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。     

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。     

徐家围子断陷烷烃气碳同位素反序机制

松辽盆地徐家围子断陷深层天然气甲烷碳同位素重,且烷烃碳同位素序列大部分为倒转和反序。关于这些碳同位素反序的天然气是有机成因还是无机成因,一直存在争议。为此,进行了一系列烃类生成和合成实验。利用徐家围子断陷幔源二氧化碳进行了费-托合成实验,其烃产物大部分未发生碳同位素反序。选取松辽盆地深层沙河子组低成熟烃源岩,开展了生气模拟实验,并在对模拟产物进行化学组成和碳同位素测定的基础上,根据模拟实验温度条件与地质条件的差异,客观地选定了化学组成和碳同位素特征均与徐家围子断陷深层天然气一致的端元气,进行泥岩和煤生成的烃气产物在理论上的混合。混合结果表明,两种有机成因的端元气,在一定的混合比例区间内,会发生碳同位素倒转和反序。因此,无机合成的烃气碳同位素并不一定反序,而有机成因天然气混合也可能出现碳同位素反序现象。对生气模拟实验结果、现代火山泉水逸出气以及研究区源岩生烃条件综合分析表明,徐家围子断陷深层天然气以有机成因气为主。     

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松辽盆地深层存在多套有效气源岩，导致多源天然气混合成藏的现象非常普遍。由于无法直接获得单源气，混合天然气比例的确定是始终没有能解决的难题，这在一定程度上制约了松辽盆地深层天然气的勘探。为此，研制了密闭撞击式岩石吸附气制备仪。针对松辽盆地深层大量高成熟—过成熟源岩样品的实验结果证明，制备的源岩吸附气可以近似地作为单一来源的天然气。用C₅～C₇重烃化合物组成的指标和甲烷碳同位素值，建立了混合气藏中各种来源气所占比例的计算方法。用该方法对松辽盆地北部徐家围子断陷昌德气田3口井天然气的混合比例进行探索性研究，获得了基本可信的定量结果：该井区65%～75%的天然气来源于沙河子组和火石岭组气源岩，其余部分来自登娄库组、营城组和盆地基底石炭—二叠系地层。     

徐家围子断陷深层烃源岩生气评价

采用开放和限定两种模拟实验体系，根据生烃动力学和甲烷碳同位素动力学，计算了徐家围子断陷深层烃源岩中泥岩和煤的生气动力学参数及甲烷的碳同位素分馏参数；结合盆地的热史及埋藏史，定量评价了烃源岩生气过程及甲烷碳同位素的演化情况。沙河子组泥岩和煤的生气门限深度分别为2100m和1750m，对应的镜质体反射率分别为0.7%和0.6%；沙河子组泥岩和煤于登娄库组沉积时期开始生气，在泉头组到青山口组沉积时期为生气高峰期，累计生气量分别为201.37×10¹¹m³和88.39×10¹¹m³，平均生气强度分别为250×10⁸m³/km²和100×10⁸m³/km²。徐深1井营城组天然气藏中平均甲烷碳同位素值介于煤成甲烷、泥岩成甲烷的累积碳同位素值之间，与泥岩成甲烷的累积碳同位素值较为接近，反映出该气藏与沙河子组煤系地层（泥岩及煤）具有亲缘性，且泥岩的贡献大于煤，气藏属于长期聚集而成。     

徐深1井深层天然气地球化学特征与各类气源岩的贡献

徐深1井4个井段天然气甲烷组分都占烃类含量的97%以上,演化程度随着埋深而增加。随着演化程度加深,链烷烃脱甲基、环烷烃开环作用、芳构化作用和烷基化程度不断提高。营城组天然气甲烷碳同位素值比乙烷的重,碳同位素值都有反序特征;火石岭组天然气甲烷碳同位素值为-29.20‰,乙烷碳同位素值未检测到。徐深1井营城组具有腐殖型特征,处于高-过成熟演化阶段;火石岭组则具有腐泥型特征,为高-过成熟天然气。利用烃源岩及天然气烃指纹色谱技术和模拟计算软件建立了源岩贡献比例计算模板。经模板计算,徐深1井营城组天然气来自沙河子组烃源岩的占54%以上;火石岭组天然气来自火石岭组烃源岩的占50%,来自沙河子组烃源岩的占43.08%。营城组和石炭-二叠系烃源岩对营城组和火石岭组天然气的贡献均较小。     

松辽盆地深层煤型气的地球化学特征

松辽盆地是一个富含油气的大型陆相沉积盆地,其古气候以温暖潮湿为主,晚侏罗世断陷型煤系地层发育,煤系所含的有机质以腐殖型为主,埋藏深度大,处于高成熟-过成熟阶段,是天然气的主要来源。深层煤型气以甲烷含量高、重烃含量低、氦气和汞含量高、甲烷碳同位素重为特征,是典型的煤型气气源对比表明。天然气来自侏罗纪煤系地层。深层煤型气是本区主要勘探对象。     

徐家围子断陷无机成因气证据及其份额估算

松辽盆地徐家围子断陷发育各种成因天然气,其无机成因烷烃气具有典型的负碳同位素系列(δ13C1δ132δ13C3δ13C4),并且甲烷碳同位素组成大于-30‰,R/Ra大干0.5.根据二源混合(无机成因气与热成因气的混合)模拟计算结果,无机成因气端元组分与煤成气或油型气混合后,大部分混合气都需要无机成因气所占比例高于80%才能发生负碳同位素系列,混合气的甲烷碳同位素组成远远偏重于徐家围子断陷无机成因甲烷的碳同位素组成主峰值.因此,认为徐家围子断陷无机成因烷烃气不可能完全是二源混合的结果.另外,煤成气与油型气之间的混合模拟说明有机成因气之间的混合无法产生负碳同位素系列,进一步佐证了徐家围子断陷深层天然气负碳同位素系列的无机成因.     

松辽盆地徐家围子断陷天然气聚集规律与下步勘探方向

徐家围子断陷内部充填了火石岭组、沙河子组和营城组的三层火山岩和四层碎屑岩地层,构成了复杂的生储盖层组合。烃源岩以沙河子组湖相泥岩和煤层为主,天然气类型以煤型气和混合气为主,并有油型气和无机气存在。已发现的气藏主要分布在断陷西部的控陷断裂带和升平一兴城构造带上,断陷东部的榆西断展构造带、宋站低隆起和丰乐低隆起区以及安达次坳也具有优越的成藏条件,是可能取得战略突破的新领域。     

莺山-庙台子地区天然气地球化学特征及成因类型

松辽盆地北部莺山一庙台子地区主要发育两套气源岩,深层气源岩沙河子组以腐殖型有机质为主,已达过成熟阶段,中浅层气源岩青山口组以腐泥型有机质为主,目前为未熟一低熟阶段。该地区在中浅层扶、杨油层发现了三站、四站和五站等气田,深层见天然气显示。天然气地球化学特征研究表明,该地区深层天然气以煤型气为主;扶、杨油层天然气以煤型气和油型气的混合气为主,同时混有原油伴生气和生物成因气;萨尔图和葡萄花油层天然气以生物气为主。此外,还根据甲烷碳同位素值计算出扶、杨油层天然气混合比例,表明扶、杨油层混合气中有39％～81％是来自深层的煤型气。研究结果将对该区进一步的天然气勘探有所帮助     

徐家围子断陷沙河子组致密砂砾岩气藏的成藏期次及类型划分

下白垩统沙河子组是松辽盆地徐家围子断陷最为重要的气源岩之一,但过去对其致密砂砾岩气藏的油气充注时期及成藏期次等研究较少,制约了对该区致密储层成因机制等的认识。为此,基于19块岩石样品273个流体包裹体的均一温度、盐度等测试数据,结合沉积埋藏史和热演化史分析结果,厘定了该区致密砂砾岩气藏的成藏期次;进而通过分析沙河子组储层致密期与成藏期之间的关系,确定了致密气藏的类型。结果表明:(1)该区流体包裹体的均一温度和盐度分布范围较宽,气藏具有长期充注的特点;(2)徐西—徐东地区第1期天然气充注时期在距今94~100 Ma,第2期在距今80~90 Ma,而安达—宋站地区第1期天然气充注时期在距今82~94 Ma,第2期在距今68~82 Ma;(3)安达—宋站地区沙河子组主要发育"先成型"致密气藏,在东斜坡发育"复合型"致密气藏,而徐西—徐东地区沙河子组则以"复合型"致密气藏为主。     

济阳坳陷孤北潜山带天然气成因类型及分布规律

对孤北潜山带天然气组分、碳同位素及轻烃地球化学特征的研究表明,孤北潜山带天然气主要有3种成因类型,即油型气,煤型气和混合气。其中,义155、孤北古1井天然气为煤型气,渤601、渤深6井天然气为油型气,孤北古2、渤古4、义132等井天然气为油型气与煤型气的混合气。结合该区地质特征研究认为,孤北潜山带天然气碳同位素和轻烃呈规律性变化,自西向东从第一排山至第四排山碳同位素逐渐变重,甲基环己烷指数和苯指数逐渐增大,天然气成因类型从油型气过渡到煤型气。结果显示,该区天然气的分布明显受气源岩和断层的控制,其中油型气主要分布在第一排山,油型气与煤型气的混合气分布在第二、第三排山南部靠近孤北断层地区,煤型气主要分布于第二、第三排山北部远离孤北断层地区及第四排山。     

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。     

民和盆地天然气地球化学特征

对民和盆地天然气地球化学特征进行研究，发现其天然气主要为煤层甲烷气和二氧化碳气，分析气源岩地球化学与天然气碳、氢、氧同位素，认为气源岩主要为中侏罗统窑街组的暗色泥岩、油页岩、藻煤、腐殖煤和炭质泥岩，其中暗色泥岩、油页岩、藻煤为Ⅰ-Ⅱ型干酪根，有机质丰度高；盆地煤层甲烷气为有机成因气，具有油型与煤型混合气特征，以油型气为主；煤层高浓度二氧化碳气不是有机成因气，也不是岩石化学热解无机成因气，而可能是与F19断裂带有关的深部无机成因气。甲烷气形成时间早，埋藏浅，大多逸散丢失而未形成气藏。CO₂气形成时间晚，来自深部，可以在合适的断层圈闭中聚集成藏。     

徐家围子断陷深层烃源岩生烃条件研究

松辽盆地徐家围子断陷4套烃源岩中沙河子组暗色泥岩和煤层最为发育，其平均有机碳值分别为1.59%和32.8%，原始生烃潜力较大；有机质类型以Ⅲ型为主，少量为Ⅰ型和Ⅱ型，以生气为主；断陷边部烃源岩大都处于高成熟阶段，断陷中部沙河子组烃源岩R_o全部大于2.0%，处于过成熟阶段。徐家围子断陷从火石岭组沉积开始，大地热流值逐渐升高，白垩纪末期达到最大值2.3 HFU，然后地层逐渐冷却，大地热流值降至现今的1.75 HFU。徐深1井沙河子组暗色泥岩到现今的累积生气强度达到38×10⁸m³/km²，达到形成大气田的气源条件。距今90 Ma和80 Ma出现2次显著的生气高峰，对应泉头组沉积时期和姚家组沉积时期，区域盖层已经完全具有封闭能力，对天然气的后期保存比较有利。     

珠江口盆地白云凹陷北坡—番禺低隆起天然气成因类型及其烃源探讨

珠江口盆地白云凹陷北坡—番禺低隆起天然气的成因及其烃源问题,近年来引起了石油地质专家们的广泛关注。在前人工作基础上,根据天然气的组成、碳同位素及其甾萜类生物标志化合物特征,重点对天然气的成因类型及其烃源构成进行了深入分析。依据天然气甲烷碳同位素和乙烷碳同位素分布特征,将天然气成因类型划分为生物气、亚生物气、成熟偏煤型混合气、成熟—高熟偏油型混合气及成熟—高熟煤型气5类。天然气伴生凝析油的甾萜类生物标志物具有富集型煤系有机质和分散型Ⅲ型有机质两种明显不同的特征,由此认为油气主要来自成熟—高熟的渐新统恩平组煤系烃源岩、滨浅湖相烃源岩及始新统文昌组滨浅湖相烃源岩。通过油气地质及油气地球化学综合剖析,指出该区不仅具有巨大的天然气勘探潜力,而且具有石油资源勘探前景。     

松辽盆地北部徐家围子断陷深层烃源岩生气特征及天然气资源潜力

徐家围子断陷深层天然气藏是目前全球唯一在深层成功勘探的非常规火山岩气藏,已探明天然气储量超过2 400×10⁸m³。气藏围绕深部烃源岩在断裂附近分布,具有明显“源控”、“断控”、“火山机构控制”等特点。从深层烃源岩热模拟实验出发,结合靶区埋藏史、热演化史,对深层烃源岩的生气动力学特征和生气量进行了研究。结果显示：徐家围子断陷深层烃源岩厚度大,有机质丰度高,类型以II型为主,处于高过成熟阶段,生气潜力大。不同层位烃源岩在时间、空间上具有接力生气特点,生气期长。徐家围子断陷深层天然气总生成量为33.75×10¹²m³,其中沙河子组烃源岩生气量占总生气量的75.78%,煤系生气总量占深层烃源岩总生气量的25.61%,徐家围子深层天然气资源量为(5 020~7 530)×10⁸m³(运聚系数取1.6%~2.4%)。