中国松辽盆地商业天然气的非生物成因烷烃气体

阐述了自然界不同物质来源、不同成烃环境和不同成烃机制, 形成的各类烷烃气体的碳、氢同位素动力学分馏效应及其同位素组成和分布特征. 指出复杂高分子沉积有机质经生物降解作用和热降解作用形成细菌成因气和热成因气. 细菌成因甲烷δ¹³C₁, -110‰~-50‰; 热成因甲烷δ¹³C₁, -50‰~-35‰(或更重). 受同位素动力学分馏效应的制约, 细菌成因和热成因烷烃的碳氢同位素δ¹³C值和δD值均具有正序分布特征, 即δ¹³C₁< δ¹³C₂< δ¹³C₃< δ¹³C₄和δD_CH4< δ D_C2H6< δD_C3H8< δD_C4H10, 且二者之间具正相关关系. 自然界非生物化学过程, 由简单含碳分子(CH₄, CO, 和CO₂)经聚合反应生成的非生物成因烷烃气体, 甲烷的δ¹³C₁值大于-30‰. 受其同位素动力学分馏效应的制约, 烷烃气体的碳同位素δ¹³C值具反序分布特征, 氢同位素δD值则具有正序分布特征, 即δ¹³C₁> δ¹³C₂> δ¹³C₃> δ¹³C₄和δD_CH4< δD_C2H6< δD_C3H8< δD_C4H10, 且二者之间具负相关关系. 分布于中国松辽盆地徐家围子断陷和莺山-庙台子断陷的26口商业天然气井, 天然气的甲烷碳同位素δ¹³C₁值为-30.5‰~-16.7‰, 氢同位素d D值的变化范围极窄, 为-203‰~-196‰. 烷烃碳同位素δ¹³C值具反序分布特征, 氢同位素δD值具正序分布特征. 烷烃碳同位素δ¹³C值和氢同位素δD值之间具负相关关系, 显示了非生物成因特征. 研究表明, 在自然界不仅存在非生物成因甲烷, 而且作为能源气体, 非生物成因烷烃气体还能聚集形成有商业价值的天然气藏. 据估算松辽盆地26口具非生物成因特征的天然气井的储量超过500×10⁸ m³. 松辽盆地勘探实践表明非生物成因天然气具有良好的资源前景, 为在世界范围内研究和寻找非生物成因商业天然气提供了典型实例.