天然气汞含量作为煤型气与油型气判识指标的探讨

虽然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,究其原因还是对该指标的认识不够深入。为探讨该指标的适用性,笔者对天然气中汞的成因机制进行探讨。首先通过煤中汞含量、煤的产气率以及煤粉热释汞实验,分析认为天然气中的汞主要来自于气源岩,尤其是煤,只有当地层温度达到一定数值以后,气源岩中的汞才会在热力的作用下大量被释放并随生成的天然气一起运移并聚集到气藏中,气源岩类型和地层温度共同决定了天然气汞含量的高低。其次,笔者对全国8大盆地500多口天然气井开展了天然气汞含量检测,并对其中部分气井进行了天然气烷烃碳同位素检测。统计分析表明,当天然气汞含量大于30μg/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10～30μg/m3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5～10μg/m3,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。     

天然气可再生脱汞用载银分子筛评价及应用

为了推动天然气脱汞技术的发展,降低脱汞成本,掌握可再生天然气脱汞工艺技术,有必要开展可再生天然气脱汞工艺的研究和应用。在脱汞剂可再生载银分子筛研发的基础上,通过开展脱汞剂再生温度、再生重复性、原料气中汞质量浓度及含液条件的适应性、动态汞吸附能力等性能的实验室及现场装置应用评价,获取了载银分子筛的相关性能参数。载银分子筛脱汞剂经反复高温再生后脱汞能力无明显下降,再生性好,满足工程实际应用条件;再生温度越高,载银分子筛Ag-B再生效果越好,最低再生温度为280 ℃;脱汞深度不受原料气中汞含量的影响,不同汞含量的原料气经载银分子筛吸附处理后,产品气中汞质量浓度均能达到0.05 μg/m³以下;载银分子筛Ag-B的动态汞吸附能力约为0.36 mg汞/g脱汞剂。脱汞塔空塔气速过大或过小均不利于脱汞吸附,应维持在一定范围内,在10 MPa的压力下,最佳空塔气速范围为1.5~2.5 m/min;原料气含液会导致载银分子筛脱汞能力明显降低,湿气条件下脱汞能力约为干气条件下的63%。在实际工程设计中,应在载银分子筛脱汞前进行天然气脱水处理。相关工程经验及关键参数的获取,可为其他可再生天然气脱汞装置的设计和运行提供工程借鉴。      

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)     

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.     

油气中汞的地球化学特征与科学意义

天然气中的汞主要来源于烃源岩，一般煤成气中汞含量高于油型气，煤成气中的高汞含量有煤系成因说和岩浆成因说等。异常高汞含量可能与深部断裂有关。天然气中‘汞主要以游离态存在且丰度较低；而凝析气和原油中汞的存在形式较为复杂，既有游离态汞，也有有机汞、无机汞和悬浮汞等。汞在油气中的含量很大程度上由其溶解度决定，油气混合物中，汞化学形式之间可能相互转化。由于汞的强吸附作用形成汞腐蚀，在油气运输、加工和利用过程中容易使设备不能正常工作，甚至会造成破坏性事故，因此，对于天然气中异常汞需要进行脱汞处理。图3表5参37     

天然气脱汞工艺技术

世界大多数天然气气田都含有单质汞和汞的化合物,天然气中的汞含量一般在1ug／m2～200ug／m3。在天然气液化、凝液回收等低温系统中．汞不仅会腐蚀铝制的板翅式换热器,还将导致天然气化工中的贵金属催化剂中毒。目前．天然气脱汞主要采用化学吸附工艺．该工艺在天然气脱汞装置中得到了广泛应用。其脱汞深度可达0．01ug／m2。本文分析了化学吸附工艺的脱汞原理、脱汞剂特性和应用以及影响脱汞效率的因素。通过对载硫/银活性炭、载银分子筛和专用脱汞剂等主要脱汞剂的特性进行分析与对比．提出了主要脱汞剂的适用条件。对于不同用途和不同处理工艺的天然气,其汞含量的限值要求也是不同的。从环保、安全等因素考虑．推荐商品管输天然气中汞含量小于28ug/m2．要求天然气液化及天然气凝液回收等装置中原料气的汞含量小于0．01ug/m2。     

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     

天然气中的汞

本文介绍了汞的测定法，天然气中汞的分布及天然气含汞的意义，为深入研究天然气中的汞提供了线索，重点论述四川天然气中汞的分布，指出含汞量是识别煤成气，煤系气，煤田瓦斯及油型气的指标。     

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。     

天然气脱汞工艺方案探讨

为降低天然气加工、储存、运输中安全风险,提高天然气产品质量,处理厂有必要对天然气进行脱汞处理。本文分析了汞在处理厂中汞分布,探讨了湿气脱汞和干气脱汞两种方案的脱汞剂选择、技术难点、工艺特点和适用条件,对气体处理厂天然气脱汞工艺方案设计有一定的借鉴作用。其中,湿气脱汞方案从根本上解决了汞污染问题,适用于高含汞天然气;而干气脱汞方案二次污染严重,适用于低含汞天然气。     

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。     

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。     

中国油型盆地油型气成藏条件与勘探潜力

中国天然气主要分布在鄂尔多斯盆地、四川盆地、塔里木盆地和柴达木盆地,以煤型气为主,含有部分油型气和少量生物气。中国主要油型盆地具有油多气少的特点,与鄂尔多斯等以产气为主的盆地相比,天然气探明储量和产量也远远不足。全球天然气以油型气为主,且大型油型盆地表现出油气资源俱丰的特征,这与中国天然气类型与勘探现状有明显差异。通过国内外油气勘探成果与认识的调研,在总结油型气勘探领域认识的基础上,对比国内外含油气盆地的成藏条件,对中国油型盆地油型气的生气潜力进行分析,认为中国油型盆地具有巨大的油型气勘探潜力,发展前景广阔,是中国未来天然气勘探的重要方向之一。     

松辽盆地宋站南地区天然气成因

根据宋站南地区天然气与齐家古龙凹陷葡萄花油层油型气及徐家围子断陷深层煤型气的组分、甲烷碳同位素类比证明:宋站南地区存在煤型气、油型气和无机非烃气。进一步的分析显示,研究区的天然气类型的平面和垂向分布明显受气源岩的分布和断裂控制。宋站南地区断裂发育且腹地有较好的煤型气源岩分布,其煤型气更有勘探前景。     

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。     

柴达木盆地北缘天然气成因类型及气源判识

测试并分析了柴达木盆地北缘9个油气田(圈闭构造)第三系和白垩系35个天然气样品的组分和碳同位素组成,建立了柴北缘天然气成因类型的判识指标,划分其热演化阶段,并进行了气源判识。研究结果表明:1)柴北缘天然气可划分为煤型气、油型气和混合气3种成因类型。伊克雅乌汝、南八仙、冷湖五号、鄂博梁以及马北的部分样品具有煤型气特征;冷湖三号、冷湖四号及冷湖五号和马北个别样品具有油型气特征;葫芦山和马北部分样品属于混合气。2)伊克雅乌汝、南八仙、冷湖五号和鄂博梁等煤型气样品大多数处于高成熟演化阶段;冷湖三号和冷湖四号部分油型气样品的成熟度较煤型气的偏低,大多数处于成熟演化阶段;葫芦山的天然气为接近过成熟阶段的高熟气;马北天然气样品的成熟度变化范围较大。3)冷湖三号、冷湖四号、冷湖五号、鄂博梁、葫芦山的天然气主要来自于昆特依凹陷,其中冷湖三号的天然气应源于昆特依凹陷偏腐泥型母质,而冷湖四号、冷湖五号、鄂博梁、葫芦山的天然气应源于昆特依凹陷偏腐殖型母质;南八仙的天然气主要来自于下侏罗统(J1)伊北凹陷偏腐殖型母质;马北的天然气来源比较复杂,可能来自于伊北、赛什腾、尕西等多个生烃凹陷。     

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。     

东濮凹陷桥口-白庙地区天然气分布与成因探讨

通过对桥口-白庙地区天然气地球化学及分布特征的分析研究,认为该区天然气主要有油型气、煤型气、混合气及深成气4种类型,各种类型的天然气分别具有不同的成因及成藏类型.桥口构造东翼深层天然气主要与葛岗集洼陷下第三系烃源岩有关,与煤系地层关系不大;白庙地区天然气与葛岗集洼陷及前梨园洼陷的烃源岩均有关,既有早期煤型气的充注,也有...