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《中国科学院研究生院(兰州地质研究所)》 2004年
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黄骅坳陷中北区浅层天然气和原油解析气地球化学特征与成因

李秀芬  
【摘要】:大港油田历经三十多年的勘探,己建成具有一定生产规模的油气区。然而,近年来,随着勘探程度的不断提高,勘探难度只益增大,资源接替成为制约油田发展的主要问题。因此,开辟新层系、新领域,寻找中、浅层油气藏已成为目前勘探的当务之急。下第三系沙河街组是最重要的烃源层系,其中中、深层的油气主要来源于沙河街组,以往的勘探层段多在沙三段深层。然而在近年的勘探实践中,在黄骅坳陷中北区中、浅层新完钻了一批探井,获得新的突破,预示着大港探区中、浅层具有良好的油气勘探前景,同时给油气研究工作提出了新的问题:(1)黄骅坳陷中北部地区浅层天然气地球化学特征、成因类型和判识指标如何?(2)黄骅坳陷中北部地区浅层天然气来源如何?由于这些问题未解决直接影响了中浅层天然气勘探方向的选择。此外,近年来,(1)天然气氢同位素新的测试技术的建立为天然气成因类型划分和气源对比提供了新的手段,但有关不同类型天然气氢同位素特征、判识指标、演化模式等尚不清楚;(2)稀有气体同位素是天然气气源对比的重要手段,但原油溶解气稀有气体同位素能否作为油源对比的方法尚不清楚。因此本文在回答产业部门所关心的大港油田天然气成因类型、判识指标和天然气来源的同时,研究了天然气氢同位素分馏控制因素、成因判识指标,建立了油型气热演化模式;探讨了原油溶解气稀有气体同位素特征、来源并进行了气源对比。通过上述研究取得了以下主要成果(其中第6、7、8点为创新性认识): 1.黄骅坳陷中北区天然气甲烷含量变化范围为68.2%~97.1%,主要分布在75%~95%,平均值达84.3%(32);重烃含量介于0.6%~25.3%之间,主体位于0~20%,平均为12.3%(32);干燥系数分布于0.77~0.99范围,主要分布在0.8~0.9,平均值为0.88(32)。天然气甲烷含量、重烃含量和C_1/C_(1-5)分布总体显示了湿气特征,结合其形成的地质条件,主体应为原油伴生气。甲烷含量大于95%和C_1/C_(1-5)>0.95达到干气属性的气样主要分布在港西和港东。 2.黄骅坳陷中北区天然气甲烷碳同位素δ~(13)C_1分布在-52.0‰~-37.0‰之间,平均值为-44.9‰(32);δ~(13)C_2分布在-33.8‰~-21.5‰范围,总体平均为-27.8‰(32)。结合δ~(13)C_1和δ~(13)C_2分布,δ~(13)C_1主峰群位于-48‰~-42‰之间,显示了 黄弊坳陷中北区天然气主体以油型原油伴生气为主的特征;港西油气田的部分气 样是以甲烷为主的次生生物气与煤成气的混合气;唐家河区除原油伴生气外部分 甲烷较重(613c:一2编)的样品,它们是成熟阶段的煤成气。 3.黄弊坳陷中北区绝大部分天然气烃类系列碳同位素组成具有6’3cl6 13cZ6 13C3sl3c;的正常演化序列,港西油气田部分气样存在倒序演化,可 能具有混源特征。据天然气分子碳原子数倒数与碳同位素关系判别,唐家河部分 气样为来源于I一n型干酪根的油型气,而唐家河也存在部分煤成气,港西油气 田的部分样品为次生生物气与煤成气的混合气。 4.据天然气碳同位素、碳同位素差值之间的关系,黄弊坳陷中北区绝大部 分油气田如唐家河、六间房、马东、王徐庄、张巨河的大部分天然气为油型原油 伴生气;唐家河也存在部分成熟阶段的煤成气;港西部分气样为以甲烷为主的次 生生物气与煤成气的混合;羊二庄、板桥和唐家河个别甲烷碳同位较轻的样品为 低熟的生物二热催化过渡带气.天然气组分与碳同位素之间的关系说明唐家河有 部分运移残留气.根据天然气In(cllcZ)与In(cZIC3)和乙’3c2-3与In(czlc3) 的关系,黄弊坳陷中北区绝大部分天然气为干酪根初次裂解气。 5.黄弊坳陷中北区天然气气源对比说明绝大部分油气田如唐家河、马东、 六间房、王徐庄和张巨河的油型原油伴生气源于东三段或沙一段烃源岩。港西地 区的混合气中煤成气可能源于沙三段。唐家河和白水头部分成熟阶段煤成气应与 埋深为4000米左右的Es:一有关,即这些气体可能经历了10《X)~1 500m的垂直运 移,聚集于相对较浅的层位,很可能源于沙二段。 6.黄弊坳陷中北区天然气6 DcH4介于一262编~一181编之间,平均值为一223 编(32)。天然气8众分布在一255编一145编范围,总体平均为一183编_(32)。据 本文的划分指标,港西、唐家河、板桥和白水头的部分样品分布在6 DZ一190 编的范围,为煤成气:马东、六间房、张巨河、羊二庄和唐家河的部分样品分布 在6 DZ一19。%0的范围,为油型气,与据碳同位素划分的结果一致。 7.根据黄弊坳陷中北区天然气6’3c:与6D:之间的正线性关系,经对比研 究,大致以6 DZ一190%0作为划分煤成气的指标。根据天然气碳氢同位素之间的 关系和戴金星等(1987) 6 13CI与Ro间的关系式,建立了油型气甲烷氢同位素 与成熟度RO之间的回归方程:6DI=%.044 inRo一215.37(RZ=0.8207),为天然 气成因类型划分和成熟度判识提供了氢同位素模式。天然气综合分析认为,天然 气甲烷氢同位素与成熟度、母质类型和盐度都有关系,具体情况应具体分析。沉 积环境和母质类型是最重要的因素,腐殖型天然气乙烷氢同位素较腐泥型天然气 重。当天然气沉积坏境和母质类型一致时,其甲烷氢同位素主要受成熟度的控制。
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