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塔里木盆地塔中天然气的地球化学特征及其成因郭建军;陈践发;朱雷;叶治续;师生宝;刘应辉【摘要】塔里木盆地塔中天然气的成因十分复杂,长期以来存在不同的认识.对塔中天然气组分和碳同位素的地球化学特征研究表明:塔中的天然气以烃类气体为主,塔中东、西部天然气的组分和碳同位素存在显著差异,塔中东部和I号构造带的天然气具有较高的干燥系数、较重的碳同位素比值和较高的氮含量.研究认为这些差异除了一定程度上受有机质类型和次生变化的影响外,主要取决于有机质热演化程度的差异.塔中东部下古生界有机质成熟度的定型时间较早,紧邻满加尔凹陷的寒武系烃源岩,因此主要聚集了高-过成熟的寒武系烃源岩生成的天然气;塔中西部主要发育中-上奥陶统有机质,且有机质成熟度的定型时间较晚,因此主要聚集了中等成熟的中-上奥陶统有机质生成的天然气.综合分析表明天然气主要生成于不同热演化阶段的干酪根,原油裂解生气在本区不显著.【期刊名称】《石油实验地质》【年(卷),期】2007(029)006【总页数】6页(P577-582)【关键词】天然气;地球化学特征;奥陶系;寒武系;塔中地区;塔里木盆地【作者】郭建军;陈践发;朱雷;叶治续;师生宝;刘应辉【作者单位】中国石油大学,石油天然气成藏机理教育部重点实验室,北京,102200;中国石油大学,石油天然气成藏机理教育部重点实验室,北京,102200;中国石油大学,石油天然气成藏机理教育部重点实验室,北京,102200;中国石油天然气股份有限公司,冀东油田分公司,勘探开发研究院,河北,唐山,063004;中国石油大学,石油天然气成藏机理教育部重点实验室,北京,102200;中国石油天然气股份有限公司,冀东油田分公司,南堡油田【正文语种】中文【中图分类】TE122.1塔里木盆地是一个既富油又富气的叠合盆地。
通过多年的勘探与研究，目前大多数人认为塔里木盆地台盆区的可动油主要来自中—上奥陶统烃源岩，并且优质烃源岩主要分布于中西部台缘斜坡相和陆源海湾相，主要包括塔中北坡、塔北南坡、阿瓦提凹陷以及柯坪露头区[1]；但也有人认为台盆区的油源主要为寒武系-下奥陶统[2，3]。
浅层天然气理论上，浅层气的成因可分为有机和无机两类，除去目前还较少发现的无机成因气之外，有机成因的浅层气又可以划分出两种主要类型，即生物气和热成因气。
生物气包括原生型和次生型的，原生型生物气包括早期生物成因气、生物-热催化过渡带气和晚期生物成因气，次生型生物气包括稠油降解气和浅层次生蚀变改造型天然气。
热成因气包括干酪根初次裂解和原油二次裂解生成的天然气。
1. 生物气类型（1）早期生物成因气指在沉积物埋藏早期，有机质在甲烷菌的生物化学作用下生成于浅层的(<1 000m)天然气。
生物成因气一般具有很高的甲烷含量,乙烷以上重烃气体在烃类组分中的比例多低于0. 05%，C1 /( C2+C3 )比值通常大于1 000。
一般认为生物成因气甲烷的δ13 C值小于- 60‰。
戴金星等对我国生物成因气甲烷、乙烷、丙烷的碳同位素研究表明:δ13 C1在- 91‰～- 55‰之间、δ13C2在- 46.5‰～-30.7‰之间和δ13C3在- 32.5‰～-23.5‰之间,且δ13 C1、δ13C2和δ13C3值具有随重烃含量增加而变重的趋势,可能更多地反映了重烃组分的热成因特征。
产气机制：生物或动植物体埋藏后，首先经过喜氧微生物的耗氧降解，形成大分子有机质，并使有氧环境通过喜氧微生物的耗氧及兼性细菌的过渡逐步演变到厌氧环境，并将复杂大分子有机质分解成较低分子量的有机质；随着有机质的深埋，氧气被消耗殆尽，厌氧微生物开始分解有机质，它们利用硫酸盐中的氧进行代谢活动，一方面将硫酸盐还原成H2S，创造了严格的还原环境，另一方面继续将复杂有机质分解成简单有机物，这一过程是由各种喜氧、厌氧发酵菌和硫酸盐还原菌完成的；最后，产甲烷菌将上述过程产生的二氧化碳、甲酸、乙酸、甲醇、甲基胺等代谢生成甲烷。
（2）生物-热催化过渡带气指烃源岩演化早期尚未进入生油门限的未成熟-低成熟条件下有机质经低温热作用形成的天然气(大概相当于Rt为0.3～0.6％)。
渤中坳陷天然气地球化学特征及部分气源浅析黄正吉(1) 李秀芬(2)(1)中海石油研究中心勘探研究院 (2)中海石油研究中心渤海研究院前 言渤中坳陷位于渤海海域中部,是海上独立的一个一级负向构造单元,面积约19800km 2。
坳陷东界为辽东—鲁东隆起区,南界以渤南凸起的南侧断裂与济阳坳陷分隔,西与埕宁隆起为斜坡过渡,东北与辽河坳陷相通。
坳陷由3个凹陷(秦南凹陷、渤中凹陷及渤东凹陷)和5个凸起(秦南凸起、石臼坨凸起、渤东低凸起、庙西凸起及渤南凸起)组成[1]。
目前,渤中坳陷的油气勘探已取得突破性进展,相继发现了多个油气田和含油气构造。
其中,在渤中凹陷周缘已发现5个天然气藏:位于凹陷北缘的QH D3021气藏,凹陷西南部沙东南构造带上的CFD1822气藏和BZ1321气藏,位于渤南凸起上的BZ2622气藏和BZ2821气藏(见图1)。
此外,其它含油气构造都有一定数量的天然气产出。
1—油气田或含油构造;2—圈闭;3—Es 3、Es 4厚度大于1km 的分布范围图1 渤中坳陷构造划分与油气勘探成果图(据周毅,1997,有修改)本文主要根据渤中坳陷天然气化学组分和碳同位素资料对天然气地球化学特征、成因及部分天然气气源作一探讨,期望对本区的天然气勘探能有所裨益。
天然气地球化学特征1 天然气的组分特征 渤中坳陷发现的天然气主要为烃类气体,氮气含量低,二氧化碳含量亦普遍较低,含量较高者只在少数井发现。
依据甲烷在气体中所占比例(C 1/C 1—5),将烃类气体分为干气、湿气和高湿气。
各地区(构造)各层位天然气的组分特征也有比较明显的差别(见表1)。
(1)下第三系及其以下储集层中的天然气在下第三系东营组和沙河街组、中生界和前寒武系都发现了天然气,这些天然气均分布在东营组区域盖层之下,目前发现的5个气藏无一例外。
这类天然气埋藏深度普遍大于2500m ,,甲烷含量一般为75%～90%,C 2+重烃含量较高,多数为湿气。
在CFD1822构造东营组储集层中的天然气部分为高湿气,甲烷含量最低者为62.18%,重烃含量高达36.04%。
天然气的形成原因【学员问题】天然气的形成原因？【解答】天然气与石油生成过程既有联系又有区别：石油主要形成于深成作用阶段，由催化裂解作用引起，而天然气的形成则贯穿于成岩、深成、后成直至变质作用的始终；与石油的生成相比，无论是原始物质还是生成环境，天然气的生成都更广泛、更迅速、更容易，各种类型的有机质都可形成天然气腐泥型有机质则既生油又生气，腐植形有机质主要生成气态烃。
因此天然气的成因是多种多样的。
归纳起来，天然气的成因可分为生物成因气、油型气和煤型气。
无机成因气尤其是非烃气受到高度重视，这里一并简要介绍，最后还了解各种成因气的判别方法。
生物成因气概念生物成因气指成岩作用（阶段）早期，在浅层生物化学作用带内，沉积有机质经微生物的群体发酵和合成作用形成的天然气。
其中有时混有早期低温降解形成的气体。
生物成因气出现在埋藏浅、时代新和演化程度低的岩层中，以含甲烷气为主。
形成条件生物成因气形成的前提条件是更加丰富的有机质和强还原环境。
最有利于生气的有机母质是草本腐植型腐泥腐植型，这些有机质多分布于陆源物质供应丰富的三角洲和沼泽湖滨带，通常含陆源有机质的砂泥岩系列最有利。
硫酸岩层中难以形成大量生物成因气的原因，是因为硫酸对产甲烷菌有明显的抵制作用，H2优先还原SO42-S2-形成金属硫化物或H2S等，因此CO2不能被H2还原为CH4.甲烷菌的生长需要合适的地化环境，首先是足够强的还原条件，一般Eh油型气概念油型气包括湿气（石油伴生气）、凝析气和裂解气。
它们是沉积有机质特别是腐泥型有机质在热降解成油过程中，与石油一起形成的，或者是在后成作用阶段由有机质和早期形成的液态石油热裂解形成的。
形成与分布与石油经有机质热解逐步形成一样，天然气的形成也具明显的垂直分带性。
在剖面最上部（成岩阶段）是生物成因气，在深成阶段后期是低分子量气态烃（C2～C4）即湿气，以及由于高温高压使轻质液态烃逆蒸发形成的凝析气。
在剖面下部，由于温度上升，生成的石油裂解为小分子的轻烃直至甲烷，有机质亦进一步生成气体，以甲烷为主石油裂解气是生气序列的最后产物，通常将这一阶段称为干气带。
方正断陷不同成因天然气地球化学特征及成藏模式柳波;陆军;吕延防;付广;王世辉;金玮【摘要】Because of the complicated genetic types of gas, accurate identification of the sources of the nature gas has great significance to gas exploration in the Fangzheng Fault Depression.First,the genetic types of natural gas were classi-fied based on the gas components,alkane carbon isotopes and in combination with the actual geological conditions.Then, the thermal maturity of gas was correlated with source rocks in different tectonic units to reveal the gas sources based on identification of organic types and thermal evolution degree.The results show that the gas of this area can be divided into three types.Type A is dry gas and its genetic type is catalytic transitional zone gas generated by lacustrine mudstone in the Xin’ ancun-Wuyun Formations.Type B is wet gas and its genetic type is thermal coal-related gas generated by coal measure mudstones.Type C is also wet gas and its genetic type is petroliferous gas generated partly by humic organic ma-tter.It is associated with the oil generated by humic organic matters and is of hybrid sources.Differential structural activity on two sides of Yihantong fault is the main factor leading to the different geochemical characteristics and accumulation patterns of natural gas between the east and west sags.%方正断陷天然气成因类型复杂，查明气源对其天然气勘探具有重要意义。
川中高石梯—磨溪地区产层天然气地球化学特征刘营;龚燕秀;黄纯虎;侯绪林;吴康军;罗蓉;刘勇【摘要】在四川盆地高石梯—磨溪地区的震旦系—侏罗系发现了多个具有商业开采价值的天然气藏,目前尚无针对该区各产层天然气地球化学特征的系统性研究.本次研究以天然气的实验分析数据为基础,基于油气地球化学理论,重点对比不同产层天然气组分及碳同位素的特征差异,探索各产层天然气标志特征.研究表明,各产层天然气组分以CH4为主,陆相产层天然气C2 H6、重烃含量远高于海相产层,且不含H2 S;各产层天然气中CO2含量总体上随埋深的加深而升高;陆相甲烷的碳同位素值小于-36‰,海相甲烷的碳同位素值大于-36‰,且各产层天然气在C1—CO2碳同位素交会图上显示出较大差别.根据天然气特征差异,建立了研究区各产层的天然气划分图版.【期刊名称】《重庆科技学院学报（自然科学版）》【年(卷),期】2019(021)004【总页数】6页(P17-22)【关键词】四川盆地;高石梯—磨溪;天然气;地球化学特征;碳同位素【作者】刘营;龚燕秀;黄纯虎;侯绪林;吴康军;罗蓉;刘勇【作者单位】重庆科技学院石油与天然气工程学院,重庆 401331;复杂油气田勘探开发重庆市重点实验室,重庆 401331;西南油气田公司川中油气矿研究所,四川遂宁629000;西南油气田公司川中油气矿研究所,四川遂宁 629000;西南油气田公司川中油气矿研究所,四川遂宁 629000;重庆科技学院石油与天然气工程学院,重庆401331;复杂油气田勘探开发重庆市重点实验室,重庆 401331;西南油气田公司川中油气矿研究所,四川遂宁 629000;西南油气田公司川中油气矿研究所,四川遂宁629000【正文语种】中文【中图分类】P6181 研究区概况四川盆地是我国南方最大的含油气叠合盆地，天然气勘探历史较长。
高石梯—磨溪地区位于四川盆地中部，东起渠县，西邻乐至县，南起重庆合川市，北至营山县；其构造位于乐山—龙女寺古隆起东部，该隆起经历了多期构造运动，纵向上具有多个成藏组合[1-3]。
关于我国天然气资源概况及使用方向的建议能源是一个国家赖以生存的命脉，没有能源任何现代文明都将无从谈起。
就人均资源占有量而言，我国的一次能源非常匮乏。
我国是世界最大的燃煤国，但煤炭的探明储量仅占世界的11%，而人口却占世界的21%，全球煤炭探明储量可开采230年，而我仅90年。
我国的石油探明储量仅占世界的2.4%，全球可开采48年，我仅22年。
因此，开发利用新兴能源，提高资源综合利用效率，是我国能源工业能否持续支撑国家现代化建设的关键所在。
无论从目前国家的资源配置、可持续发展对环境保护的要求、以及国家地缘政治的现实状况，天然气无疑是目前最理想、最切实际、最具前途的新兴能源。
与煤炭、石油等黑色能源相比，天然气燃烧过程中，所产生的影响人类呼吸系统健康的氮化物、一氧化碳、可吸入悬浮微粒极少，几乎不产生导致酸雨的二氧化硫，而产生导致地球温室效应的二氧化碳的排放为煤的40%左右，燃烧之后也没有废渣、废水。
天然气的转换效率高，环境代价低，投资省和建设周期短等优势，积极开发利用天然气资源已成为全世界能源工业的主要潮流。
天然气资源概况天然气是一种埋藏于地下的可燃性气体，无色无味，主要成分中85~95%为甲烷（CH4），比重轻于空气，极易挥发，并在空气中扩散迅速。
天然气与空气混合浓度在5~15%时遇明火或大于天然气燃点530℃时即燃烧，属可燃可爆性气体。
在-162℃常压下可液化，称液化天然气（LNG），液化后体积缩小到1/600。
天然气属于清洁燃料，几乎不含硫、粉尘和其他有害物质，燃烧时产生二氧化碳少于其他化石燃料，造成温室效应较低，如果将天然气的效应系数为1，则石油为1.85，煤为2.08。
地球上已探明的天然气地质储量超过140万亿立方米，年开采2万多亿立方米，可采68年。
而天然气的勘探、开采和利用还又许多工作可做。
专家们证实，占天然气主要成份的甲烷不仅可以有机生成，也可以无机合成。
早在地球形成之初，甲烷就已经存在于地壳之中，天文学家也发现一些星球可能是被甲烷大气层包围着，这一理论大大拓展了天然气资源的勘探领域。
一、天然气天然气是指动、植物遗体通过生物、化学及地质变化作用，在不同条件下生成、转移，并在一定压力下储集，埋藏在深度不同的地层中的优质可燃气体。
其主要成分是饱和烃，以甲烷为主，乙烷、丙烷、丁烷、戊烷含量不多，也含有少量非烃类气体，如一氧化碳、二氧化碳、氮气、氢气、硫化氢、水蒸气及微量的惰性气体氦、氩等。
1. 密度和相对密度常温、常压下甲烷的密度为0.7174kg/m3，相对密度为0.5548。
天然气的密度一般为0.75 kg/m³～0.8kg/m³，相对密度一般为0.58～0.62。
2. 着火温度甲烷的着火温度为540℃。
3. 燃烧温度甲烷的理论燃烧温度为1970℃。
天然气的理论燃烧温度可达到2030℃。
4. 热值热值是指1标准立方米某种气体完全燃烧放出的热量，属于物质的特性，符号是q，单位是焦耳每立方米，符号是J/m³。
热值有高位热值和低位热值两种。
高位热值是指一标准立方米气体完全燃烧后其烟气被冷却至原始温度，而其中的水蒸气以凝结水状态排出时所放出的热量。
低位热值是指一标准立方米气体完全燃烧后其烟气被冷却至原始温度，但烟气中的水蒸气仍为蒸气状态时所放出的热量。
燃气的高位热值在数值上大于其低位热值，差值为水蒸气的气化潜热。
由于天然气是混合气体，不同的组分以及组分的不同比例，都会有不同的热值，表1为几个不同产地的天然气热值。
表1 不同种类的天然气热值5. 爆炸极限可燃气体和空气的混合物遇明火而引起爆炸时的可燃气体浓度范围称为爆炸极限。
在这种混合物中，当可燃气体的含量减少到不能形成爆炸混合物时的含量，称为可燃气体的爆炸下限，而当可燃气体含量一直增加到不能形成爆炸混合物时的含量，称为爆炸上限。
表2为常见几种气体的热值表和爆炸极限。
其中热值是在273.15K、101325Pa 条件下测定，其爆炸极限是在293.15K、101325Pa条件下测定。
由于天然气的组分不同，爆炸极限存在差异。
