天然气碳同位素在气体运移研究中的应用——以辽河盆地为例

油气藏形成过程中,普遍发生初次和二次运移.对于多产层、多源岩、构造复杂和断裂发育的含油气盆地,利用天然气碳同位素组成确定源岩及天然气运移距离是最有效手段之一.在天然气形成演化过程中,其同位素组成变化主要与母质类型和演化程度(成熟度)有关,而气体运移聚集过程中甲烷同位素分馏效应甚微.因此,可以利用天然气碳同位素组成特征追索源岩和计算天然气运移距离.本文以辽河盆地为例,探讨天然气碳同位素组成在气体运移研究中的应用.     

东营凹陷与幔源富CO2流体有关的复合成因烷烃

应用天然气碳同位素地球化学对幔源流体有关的复合成因烷烃进行初步的探讨，不营凹陷天然气烷烃碳同位素在数值上具有有机成因特征，但是在数据结构上却存在两个次总体，反映两种不同的成因类型，总体上，高δ13CCH4值次总体与幔源CO2含量较高的天然气相对应，主要分布在幔源流体和基性火成岩活动区，研究表明，盆地埋藏热演化，烃源岩类型以及盆地流体－岩石反应不是造成东营凹陷甲烷碳同位素变化的主要原因，其主要原因可能是幔源流体与有机成因油气 的混合。     

东洑凹陷天然气氩同位素特征及煤成气判识

东洑凹陷是一个以古生界为基底的地堑式断陷盆地,面积五千三百平方公里。凹陷内几套盐膏岩层,它们对油气聚集的制约作用是东洑凹陷石油地质的重要特色之一。新生界之下广泛分布着石炭-二迭煤系地层,它们在新生界覆盖下的二次成气作用是本区另一个令人关注的问题。     

GC/C/MS碳同位素在线分析及济阳坳陷天然气中碳同位素研究

因受分析测试方法和分析仪器灵敏度限制,前人对天然气中碳同位素研究主要为C_(1～4)气态分子,而C_(5～8)系列碳同位素研究则处于起步阶段。本项研究通过MAT-252同位素质谱计,将天然气样品经色谱分离、脉冲加热燃烧和质谱测定,获得了天然气中C_1-C_7正构烷烃系列碳同位素组成以及C_4以上部分异构体碳同位素组成,并以济阳坳陷桩西-五号桩-孤东地区天然气为例,探讨了天然气中碳同位素分馏机理。     

中国主要含油气盆地天然气的C_(5-8)轻烃单体系列碳同位素研究

中国含油气盆地天然气的烷烃气(C_(1-4))碳同位素已有较多的研究成果.由于C_(1-4)烷烃气的分子种类有限而结构简单,及其碳同位素提供的信息有局限性.在湿气中C_(5-8)轻烃可见率大,并且其分子比C_(1-4)分子的结构复杂和种类多,研究其碳同位素,可取得更大量和丰富的科学信息,对探索和研究天然气的成因、鉴别气的类型和气源对比有重要意义.但天然气中C_(5-8)轻烃单体系列碳同位素研究,在国内、外都还很薄弱,在我国也仅有简单的研究报道.     

甲烷碳同位素分布数理模型的探讨

对天然气甲烷碳同位素及源岩成岩演化的研究表明,甲烷碳同位素值与源岩中沉积有机质的埋深存在统计学上的线性关系。本文以成岩反应动力学、同位素瑞利分馏理论为基础,探讨了甲烷碳同位素值演化的内在规律,建立起一个数理模型来描述甲烷碳同位素值的演化规律,并用辽河盆地的实际资料对该模型进行了标定,获得了良好的效果。     

天然气中氦氩同位素组成的意义

确定油气源岩是油气勘探的重要任务,而天然气中氦氩同位素组成是追索源岩最重要手段之一。等首先开始了天然气中氩同位素的测定。近年来对天然气氦氩同位素组成的研究,我国学者依据放射性成因氩(~(40)Ar~*)随油气源岩时代变老而增大的事实,提出放射性成因氩的年代积累效应,并结合源岩中钾含量,提出估算气源岩年龄公式。这些研究,无疑推动了氦氩同位素的研究进程。     

煤在降温和减压过程中天然气释放的模拟实验及在鄂尔多斯盆地的初步应用

进行了煤在降温和减压过程中的生气实验，研究了煤在高温高压下的储气能力及煤在降温和减压过程中的生气潜力．通过煤的吸附性能和天然气的PVT计算，初步探讨了高温高压状态下天然气在煤中的赋存状态．结合鄂尔多斯盆地上古生界气藏的地质背景，测定了煤在降温及减压进程中释放的气体体积、组成及碳同位素，计算了上古生界煤系在晚白垩世抬升以后释放天然气的产率，研究了该盆地抬升以后天然气的供给能力，并对气藏成因进行了初步探讨．结果表明鄂尔多斯盆地上古生界抬升以后，储存在煤中的天然气的仍具有较大供给能力，气藏存在弱的气体供给一逸散的动态平衡，这为鄂尔多斯盆地可能是一深盆气藏提供了另一个证据．     

库车拗陷依南2气藏天然气生成与聚集

应用生烃动力学与碳同位素动力学方法，结合天然气藏形成的地质背景，研究了塔里木盆地库车拗陷依南2气藏天然气生成与聚集．依南2气藏天然气主要来源于库车拗陷阳霞凹陷中心中下侏罗统含煤岩系烃源岩，基本上属长期累积聚集气，主要聚集时间为0～5Ma，对应Ro为1．25％～1．95％；天然气散失率为25％～30％．该研究，不仅弥补了传统的依据生、储、盖及圈闭的匹配关系来研究天然气藏形成模式的不足，而且对其他气藏的研究具有借鉴意义．     

岩石解析气实验新方法对气源对比研究的突破

经多年反复实验和改进,建立了高真空条件下、球磨机碎样、不经水介质直接收集解析气的装置和方法,从而最大限度地排除大气污染、粉碎热解以及经水介质集气等各种干扰因素,使所获解析气中的烃类气体体积百分含量大幅度提高,最高可达80%以上,碳同位素系列可实测至δ13C1~δ13C5.利用新建立的装置进行初步研究,结果表明:(1)利用烃源岩解析气的乙烷碳同位素组成判识烃源岩类型,与应用烃源岩有机地球化学参数判识结果完全一致,说明利用天然气的乙烷碳同位素组成作为判识母质类型的参数是可行的;(2)利用烃源岩解析气甲烷碳同位素组成计算的烃源岩热演化程度Ro值与烃源岩实测镜质体反射率吻合极好,证实了利用统计学方法得到的天然气甲烷碳同位素组成与热演化程度的对应关系是可靠的;(3)首次建立了天然气气-源直接对比方法,运用自然源岩样品解析气的实测δ13C1和实测Ro值建立的lgRovsδ13C1表达式,为油气勘探区进行精细油气源对比创造了条件.     

白垩系钙质超微化石的发现——在辽河盆地中它们与渐新统超微化石混存

随着我国东部地区下第三系古生物化石中某些海相属种的相继发现,许多学者都认识到我国东部下第三系沉积时期,沉积盆地与海水有过联系或不止一次地遭受过短暂的海侵,笔者近几年来对辽河盆地和东濮盆地(华北)等下第三系渐新统沙河街组沙一段中钙质超微化石的研究,为上述海浸问题补充了新的材料。     

运移、扩散、水洗对鄂尔多斯盆地中部上古生界煤成气影响的模拟研究

对鄂尔多斯盆地中部上古生界煤成气特征进行了动力学模拟．通过与中部苏里格庙气田区上古生界储层中现存天然气特征对比发现，二者在干燥系数上存在明显差别，分析认为主要原因在于运移作用．同时对包括扩散作用在内的各种次生作用进行了数字模拟，从而认识到穿过盖层由扩散作用影响的天然气，富含甲烷，湿气组分含量变小；甲烷的碳同位素组成变轻，乙烷等湿气组分的碳同位素基本不变；残留天然气受之影响，特征变化一般不大，可忽略．具体到本盆地，由于扩散作用的影响，上古生界煤成天然气碳同位素特征(δ^13C1=-33．46‰，δ^13C2=-23．1‰，C1／C1-4=85．6％)变为残余天然气特征(δ^13C1=-32．78‰，δ^13C2=-23．1‰，C1／C1-4=83％)；水洗作用使8％的煤成气损失，但对天然气特征影响不明显；天然气从煤系源岩排出过程中，各组分的碳同位素值变化较小，但对于干燥系数的影响比较大．     

鄂尔多斯盆地天然气稀有气体同位素特征及气源示踪

分析了鄂尔多斯盆地中部气田天然气中的He,Ar,Kr和Xe稀有气体同位素组成,并探索应用重稀有气体（Kr,Xe）同位素探讨了中部气田天然气地球化学和气源对比问题,天然气中重稀有气体同位素组成,特别是Xe同位素组成也显示出中部气田天然气两源复合特征,气田的东北部与西南部的气体来源有一定差异,总体上,下古生界气源对西南部比东北部贡献大,两类气体在重稀有气体同位素组成及其与Ar同位素组成的关系中均有一定体现。因此,轻、重稀有气体同位素组成的综合研究,可以为气源对比和追壳提供更有用的信息。     

储层解析气研究的突破及其意义

ＧＣ－Ｃ－ＭＳ（色谱－燃烧－质谱）同位素在线分析仪的出现以及对这一仪器的开发,使１０＾－２￣１０＾－３μＬ量级的烃类气可以较好地测定其碳同位素。应用这一技术,测量了吐哈盆地艾参１井三叠系油砂层脱附气Ｃ１￣Ｃ３的碳同位素组成,其值分别为δ＾１３Ｃ１＝０５５．１‰,δ＾１３ Ｃ２＝－３８．６‰和Ｃ３＝－３５‰。根据吐哈盆地天然气和原油的地球化学特征,结合盆地的地质背景,认为该储层解吸气为该层原油受生物     

东濮凹陷盐岩成因和烃类生成运移的包裹体证据

我们研究了取自河南东濮凹陷卫城、濮城、文留三个地区盐岩中的包裹体。分别对这些采自不同深度的盐岩样品中的包裹体进行了温度和盐度的测定,对东濮的石油生成、运移及生油门限的确定提供了有价值的资料。     

吐哈盆地天然气轻烃地球化学特征与低熟气判识

低熟气是潜在天然气资源极为重要的领域, 对其的识别既有重要的理论意义也有重要的实际意义, 其鉴别除碳、氢同位素外, 轻烃参数是主要的指标. 在吐哈盆地采集了20 个气样进行了轻烃分析, 结果表明, 天然气轻烃组分具有高甲基环己烷、高异构烷烃和低苯的特征, 这意味着成气母质为典型的腐殖型, 古环境为淡水沉积环境, 这些特征与盆地的地质背景一致. 对异庚烷值、庚烷值和天然气甲烷碳同位素组成等成熟度指标的对比研究说明, 吐哈盆地天然气主要是侏罗系煤系在低演化阶段形成的低熟气. 母质为Ⅲ型, 成熟度处于低演化阶段, 这是低熟气最根本的特征. 即轻烃的研究结果进一步证实了吐哈盆地是我国的低熟气规模性气区. 这对我国低熟气进一步的勘探开发无疑有很好的促进作用.     

克拉2气田天然气地球化学特征与成藏过程

在克拉2气田大量的天然气组分和组分的碳同位素以及其他分析资料的基础上, 讨论了克拉2气田天然气的地球化学特征、来源、成因及成藏过程. 克拉2气田天然气组分偏“干”, 干燥系数近于1.0, 且碳同位素明显偏重, 如δ ¹³C₁均值为-27.36‰, δ ¹³C₂均值为-18.5‰. 综合分析认为, 库车油气系统腐殖型天然气主要来源于三叠和侏罗系烃源岩, 并且侏罗系烃源岩的贡献可能要大于三叠系. 克拉2天然气组分偏干、同位素偏重的主要原因是克拉2天然气为腐殖型烃源岩为主的晚期阶段聚集的产物, 同时也受异常高压的影响. 结合源岩生烃史和构造发育史, 可将克拉2气田的成藏概括为两次充注、两次调整(破坏)的形成过程, 即喜山早期油气充注、破坏过程和喜山晚期的天然气充注、调整过程.     

鄂尔多斯盆地中、古生界原油轻烃单体系列碳同位素研究

以往人们分析所得的原油碳同位素组成资料,实质上是原油各个组份综合的碳同位素组成值,它虽在油气成因研究及追踪油气源岩等方面取得了良好的应用效果,但其埋没了原油中众多的单体组份或某些特殊组份所具有的地球化学科学信息,以及单体间的互相关系。随着研究的深入,原油中单个化合物碳同位素的分析与研究已为油气地球化学工作者所关注,我们所进行的原油轻烃单体系列碳同位素研究,在国内尚属首次,国外这方面的研究亦刚刚起     

正十八烷的裂解及其地球化学意义

通过正十八烷裂解产物中残余液态烃组分的研究来探讨气态烃碳同位素的分馏机理．研究结果表明，正十八烷在相对低温条件下的裂解和聚合作用与高温阶段导致轻烃和多环芳烃生成的歧化反应，可能是造成热解实验中普遍存在的气态烃碳同位素组成发生倒转的主要原因．这将为天然气碳同位素组成的定量模拟提供重要依据，并有助于原油裂解气的判识与评价．     

鄂尔多斯盆地酸解烃碳同位素组成与气-源对比

在有机质热演化成烃作用的同时,其成烃产物通过岩石吸附、成岩矿物的包裹等作用被记录在沉积岩石中,酸解烃指被成岩碳酸岩、铝硅酸盐等矿物包裹的C_1—C_5,气态烃,在样品粉碎和真空条件下,游离烃已大部分被解析,兼之酸解烃较岩石吸附烃又高出3个量级.其化学组成和同位素组成的变化则应与相应层段生成的天然气地球化学特征相一致,因此可通过源岩酸解气和天然气同位素组成的对比,追索烃源岩,这种气-源对比较前人的工作更直接一些.本文通过鄂尔多斯盆地城川一井酸解烃组成的垂向变化及古生界烃源岩酸解气和天然气碳同位素对比研究,探讨了酸解烃的来源及利用烃源岩酸解气与天然气同位素组成,进行气-