页岩气生成过程及其碳氢同位素演化

【摘要】：高产量页岩气井中出现的烷烃同位素倒转或反转使的页岩气生成机理成为地球科学家们研究的热点。热模拟实验技术是研究有机质生烃的有效手段,并且已经得到了非常广泛的应用。页岩气的生成过程研究也主要是依靠热模拟生烃实验技术。本研究选用低成熟富Ⅱ型有机质的页岩,在真空MSSV体系中分别以2℃/h、6℃/h、20℃/h的升温速率进行页岩干酪根生烃模拟实验。测定气态烷烃的稳定碳氢同位素组成并探讨了页岩干酪根热解气态烷烃生成过程中其稳定碳氢同位素随成熟度增加的变化特征,热解气态烃中甲烷的碳氢同位素值随热模拟实验温度升高呈先变轻后变重的趋势,乙烷和丙烷的碳氢同位素值都是随着温度的升高逐渐变重。在统计分析了4个页岩气田气稳定同位素值随湿度变化特征的基础上,探讨了造成页岩气在高成熟度阶段发生同位素反转或倒转的可能原因。影响页岩气同位素组成的主要因素包括:生气母质类型、热演化程度,以及气体在页岩体系中的微运移。根据本次热模拟实验结果和前人热模拟实验资料可以得出单纯热成因的页岩气碳同位素组成不会发生倒转,发生同位素倒转的页岩气必定有其他地球化学过程的介入,页岩气稳定同位素值出现倒转或反转的原因值得进一步深入研究。为了解页岩气演化过程中干酪根裂解气和原油二次裂解气各自的贡献,将Easy Ro1.2以下的封闭体系干酪根完全裂解气和部分裂解气的碳同位素重合部分作为干酪根初次降解气并推算高成熟度的干酪根初次裂解气碳同位素值,将经过矫正的正构二十二烷裂解气作为原油二次裂解气,以Appalachain盆地页岩气为例应用甲烷碳同位素组成估算出干酪根裂解气和原油裂解气的组成。