库车坳陷天然气地球化学特征和成因(为庆祝克拉玛依油田勘探开发50周年而作)

阐述了库车坳陷天然气地球化学特征,并应用碳同位素动力学研究结果,探讨了库车坳陷天然气的成熟度和气源.库车坳陷天然气有湿气、凝析气和干气多种类型;天然气具有由西向东、由北向南甲烷含量减少、干燥系数减小的趋势;天然气主要属煤成气,来源于中生界烃源岩.库车坳陷不同构造带天然气的成熟度差异较大,Ro值从0.7%变化到2%以上.克拉2气田天然气Ro值为1.3%～2.5%.综合目前多方面资料分析,库车坳陷天然气的主力气源岩应是侏罗系煤系烃源岩,三叠系烃源岩的气源贡献次之.     

库车坳陷煤成甲烷碳同位素动力学研究

应用黄金管封闭体系热解实验,结合GCIRMS同位素质谱仪的甲烷碳同位素分析,研究了塔里木盆地库车坳陷侏罗系煤生成甲烷的碳同位素特征及其动力学模拟。结果表明,库车坳陷侏罗系煤热解气甲烷碳同位素介于-36%～-25%;碳同位素与热解温度(或R_o)、升温速率密切相关;煤成甲烷的碳同位素动力学模拟结果与热解实验数据吻合较好,表明可以用动力学方法将实验数据外推,并应用于地质实际中。模拟结果显示,库车坳陷克拉2气田天然气主要经历了10Ma(尤其是5Ma)以来的阶段性聚集。     

库车坳陷侏罗系煤系源岩的生烃动力学研究

采用黄金管-高压釜封闭体系热模拟实验，结合专用Kinetics软件，对塔里木盆地库车坳陷侏罗系煤系源岩进行了生烃动力学研究，求取了甲烷、C2-C3气态烃生成的动力学参数。研究结果表明，库车坳陷侏罗系煤系源岩具有高的生气性，在高演化阶段主要产甲烷气；甲垸、C2-C5气态烃的生成活化能分别为43～64和52～72kcal／mol生烃动力学方法可较好地将实验生烃数据外推到地质过程，在天然气评价与勘探中具有广泛的应用价值。     

塔里木盆地库车坳陷烃源灶特征和天然气成藏过程(为庆祝《新疆石油地质》创刊30周年而作)

根据模拟实验数据,建立了库车坳陷典型源岩天然气产率和碳同位素的化学动力学参数.基于探井和人工井(13条地震剖面共230个人工井点)地质数据和今、古地温数据,采用BasinMod软件,分析了各井点成熟度和天然气产率随时间的变化规律,查明了三叠、侏罗系源岩的生烃历史和烃源灶的演化特征,指出,库车坳陷中生界源岩自新近纪以来快速埋藏和成熟,特别是5×106a以来,上新统库车组快速沉积,引起成熟度急剧增高,进入干气阶段,表现为5×106a以来气源灶极高的生气速率,这是库车坳陷形成高效天然气藏的重要原因.库车坳陷的前缘隆起带和克依构造带捕获了同一腐殖型气源灶(T-J)不同阶段生成的天然气;前缘隆起带的牙哈凝析气田主要捕获了生油窗阶段近源生成的天然气,表现为天然气甲烷碳同位素相对较轻;克拉2气藏主要是晚期(5×106a以来)捕获了镜质体反射率在1.0%～2.5%阶段生成的天然气,表现为天然气甲烷碳同位素相对较重.     

塔里木盆地库车坳陷天然气气源对比

库车坳陷近年陆续发现了克拉2号、吐孜洛克、大北1号、迪那2号4个大型气田和依南2号、依深等天然气藏,展示了该区天然气勘探的广阔前景,为西气东输战略的顺利实施奠定了物质基础.为判明目前发现的天然气是来源于煤系烃源岩还是来源于湖相泥岩,利用苯、甲苯、二甲苯、甲基环己烷等轻烃单体碳同位素等气源对比新技术,结合天然气形成的地质背景进行气-源岩的追踪对比.对比结果表明,库车坳陷主要气藏的天然气属于煤型气.中、西段克拉苏构造带E、K产层的天然气为高-过成熟煤型气;东段依奇克里克侏罗系产层的天然气为成熟-高成熟煤型气,吉迪克组产层的天然气为高-过成熟煤型气;大宛齐油田上第三系-第四系天然气属成熟-高成熟煤型气.库车坳陷主要气藏的天然气主要来源于侏罗系-三叠系煤系烃源岩.图6表2参6(李剑摘)     

塔里木盆地库车坳陷东部烃源岩热模拟轻烃特征及成因判识

塔里木盆地库车坳陷东部地区存在三叠系和侏罗系2套烃源岩,二者沉积环境和母质类型相似,如何对这2套烃源岩进行判识一直是地球化学研究所面临的一个难题。通过利用烃源岩热模拟轻烃在线分析技术,对库车坳陷东部三叠系和侏罗系烃源岩进行了轻烃热模拟分析。研究发现,库车坳陷东部三叠系和侏罗系烃源岩成因类型相似,均为典型的陆相煤系烃源岩,并且可以依据支链烷烃和芳香烃相对百分含量对这2套烃源岩进行判识,三叠系支链烷烃相对百分含量主要介于28%~38%之间,而侏罗系支链烷烃相对百分含量主要介于10%~27%之间,三叠系芳香烃相对百分含量主要分布在5%~25%范围内,而侏罗系芳香烃相对百分含量主要分布在20%~65%范围内。研究成果对于库车坳陷东部地区油气成藏理论研究和勘探生产部署具有重要的指导意义。     

塔西南坳陷烃源岩生烃动力学研究

采用黄金管-高压釜封闭体系对塔西南坳陷侏罗系烃源岩进行了生烃动力学研究．求取了甲烷、C2～C5气态烃生成的动力学参数,并模拟计算了具体地质条件下的生烃史。结果表明．塔西南坳陷侏罗系煤和泥岩均具有较好的产气性,在中高演化阶段主要产甲烷气;甲烷生成活化能分别介于47～66．43～67kcal／mol之间,C2～C5气态烃生成活化能分别介于53～69．49～66kcal／mol之间。生烃动力学模拟可较好地吻合地质条件下烃源岩生烃过程,在天然气评价与勘探中具有广泛应用前景。     

塔里木盆地库车坳陷烃源岩热模拟实验及油气源对比

塔里木盆地库车坳陷侏罗系煤系地层为该区的主力烃源层。在对塔里木盆地库车河、阳霞河和它什店剖面的三叠系、侏罗系碳质泥岩、泥岩和煤3类不同的烃源岩热模拟实验的基础上,以库车坳陷东部库1井天然气组分(干燥系数)及乙烷碳同位素为参数,用内插法求出该参数条件下模拟样品所对应的模拟温度及热成熟度。结果表明,在与地质背景相吻合的可能的成熟度区间内,只有侏罗系煤系地层的YM-4煤样的模拟结果与库1井一致,表明采用热模拟实验干燥系数内插法,结合同位素以及组分成熟度等资料可以指示天然气的气源岩。这种方法能将油气与烃源岩动态演化过程结合起来进行对比研究,为油气源对比研究提供新的思路。      

准噶尔盆地煤系烃源岩及煤成气地球化学特征

准噶尔盆地主要发育石炭系和侏罗系两套煤系烃源岩,形成与之相关的两类煤成气.石炭系煤系烃源岩有机质丰度高,有机质类型主要为Ⅲ型,成熟度高.侏罗系烃源岩分布广,厚度大,成熟度变化大,中下侏罗统是主力气源岩,资源潜力大.石炭系煤成气属干气,碳同位素较重,甲烷碳同位素组成在-30‰左右,乙烷碳同位素组成大于-28‰,为正碳同位素系列,形成自生自储气藏.源自侏罗系煤系烃源岩的天然气分布广,组分相对较湿,甲烷碳同位素组成变化较大,丁垸和丙烷发生倒转的现象较为普遍,反映出天然气的成熟度变化较大,同源不同阶的天然气混合造成重烃碳同位素偏轻.石炭系煤系天然气资源潜力大,是准噶尔盆地今后最主要的天然气勘探领域.源自侏罗系煤系的天然气分布范围广,南缘是今后侏罗系煤系天然气勘探的有利地区.     

塔里木盆地库车坳陷不同构造单元天然气地球化学特征

塔里木盆地库车坳陷主要构造上的天然气地球化学特征分析结果表明,坳陷内部大北-克拉苏构造带上的天然气中甲烷占绝对优势,干燥系数接近于1.00,属于典型的干气;而前缘隆起带上的天然气中甲烷含量相对较低,其干燥系数一般小于0.95,属于典型的湿气。在碳同位素组成特征上,大北-克拉苏构造带上天然气中甲烷、乙烷碳同位素明显偏重,分别大于-31‰和-20‰;比较而言,前缘隆起带上的天然气中甲烷、乙烷碳同位素明显偏轻,分别小于-33‰和-20‰。成熟度计算结果表明,大北-克拉苏构造带上的天然气属于过成熟天然气,其镜质体反射率R_o值为1.65%～2.25%;而前缘隆起带上的天然气属于高成熟天然气,其镜质体反射率R_o值为1.00%～1.35%。由此表明,库车坳陷不同构造单元聚集了烃源岩中有机质在不同演化阶段生成的天然气。     

徐家围子断陷深层天然气的成因类型研究

松辽盆地深层砾岩和火山岩储层中的天然气地球化学分析表明，气组分以烃类为主，甲烷含量一般大于84.9%,最高达98.63%，表现为高-过成熟干气特征；天然气烷烃碳同位素值变化大，其中甲烷δ¹³C₁为-15.49‰～-54.57‰，一般为-25‰～-28‰，乙烷δ¹³C₂分布在-10.88‰～-4.17‰，一般为-24‰～-27‰，反映深层天然气成因类型复杂、但以煤型气为主的特征。天然气组分碳同位素系列除少部分为正常系列外，大部分具有反转或倒转特征，可能是多套源岩在不同成熟阶段生成的天然气的混合结果。根据天然气重烃分析和源岩吸附气重烃分析，讨论了松辽盆地深层几套烃源岩对天然气成藏的贡献比例。     

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川西地区白马庙气田侏罗系的天然气，以往大都认为是来自上三叠统煤系地层，但对具体来源于上三叠统哪一个层位却存在较大的分歧。有的认为是须二段气藏破坏后形成的次生气藏，有的则认为是来自须五段地层。根据天然气组成、碳同位素、凝析油（天然气浓缩烃）轻烃和储集层沥青的生物标志化合物分布特征的综合研究，表明白马庙气田侏罗系气藏的天然气主要是上三叠统煤系地层中不同烃源层生成天然气的混合产物，其中以须二段气藏气为主。天然气组成甲烷含量高，干燥系数大，碳同位素组成重，储层抽提物的甾烷成熟度参数都表明侏罗系的天然气成熟度较高，是高成熟阶段的产物，具晚期运移和聚集成藏的特征。从区域地质背景上看，大兴⑤断层对天然气的向上运移聚集起到了重要的作用。     

四川盆地东北部马路背地区上三叠统须家河组天然气地球化学特征及气源

依据天然气化学组分及碳、氢同位素等地球化学资料,分析了四川盆地东北部马路背地区上三叠统须家河组天然气地球化学特征、天然气成因及来源。研究表明,马路背地区须家河组天然气组分以甲烷为主,含量介于92.60%~99.04%,平均为97.59%,干燥系数普遍高于0.990 0,平均为0.992 2,热演化程度较高;与邻区须家河组天然气对比,马路背地区须家河组天然气碳同位素明显具有甲烷碳同位素偏重、乙烷碳同位素偏轻的特征,δ¹³C₁值介于-33.70‰~-28.60‰,平均为-30.88‰,δ¹³C₂值介于-36.40‰~-28.90‰,平均为-33.11‰,甲烷和乙烷碳同位素多表现为倒转分布。天然气成因鉴别及气-源对比研究表明,马路背地区须家河组天然气为Ⅲ型和Ⅱ型干酪根生成的煤型气和油型气的混合热成因气,天然气主要来源于上三叠统须家河组煤系烃源岩及上二叠统吴家坪组海相烃源岩,甲烷和乙烷碳同位素倒转正是煤型气及油型气混合所致。马路背地区须家河组天然气高产富集与该区海相、陆相烃源岩双源供烃及深大断裂有效沟通海相、陆相多套优质烃源岩关系密切,沟通海相、陆相烃源岩的通源断裂在该区天然气成藏富集及后期调整改造方面具有重要作用。     

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。     

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对鄂尔多斯盆地上古生界存在幔源成因无机气以及盆地的构造特征有利于幔源气上涌的观点进行置疑。鄂尔多斯盆地构造稳定，断裂主要集中在周缘，而且以挤压性质为主，并不利于幔源气的上涌；通过对天然气地球化学特征的分析，上古生界的天然气主要是上古生界石炭—二叠系煤系为烃源岩的煤成气组成：大部分甲烷的δ13C₁＜－30‰，显示有机成因，而部分δ13C₁＞－30‰是由于高成熟或者过成熟煤成气甲烷较重的结果；烷烃气虽发生单项碳同位素倒转，属于煤系不同源气或同源不同期煤成气的混合结果，烷烃气均为有机成因；部分二氧化碳气藏具有δ13C_CO2≥－8‰，为无机成因，是碳酸盐岩水解或者酸溶作用的结果；对盆地中氦的分析结果表明主要为壳源成因     

乌连戈伊气田形成机制及其启迪

西西伯利亚盆地是世界上最大的含油气盆地，其中乌连戈伊气田储量达10.2×10¹²m³。对于该气田的形成机制，迄今仍众说纷纭。该盆地北部地区95%的天然气都储集于白垩系波库尔组中，而当中的2/3又储于波库尔组顶部的赛诺曼阶。这些天然气的δ¹³C₁分布在－54‰~－46‰，其中在乌连戈伊气田δ¹³C₁集中在－49‰左右，它不应当属于纯生物气的范畴。基于该气田天然气的组成和碳同位素特征认为，该气田的天然气也不可能是生物气与下部热成因天然气混合的产物。塞诺曼阶天然气的分布与成熟度处于低演化阶段的波库尔组源岩在时空分布上有着极好的对应关系，前者的δ¹³C₁分布特征和波库尔组热演化指标R_o之间的关系与煤型气碳同位素二阶模式的低演化回归曲线吻合极好。因此，可以用腐殖型有机质在低演化阶段能规模性成气的机理合理解释该气田的成因。最后认为，乌连戈伊气田塞诺曼阶天然气属于低熟气的范畴。     

鄂尔多斯盆地奥陶系原生天然气地球化学特征及其对靖边气田气源的意义

通过对鄂尔多斯盆地余探1井奥陶系天然气气源分析,来重新认识靖边气田风化壳气藏气源。余探1井奥陶系烃源岩地球化学特征及天然气碳同位素对比分析发现,中奥陶统乌拉力克组有机碳含量(TOC)在0.30%~1.16%,平均为0.51%,暗色泥岩厚度52.59 m,可以成为有效烃源岩;天然气甲烷的碳同位素组成明显偏轻,δ¹³C₁值在-39.11‰~-38.92‰,乙烷的碳同位素较偏重,δ¹³C₂在-27.26‰~-27.17‰,如果根据乙烷碳同位素来判别,应具有煤成气特征。然而,烃源岩热模拟实验计算的天然气成熟度(R_o=1.86%~1.89%)与烃源岩实测的热成熟度(R_o=1.83%~1.92%)基本一致,都具高热演化特征。从气藏储、盖配置关系上看,气藏上覆奥陶系泥岩厚度大,上古生界煤成气难以混入;天然气偏轻的甲烷碳同位素特征与碳酸盐岩生油岩的甲烷热解气碳同位素组成相似。这些证据表明,余探1井奥陶系天然气应具有油型气的特征。以余探1井奥陶系天然气作为鄂尔多斯盆地油型气端元,对靖边气田中-北部及南部地区天然气碳同位素组成对比分析,结果表明:(1)甲烷碳同位素应作为判识鄂尔多斯盆地奥陶系天然气气源的主要指标,δ¹³C₁小于-38‰是靖边气田风化壳气藏油型气的判别标志;(2)靖边气田整体仍以高成熟混合型煤成气为主,但油型气混入比例南部地区大于中部及北部地区;(3)乙烷次生裂解作用可能是造成奥陶系油型气乙烷碳同位素偏重的主要原因。     

塔里木盆地东部英南2气藏天然气散失特征

英南2气藏的盖层是特殊的致密砂岩，天然气来自寒武系-奥陶系，为湿气。文章利用侏罗系砂岩碳酸钙胶结物碳同位素的分析，认为有20％的碳酸钙胶结物与天然气散失有关，致密砂岩盖层的形成也与天然气散失有关，甲烷的优先散失和消耗可以导致天然气偏湿。并利用天然气运聚动平衡模型模拟了英南2气藏天然气的聚集和散失过程，认为英南2气藏是喜山期以来一直处于天然气储量递减的残留气藏。     

准噶尔盆地滴北凸起天然气成因及成藏特征

滴南凸起发现储量达千亿立方米的克拉美丽气田,但滴北凸起目前仅发现小规模气藏,尚未获得重大突破。烃源岩综合评价认为,工区石炭系烃源岩分布广泛,有机质丰度高,成熟度较高,具有较强的生烃能力。下石炭统滴水泉组烃源岩有机质类型以Ⅱ2-Ⅲ型为主,上石炭统巴塔玛依内山组有机质类型以Ⅲ型为主。油气对比认为,滴北凸起的天然气应来自石炭系烃源岩,演化程度较高,在运移及成藏过程中混合有原地或油气藏附近侏罗系煤系地层低成熟的天然气,造成侏罗系天然气乙烷碳同位素较重、甲烷碳同位素较轻的现象。滴北凸起石炭系上部烃源岩成熟度较低,油气应来自滴北凸起深部及北面凹陷深部石炭系烃源岩。