鄂尔多斯盆地东部奥陶系盐下天然气地球化学特征及其对靖边气田气源再认识

在鄂尔多斯盆地东部龙探1井盐下马五₇储层获得了低产天然气。测试资料显示,其甲烷含量为96.871％,C₂⁺重烃组分含量仅为2.396％,具高演化干气特征;非烃组分含量很低,应属储层中的正常天然气;甲烷的碳同位素组成偏轻,δ¹³C₁值为-39.26‰,代表了奥陶系原生过成熟油型气的特征;C₂⁺重烃组分的单体烃碳同位素显著偏重,分布于-19.27‰～-23.78‰之间,与高演化的煤成气相似。仅从空间配置关系判断,上古生界煤成气混入的可能性很小,因而,次生因素——TSR反应等是造成重烃组分碳同位素偏重的主要原因。以龙探1井马五₇天然气为油型气端元,甲烷碳同位素组成作为主要指标,进行靖边气田奥陶系天然气主要气源的判识,得出了靖边气田奥陶系风化壳天然气的主要气源应是上古生界煤系的认识。     

鄂尔多斯盆地西部奥陶系古油藏油源对比与靖边气田气源

岩心观察和镜下薄片鉴定表明,鄂尔多斯盆地奥陶系孔洞缝储集体中普遍存在沥青,平面上主要分布在盆地中西部地区,剖面上主要集中在桌子山组顶-克里摩里组和乌拉力克组。成层富集的沥青揭示出研究区存在3类古油藏:克里摩里组顶部孔洞型、桌子山组顶部孔隙型和乌拉力克组裂隙型。应用生物标志化合物进行油源对比,证实古油藏的油源为盆地西南缘的平凉组海相泥页岩;结合天然气碳同位素、黄金管热模拟实验、构造沉积演化史、成藏史及地质背景研究,认为中央古隆起东西两侧奥陶系储层中天然气的气源岩为平凉组海相泥页岩;侏罗纪-早白垩世,平凉组泥页岩生成的油气向中央古隆起区带运聚形成古油藏;晚侏罗世-古近纪,古油藏裂解生成的天然气向盆地北东方向的构造高部位进行区域性运移,形成群体性潜山风化壳大气田--靖边气田。     

鄂尔多斯盆地靖边气田奥陶系马家沟组热液活动特征及油气地质意义

含油气盆地中热液流体对油气成藏的影响已经成为油气地质研究的热点。基于钻井岩心观察、岩石薄片鉴定、流体包裹体测温、碳氧同位素、元素地球化学及地层水分析等实验技术方法,分析鄂尔多斯盆地靖边气田马家沟组五段(马五段)碳酸盐岩储层中热液活动特征,探讨热液活动对油气的地质意义。结果表明：靖边气田马家沟组热液活动特征主要体现在热液黄铁矿充填溶孔、流体包裹体的均一温度异常增高、脉体方解石的碳氧同位素和天然气中H₂S硫同位素均指示了高温热液异常、白云岩稀土元素显示明显的δEu正异常和δCe负异常,且样品全部分布在Ya/La—Yb/Ca交会图的热液成因区域,部分主量元素和微量元素因热液作用显著增加。地层水特征显示出多种地质因素综合作用的结果。因此推断深部热液流体通过基底断裂和古断裂上升,沿着马五段顶部不整合面和古断裂进入马家沟组。前期可对岩石中的不稳定组分进行溶蚀,形成大量的次生溶蚀孔洞,对储层起建设性作用。后期随着热液流体温度的降低及压力系统的改变,热液流体形成的黄铁矿、石英和方解石开始大量沉淀,充填溶蚀孔洞和裂缝,对储层起破坏性作用。     

鄂尔多斯盆地永利探区上古生界天然气地球化学特征及气源探讨

永利探区位于鄂尔多斯盆地西缘逆冲断带的中部,是一个天然气富集区,但目前对该区烃类气体的地球化学特征和主要来源尚不清楚。为此,通过综合剖析天然气样品的组分和碳同位素特征来确定其天然气地球化学特征、成因及气源。研究结果表明：①该区上古生界天然气具有高甲烷含量、低非烃气体含量的特点;②气藏的重烃含量不高,干燥系数较高,气藏总体上偏干,中二叠统下石盒子组天然气曾经经历较明显的分馏作用;③该区天然气接近于腐殖型有机质形成的天然气（煤成气）,成熟度较低,为原生型有机成因气;④气源一方面来自于该区下部太原组和羊虎沟组低成熟-成熟阶段的、以腐殖型干酪根为主的母质烃源岩生成的天然气,另一方面也有可能接受东侧天环向斜早期的侧向供烃。     

鄂尔多斯盆地中部气田奥陶系天然气中生物标记物的特征及气源探讨

通过对鄂尔多斯盆地中部气田三十多口井奥陶系天然气生物标记物的分析与研究,获得了天然气中有关有机质类型、沉积环境及成熟度等方面的信息,并进行了天然气与源岩的成因对比。提出了以天然气中甾萜类生标判别其母质类型,以芳烃类化合物判别其成熟度,以姥/植比(Pr/Ph)和γ—蜡烷含量判识沉积环境的综合气源判识模式。     

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。      

普光气田天然气地球化学特征及气源探讨

依据10余口探井60多个气样的化学成分和碳同位素组成数据,并结合烃源岩和储层沥青资料,研究了四川盆地东北部宣汉-达县地区普光气田的天然气地球化学特征、成因及来源,结果表明：普光气田飞仙关组、长兴组天然气为高含硫化氢的干气,其化学成分表现出古油藏原油裂解气的特点;普光气田的烃类气以甲烷为主,干燥系数基本上都在0.99以上,富含非烃气体（CO₂和H₂S平均含量分别达5.32%和11.95%）;普光气田天然气甲烷碳同位素较重,在－29‰~－34‰之间（表征其高热演化性质）,乙烷δ¹³C值主要在－28‰~－33‰之间（表征其属油型气）;普光气田天然气与邻近的川东北其他气田的同层位天然气具有同源性,而与石炭系气藏天然气在化学成分、碳同位素组成上有所不同,意味着各有不同的气源;普光气田储层沥青在生物标志化合物组合和碳同位素组成上反映出其与上二叠统龙潭组泥质烃源岩具有良好的生源关系;天然气乙烷碳同位素与各层系烃源岩干酪根碳同位素值对比结果揭示普光气田天然气主要来自二叠系烃源层。     

鄂尔多斯盆地大气田的烷烃气碳同位素组成特征及其气源对比

鄂尔多斯盆地是中国第二大沉积盆地,至2002年底已发现4个储量为10¹¹m³以上的大气田.上古生界与煤系有关的烃源岩形成了苏里格、榆林、乌审旗3个位于碎屑岩中的煤成气大气田,在下古生界奥陶系马家沟组碳酸盐岩中发现了靖边气田(其气源仍存在争议).对4个大气田125个气样烷烃气碳同位素分析成果的研究表明,上古生界大气田烷烃气碳同位素组成较重,数值分布域小,表现了煤成气特征,其δ¹³C_iC4>δ¹³C_nC4,各个气田仅发现单项性碳同位素倒转.下古生界靖边气田δ¹³C₁频率主峰值和δ¹³C_B,δ¹³C_T与上古生界具有相似性,也表现出煤成气为主的特征.但靖边气田具有多项性碳同位素倒转,δ¹³C₁,δ¹³C₂,δ¹³C₃数值分布域大,δ¹³C₂较轻,表现出了以煤成气为主油型气为辅的混合气特征.煤成气和油型气的气源均来自上古生界的石炭-二叠系煤系和太原组含煤地层中有机碳丰度高的石灰岩,否定了有机碳含量约为0.20%的马家沟组碳酸盐岩是油型气烃源岩的结论.     

鄂尔多斯盆地中北部上古生界气田天然气气源与运聚研究

采用生烃动力学和碳同位素动力学的方法,通过对苏里格气田、榆林气田和神木气田的剖析,认为这3个气田的气源主要来自其南部或西南部的石炭-二叠系的煤系地层;烃源岩生烃始于150Ma左右,出现在定边及以南的气源岩区,并存在由南向北、由西向东推进的趋势;天然气区域运移方向是由西南向东北,局部运移方向是由下向上.在这种地质地球化学背景下,苏里格气田、榆林气田和神木气田开始充注的时间分别为150、140和120Ma左右.在此基础上,进一步总结了该区天然气运聚规律.     

靖边气田西部奥陶系风化壳储层孔隙特征研究

利用岩心观察、薄片鉴定和多种分析测试资料对靖边气田西部储层孔隙结构特征进行系统研究,表明靖边气田西部风化壳储层主要发育晶间孔、晶间溶孔、膏模孔及溶孔等4种孔隙类型,同时发育构造缝、溶蚀缝、微溶缝、网状微缝、缝合线缝等5种裂缝类型。图版观察和统计表明:岩石中孔径较大的膏模孔和溶孔对油气富集有利,裂缝对沟通储层提高渗流能力起到积极作用,根据孔缝组合分为3种储集空间类型:裂缝-溶孔型、孔隙型、微孔型,其中裂缝-溶孔型是风化壳最好的储集空间类型。     

鄂尔多斯盆地中央古隆起东侧奥陶系中组合天然气成因与来源

随着鄂尔多斯盆地奥陶系天然气勘探工作的不断深入,中央古隆起东侧奥陶系马家沟组五段5亚段-马家沟组五段10亚段中组合天然气勘探取得了重要进展,但目前有关天然气成因与来源的研究还很薄弱。根据天然气地球化学特征、古油藏发育特征等分析结果,并结合天然气成藏地质背景,厘定了鄂尔多斯盆地中央古隆起东侧奥陶系中组合天然气的成因与来源。研究表明,鄂尔多斯盆地奥陶系中组合天然气为上古生界煤系烃源岩生成的煤型气与下古生界碳酸盐岩烃源岩生成的油型气的混合气,并以上古生界煤型气为主。现今气藏天然气组分中甲烷主要来自上古生界煤系烃源岩,上组合以及中组合少部分天然气的乙烷较多来自下古生界油型气,中组合大部分天然气乙烷及重烃仍来自上古生界煤系烃源岩。     

鄂尔多斯盆地奥陶系中组合内幕气源特征及勘探方向

鄂尔多斯盆地下古生界马家沟组按照勘探程度划分为上、中、下3个组合，分别为马家沟组五段1-4小层（上组合）、马家沟组五段5-10小层（中组合）和马家沟组四段-马家沟组一段（下组合）。为探索中组合内幕天然气气源特征，开展了天然气组分、同位素、流体包裹体、天然气成因识别及烃源岩评价等研究工作，并与研究区上古生界及奥陶系风化壳的天然气开展比较分析。研究结果表明：①奥陶系中组合内幕天然气在组分特征、同位素特征等方面与上古生界石炭系-二叠系及风化壳天然气存在差异；利用天然气组分数据，结合前人实验图版判识，认为奥陶系中组合内幕天然气中存在原油裂解气。②奥陶系中组合内幕发育沥青，是内幕烃源岩生成液态烃热裂解产物。③受潮坪环境沉积体系控制，中组合典型烃源岩层段（马家沟组五段6小层）可以划分为泥云坪环带、含膏盐缓坡、膏盐岩洼地3个相带。④马家沟组五段6小层烃源岩主要分布在泥云坪环带，累积厚度可达8~20 m，有机碳含量最高达1.75%，R_o为1.9%~2.7%，处于热裂解生气阶段，具备规模供烃潜力。⑤泥云坪环带和含膏盐缓坡是有利勘探方向，乌审旗东部、靖边西北部和吴起-志丹地区是3个有利勘探区带。     

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。     

鄂尔多斯盆地西北部奥陶系气源及其成藏规律

为了分析鄂尔多斯盆地西北部奥陶系已发现气藏的气源,探讨该区奥陶系天然气藏的分布规律,综合利用地球化学实验分析与石油地质综合研究,对研究区天然气组分进行了分析。研究表明,研究区奥陶系天然气干燥系数在0.958～0.986。气源分析认为,奥陶系天然气主要为来自石炭系-二叠系煤系烃源岩生成的煤成气,但不排除有奥陶系海相气源的少量混入。奥陶系烃源岩分析结果亦支持这一结论。研究区奥陶系泥岩和碳酸盐岩的有机质丰度普遍不高。其中,泥岩有机碳含量以乌拉力克组为最高,平均为0.54％;其次是克里摩里组泥岩,平均0.52％;拉什仲组泥岩最低,平均为0.43％;灰岩有机碳含量3个组的平均值分别为0.35％,0.31％和0.25％。综合分析表明,鄂尔多斯盆地西北部奥陶系天然气藏的形成和分布主要受构造、储层、盖层、优质烃源岩及天然气运移通道5大因素控制,天然气主要富集在以下5要素的耦合处：斜坡高部位、溶蚀缝洞储层发育带、乌拉力克组-拉什仲组盖层分布区、优质烃源岩有利区及上古生界天然气“倒灌”运移通道发育区。     

鄂尔多斯盆地南缘奥陶系露头沥青地球化学特征与意义

鄂尔多斯盆地南缘露头沥青赋存于下奥陶统亮甲山组灰岩裂缝中,裂缝近垂直于层面,沥青高约75m,宽约1~44cm,下宽上窄。其沥青质的碳同位素为-28‰,沥青等效反射率分布在1.829%~1.965%之间;沥青和上奥陶统背锅山组烃源岩均具有较低的Pr/Ph值、较高的C₂₄四环萜烷的生物标志物,沥青的C₂₉甾烷优势和低伽马蜡烷指数可能揭示其成烃母质形成于微咸水的低等海洋浮游生物的环境。沥青和背锅山组烃源岩规则甾烷组成均有“V”型特征,C₂₄四环萜烷/C₂₆三环萜烷、Tm／Ts值萜烷生物标志物参数值接近,表示他们具有亲缘关系。南缘奥陶系沥青地球化学特征及成因研究,对评价南缘下古生界碳酸盐岩的勘探潜力具有重要的理论和生产价值。