、瞬时裂解、同位素比值测试原则,搭建了气相色谱—裂解—气相色谱同位素比值质谱(GC-Py-GC-IRMS)在线位碳同位素测试系统用以测定特定化合物位碳同位素组成。由于丙烷瞬时裂解严格受控于动力学过程,因此,以丙烷为例,考察不同温度下丙烷裂解转化率以及裂解产物碳同位素组成,获得该测试系统丙烷的最佳裂解温度为780～820 ℃,并根据丙烷裂解动力学分馏模型,计算获得丙烷位碳同位素组成。对鄂尔多斯盆地大牛地气田已知上古生界煤系成因两件天然气样品丙烷位碳同位素进行了测定,结果表明,奥陶系马家沟组五段气藏和石炭—二叠系气藏天然气丙烷中心碳相同的碳同位素组成可能指示二者具有相同的气源,而石炭—二叠系气藏天然气丙烷端元碳同位素显著富集13C,则指示了其高演化阶段成因特征。研究成果初步展示了丙烷位碳同位素组成在天然气成因研究中具有广阔应用前景。      

辽河盆地东部凹陷南部地区天然气的同位素特征及成因

为了确定辽河盆地东部凹陷南部地区天然气的气源、类型、成熟度及沉积环境特征,对该区天然气中氨、氩、碳和氢同位素测定数据进行了系统的分析。结果表明,该区为构造活动区,区内的天然气主要为有机成因,偶有无机气混入;该区天然气存在多个气源,既有“自生自储”的原生气藏,又有运移而来的次生气藏;区内发育生物气、低成熟-成熟油型气、高成熟油型气、过成熟油型气及煤型气5种类型的天然气,且以低成熟-成熟的油型气和高成熟油型气为主;该区天然气源岩主要形成于淡水-半成水的河流及湖泊环境。     

不同成因天然气的氢同位素组成特征研究进展

天然气氢同位素研究是天然气成因理论以及天然气气源对比研究重要的手段和研究方向,氢同位素组成具有较宽的变化范围,可灵敏地反映天然气的成因和演化过程。综述了天然气氢同位素分析技术的进步和生物气氢同位素组成研究、有机热成因天然气氢同位素组成研究、无机成因天然气氢同位素组成研究进展,指出:新的分析技术GC/TC/IRM S实现了氢同位素的在线分析,提高了精度,给天然气氢同位素的研究带来新的机遇和挑战;生物成因甲烷的氢同位素组成和成因类型与共生地层水的δD值密切相关,而且不同的学者提出了不同的δD_CH4与δD_H2O值的线性关系式;我国生物气资源丰富,不同类型生物气氢同位素研究可为生物气资源勘探开发提供重要的科学信息;有机热成因烷烃气的氢同位素组成主要受源岩沉积环境和成熟度的影响,其δD值随碳数的增加而增加,称之为正常氢同位素序列,天然气氢、碳同位素研究的结合会提供了更多的关于成烃演化和成藏过程的信息;利用氢同位素研究水在成烃演化过程中的作用逐渐成为今后研究的热点;无机成因气的氢同位素研究较为薄弱,总的来说,无机成因甲烷的δD值较有机热成因天然气重。     

四川盆地龙岗气田长兴组—飞仙关组天然气地球化学特征及成因

四川盆地龙岗气田长兴组—飞仙关组天然气主要为烃类气体,干燥系数非常高,非烃气体以CO_2为主,H_2S及N_2含量较低,甲烷碳、氢同位素组成偏重,个别样品出现碳同位素倒转(δ~(13)C1~(13)C_2)现象,并且天然气轻烃主体具有高甲基环己烷、低正构烷烃、低芳香烃的特点。气藏经历了较弱的TSR反应,对天然气组分及烷烃碳同位素影响较小,CO_2气体主要来源于酸性流体与碳酸盐岩储层的反应。综合天然气碳、氢同位素及轻烃特征,分析认为天然气以高—过成熟煤成气为主,并存在少量油型气混入。天然气乙烷—储层沥青—烃源岩干酪根碳同位素综合对比表明,龙岗气田天然气主体煤成气来自下二叠统龙潭组煤系气源岩,其中混有少量来自上二叠统泥质烃源岩的原油裂解气。     

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川西孝泉—新场气田侏罗系次生气藏成藏条件初探罗啸泉郭东晓（中国新星石油总公司西南石油局地质研究院）位于川西坳陷中段德阳市境内的孝泉—新场气田，是由侏罗系多个次生气藏组成的复合型气田，目前，已获天然气探明储量３００×１０８ｍ３。由于气藏埋藏浅、类型独特...     

四川盆地中坝气田天然气碳、氢同位素特征及气源探讨

天然气碳、氢同位素组成是研究天然气成因和来源最直接、有效的方法。四川盆地中坝气田主要产气层为上三叠统须家河组二段和中三叠统雷口坡组三段,但关于中三叠统雷口坡组三段气藏的气源目前还存在争议。因此,对中坝气田天然气碳、氢同位素组成以及轻烃和凝析油组分碳同位素特征进行了研究,同时分析了四川盆地不同层位天然气氢同位素特征并与之进行对比,结果表明中坝气田须家河组天然气显示出典型的煤成气特征,而雷口坡组天然气则显示油型气特征。结合该区烃源岩条件认为,须家河组天然气属须家河组自生自储,雷口坡组天然气来源于下伏二叠系碳酸盐岩。     

固相微萃取—气相色谱—同位素质谱法测定天然气中微量烃类单分子氢同位素组成

将固相微萃取技术(SPME)与气相色谱—同位素质谱(GC—IRMS)联用,通过分析涂层类型、萃取温度、萃取时间对萃取效果及化合物同位素的影响,优化操作条件,实现了天然气中微量烃类化合物单分子氢同位素的分析。实验结果表明:(1)聚二甲基硅氧烷/二乙烯基苯/碳分子筛(PDMS/DVB/CAR)对天然气中微量烃类的萃取效果最好,灵敏度高;(2)通过单因素实验,得到优化的萃取条件:萃取温度为30℃,萃取时间为60min;(3)萃取过程对同位素的影响不大,所得氢同位素组成与样品真实值偏差小于等于5‰,样品氢同位素组成未发生明显的分馏。将优化后的参数应用于天然气同位素分析,所得化合物(C_1—C_9)单体氢同位素比值标准偏差小4‰,满足实验要求,证明SPME—GC—IRMS方法的准确高效。     

珠江口盆地白云凹陷深水区LW3-1-1井天然气地球化学特征及成因探讨

根据组分组成、轻烃组成、碳同位素组成和氢同位素组成，分析了珠江口盆地白云凹陷深水区LW3\|1\|1井天然气的地球化学特征、成因与来源，指出：该天然气藏为纯烃湿气藏，天然气成熟度较高，处于凝析气演化阶段；天然气母质类型为腐殖—腐泥型，以干酪根裂解气为主，主要来自第三系恩平组和珠海组烃源岩，其中恩平组的贡献较大；天然气碳同位素值呈正序分布，气源相对单一，且为有机成因；天然气δD值偏重。推测珠江口盆地白云凹陷南部在始新世—渐新世恩平组沉积时期有过海侵。      

四川盆地西部二叠系火山岩气藏成藏条件分析

为了明确四川盆地川西地区二叠系火山碎屑岩气藏的天然气成藏条件,对该区火山碎屑岩气藏储层、气源、成藏组合及圈闭等成藏特征进行了分析。研究结果表明,川西简阳地区火山碎屑岩气藏的成藏有利条件包括:①永探1井以喷溢相火山碎屑熔岩为主,叠合后期蚀变和溶蚀作用,发育以脱玻化溶蚀微孔为主要储集空间的孔隙型储层;②天然气地球化学指标分析对比结果表明,永探1井火山岩气藏天然气来源以下寒武统筇竹寺组为主,简阳地区德阳—安岳裂陷内发育巨厚的寒武系优质烃源岩,为气藏形成提供了充足的气源;③火山碎屑岩储层与寒武系烃源岩组成"下生上储"的近源高效源储组合,烃源断层有效沟通源岩和储层,上覆发育有上二叠统龙潭组泥岩直接盖层和三叠系膏岩区域盖层,生、储、盖组合良好;④成都—简阳地区发育构造—岩性(地层)复合圈闭,初步证实有利含气区面积达1 300 km2,展现出极大的天然气勘探潜力。结论认为,川西地区火山碎屑岩气藏与川西南地区周公山玄武岩气藏在成藏条件方面存在着较大的差异,预测中江—三台地区火山碎屑岩分布面积超过4 000 km~2,其与简阳地区具有相似的火山岩气藏形成条件,是下一步集中突破的有利勘探区带。     

川西北地区中坝气田雷口坡组天然气地球化学特征及气源探讨

中坝气田位于川西气区北部,主要产层为上三叠统须家河组二段和中三叠统雷口坡组三段,但其雷口坡组三段气藏的气源目前还没有定论。基于此,全面分析了中坝气田雷口坡组天然气组分和碳、氢同位素组成,并选取中坝气田须家河组煤成气、河湾场气田二叠系茅口组和长兴组以及三叠系飞仙关组油型气、川东北飞仙关组油型气与之进行对比。中坝气田雷口坡组天然气总体显示干气特征,干燥系数大都在0.97附近,H2S和CO2含量较高。中坝气田雷口坡组天然气中烷烃气碳、氢同位素组成与中坝须家河组、河湾场气田及川东北飞仙关组天然气的同位素组成都有明显差异,乙烷碳同位素组成较河湾场气田、川东北飞仙关组天然气重,而甲烷碳同位素组成较川东北飞仙关组天然气轻。甲烷氢同位素值在-140‰左右,比川东北飞仙关组油型气普遍低约20‰,而高于中坝须家河组煤成气约30‰。综合天然气组分,碳、氢同位素及轻烃和汞的特征分析认为中坝气田雷口坡组天然气以二叠系油型气为主,混有部分须家河组煤成气,且受TSR作用改造。     

川西北地区双鱼石气藏中二叠统天然气碳氢同位素特征及气源探讨

天然气碳氢同位素组成、烃源岩和储层沥青生物标志化合物是天然气成因鉴别和气源对比研究最主要、最有效的方法。目前关于川西北双鱼石地区中二叠统天然气成因和来源研究较少。根据最新钻井成果和野外资料,应用天然气组分、组分碳氢同位素数据,结合不同层系烃源岩和储层沥青生物标志化合物对比分析,对川西北地区中二叠统天然气来源进行了判识,结果表明：①川西北地区双鱼石气藏中二叠统天然气均为干气,CH₄含量高,平均为96.28%,C₂H₆含量低,平均为0.11%,C₃H₈、C₄H₁₀几乎没有,H₂S含量低,平均为0.32%;②双鱼石气藏天然气甲烷碳同位素值分布较为集中,介于-30.5‰~-29.5‰之间,乙烷碳同位素值介于-29.9‰~-26.7‰之间,天然气成因为原油二次裂解气;③通过天然气碳氢同位素、储层沥青—烃源岩生物标志化合物对比认为,双鱼石气藏中二叠统栖霞组天然气来源为混源,主要来源于下寒武统筇竹寺组烃源岩,部分来源于中二叠统梁山组。     

西昌盆地上三叠统白果湾组天然气地球化学特征及勘探潜力

西昌盆地位于四川盆地西侧,油气勘探程度低。最近昭地1井油气调查井在上三叠统白果湾组获得较好的油气显示,为研究西昌盆地油气资源潜力提供了难得条件。通过对昭地1井天然气组分、碳同位素组成展开地球化学分析,讨论了气源,再结合邻区油气基本条件对比分析了勘探潜力。结果表明,昭地1井天然气组分以甲烷为主;天然气δ¹³C₁值介于-48.74‰~-41.25‰之间;δ¹³C₂值介于-29.77‰~-28.96‰之间;δ¹³C₃值介于-25.81‰~-21.91‰之间。天然气组分和碳同位素特征显示为典型油型气。气源分析结果显示昭地1井天然气来源于白果湾组,为同源不同成熟度天然气混合气藏。西昌盆地油气基础地质条件与川西坳陷具有诸多相似之处,可对比性好,天然气资源潜力较大。     

四川盆地中侏罗统沙溪庙组天然气地球化学特征及成因

四川盆地中侏罗统沙溪庙组是低油价形势下四川盆地天然气勘探的重要领域,但盆地内不同地区天然气来源尚不明确,影响下一步勘探部署决策,为此开展侏罗系沙溪庙组天然气地球化学特征及成因研究。结果表明：①沙溪庙组天然气属于干酪根降解气,甲烷含量>84%,含少量乙烷、丙烷等烃类气体及少量的氮气、二氧化碳等非烃气体,不含硫化氢,不同区域的天然气成熟度存在差别;②天然气δ¹³C₁值为-39.2‰~-31.2‰、δ¹³C₂值为-32.8‰~-22.3‰、δ¹³C₃值为 -28.7‰~-19.5‰,天然气碳同位素未发生倒转,川西地区为煤成气,川中地区为油型气,川东地区为煤成气和油型气混合气,以油型气为主;③不同区域天然气δ¹³C₁值、δ¹³C₂值的差异,与其来源于不同类型烃源岩贡献比例大小有关。川西、川西南地区主力烃源岩为须五段煤系烃源岩,川中地区为下侏罗统湖相烃源岩,川东地区天然气来源于须五段和下侏罗统烃源岩。研究结果对四川盆地侏罗系沙溪庙组下一步天然气勘探部署决策具有重要的指导意义。     

准噶尔盆地东部侏罗系烃源岩和天然气地球化学特征及低熟气勘探前景

对准噶尔盆地东部侏罗系烃源岩有机地球化学特征进行了研究,结果显示准噶尔盆地东部侏罗系烃源岩有机碳含量分布范围广泛,TOC为0.13%~81.06%,烃源岩评价为差—中等生油潜力,但生气潜力较大;镜质体反射率Ro分布和与热演化程度相关的生物标志化合物参数(OEP值、CPI值、甾烷和藿烷异构化参数、甲基菲指数等)表明大多数烃源岩处于未成熟—低成熟热演化阶段;有机质类型以III型为主,部分八道湾组和西山窑组烃源岩为II2型。此外,对准噶尔盆地东部侏罗系天然气组分和碳同位素组成分析结果表明,侏罗系天然气以烃类气体为主,甲烷含量为65%~98%,C1/C1-5为0.62~0.98,以湿气为主,碳同位素组成分布范围较广,其中甲烷同位素组成δ13 C1值为-50.7‰~-28.2‰,乙烷δ13 C2为-32.5‰~-23.7‰,丙烷δ13 C3值为-30.6‰~-21.6‰,以煤型气为主,仅三台—北三台地区天然气显示为油型气-煤型气混合的特征。在对准噶尔盆地东部地区侏罗系煤系烃源岩和天然气样品分析的基础上,通过与吐哈盆地典型低熟气区烃源岩和天然气地球化学特征对比认为准噶尔盆地东部阜东和三台—北三台地区已形成一定规模的低熟气聚集,具有巨大的勘探潜力,是准噶尔盆地低熟气有望取得突破的重点地区。     

四川盆地陆相天然气成因类型划分与对比

对四川盆地天然气轻烃指纹、碳氢同位素、稀有气体同位素等进行了系统研究。天然气碳同位素δ13C1—δ13C2关系的分区和分层对比研究显示天然气受母质类型、成熟度及运移等多种因素影响。轻烃指纹表明川西坳陷天然气以腐殖型来源为主,川中、川南及川东地区天然气既有腐殖型也有腐泥型来源,天然气明显具有油型气特征。川西坳陷中段须二段天然气碳同位素δ13C1较高,而部分碳同位素δ13C2位于-28‰以下显示了其油型气和高成熟度特征,研究区其它样品分布区间相对集中,均表现为典型的煤型气特征。四川盆地海、陆相天然气可以利用δ13C2—δD1很好区分,氢同位素δD1=-140‰和碳同位素δ13C2=-28‰可将四川盆地海相和陆相天然气进行区分。稀有气体同位素表明天然气基本上为壳源成因,无幔源稀有气体的加入。     

四川盆地侏罗系沙溪庙组天然气地球化学特征及地质意义

四川盆地侏罗系沙溪庙组天然气具有埋藏浅、成本低、周期短、见效快等优点，受到广泛的重视，是目前低油价下效益开发的重要现实领域之一。通过对侏罗系沙溪庙组天然气组分、天然气碳同位素等地球化学实验数据的分析，揭示了川西地区侏罗系沙溪庙组天然气来自于下伏的须家河组煤系烃源岩，川中北地区沙溪庙组天然气来自于下伏侏罗系湖相烃源岩，川东北地区侏罗系沙溪庙组天然气来自于下伏的须家河组煤系烃源岩和侏罗系湖相烃源岩。结合气源分析结果、构造背景和目前盆地致密气勘探开发程度，明确了侏罗系沙溪庙组浅层致密气向川西北、川中北和川东北地区进行"深化、甩开勘探开发部署"的总体方针，其中川西地区龙门山前缘北段的梓潼凹陷，川中北地区的金华、秋林、公山庙、营山地区以及川东北大巴山前缘的五宝场、渡口河地区具备良好的成藏条件，是下一步浅层致密气的重点勘探地区。     

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。     

川东北元坝地区中浅层天然气气源及成因类型

川东北元坝地区中浅层（中三叠统雷口坡组及其以上地层）正在逐渐成为四川盆地天然气勘探的重要接替领域之一,由于该区油气系统错综复杂,查明其油气源及天然气成因类型,便显得尤为重要。为此,在分析该区烃源岩分布及地化指标的基础上,重点研究了天然气组成、碳氢同位素组成、硫化氢含量等地球化学特征,结合地层压力、断裂系统分布等地质特征,初步确定了该区中浅层天然气的来源：来自陆相地层本身,而非海相气源;自流井组为“自生自储”成藏模式,雷口坡组属于“倒灌”成藏模式。并根据目前应用较广泛的ln（C₂/C₃）-ln（C₁/C₂）等关系图版,基本明确了该区中浅层天然气的成因类型：中浅层天然气主要由干酪根直接裂解形成,但自流井组天然气中存在少量原油二次裂解所形成的天然气。     

四川盆地蜀南地区长兴组油气成藏时空匹配

四川盆地蜀南地区上二叠统长兴组下伏3套烃源岩,分别为下志留统龙马溪组泥页岩、中二叠统泥质岩、上二叠统龙潭组煤系,长兴组已发现多个大中型气田,但对天然气的烃源一直认识不清。通过天然气组成和碳同位素分析表明,该区长兴组天然气以原油裂解气为主、甲烷含量高、干燥系数大,属于典型的干气;结合储层显微特征和包裹体均一温度分析测试,并综合分析油气成藏时空匹配关系,首次发现并证实蜀南地区长兴组天然气主要来源于深层志留系烃源岩,并混入少量的龙潭组煤系成因气;长兴组储层未捕获各期烃源岩生油高峰期生成的液态烃,以充气聚气为主;燕山运动早中期为主要充气期,而燕山末期—喜马拉雅早期为局部天然气充气期,与川东地区长兴组以龙潭组煤系来源的天然气不同。油气成藏时空匹配是圈闭有效捕获油气的关键,决定着油气来源和成藏富集程度,历史地、动态地揭示油气运聚过程是现代油气成藏研究的核心。      

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。