天然气地球化学

稳定碳同位素法在油气地球化学分析中的应用李惠平（中国地质大学地球科学学院，湖北武汉，430074）摘要: 随着现代分析测试技术的提高,碳同位素在油气地球化学中的应用也越来越广泛。

总结碳同位素在油气地球化学中的应用,这些应用包括:用碳同位素研究来鉴别原油的生成环境和母质类型,对天然气进行成因分类和鉴别,判断天然气的成熟度,进行油气源对比，讨论油气的次生变化,研究油气运移,研究天然气的混合情况和油藏地球化学。

关键词: 稳定碳同位素;油气地球化学;进展1.鉴别原油的生成环境和油气母质类型稳定碳同位素技术在油气地球化学上应用广泛。

现在普遍认为石油是由古代海相或陆相盆地中的沉积有机质随地层沉降埋深热演化而生成的, 沉积环境决定了有机质的性质, 而有机质的类型影响生成油的碳同位素组成。

因此, 通过原油单体烃碳同位素的研究, 可以确定其生成环境和母质来源。

一般认为原油< - 30‰时, 其烃源岩的沉积环境为海相; 为- 29. 5‰～ - 28‰时, 其烃源岩的沉积环境为湖相; 为- 28‰～ - 24‰时, 其烃源岩的沉积环境为陆相, 与煤系地层有关。

总的来说, 海相来源原油碳同位素比陆相来源的轻。

Bjoroy研究认为湖相来源和陆相来源的原油中正构烷烃和类异戊二烯的同位素值有明显的差别: 在湖相来源的原油中, 类异戊二烯的同位素值与相同碳原子数的正构烷烃的类似; 而在陆相来源的原油中, 类异戊二烯的同位素值比相应的正构烷烃的轻;在湖相来源的原油中, 正构烷烃和类异戊二烯的同位素比值均随着碳原子数的增加变化微弱; 在陆相来源的原油中, 正构烷烃的同位素比值随着碳原子数的增加而变轻, 而类异戊二烯的同位素比值则随着碳原子数的增加而变重。

沈平等将我国主要地区石油分离为饱和烃和芳烃两个馏份进行碳同位素测定, 发现不同来源的石油, 其饱和烃和芳烃的碳同位素组成具有明显差异: 对型或煤系有关的轻质油, 其饱和烃和芳烃都富集较重的碳同位素,型原油与煤系有关的轻质油(或凝析油) 相比, 均具有较轻的饱、芳同位素组成。

地球化学专业英语词汇摘要：地球化学是一门研究地球及其组成、结构、演化和变化的自然科学。

地球化学专业的学习需要掌握一些基本的英语词汇，以便阅读和理解相关的文献、报告和数据。

本文根据地球化学的主要内容，将英语词汇分为以下几个部分：地球构造、岩石和矿物、地球化学过程、地球化学分析和方法、地球化学应用和专业术语。

每个部分给出了一些常用或重要的英语词汇，并列出了中文和英文的对照。

一、地球构造地球构造是指地球内部的结构和组成，以及它们之间的相互作用。

地球构造是影响地球表面形态和动力学的重要因素，也是地球化学研究的基础。

以下是一些与地球构造相关的英语词汇：中文英文地球Earth地核core内核inner core外核outer core地幔mantle上地幔upper mantle下地幔lower mantle地壳crust大陆地壳continental crust海洋地壳oceanic crust岩石圈lithosphere滑动圈asthenosphere板块plate板块运动plate tectonics板块边界plate boundary构造带tectonic belt构造单元tectonic unit构造环境tectonic setting构造活动tectonic activity二、岩石和矿物岩石和矿物是地球化学研究的主要对象，它们记录了地球历史上发生过的各种物理、化学和生物过程。

岩石是由一个或多个矿物组成的固态聚合体，根据形成方式可以分为火成岩、沉积岩和变质岩。

矿物是具有一定的化学成分和结晶结构的自然形成的无机固体。

以下是一些与岩石和矿物相关的英语词汇：中文英文岩石rock火成岩igneous rock沉积岩sedimentary rock变质岩metamorphic rock岩浆岩magmatic rock火山岩volcanic rock侵入岩intrusive rock喷出岩extrusive rock碎屑岩clastic rock化学沉积岩chemical sedimentary rock生物沉积岩biogenic sedimentary rock原生变质岩protolith metamorphic rock接触变质岩contact metamorphic rock区域变质岩regional metamorphic rock热变质岩thermal metamorphic rock压力变质岩pressure metamorphic rock矿物mineral晶体crystal晶面crystal face晶轴crystal axis晶系crystal system对称元素symmetry element对称性symmetry矿物学mineralogy矿物化学mineral chemistry矿物物理mineral physics矿物光学mineral optics三、地球化学过程地球化学过程是指地球内外发生的各种化学反应和物质迁移，它们造成了地球各部分的化学组成和同位素比例的差异和变化。

Vol.12，No.4Aug.20182018年第12卷·第4期天然气技术与经济Natural Gas Technology and Economy元坝气田天然气组分与同位素特征分析doi ：10.3969／j.issn.2095-1132.2018.04.0050引言元坝气田位于四川省苍溪县及阆中市境内，为一个大型低缓构造带，其北西为九龙山背斜构造带西南倾末端，北东为通南巴背斜构造带西南倾末端，南部为川中低缓构造带的北部斜坡。

该区海相构造层整体比较平缓，褶皱小，断层不发育，仅在川中低缓构造带的北部及九龙山背斜构造带东南翼发育一些裙边状的小型鼻状构造。

该气田是我国首个超深层生物礁大气田，也是目前国内规模最大、埋藏最深的生物礁大气田［1-2］，气藏硫化氢含量高，达1.2%～13.5%，整体表现为高含硫化氢的酸性气藏。

气藏现今埋深6200～7000m ，至2015年底，在海相礁滩领域累计探明储量为2195.82×108m 3，初步建成40×108m 3／a 的产能。

前人对四川盆地高含硫化氢气藏的研究已做了大量工作，研究重点主要集中在川东地区热化学硫酸盐还原作用机理［3-4］、对储层改造作用［5-6］、高含硫化氢气藏成因类型与分布规律探讨［7-10］方面，认为在川东海相层系硫酸盐热化学还原反应（TSR ）普遍，使得天然气原有的地球化学特征发生了改变，同时产生的酸性流体对碳酸盐岩储层具有改善作用。

而对四川盆地其他地区的TSR 作用研究较少，笔者通过对四川盆地北部元坝地区长兴组生物礁大气田的天然气地球化学特征和碳、氢同位素组成等进行系统研究，探讨了TSR 作用对天然气组分与碳氢同位素组成的影响，将对四川盆地深部碳酸盐岩油气勘探开发有着重要的现实意义。

1天然气地球化学特征1.1组分特征元坝气田长兴组天然气甲烷在烃类中的相对含量大都在99.4%～99.9%，C 2以上的重烃含量均少于1%，表现为典型的干气特征。

《天然气地球科学》投稿征稿简则（官方认证）《天然气地球科学》（月刊）为国内外公开发行的综合性、学术性刊物，其宗旨是评述天然气地球科学的研究进展，报道世界各国开发地壳中常规天然气的新理论、新技术、新方法，介绍我国天然气科技攻关和勘探新成果，促进我国天然气地质学学科的发展，推动我国天然气田的勘探与开发。

近期目标以报道烃类气体的研究和勘探开发为主；长远目标是报道地壳和大气圈中的一切有用气体的研究和开发利用，以及这些气体与人类生存环境的关系。

目前，本刊主要刊登国内外有关天然气研究和勘探开发方面的新理论、新技术方法和新成果，设有综述与评述、天然气地质学、天然气地球化学、天然气勘探、天然气开发、非常规天然气、天然气与环境、天然气资源与经济、研究前缘等栏目。

欢迎国内外天然气工作者将理论水平高、研究方法新、应用前景广的稿件投到本刊。

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观测、实验、统计数据应客观可靠并应包括新近的数据。

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天然气的探测与勘探技术天然气作为一种重要的能源资源，在现代社会中发挥着至关重要的作用。

为了满足不断增长的能源需求，天然气的探测与勘探技术变得尤为重要。

本文将探讨天然气的探测与勘探技术及其在能源领域的应用。

一、引言天然气是一种天然的燃料资源，其主要成分为甲烷。

天然气在供暖、发电和工业用途中都有广泛的应用。

由于其高效且清洁的特性，天然气逐渐取代了传统的煤炭和石油，成为一种重要的能源替代品。

因此，天然气的探测与勘探技术对于能源行业的可持续发展至关重要。

二、天然气探测技术天然气探测技术是指通过各种物理、地球化学和地球物理方法来找到天然气的存在和储量分布情况。

以下是几种常见的天然气探测技术：1. 地质勘探地质勘探是通过钻探和采样分析来确定天然气存在的区域。

勘探人员首先进行地质调查，根据地层构造、岩性和地球化学特征等因素，确定可能含有天然气的区域。

然后，他们进行地质钻探，获取地下岩石和土壤样本进行分析，从而确认是否存在天然气。

2. 地震勘探地震勘探是利用地震波在不同密度的岩石中传播的特性来确定地下岩层结构和储层特征。

通过发送地震波并记录返回波的时间和振幅，勘探人员可以绘制出地下地层的地震剖面图，从而判断是否存在天然气储藏。

3. 重力和磁力勘探重力和磁力勘探利用重力和磁力场的变化来确定地下储层的特征。

通过使用引力仪和磁力仪测量地表重力和磁场的变化，勘探人员可以推断出地下岩石的密度和磁性，进而确定天然气储藏的位置和规模。

三、天然气勘探技术天然气勘探技术是指通过各种方法来确定天然气的产量和储量。

以下是几种常见的天然气勘探技术：1. 孔隙度测量孔隙度测量是通过钻探岩石样本，并用孔隙度仪器测量岩石孔隙率来确定石层中储存天然气的能力。

孔隙度测量可以帮助勘探人员评估储层的产能及其潜在的天然气储量。

2. 储层特征分析储层特征分析是通过岩心采样和物理测试来评估储层的物理特性，如渗透率、孔隙度和渗透能力等。

通过对储层特征进行分析，勘探人员可以确定储层的天然气产能以及开采的可行性。

彭平安中国科学院院士、有机地球化学家
彭平安，男，1960年11月15日出生，浙江天台人。

1982年毕业于浙江大学，1991年在中国科学院地球化学研究所获博士学位。

2013年当选为中国科学院院士。

彭平安是有机地球化学家。

主要从事石油天然气地球化学、环境地球化学、生物地球化学研究。

主持或参加50多项国家攻关、国家973、中国科学院重大、国家自然科学基金重点项目的研究工作。

在盐湖沉积环境浅成烃、卟啉化合物、含硫化合物、高分子物质（沥青、干酪根、碳黑）结构以及毒害有机物与自然有机质的关、非生物降解过程的研究中取得突出成绩。

近期致力于自然有机质与毒害污染物之间的关系、自然界非生物降解等研究。

发表SCI源期刊论文157篇，其中第一作者与通信作者论文53篇。

获省部级、国家级科技奖8项。

莺歌海盆地天然气气源及运移的地球化学特征沈平;陈践发;陶明信;张同伟;张启明;张泉兴;黄保家【期刊名称】《天然气地球科学》【年(卷),期】1996(7)1【摘要】依据收集的莺歌海盆地20多个天然气样(其储层深度分布在1280m～2664m),分析了该盆地天然气组分及同位素组成。

指出:天然气中烃类气以甲烷为主,气体偏干,C_1/∑C_(1-5)多数大于0.95;甲烷碳同位素偏重,δ^(13)C_1为—37‰～—31‰,δ^(13)C_2值均大于—28‰,为Ⅲ型母质形成的天然气特征,δ^(13)C_2<δ^(13)C_3<δ^(13)C_4,且三者相互间差值小,天然气演化程度高。

根据莺歌海盆地地层埋深与镜质体反射率(R_o),说明这些气体应从下部运移而来。

通过对地层埋深与R_o和Ⅲ型母质有关的δ^(13)C_1与R_o的关系,进行天然气垂向运距的计算,追索源岩的可能埋深在3364～3982m或更深部位。

其天然气除源于莺歌海盆地莺-黄组外,其下层上第三系梅山组将成为盆地供气的重要来源之一。

天然气中氦同位素~3He/~4He值为10^(-7)～10^(-8),主要源于地壳,氩同位素具低比值(^(40)Ar/^(36)Ar为302～326),呈上第三系特征,表明莺歌海盆地的天然气主要源于上第三系深部层位有机母质达到高成熟阶段形成的天然气,并经中-长距运移在浅部储层聚集成藏。

【总页数】8页(P9-16)【关键词】天然气;同位素;气体运移;地球化学特征;气源【作者】沈平;陈践发;陶明信;张同伟;张启明;张泉兴;黄保家【作者单位】中国科学院兰州地质研究所;南海西部石油公司勘探开发科学研究院【正文语种】中文【中图分类】P618.130.4;P618.130.1【相关文献】1.沁水盆地煤层气气源岩地球化学特征及气源潜力分析 [J], 王万春;陶明信;任军虎;康晏;张小军2.莺歌海盆地流体压裂与热流体活动及天然气的幕式运移 [J], 董伟良;黄保家3.莺歌海盆地输导系统及天然气主运移方向 [J], 黄保家;李绪深;谢瑞永4.莺歌海盆地泥岩压实特征与油气初次运移 [J], 朱芳冰;田世澄5.莺歌海凹陷东斜坡L气田天然气成因及运移模式 [J], 杨计海;黄保家因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

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表格标题在表格顶线上面居中排。

烃类地球化学烃类是指由碳和氢元素组成的有机化合物，主要存在于地球上的石油、天然气和煤等矿产资源中。

烃类也是地球化学中一个非常重要的研究领域，因为烃类能够提供有关地质历史、地球生命演化以及地质资源形成的关键信息。

下面将介绍烃类地球化学的相关内容。

1. 烃类的化学成分烃类的主要成分是碳和氢元素，普遍含有硫、氧、氮等杂质。

烃类按照碳原子数的不同可以分为烷烃、烯烃、芳香烃、脂肪族化合物、萜烯类化合物等多种类型。

不同类型的烃类具有不同的物理性质和地球化学特征，研究不同类型烃类的分布和来源有助于了解地球的演化历程。

2. 烃类在地球上的分布烃类主要分布在地球的岩石中，其中以海相沉积岩和陆相沉积岩为主要的烃类富集层。

烃类在地球上的分布具有一定的规律性，因此，对不同类型沉积环境中烃类的分布和组成有深入研究，可以为寻找和探测烃类资源提供重要的参考依据。

烃类是地球化学中研究的一个重要领域，其地球化学特征具有复杂性和多样性。

下面列举几个常见的烃类地球化学特征：（1）稳定碳同位素特征烃类中的碳同位素组成与碳-12相对含量存在差异，称为稳定碳同位素效应。

烃类中的稳定碳同位素特征可以用于判别物源类型和演化历史，具有重要的地球化学意义。

（2）生物标志物特征生物标志物是指通过分析化石或现代生物样品提取的烃类化合物，具有表征生物来源和生物演化历史的特征。

生物标志物具有物种特异性、来源广泛和稳定性等特征，在石油勘探和环境监测等领域都有广泛的应用。

（3）地球化学勘探指标特征在烃类地球化学勘探中，常用地球化学指标来评估烃类富集的有利条件和可能性。

常见的地球化学指标有溶解氧、水素指数、总有机碳含量、烷基化合物比值等。

4. 烃类资源的开发利用烃类是地球上非常重要的能源资源，其开发利用对社会经济和能源安全具有重要意义。

目前石油和天然气是世界主要的能源来源，不断开发新的矿产资源和提高开采效率对能源丰富化和可持续发展具有重要的促进作用。

在烃类资源的开发利用过程中，烃类地球化学的理论和方法也得到了广泛的应用，为烃类资源的合理开发提供了重要的技术支持。

地球化学复习资料地球化学是研究地球的化学组成、化学作用和化学演化的科学。

它涉及到地质学、化学、物理学等多个学科领域，对于理解地球的形成、演化以及各种地质过程具有重要意义。

以下是为大家整理的地球化学复习资料，希望能帮助大家更好地掌握这门学科。

一、地球化学的基本概念1、元素的丰度元素在地球或宇宙中的平均含量称为元素的丰度。

了解元素丰度是研究地球化学的基础，它可以帮助我们了解地球的化学组成以及各种元素在地球中的分布规律。

2、同位素同位素是指具有相同质子数但中子数不同的原子。

同位素在地球化学研究中具有重要作用，例如通过同位素比值可以推断地质过程的温度、压力等条件。

3、克拉克值克拉克值是指元素在地壳中的平均质量分数。

它是衡量元素在地壳中相对含量的重要指标。

二、地球化学的研究方法1、野外观察与采样地质工作者在野外对岩石、土壤、水样等进行观察和采集，为后续的实验室分析提供样本。

2、实验室分析包括对样品进行元素含量测定、同位素分析、矿物鉴定等。

常用的分析方法有原子吸收光谱法、质谱法等。

3、数据处理与解释对获得的大量数据进行处理和分析，运用统计学方法和地球化学理论来解释地质现象和过程。

三、地球化学的分支学科1、岩石地球化学研究岩石中元素的分布、迁移和演化，以揭示岩石的成因和地质过程。

2、矿床地球化学研究矿床形成的地球化学条件、成矿物质来源以及矿床的勘查和评价。

3、环境地球化学关注环境中化学元素的迁移转化规律，以及人类活动对环境的影响。

4、有机地球化学研究地球上有机物质的组成、结构和演化，与石油、天然气等能源的形成和勘探密切相关。

四、地球化学在地质学中的应用1、地质年代学通过同位素测年方法，确定岩石和地质事件的年龄，建立地质年代表。

2、成岩成矿作用研究分析岩石和矿床形成过程中的元素迁移和聚集规律，为找矿提供理论依据。

3、地球内部结构和演化根据地幔和地核的元素组成和同位素特征，探讨地球内部的结构和演化过程。

4、古环境重建利用沉积物中的元素和同位素指标，恢复过去的气候、环境条件。

( 安全管理 )单位：_________________________姓名：_________________________日期：_________________________精品文档 / Word文档 / 文字可改天然气分类(标准版)Safety management is an important part of production management. Safety and production are inthe implementation process天然气分类(标准版)一、天然气分类原则(1)按组分划分：干气、湿气；烃类、非烃类。

(2)按天然气来源划分：有机来源、无机来源。

(3)按生储盖组合划分：自生自储型、古生新储型和新生古储型。

(4)按天然气相态划分：游离气、溶解气、吸附气、固体气(气水化合物)。

(5)按有机母质类型划分：腐殖气(煤型气)、腐泥气(油型气)、腐殖腐泥气(陆源有机气)。

(6)按有机质演化阶段划分：生物气、生物一热催化过渡带气、热解气(热催气、热裂解气)、高温热裂解气等。

(7)其他。

二、国内外学者对天然气类型划分20世纪五六十年代，前苏联的学者以气体的来源、化学成分、存在条件为基础划分天然气类型，对广义天然气研究起积极推动作用。

七八十年代，欧美的地质学家，趋向于以狭义天然气为主的成因分类，并形成以有机来源和无机来源两大类天然气成因分类的轮廓，出现以有机质不同母质类型天然气划分的雏型，见表1-1-1。

80年代，我国天然气地质学家发展了狭义天然气成因类型的划分，确定了天然气有机和无机两大基本来源，明确地提出有机成因气中的油型气和煤型气的基本类型，并以有机质的化学作用形式及演化特征，确定出微生物作用形成的生物气、热解作用形成的热催化气和热裂解气的概念，见表1-1-2。

1989年戴金星院士等提出原始物质、化学作用形式及成熟度、组分、相态等不同天然气分类方案，见表1-1-3。

实验一：有机碳含量测定一、实验目的通过实验，加强对反映烃源岩各种地球化学特征的相关指标的认识，掌握基本分析方法和操作步骤及其地质应用。

二、实验原理有机碳含量是指岩石中所有有机质含有的碳元素的总和占岩石总重量的百分比。

有机质含量=有机碳含量×K将去除无机碳的样品，在1300℃~1500℃高温充分氧气存在的条件下进行灼烧45~90秒。

有机碳被氧化为CO2、二价硫被氧化为SO2。

生成SO2、CO2和CO气体，流经各种吸收管除去杂质。

SO2进入硫红外池，检测出样品中硫元素的百分含量。

CO2和CO进入催化炉，将CO转化为CO2，然后进入硫红外池，检测出样品中碳的百分含量。

三、实验步骤1.样品的前处理(1)碎样：将要分析的岩样洗去表面污物，在40~60℃的烘干箱内烘干后粉碎；(2)过筛：过100目标准筛，装入样品袋，放入干燥器待用；(3)称样：在万分之一天平称取0.5~1.0克岩样，放入透水瓷坩埚中；(4)酸化：（去除无机碳）将坩埚放入50ml烧杯中，加25ml 10%的盐酸溶液，浸泡3~4小时后，将烧杯放在水浴锅上加热，温度控制在70℃，使烧杯中的液体慢慢蒸发40分钟；(5)水洗：取出冷却到室温，将坩埚放在抽滤器上，用蒸馏水洗至中性；(6)烘干：取出盛样坩埚放在烘箱内60~80℃烘干，时间为6~8小时。

取出放入干燥器内准备分析测定。

2.样品上机测定(1)开机稳定1个小时；(2)打开氧气、空气分压表，压力控制在36磅/平方英尺；(3)所有最初启动程序必须全部完成，正常操作为自动形式；(4)样品上机测定：从干燥机内将样品取出，在每一个样品中加铁助熔剂0.5克，加铜助熔剂0.2克。

输入样品编号和样品质量，然后将坩埚放入感应炉，按一下分析开关，分析自动进行，结果显示于计算机上；(5)取出废坩埚，放入第二块样品，按上述步骤分析，依次进行下去；(6)空白实验：从某一分析结果中选取标准值，它的差异平均值是新的空白值。

东濮凹陷户部寨气田天然气成藏地球化学特征
李宗亮;蒋有录;鲁雪松
【期刊名称】《西南石油大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2008(030)002
【摘要】主要通过天然气组分、碳同位素、氩同位素、轻烃等地球化学数据,分析了东濮凹陷户部寨气田天然气来源、运聚相态,并结合烃源岩的埋藏演化史和断层活动期,综合判断了天然气充注成藏的时间,分析了成藏过程.研究表明,户部寨气田沙三下亚段-沙四段天然气主要为沙一期石炭-二叠系生成的煤成气,运移以游离相为主,混有很少量东营中期濮卫洼陷沙三下-沙四上亚段生成的油型气.
【总页数】4页(P57-60)
【作者】李宗亮;蒋有录;鲁雪松
【作者单位】中国石油大学地球资源与信息学院,山东,东营,257061;中国石油大学地球资源与信息学院,山东,东营,257061;中国石油大学地球资源与信息学院,山东,东营,257061;中国石油勘探开发研究院,北京,100083
【正文语种】中文
【中图分类】TE122.1
【相关文献】
1.相干体技术在东濮凹陷户部寨地区裂缝预测中的应用 [J], 周玲
2.东濮凹陷户部寨地区沙三、四段储层特征研究 [J], 王翠英;赵其磊;代光远;张淑芹;吴亚生
3.东濮凹陷户部寨地区油气成藏模式研究 [J], 谢书琴;张淑芹;许克峰;刘占军
4.东濮凹陷户部寨地区致密砂岩储层裂缝发育规律 [J], 杨依超;郭丽
5.东濮凹陷户部寨地区致密砂岩储层裂缝发育规律研究 [J], 周长军;郭丽
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