鄂尔多斯盆地延安地区下古生界天然气气源分析

通过对鄂尔多斯盆地延安地区下古生界气源层精细识别与地化参数分析,确定烃源岩主要发育于碳酸盐岩-膏盐岩沉积组合中。含藻类或含泥质碳酸盐岩、泥岩可形成有效烃源岩,平均TOC>2.50%,烃源岩累计厚度大于70 m。延安地区下古生界奥陶系马家沟组天然气组分分析表明,甲烷平均含量为91.61%,含少量重烃、二氧化碳、氮气、硫化氢、氢气及氦气,干燥系数大于95%,为干气气藏。δ¹³C₁为-35.6‰～-29.4‰,δ¹³C₂为-37.8‰～-29.2‰,δ¹³C₃为-33.3‰～-26.2‰,具有油型气特征,表明气源主要来自海相烃源岩。部分天然气甲烷和乙烷碳同位素系列倒转,推断天然气可能为不同层段海相烃源岩生成气或同一层段海相烃源岩在不同成熟阶段生成气的混合。     

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。     

鄂尔多斯盆地上古生界天然气成藏特征

鄂尔多斯盆地上古生界具有含气丰富和低孔、低渗、低压的特征。通过储集层流体包裹体均一温度、包裹体激光拉曼光谱、沥青分布与成因、岩石薄片等分析，结合天然气组分、C5-C8轻烃、单体碳同位素实验数据，分析了鄂尔多斯盆地上古生界天然气成藏基本特征和成藏过程，总结了高效储集层的主控因素，划分出3种上古生界天然气成藏组合，即源内成藏组合（山2段-太原组几源顶成藏组合（山1段-盒8段）、源外成藏组合（石千峰组）。并应用上述方法剖析了不同类型气藏天然气成藏过程及成藏主控因素。图7表2参17     

鄂尔多斯盆地杭锦旗地区上古生界天然气成因及来源

鄂尔多斯盆地杭锦旗地区上古生界天然气化学组成、稳定碳氢同位素等综合分析结果表明,该区天然气以烃类气体为主,干燥系数介于0.80~0.94,表现为湿气特征;δ¹³C₁和δ¹³C₂值分别为-36.2‰~-31.7‰和-27.8‰~-23.3‰,δD_CH4值为-199‰~-172‰,烷烃气碳、氢同位素总体呈现正序特征,属于有机成因气。天然气成因鉴别和气-源对比表明,该区上古生界天然气主体属于煤成气,来自太原组-山西组煤系烃源岩,但泊尔江海子断裂南北两侧天然气的来源存在差异性,南侧十里加汗区带天然气来自原地的太原组-山西组高成熟烃源岩;而北侧什股壕区带天然气则主要由断裂以南十里加汗等地区运移而来,且后期遭受一定程度的破坏而发生逸散。     

论鄂尔多斯盆地下古生界烃源岩的成藏演化特征

鄂尔多斯盆地中东部广布的下奥陶统马家沟组碳酸盐岩形成于动荡、富氧的古地理环境,因而其有机质丰度低,有机质类型差,生烃潜力低,不能成为有效烃源岩。地质和地球化学分析证实,盆地西、南缘台缘深水斜坡相的中奥陶统平凉组存在优质海相烃源岩,其形成的油气最早富集在中央古隆起及其周围;伴随着中央古隆起带轴部的向东迁移和早白垩世末盆地西倾大单斜的定型,平凉组烃源岩在早白垩世生烃高峰期生成的天然气和早期古油藏裂解气,由中央古隆起带向北东方向发生二次运聚,最终在盆地中部奥陶系马家沟组风化壳中聚集成藏,即形成靖边大气田。这一过程包含了油藏、油气共存和气藏3个成藏演化阶段,也证实了盆地西、南缘平凉组烃源岩是靖边气田油型气的主要来源。     

鄂尔多斯盆地上古生界凝析油成因研究

鄂尔多斯盆地古生界凝析油具有低密度、低凝固点、低初馏点的特征;Pr/Ph值均大于2.0,具有姥鲛烷优势;轻烃中甲基环己烷相对含量高于60％;碳同位素值主要分布在-21‰～-26‰之间,正构烷烃单体分子碳同位素值主要分布在-20‰～-29‰之间,且碳同位素值随碳数的增大逐渐变轻,呈分段式分布。将凝析油地球化学特征与上古生界暗色泥岩、煤及下古生界碳酸盐岩进行比较,结果表明鄂尔多斯盆地古生界凝析油与煤的地球化学特征一致,是煤在高成熟阶段的产物。对古生界凝析油成因的探讨为认识鄂尔多斯盆地古生界天然气成因提供一定的依据,一般有凝析油伴生的天然气烃类碳同位素组成相对较重,主要为煤的产物;而烷烃碳同位素组成相对较轻的天然气与泥岩厚度分布特征有一定的关系,可能以上古生界暗色泥岩生成物为主。     

鄂尔多斯盆地古生界天然气地球化学特征与成因

鄂尔多斯盆地古生界天然气地球化学特征与成因复杂,下古生界气源存在争议。为更好地把握盆地古生界天然气的整体地球化学特征和变化规律,在系统收集、整理和解析前人资料基础上,对全盆地700余个天然气样品的地球化学资料进行了综合分析,并结合对天然气成源、成烃和成藏等关键要素的分析,探讨了天然气的成因。结果表明,鄂尔多斯盆地上古生界天然气主体为受成熟度控制的煤型气,由东北向西南方向成熟度升高,盆地南部上古生界地层存在上、下古生界天然气的混合。下古生界天然气以海相碳酸盐岩层系油型气为主,其中上组合具有上古生界煤型气—下古生界油型气两源复合成藏特征,中—下组合天然气是相对独立的油型气藏,以地质条件和有机质热演化程度为基础受不同程度的次生改造作用,造成了其碳同位素组成的显著异常。研究证明了盆地下古生界存在包括碳酸盐岩在内的海相烃源的规模贡献,在盆地的不同位置,上、下古生界天然气存在不同程度的混合。     

鄂尔多斯盆地中东部上古生界天然气地球化学特征

鄂尔多斯盆地是我国第二大含油气盆地,天然气勘探前景广阔.该盆地中东部上古生界天然气中烃类组分以高CH.含量(>85%)为特征,C 2含量小于10%,干燥系数(C1/Cn)多大于90%,反映了以"干气"为主、"湿气"为辅的特征.非烃组分主要是CO2和N2,微含H2、He等.上古生界天然气的δ13C1值一般大于-36‰,大部分在-35‰～-30‰之间,δ12C2多在-27‰～-22‰之间,δ12C3多为-27‰～-21‰,δ12C4为-26‰～-20‰,δDCH12C4值为-185‰～-162‰,与下古生界天然气有差异.研究认为,鄂尔多斯盆地中东部上古生界天然气主要属于煤成气.     

鄂尔多斯盆地大牛地下古生界天然气地球化学特征及其来源综合判识

近年来,鄂尔多斯盆地大牛地古生界天然气勘探取得重要进展,尤其是下古生界奥陶系风化壳连续高产工业气流的发现,展示了良好的勘探前景,但大牛地下古生界天然气成因及气源研究相对薄弱,直接制约了下一步勘探部署,为此系统开展了大牛地古生界天然气组分、碳氢同位素、稀有气体组分和同位素等地球化学分析。大牛地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和N₂含量相对较高,既有典型的成熟阶段生成的湿气,也有高过成熟阶段生成的干气。大牛地上古生界天然气为典型煤型气,而下古生界天然气既有煤型气,也有油型气。古生界天然气中CO₂主要为有机成因,少数为无机成因,无机成因CO₂赋存于下古生界储层,可能主要由下古生界烃源岩中碳酸盐岩热解产生。综合运用烃源岩岩石脱附气碳同位素—天然气碳同位素—干酪根碳同位素、天然气甲烷氢同位素、稀有气体Ar同位素定年及混源模拟实验等综合地球化学手段,明确了大牛地上、下古生界煤型气均来源于上古生界煤系烃源岩,而下古生界油型气中混有0~45%的煤型气,主要来源于下古生界马家沟组烃源岩。     

鄂尔多斯盆地古生界天然气勘探的进展

鄂尔多斯盆地是一个稳定沉降、扭动明显、坳陷运移的多旋回克拉通盆地。它的早期曾经历寒武、奥陶纪的浅海台地和石炭、二叠纪的近海平原两个发展阶段,分别发育了碳酸盐岩、膏盐和碎屑岩、煤系两大沉积岩系,使古生界具备了丰富的腐泥型裂解气和煤型热解气的资源,为盆地天然气勘探的发展奠定了雄厚的物质基础。     

鄂尔多斯盆地东部上古生界不同含气组合天然气地球化学特征

通过对鄂尔多斯盆地东部上古生界110个天然气样品组分及碳同位素的分析,认为下部含气组合本溪组、太原组及山西组气藏以干气为主,具有甲烷含量高、重烃低、干燥系数大、非烃略高的特点;中部含气组合盒8气藏以湿气为主,干气为辅,干燥系数具有2个主峰(0.93～0.94,0.98～0.99),重烃含量较高,非烃含量低;上部含气组合千5气藏天然气甲烷含量最高,重烃含量略低,干燥系数为0.96～0.99,非烃含量最低。不同含气组合中甲烷碳同位素值比较重,乙烷、丙烷碳同位素具有典型的煤成气的特点。烃源岩干酪根碳同位素、烃源岩及盖层中脱附烃组分均表明,气源岩具有典型的煤系烃源岩的特征,不同含气组合中的天然气来自下伏煤系气源岩。      

鄂尔多斯盆地伊盟隆起上古生界天然气成因及气源

鄂尔多斯盆地伊盟隆起上古生界天然气的成因及来源一直存在争议。通过天然气碳同位素和轻烃综合分析,δ¹³C₂值普遍大于-25.4‰,烷烃气的碳同位素为正碳同位素系列,甲基环己烷指数（MCH）大于50%,具有煤成气的特征。伊盟隆起上古生界烃源岩以煤为主,什股壕地区煤层厚度较大,厚度为6～10 m,镜质体反射率（R_o）为0.8%～1.2%,烃源岩进入了大量生烃阶段,本区烃源岩对天然气近源成藏具有一定的贡献。伊盟隆起天然气甲烷含量平均为94.5%,高于十里加汗地区平均值91.2%;天然气δ¹³C₁值也明显高于十里加汗地区,平均数值相差3‰。由此认为天然气侧向运移过程中发生了成分色层效应和碳同位素分馏作用,伊盟隆起上古生界部分天然气可能来自泊尔江海子断裂以南地区。     

鄂尔多斯盆地中东部下古生界奥陶系自生自储气地球化学特征

对鄂尔多斯盆地下古生界气源的争议已有30多年,主要观点包括以上古生界煤成气为主和以下古生界海相油型气为主。近年来学者们通过分区域、分层位研究,认为盆地不同地区由于源储配置情况有异,盆地不同地区下古生界气中上、下古生界来源气混源比例不同,应分别讨论。细化的研究使下古生界气源问题的争议得到了一定程度的调和,但同时混源比例计算等也使得2个前提问题变得尤为重要：①下古生界是否存在自生自储气;②下古生界自生自储气地球化学特征如何。结合测井数据对近年来最新勘探井的下古生界烃源岩进行了评价,证实了下古生界有效烃源岩的存在。通过对奥陶系马家沟组盐下(奥陶系马五₆巨厚膏盐岩以下)天然气地球化学特征与盐上(上古生界及奥陶系风化壳)天然气组分、碳同位素对比,指出下古生界海相烃源岩原生气具有δ¹³C₁<-35‰、δ¹³C₂<-28‰的特征。     

鄂尔多斯盆地古隆起西侧奥陶系烃源岩评价及成藏模式

基于鄂尔多斯盆地古隆起西侧奥陶系有效烃源岩评价,证实了在该地区斜坡低部位发育有源自奥陶系内部烃源岩的气藏新类型。根据11口钻井347块烃源岩样品分析,中上奥陶统台地边缘斜坡相带发育良好烃源岩。乌拉力克组和克里磨里组烃源岩有机质TOC含量高,泥灰岩TOC含量平均值分别为0.33%和0.39%,泥质岩类TOC含量平均值分别为0.51%和0.65%,有效烃源岩累计厚度分别在12~40 m和7~14 m,局部烃源岩厚层发育区,生气强度达（14.0~15.5）×10⁸ m³/km²,证实具有较好的生烃潜力。研究区奥陶系气藏主要经历两期成藏过程：早期为中侏罗世,奥陶系烃源岩生烃形成古油藏,晚期为晚侏罗世—早白垩世,古油藏裂解形成油型气。晚期气烃包裹体甲烷碳同位素平均值在-38.84‰,证实晚期具有油型气充注特征。古隆起西侧斜坡高部位普遍发育煤成气气藏,在克里磨里组斜坡低部位大量发育碎屑钙质角砾岩,与上覆中上奥陶统有效烃源岩近距离接触,侧向上远离奥陶系顶面风化壳,能够形成自生自储型气藏类型,如余探1井气藏。台缘斜坡带低部位发育的岩溶缝洞体,是寻找该类气藏的有利勘探目标区。     

鄂尔多斯西南缘下古生界烃源岩生烃潜力评价

鄂尔多斯盆地西南缘早古生代陆缘沉积环境形成了碳酸盐岩和碎屑岩2种岩性的烃源岩。虽然有机质丰度较低,但勘探成果表明下古生界烃源岩曾经有过较高的生烃过程。较好的烃源岩一般发育在弱还原—还原、盐度较大的半深水环境中,多为Ⅰ、Ⅱ型。寒武系烃源岩主要生烃阶段在三叠纪,对现今的资源贡献有限,奥陶系马家沟组、平凉组烃源岩主要生烃阶段有侏罗纪、白垩纪2期。现今奥陶系烃源岩达到了高演化阶段,以马家沟组碳酸盐岩、平凉组暗色泥岩、碳酸盐岩3套烃源岩为主,但存在一定差异。模拟结果表明,下古生界累计生烃量为172.87×10¹²m³;北段生烃强度最大超过了40×10⁸m³/km²,南缘地区最大为30×10⁸m³/km²左右。