天然气运移轻烃地球化学示踪——以鄂尔多斯盆地东胜气田为例

基于天然气中轻烃化合物组成分析和区域性对比,结合组分和甲烷碳同位素组成特征,揭示轻烃地球化学特征对鄂尔多斯盆地东胜气田上古生界天然气运移和水溶及逸散等示踪作用,探讨运移作用对特定轻烃指标的关联效应。研究表明：(1)东胜气田二叠系下石盒子组天然气C_5-7异构烷烃含量高于正构烷烃,C_6-7轻烃组成呈链烷烃优势分布且芳香烃含量明显偏低(小于4.0%),C₇轻烃主体呈甲基环己烷优势分布,整体表现出煤成气特征且受到了水溶等作用影响;(2)东胜气田天然气经历了自南向北的游离相运移,并在充注后发生不同程度的水溶作用,其中泊尔江海子断裂以北什股壕地区天然气在聚集后具有明显的散失;(3)长距离的游离相运移导致天然气C₇轻烃中甲基环己烷相对含量和甲苯/正庚烷值降低、正庚烷/甲基环己烷值和庚烷值增大,水溶作用导致轻烃异庚烷值增大,天然气散失导致什股壕地区天然气中C_5-7正构烷烃相对异构烷烃含量增加。     

建南气田海相天然气藏成因类型探讨

截止目前为止,建南气田发现嘉一段、飞三段、长兴组及黄龙组4个工业气层,下三叠统、二叠系、下志留统3套气源岩.通过研究不同产气层的气体组分、烷烃碳同位素系列、天然气浓缩轻烃特征认为,不同产层的天然气均为有机成因,属高温裂解气;天然气的甲乙烷碳同位素普遍存在倒转(即δ13C1>δ13C2),主要是由于煤成气和油型气的不同源岩的或不同成熟度的气混合的结果;天然气藏中的混合气以腐泥型的油型气贡献以主,少量腐殖型气,而石炭系天然气成因主体属志留系烃源岩所生油的二次裂解水溶气.     

柴达木盆地天然气气源对比

为了确定柴达木盆地不同地区的气源岩，在天然气组分、天然气甲烷至戊烷碳同位素、天然气轻烃组分与天然气轻烃碳同位素分析的基础上，挑选合适的气源对比指标，进行了天然气气源对比。分析总结出2套有效的气源对比指标：一套为盆地级气源对比指标，包括：甲烷碳同位素与甲乙烷碳同位素差交汇关系、天然气乙烷碳同位素与C₂⁺交汇关系、天然气轻烃组分与同位素交汇关系和天然气轻烃碳同位素交汇关系，用于鉴别柴东、柴北缘和柴西不同地区的天然气；另一套为精细级气源对比指标，包括：天然气轻烃庚烷值和天然气轻烃指纹特征，主要用于鉴别柴西或柴北缘不同层位的天然气。根据辨识出的天然气性质，结合气源岩的特征和分布，确定出的气岩对比结果为：柴西北部新近系天然气的主要烃源岩为N₂¹，柴西北部古近系烃源岩为N₁，柴西南部新近系烃源岩为E₃²，柴西南部古近系烃源岩为E₃¹，柴北缘天然气主要烃源岩为J_1＋2，柴东天然气主要烃源岩为Q_1＋2。     

C5-C7轻烃在原油地球化学研究中的应用——以塔北隆起哈拉哈塘凹陷奥陶系原油为例

以C5-C7轻烃化合物为工具进行原油成熟度、烃源岩有机质类型、原油生成温度等方面的地球化学研究.哈拉哈塘凹陷奥陶系原油样品庚烷值和异庚烷值分别为31.0～38.3及1.0～2.5,均值分别为36.0及2.2,据此得出样品属于高成熟油,烃源岩有机质类型为Ⅰ型和Ⅱ型.原油样品C5-C7轻烃馏分相对组成以正烷烃占优势,C7轻烃化合物相对组成以异构烷烃占优势,推测原油样品烃源岩以腐泥型有机质为主.样品Mango稳态催化轻烃参数K1值为0.97～1.07,均值为1.03,符合K1值相对稳定性规律,K2值为0.18～0.22,均值为0.20,符合海相原油特点;样品具有3RP和6RP,推测烃源岩以腐泥型有机质为主;原油生成温度为119.0～125.9°C.     

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鄂尔多斯盆地北部为气源运移的指向区，具有较好的生储盖条件。下古生界气源岩为下奥陶统马家沟组碳酸盐岩，上古生界气源岩为石炭系太原组和二叠系山西组碎屑岩；下古生界储集层为马家沟组风化壳，上古生界储集层为石炭系本溪组、太原组和二叠系山西组、下石盒子组，前者以碳酸盐岩为主，后者以碎屑岩为主；下古生界风化壳气藏的区域盖层为石炭系底部的泥岩、铝土岩及铝土质泥岩，上古生界气藏的区域盖层为二叠系上石盒子组泥质岩。由于天然气聚集于两个不同的领域，其成藏各具特点，因而天然气富集控制因素就有所不同：下古生界天然气富集主要受气源、区域性岩相变化、盖层及古地貌影响，而控制上古生界天然气富集的决定因素有气源、砂岩体、局部构造的发育程度及源岩生烃期与圈闭形成期的匹配。     

建南气田天然气地球化学特征及成因

中扬子西部地区经历了多旋回沉积-构造演化,纵向上发育多套生储盖组合,烃源岩为碳质页岩、碳酸盐岩及煤等多种岩性,多数达到了过成熟阶段,深部震旦系-寒武系烃源岩均处于过成熟晚期,具有多阶段生烃、晚期原油裂解供气特征。在多旋回构造演化中,中扬子西部海相天然气呈现多源多期或同源多期混合聚集、多期调整及晚期次生变化的复杂成藏过程。基于对中扬子西部地质演化背景分析和前人研究成果,分析了区域有效主力烃源岩,从天然气组分含量、组分参数相关性、烷烃气碳同位素等资料剖析了建南气田各层系天然气地球化学特征,结合区域油气成藏地质及川东气区资料,厘清了建南气田海相天然气成因及气源。研究认为,建南气田海相天然气均为干气,烷烃气碳同位素呈部分倒转,发生过原油裂解供气;二叠系长兴组及下三叠统飞仙关组、嘉陵江组气藏气源来自二叠系烃源岩,基本没有志留系甚至更深部气源供给,由原油裂解气和多类型干酪根降解气混合聚集而成,原油裂解气占主体;志留系韩家店组气藏和石炭系黄龙组气藏属于同源不同阶段天然气混合成因,原油裂解气占主体,气源母质为上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组碳质页岩,几乎没有受到来自震旦系-寒武系烃源岩的天然气充注。因此,中扬子西部地区海相天然气勘探潜力大,尤其以保存条件较好的鄂西渝东区为主,震旦系、寒武系及志留系天然气勘探前景甚好。     

四川盆地上三叠统油气源对比

对储集层油气来源的对比追踪,是储集层烃源条件研究及资源潜力评价的重要内容。为此,基于前人对四川盆地上三叠统须家河组气源研究的成果,对比分析了该区天然气的组成特征、天然气碳同位素值分布特征、原油及储层沥青组成特征和生物标志化合物的特征。结果发现：①须家河组所产天然气与上覆侏罗系及下伏嘉陵江组、二叠系地层所产天然气的组成特征、碳同位素值、浓缩烃等方面差异明显,例如在同一构造上,上三叠统天然气的δ₁₃C₁比上覆侏罗系的偏重而比下伏层的偏轻,δ₁₃C₂则较上、下邻层均偏重;②须家河组原油的物理性质、原油轻烃和饱和烃色谱特征与侏罗系原油也存在明显的差异;③上三叠统储层沥青的族组与烃源岩接近,而与上、下邻层有明显的差异,储层的生物标志化合物特征与烃源岩接近,而与侏罗系烃源岩差异明显。综合分析的结果认为：须家河组的油气主要来自本层烃源岩,局部地区须家河组气藏有下伏气源层对其成藏的贡献。     

川东南地区官9井侏罗系原油地球化学特征

2004年钻探的官9井首次在川东南地区的中侏罗统下沙溪庙组获得工业性轻质油流。该原油含蜡量高，姥姣烷／植烷比值较低（Pr/Ph=1.56），族组成中饱和烃含量在90%以上，原油轻烃的正庚烷与甲基环己烷的比值高达1.83，并且庚烷值和异庚烷值具有高成熟湖相原油的特点。根据原油饱和烃与轻烃气相色谱以及碳同位素等资料，综合分析结果认为：官9井侏罗系原油为高成熟腐泥型母质成因，主要来源于侏罗系湖相烃源岩。     

松辽盆地南部梨树断陷天然气轻烃地球化学研究

对松辽盆地南部梨树断陷八屋、孤家子、后五家户、皮家等油气田天然气样品的C₆-C₇轻烃化合物首次开展了系统的地球化学对比研究,结合天然气碳同位素组成特征,认为研究区天然气样品普遍贫芳香烃,绝大多数样品C₆-C₇饱和烃具链烷烃优势,尤以正构烷烃含量最高,环烷烃含量相对较低,表明该区天然气的母质类型主要为腐泥型;研究区Mango轻烃稳态动力学常数K₁基本保持恒定,来自湖相烃源岩的C₇轻烃中三环优势(3PR)大于五环优势(5PR)和六环优势(6PR),与Mango的结论一致。庚烷值、异庚烷值多较高,寓示该区天然气主要为高熟-过熟的裂解气,与该区天然气甲烷碳同位素组成普遍偏重相吻合。     

松辽盆地梨树断陷负碳同位素系列天然气成因探讨

松辽盆地梨树断陷孤家子气田和新立油气田所产天然气单体烃碳同位素组成为负碳同位素系列,为探讨其成因,从其地质背景、天然气的化学组成、碳同位素组成和轻烃组成等多方面进行综合分析。认为研究区无深大断裂带发育,化学组成中以烃类气体为主,干燥系数>0.95,但其重烃含量反而高于有机来源的后五家户油气田的天然气,CO2含量甚微且与重烃组成正相关,轻烃组成中的庚烷值和异庚烷值落在脂族曲线的高熟延长线上,表征了负碳同位素系列天然气中具有不可忽视的油型裂解气的贡献。     

四川盆地海相碳酸盐岩大型气田天然气地球化学特征与气源

详细阐述了四川盆地海相碳酸盐岩大型气田天然气的地球化学特征,包括天然气的组成、碳同位素、凝析油的轻烃和储层沥青的生物标志化合物分布特征。认为该盆地海相碳酸盐岩三个大型气田中的天然气都不是碳酸盐岩自生的,而是来源于位于其上或其下的烃源岩,其中威远气田震旦系天然气主要来自下寒武统泥质烃源岩,卧龙河气田嘉陵江组天然气主要来自上二叠统煤系烃源岩,川东石炭系天然气主要来自志留系泥质烃源岩。     

川东北及川东区天然气成因类型探讨

通过对川东北、川东区11口钻井天然气组分及其烷烃碳同位素的研究表明,两区天然气成因类型明显有别,川东北天然气为过成熟裂解混源气,其中,Ⅱ—Ⅲ₁类型母质烃源岩的贡献可能大于Ⅰ₁—Ⅰ₂类型母质烃源岩的贡献;川东区建南气田长兴、飞三、嘉一产层天然气多属Ⅰ₁—Ⅰ₂类型母质烃源岩过成熟裂解混源气;个别天然气表现为煤型气与油型气的混源气,腐泥型有机质的贡献可能大于腐殖型有机质的贡献;石炭系产层天然气可能为志留系所生原油的二次裂解气。      

四川盆地中泥盆统和中二叠统天然气地球化学特征及成因

中泥盆统和中二叠统是近年四川盆地天然气勘探获得重大突破的领域,但其天然气来源尚不明确,影响下一步勘探部署决策。开展了中泥盆统和中二叠统天然气地球化学、储层沥青及烃源岩生物标志物等特征的综合研究。结果表明:①中泥盆统和中二叠统天然气均属于二次裂解的干气,甲烷含量>86%,含少量乙烷、丙烷等烃类气体及少量的氮气、二氧化碳、硫化氢等非烃气体,不同区域的天然气成熟度存在差别;②天然气的δ13C1值为-35.7‰^-27.3‰、δ13C2值为-38.7‰^-26.6‰、δ13C3值为-37‰^-26.5‰、δ2HCH4值为-141‰^-125‰、δ2HC2H6值为-164‰^-112‰,为腐泥型气和以腐泥型为主的混合型气;③不同区域天然气δ13C1值、δ13C2值和δ2HCH4值的差异,与其来源于不同时代烃源岩贡献比例大小有关。川西北地区双鱼石构造中泥盆统和中二叠统、川西南部地区中二叠统、川中古隆起中二叠统天然气主要源于寒武系筇竹寺组和中下二叠统烃源岩,川西南部中上二叠统火山岩天然气主要源于筇竹寺组烃源岩,川西北地区河湾场构造、川东地区和川南地区中二叠统天然气主要源于志留系龙马溪组烃源岩。研究成果对四川盆地中泥盆统和中二叠统下步天然气勘探部署决策具有重要的指导意义。     

川西北地区海相烃源岩地球化学特征、分布规律及天然气勘探潜力

川西北地区为近年来四川盆地天然气勘探的热点地区,但时至今日对该区海相烃源岩的地球化学特征和分布仍缺乏全面的研究。选取8条露头剖面对川西北地区下震旦统陡山沱组、上震旦统灯三段、下寒武统筇竹寺组、下志留统龙马溪组、中泥盆统、中二叠统茅口组、上二叠统龙潭组/吴家坪组和大隆组8套海相烃源岩进行了系统的有机地球化学分析,探讨了该区天然气勘探潜力。筇竹寺组优质烃源岩厚度最大,可达80 m,其次是上二叠统龙潭组/吴家坪组和大隆组,厚度可达20~30 m,其他层系优质烃源岩厚度均较薄。从有机质丰度来看,陡山沱组、筇竹寺组、龙马溪组、龙潭组/吴家坪组和大隆组总有机碳含量(TOC)大于3%的发育优质烃源岩,灯三段、中泥盆统、茅口组有机碳含量整体偏低。从下寒武统筇竹寺组至上二叠统大隆组烃源岩干酪根碳同位素值逐渐增高,陡山沱组、灯三段和筇竹寺组烃源岩δ¹³C值小于-30.0‰,有机质类型以Ⅰ型为主,龙潭组/吴家坪组与大隆组烃源岩δ¹³C值主要分布在-28.0‰~-26.0‰之间,有机质类型以Ⅱ2型为主,其他介于两者之间。川西北地区除广元矿山梁、朝天二叠系和朝天泥盆系的烃源岩处于成熟阶段之外,大部分地区处于过成熟阶段,主要以生干气为主。多套高丰度烃源岩的发育奠定了川西北地区海相天然气资源丰富,以筇竹寺组和上二叠统烃源岩为气源的含气系统是川西北地区未来天然气勘探的关注领域。     

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。      

遵义后坝奥陶系红花园组油苗岩石轻烃特征分析

遵义后坝奥陶系红花园组生物碎屑灰岩中发现油苗和沥青,经过气/源岩、沥青/源岩对比,震旦、寒武及奥陶系产层轻烃C₆₊₇结构组成基本一致,奥陶系含油苗灰岩轻烃星图与震旦系泥岩、寒武系沥青砂岩星图较为相似,显示红花园组油苗主要来源于震旦系和下古生界过成熟或高成熟海相烃源岩,油气经历了较长距离的运移,得以在奥陶系中保存下来。这对评价该地区油气前景有重要意义,预示着可能存在一套特殊的含油气组合,存在以O₁h古风化壳储集层为目的层的勘探领域。在兴文—叙永一线以西地区现今下古生界储盖组合保存良好,在适当的构造圈闭中可形成油气藏。志留系和二叠系产层轻烃C₆₊₇与震旦系、寒武系及奥陶系等产层轻烃C₆₊₇明显有别,星图对比性差,表征它们之间成烃母质或沉积环境均有不同。      

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。     

川东北地区普光气田长兴—飞仙关气藏成藏模式与成藏过程

四川盆地川东北地区随着普光1井、2井在二叠系长兴组和三叠系飞仙关组储层中喷出高产工业天然气流,发现了四川盆地有史以来储量最大的天然气田——普光气田。研究表明,普光气田主要以二叠系长兴组台地边缘形成的礁滩和白云岩组合以及三叠系飞仙关组浅海开阔台地相沉积的粒屑滩、鲕粒滩为储层,后期埋藏溶蚀孔为主要储集空间。天然气主要来自中下寒武统、下二叠统、上二叠统烃源岩。印支、燕山及喜马拉雅运动都对普光古圈闭及油气藏的形成有重大影响。普光气藏属于构造—岩性复合孔隙型气藏,其成藏模式与成藏过程经历了原生油藏阶段、气藏阶段和改造定型阶段。普光气田的成藏模式与成藏过程对广大川东北地区勘探类似天然气藏具有借鉴与指导意义。      

四川盆地下古生界油气地质条件及气藏特征

采用地表与地下地质相结合,应用有机和无机地球化学分析技术刻画了四川盆地下古生界油气地质条件,分析了下古生界气藏特征,揭示了古油藏与气藏相互耦合关系,初步建立了下古生界油气成藏模式。下寒武统和下志留统是四川盆地下古生界的2套高品质烃源岩,平均厚度约为100 m,两者分布区域具有显著继承性,存在川南、川东及鄂西3个生烃中心。储层主要为中上寒武统洗象池组,中下奥陶统南津关组及宝塔组,下志留统石牛栏组或小河坝组;基质孔隙度小于1%者占70%～80%,但局部层段发育岩溶孔洞、裂缝型及礁灰岩等优质储层,有效孔洞率可达4%～11%。下古生界发育有上奥陶统-下志留统泥质岩、中下寒武统膏质岩2类区域性盖层,其主要分布在川南地区和川东北地区。四川盆地下古生界天然气显示主要分布在乐山-龙女寺古隆起区,层位繁多。天然气干燥,非烃含量高,多为原油裂解气,川东、川南气源分别主要为志留系烃源岩和寒武系烃源岩。四川盆地下古生界油气成藏共经历了如下过程：油气生成→古油藏（捕获成藏）→古油藏调整(跨层运移)→古气藏(高温裂解)→古气藏遭受破坏或形成现今气藏(构造调整)。古油藏原油裂解气是下古生界现今气藏天然气的主要来源,古油藏对四川盆地现今天然气藏的成藏和分布具有重要的控制作用。