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《长江大学》 2012年 硕士论文
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柴达木盆地三湖地区生物气生气模式与源岩评价

宋娜娜  
【摘要】:生物气是一种重要的后备接替能源,具有埋藏潜、分布广、储量大、洁净等优点。在世界各地,生物气广泛分布,是天然气资源的重要组成部分。据统计,生物气资源量约占世界天然气总资源量的14.5%,已探明储量15.5万亿方,占世界天然气总探明储量的20%。加上有待发现的浅层生物气,估计探明后可达天然气总资源量的25%-30%,已成为一种重要的天然气资源构成。 柴达木盆地为一大型中新生代内陆沉积盆地,三面环山,西北部阿尔金山,东北祁连山,西南为昆仑山,海拔2650-3000m。三湖地区是我国乃至世界最为著名的第四系生物气产区,三湖地区西起那北-落雁山-红三旱四号一带,东至南北霍布逊湖,北以陵间、锡南、埃南断裂为界,南至昆仑山前的边界断裂,面积约50000km2。目前已探明6个整装生物气田,天然气三级地质储量累计达3202.71×108m3。 从1958年至今,虽然柴达木盆地的生物气勘探研究已有近六十年的历史,许多学者也在微生物学和地球化学特征等方面对该盆地生物气的地球化学特征、鉴别标志、成因机理、产气条件、聚集条件和远景储量等方面上取得了重要的进展,但是,在生物气资源评价方法和体系上尚存在一些问题,原有的石油地球化学评价方法和体系不能满足和适应具有微生物化学成因和关键要素的生物气资源勘探,“对于生物气形成,沉积有机质的类型、丰度并不重要,沉积有机质的丰富程度跟生物气的形成没有直接关系,”“需重新建立生物气源岩评价体系”。 基于这些,本文采用非常规分析方法,借鉴土壤及浅层沉积物中有机质分析方法,重点分析了该区沉积有机质的分布规律,对该区生物气营养底物来源机制进行了讨论,并提出了生物气的连续生气,动态成藏的生气模式。 主要认识如下: 1.弱成岩过程热力与微生物共同作用是地质盆地生物气形成的主要机制。柴东生物气的形成不仅依赖于沉积埋藏下来的蛋白质之类的继承性活性有机质,还与由热力作用产生的次生性活性有机质丰度有关。随着深度增加-温度/压力改变,原始继承性活性有机质在逐渐消耗而减少的同时,次生性活性有机质仍有进一步的补充,而来源机制主要为温度对有机质的改造重组作用。同时,浅层沉积物中能被微生物利用的活性有机质要多于深层。 2、TOC可作为评价生物气源岩生气能力的良好指标。实验证明,TOC含量与ROC的含量呈现很明显的线性关系,同时,碳质泥岩中活性有机质的含量明显高于暗色泥岩;△ROC含量与TOC含量也呈现明显的正相关关系,这表明沉积物中有机质越丰富,在热力作用下,活性有机碳增加幅度越大;TOC与热释重具有较好的线性关系,这也表明TOC含量越高所含有的可供微生物利用的活性有机质也越高。因此,TOC与微生物营养底物供给均具有正相关关系,表明该参数可作为评价生物气源岩生气能力的良好指标;高丰度有机质层的存在是生物气得以成藏的基础和前提。 3.柴达木生物气成藏模式为持续生气,动态成藏。涩北一号和二号构造间的鞍部涩北1井,从浅到深均检测到丰富的微生物存在,表明产甲烷菌群的生存与繁衍提供了生物气持续形成的动力源泉。而甲烷生物模拟实验数据表明,第四系和上第三系沉积有机质均可以在产甲烷菌和其它厌氧菌的共同作用下,形成生物甲烷气。同时,三湖地区生物气源岩(湖相暗色泥质岩)较为发育,从浅至深多套源岩发育奠定了该区空间上生气形成的连续性,为生物气的持续生成藏奠定了物质基础。因此,丰富的微生物群落、多套源岩的发育、有机质的持续快速沉积和埋藏维持着柴达木盆地生物气的持续生气和动态成藏。 有待进一步解决的问题: 虽然已经证明,弱成岩过程热力与微生物共同作用是地质盆地生物气形成的主要机制,但是需要进一步查明有机质丰度如何控制和影响着生物气的形成等问题。 其次,对于有机质转化程度缺乏定量化指标,本文研究发现生物气源岩中可溶有机质可极大提高有机质的丰度。证明现阶段存在丰富的微生物可利用的营养物质。但是,现阶段有机质的存在只能说明未来生成生物气的潜力较大,缺乏与已生成生物气的有机质部分建立起联系的指标。 第三,对于柴达木盆地生物气形成的地质地球化学条件及主控因素仍然认识不清。生物气成藏条件比较复杂,地层除了具备充足的气源条件外,还需要圈闭、储盖层、运聚、保存等条件的有效配置,生物气成藏富集规律、成藏控制因素还有待深化认识。不同层段的生烃中心、生气强度及其对气藏的控制作用也有待深入研究。生物气形成机理(二氧化碳还原为主,还是乙酸分解为主)、地层中形成条件(Eh值、温度、PH值、矿化度、压力、有机质组成、成岩作用等)还有待深化认识,生物气源岩评价标准、评价参数也需要分析研究,以便确定有效气源岩范围、生烃规模及资源量。


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