松辽盆地天然气中稀有气体地球化学特征及其地质意义

稀有气体地球化学已运用于地球深部物质及天体陨石研究,随着测量技术的进步,在天然气研究中也开始得到越来越多的应用。使用目前最先进的稀有气体质谱仪,对中国东部松辽盆地中深部天然气的稀有气体全组分丰度及同位素进行了系统的分析,明确了断陷盆地稀有气体的组成特征。研究表明,天然气中稀有气体的丰度从轻稀有气体到重稀有气体具有逐渐减小的反“厂”字形趋势。稀有气体的同位素比值^(3)He/^(4)He为2.64×10^(-6)、^(20)Ne/^(22)Ne为9.94、21Ne/^(22)Ne为0.02922、^(40)Ar/^(36)Ar为743.7,均高于大气值,^(80)Kr、^(84)Kr、^(86)Kr、^(131-136)Xe均表现出相对大气过剩的特征,显示天然气中有幔源气体的混入。综合稀有气体的组成特征,说明松辽盆地中深部天然气均为壳幔混源的无机成因,而且不同构造区块、不同类别天然气的幔源组分贡献存在一定差异。对比稀有气体组成与天然气类型发现,轻稀有气体可以较好地区分天然气的类型,而重稀有气体的组成在各种天然气中没有明显差别。稀有气体同位素除了可以示踪天然气来源外,还可以应用在判别天然气成因、区分天然气类型、表征大地构造等方面。

塔里木盆地天然气中稀有气体地球化学特征

利用天然气中稀有气体同位素组成特征可以有效地判识天然气的成因和来源。塔里木盆地不同构造单元典型天然气藏天然气中稀有气体丰度和同位素组成分析表明,天然气样品的3He/4He值均普遍较低,R/Ra值均小于0.1,天然气中的稀有气体主要为壳源放射性成因,指示低温"冷盆"的特征。3He/4He组成与热流值和古地温梯度之间没有简单的对应关系,指示盆地地幔热的来源较少。库车坳陷天然气成藏时代较晚,多为喜马拉雅期,其21Ne/22Ne较低,反映其受地幔端元混染作用较小。天然气中129Xe相对亏损,指示无明显的幔源挥发分的混入,受岩性及构造特征的影响,相较于塔北隆起、塔中隆起天然气,库车坳陷天然气中Xe的壳源特征更为明显。

不同生长期油松针叶中倍半萜类化合物分布特征研究

利用气相色谱-质谱联用技术对现代活体不同生长期(2个月、14个月、26个月)油松松针中提取的有机组分及其分布特征进行了系统分析和研究,检测出丰富的生物标志化合物分子,包括正构烷烃、倍半萜类系列化合物等。通过特征离子碎片和文献对比鉴定,从松针叶片中检测出15种倍半萜类化合物。从生长初期(2个月)至枯萎过程中(14个月、26个月)倍半萜类化合物均有检出并且化合物的种类没有发生变化来看,该类化合物的形成主要是松针叶片在生长过程中的自身产物。随着生长期的增加,松针倍半萜类化合物相对于正构烷烃丰度有明显减少的趋势,而且结果显示,单环芳构化的倍半萜烯类化合物较不饱和二环烯烃倍半萜更易于降解。实验还记录了植物叶子生长过程中环境条件变化的相关信息。

煤型气中丁烷的地球化学特征及意义——以塔里木盆地库车坳陷为例

为研究母质类型、热演化程度和运移方向等对煤型气中丁烷地球化学特征的影响,统计分析了塔里木盆地库车坳陷天然气中丁烷组分和碳同位素的变化特征。结果表明,母质类型、烃源岩热演化程度及成藏过程、天然气成熟度共同控制了库车坳陷煤型气i C4/n C4值;库车坳陷煤型气正、异丁烷的碳同位素比值与δ13C1均具有明显的正相关性,即随着天然气成熟度增加,正、异丁烷均变重,且异丁烷相对更富集重碳同位素;在砂岩疏导层中,煤型气i C4/n C4值沿天然气渗滤运移方向有减小的趋势,大北气田天然气总体上来讲由南向北运移。天然气中的丁烷组分和碳同位素特征研究具有重要的理论意义,与甲烷、乙烷等常规研究组分类似,丁烷组分和同位素特征也可成为天然气成熟度的替代指标。

哈拉哈塘凹陷含硫化氢天然气地球化学特征

以塔里木盆地哈拉哈塘凹陷内含硫化氢气藏为研究对象研究天然气的组分、同位素等地球化学特征,对其成因及运移方向进行探讨。结果表明哈拉哈塘凹陷含H_(2)S天然气干燥系数较低,分布在0.45~0.85,为湿气,且以原油伴生气为主,部分天然气具有生物气特征,成熟度较低;天然气干燥系数及成熟度由南向北降低,天然气可能由南向北运移;中—上奥陶统含硫碳酸盐岩及其沉积期间的海侵过程分别为天然气中H_(2)S的生成提供了物质基础和有利环境,天然气中H_(2)S质量分数与干燥系数和CO_(2)质量分数无明显相关性,但随δ^(13)C_(1)、δ^(13)C_(2)、δ^(13)C_(3)及δ^(13)C_(4)的减小H_(2)S质量分数增加,结合该地区原油的生物降解特征,认为天然气中H_(2)S为微生物硫酸盐还原成因。

川东北飞仙关组高含H_2S气藏油田水地球化学特征

根据川东北地区飞仙关组气藏中油田水的分析测试资料及实际地质情况,探讨该区高含H2S气藏中油田水的成因及地球化学特征、影响油田水化学性质的因素及与油气聚集、保存的关系。研究结果表明:川东北地区飞仙关组油田水是以阴、阳离子分别为Cl-和(Na++K+)为主的Na2SO4型水,只有少数是CaCl2型和NaHCO3型;地层水度矿化度分布范围较宽主要与碳酸盐岩储层具有较强的非均质性有关,导致TSR反应过程中产生的淡水与原生油田水混合不均匀,同时TSR作用过程中产生的淡水会降低原始油田水矿化度。研究区高含H2S地层和高含SO42-油田水分布特征基本相似,高值区主要分布在海槽东侧蒸发台地相,而海槽相及海槽西侧开阔台地相SO42-含量低,油田水中SO42-质量浓度分布控制了气藏中H2S和溶解H2S质量浓度的分布。高含H2S气藏油田水中阳离子质量浓度基本比低含H2S气藏的小,阴离子中Cl-含量也明显较其他低含H2S气藏油田水的低,而SO42-含量远远比低含H2S气藏的高。该区油田水水型、钠氯系数、脱硫系数出现异常及阴离子中Cl-含量明显偏低都主要与储层中膏质盐类的溶蚀导致油田水中SO42-质量浓度增高密切相关,因此,研究区这种高矿化度的Na2SO4型油田水并不代表地层对油气的保存不利,相反为该区天然气的有利富集区。研究区高含H2S气藏和低含H2S气藏油田水最主要差别在于SO42-含量,微观上典型气藏产气层和产水层油田水中SO42-和溶解H2S之间存在此消彼长的关系与TSR反应有关,气-水界面及附近水层中更有利于TSR反应的发生。

松辽盆地滨北西部上二叠统林西组烃源岩生物标志化合物的特征及意义

应用气相色谱、气相色谱-质谱技术,研究了滨北西部上二叠统林西组烃源岩的生物标志化合物特征,对烃源岩有机质来源、沉积环境、热演化程度等进行了分析.研究表明,林西组烃源岩有机质丰度高,有机质类型为Ⅱ型,处于高成熟—过成熟演化阶段;烃源岩中(C20+C21)/(C23+C24)三环萜烷为0.12~0.86,平均为0.50,C24四环萜烷/C26三环萜烷为0.41~0.72,平均为0.54,具有典型湖相烃源岩特征;Pr/Ph主要介于0.16~0.71之间,平均为0.32,指示沉积环境为强还原—还原环境;伽马蜡烷/C30藿烷为0.09~0.35,平均为0.21,反映烃源岩为半咸水的沉积环境;Pr/nC17与Ph/nC18的关系、C27-C28-C29甾烷的相互关系均反映有机质为高等植物和细菌、藻类等低等水生生物的混合来源;Ts/Tm为0.18~1.03,平均为0.86,C31αβ22S/(22S+22R)比值为0.53~0.62,平均为0.58,均指示烃源岩成熟度较高.综合认为林西组烃源岩形成于半咸水的还原—强还原环境,有机质来源为混合来源,有利于有机质的富集,林西组具有油气勘探前景.

大杨树盆地中部甘河地区嫩江组烃源岩生烃潜力分析

通过岩石热解、总有机碳、镜质体反射率、饱和烃气相色谱-质谱等测试方法,系统分析大杨树盆地中部甘河地区嫩江组烃源岩有机地球化学、生物标志化合物特征,评价其生烃潜力。结果表明,大杨树盆地中部甘河地区嫩江组暗色泥岩有机质丰度较高,属于中等-好烃源岩,有机质类型主要为Ⅱ型干酪根,处于成熟阶段,是一套好的烃源岩。烃源岩形成于还原性的淡-微咸水的水体沉积环境中,有机质来源为混合来源,且以陆生高等植物来源贡献较大。总体显示大杨树盆地中部甘河地区嫩江组烃源岩具有一定的生烃潜力。

辽宁秀水盆地白垩系义县组烃源岩地球化学特征——以辽法D1井为例

对辽宁北部秀水盆地辽法D1井白垩系义县组上部烃源岩的有机质丰度、类型与成熟度及烃源岩厚度等特征分析表明,义县组湖相泥岩在盆地内分布广泛,厚度较大,为秀水盆地的主力烃源岩.义县组烃源岩TOC在1.37%~8.61%之间,平均值为3.70%,为中等—好的烃源岩,有机质类型为Ⅱ1-Ⅱ2型,Ro值较高,分布范围1.08~1.20,指示热演化达到成熟-生油高峰阶段,具有较好的资源潜力.

时间梯度下油松松针中生物标志化合物分布特征研究

利用气相色谱-质谱（GC/MS）联用技术,对现代活体不同生长期油松松针中提取的生物标志化合物特征进行系统分析和研究,检测出丰富的类脂物分子,包括正构烷烃、饱和脂肪酸甲酯、脂肪酸乙酯和正烷基-2-酮等。随着生长期的增长,松针正构烷烃的碳数分布范围和主峰碳数不变,均呈现奇碳优势;正构烷烃∑C21-/∑C22＋平均值为0.013,比值较低,显示高碳数正构烷烃优势,反映了样品采集区域（干旱荒漠地区）高等陆源有机质的特征;正构烷烃∑C21-/∑C22＋比值和CPI、OEP随着生长期的增长均呈现规律性降低,记录了植物叶子生长过程中环境条件变化的相关信息;从生长初期（2个月）至枯萎过程中,脂肪酸甲酯、乙酯以及正烷基-2-酮类化合物均被检出,这3类化合物的形成主要是松针叶片在生长过程中的自身产物。样品中脂肪酸甲酯和正烷基-2-酮的∑C21-/∑C22＋比值均随生长时间的增长呈现规律性增加,表明松针叶片低碳数脂肪酸甲酯（C13~C21）和小于C20的正烷基-2-酮随着生长期的增长明显增加。研究样品的脂肪酸乙酯的∑C21-/∑C22＋比值较低,平均为0.007,显示高碳数脂肪酸乙酯占有明显优势。不同生长期松针中CPI值特征表明,脂肪酸甲酯具有显著奇碳优势、乙酯具有偶碳优势、正烷基-2-酮显示高碳数奇碳优势,此分布特征与现代土壤中该类型化合物的分布特征相近,表明它们可能是现代土壤中相应各类有机质的重要来源。

南羌塘盆地侏罗系砂糖状白云岩古油藏油源研究——来自芳烃化合物和单体烃碳同位素的证据

近些年关于南羌塘盆地侏罗系砂糖状白云岩古油藏的油源问题一直存在着较大的争议,主要原因是降解作用对常规的饱和烃化合物以及参数产生了较大的影响。芳烃和正构烷烃单体碳同位素抗生物降解能力强,且蕴藏反映油藏的成烃母质来源、成烃环境以及热成熟度等多方面地质地球化学信息。对砂糖状白云岩古油藏以及油源可能性较高的上三叠统与中下侏罗统烃源岩样品抽提物中的芳烃馏分进行了GC-MS分析,并且采用GC-IRMS仪器对其中的正构烷烃单体碳、氢同位素进行测定,旨在揭示古油藏以及相关烃源岩芳烃化合物和单体碳同位素的组成与分布特征。研究表明,南羌塘盆地古油藏可分为2类:Ⅰ类古油藏,甲基菲指数相对较高、高硫芴低氧芴以及单体碳同位素相对较重,表征以高等植物碎屑贡献为主,且形成于还原沉积环境下的成熟有机质,为上三叠统扎那组烃源岩;Ⅱ类古油藏,甲基菲指数相对较小,三芴系列具有高氧芴低硫芴的分布特征和相对较轻的单体烃碳同位素特征,表明其来源于有机质以低等水生藻类和细菌为主,并沉积于弱还原条件下的低熟成熟下侏罗统曲色组的烃源岩。上述研究进一步证实了南羌塘盆地上三叠统扎那组和下侏罗统曲色组具备良好的油气资源前景。

辽宁北部秀水盆地秀D1井下白垩统义县组烃源岩生物标志化合物特征及意义

应用气相色谱、气相色谱-质谱技术,研究了秀水盆地秀D1井下白垩统义县组烃源岩的生物标志化合物特征,对烃源岩有机质来源、沉积环境、热演化程度等进行了分析.结果表明,秀水盆地秀D1井下白垩统义县组烃源岩有机质丰度高,有机质类型为Ⅱ型,处于成熟演化阶段;(C_(20)+C_(21))/(C_(23)+C_(24))三环萜烷为0.66~5.06,C_(24)四环萜烷/C_(26)三环萜烷为0.38~2.25,具有典型湖相烃源岩特征;烃源岩Pr/Ph主要介于0.5~1.0之间,指示还原环境;伽马蜡烷/C_(30)藿烷比值为0.05~0.41之间,指示处于强还原性沉积环境,并且烃源岩沉积时水体的盐度较低以及可能存在水体盐度分层;Pr/nC_(17)、Ph/nC_(18)关系表明有机质类型主要为Ⅱ_(1)型,C_(27)-C_(28)-C_(29)甾烷的相互关系反映有机质来源应为低等水生生物和陆生高等植物的混合来源;Ts/Tm比值为0.45~1.82,C_(31)αβ22S/(22S+22R)比值为0.41~0.62,表明烃源岩处于低成熟—成熟演化阶段,并且具有义县组中、下部烃源岩成熟度较义县组上部高的特点.综合认为秀水盆地早白垩世义县组烃源岩形成于水体盐度较低的还原—强还原环境,有机质来源为混合来源,有利于有机质的富集,义县组具有较好的油气勘探前景.

烃源岩生物标志化合物分布特征及其地质意义——以准噶尔盆地腹部地区中二叠统下乌尔禾组为例

选取准噶尔盆地腹部地区莫西庄和中Ⅱ区块中二叠统下乌尔禾组烃源岩样品,利用气相色谱—质谱分析技术,分析有机地球化学特征,揭示生物标志化合物对有机质生物来源、热演化和沉积环境的地质意义。结果表明:莫西庄和中Ⅱ区块中二叠统下乌尔禾组烃源岩有机质丰度为中等—好;莫西庄区块有机质来源于低等水生生物和藻类,中Ⅱ区块有机质来源以高等植物为主,有机质类型主要为Ⅱ型;有机质热演化为成熟—高成熟演化阶段,莫西庄区块烃源岩成熟度相对较低。下乌尔禾组烃源岩形成于缺氧—贫氧的湖相沉积环境,水体分层有利于有机质的保存。中Ⅱ区块比莫西庄区块具有更大的生烃潜力。该结果为准噶尔盆地腹部地区油源对比及油气勘探开发提供参考。

分子模拟在油气地球化学中的应用研究进展

分子模拟采用计算机模拟技术测定分子微观结构、计算体系宏观性质,可以直观再现基于分子和原子水平的不同分子之间的相互作用及化学反应过程,具有研究变量可控、效率高、周期短和安全性高等优点,现已逐渐应用于油气地球化学研究领域。系统总结了分子模拟技术在煤层气吸附机理、页岩气和页岩油吸附、有机质热成熟度评价分子地球化学指标构建、石油运移方向示踪分子地球化学指标建立、有机质生烃及油藏中原油裂解机理等主要领域的研究进展。分子模拟技术具有广阔的应用前景,将在页岩油气等非常规油气勘探、深层-超深层有机质生烃机理、油气运移和成藏等研究领域发挥越来越重要的作用。

石油中不同环数芳烃化合物的精细分离和制备

石油族组分的分离和制备过程是后续分子组成、同位素分析的基础。由于同分异构体多,传统技术制备的芳烃化合物组分仍然无法满足单体化合物的同位素分析要求。采用两种不同的分离方案对原油中的多环芳烃进行精细的分离和制备,其中"一步法"是直接将脱沥青质的原油样品经过一次氧化铝/硅胶层析柱,用不同体积比的石油醚/二氯甲烷混合溶剂进行洗脱;"两步法"先将原油采用常规的族组分分离方法得到芳烃馏分,再将芳烃馏分经氧化铝层析柱,用不同比例的石油醚/二氯甲烷混合溶剂进行洗脱,可得到不同环数芳烃的组分。对洗脱出来的不同组分进行色谱—质谱分析(GC-MS),与"一步法"相比,"两步法"可以更好地实现单环、双环与三环芳烃化合物的分离制备,其中,石油醚/二氯甲烷(99/1,V/V)的混合溶剂可以制备单环芳烃化合物;石油醚/二氯甲烷(9/1,V/V)混合溶剂可制备得到以双环芳烃化合物占绝对优势的组分;石油醚/二氯甲烷(8/2,V/V)混合溶剂则可制备得到三环芳烃化合物组分。

临夏盆地13.0~4.3 Ma湖相沉积物中正构脂肪酮记录的古气候演化

本文主要采用气相色谱-质谱分析技术对临夏盆地13.0~4.3 Ma沉积地层剖面样品进行检测,根据样品中正构烷烃、正构脂肪酮-2和正构脂肪酮-3的分布特征,揭示了正构脂肪酮对环境气候的指示意义。正构脂肪酮-2、正构脂肪酮-3与正构烷烃具有相同的有机质来源。其中正构脂肪酮-2的C_(21)/C_(21)及正构脂肪-3-酮的C_(21)/C_(23)比值变化与地质历史时期的气候与环境条件具有较好的相关性,对环境温度及湿度等变化有一定的指示意义。正构脂肪酮-2、正构脂肪酮-3的高、低碳数优势的转化指示研究区在13.0~4.3 Ma间的古气候具有四个较为明显的变化阶段,其中10.77~9.42 Ma、7.17~6.92 Ma气候由干冷变为暖湿,9.42~7.17 Ma、6.92~6.45 Ma气候由暖湿变为干冷,临夏盆地的干旱化事件指示了我国西北内陆现代干旱气候可能从8 Ma左右开始。

大兴安岭北部拉布达林盆地中生代烃源岩生物标志化合物特征及其意义

采用饱和烃气相色谱、色谱-质谱技术,研究大兴安岭北部拉布达林盆地中生代烃源岩生物标志化合物特征,探讨有机质来源、热演化程度、沉积环境。结果表明:拉布达林盆地中生代烃源岩有机质丰度较高,有机质为Ⅰ型和Ⅱ1型干酪根,以混合来源为主,低等的水生物输入占优势,伴有一定的陆生高等植物输入;Pr/Ph为0.58~0.68,植烷的优势明显,倍半萜烷中8β(H)-升补身烷的丰度高于8β(H)-重排补身烷的,反映烃源岩形成于水体较深的还原环境;伽马蜡烷指数为0.29~0.33,沉积水体为具有一定盐度的微咸水沉积环境;(C20TT+C21TT)/(C23TT+C24TT)、C24TET/C26TT丰度分别为0.67~0.90、0.44~0.54,显示咸水湖相烃源岩的特征;Ts/Tm、C29甾烷ββ/(ββ+αα)、C29甾烷20S/(20S+20R)丰度分别为0.72~0.92、0.43~0.44、0.47~0.49,反映烃源岩热演化程度较高。研究区中生代烃源岩形成于水体较深的微咸水还原条件下的古沉积环境,有利于有机质保存,整体为中等-好烃源岩,有机质以混合来源为主,热演化程度较高,具有一定的生烃潜力。

松辽盆地西北部富裕地区黑富地1井二叠系烃源岩地球化学特征

近年来松辽盆地及外围二叠系作为潜在的勘探层系越来越被重视,许多油气地质调查工作者针对烃源岩特征开展了大量的调查研究工作,认为松辽盆地及外围二叠系分布范围广、沉积厚度大、暗色泥岩发育,具有较高的油气勘探前景(陈树旺等,2013;朱志立等,2017)。但由于松辽盆地内的二叠系被上覆地层所覆盖,埋藏深度大,揭示二叠系的钻孔资料有限,制约了二叠系油气地质条件的研究和油气的发现。

松辽盆地西南部金D1井九佛堂组烃源岩地球化学特征

对松辽盆地西南部金宝屯-吉尔嘎朗地区金D1井九佛堂组烃源岩的有机地球化学、生物标志化合物特征进行了系统评价,结果表明:金D1井九佛堂组暗色泥岩为差—中等烃源岩,有机质类型为Ⅱ型干酪根,处于低熟—成熟阶段;正构烷烃以"前锋型"的单峰型分布为主,主峰碳数为C18和C19,奇偶碳优势不明显;Pr/Ph值介于0.24～0.46,伽玛蜡烷指数介于0.11～0.32,指示烃源岩形成于还原条件下淡—微咸水湖相沉积环境;C27-C28-C29规则甾烷分布特征略有差异,反映有机质为混合来源.总体有机地球化学特征表明金D1井九佛堂组烃源岩具有一定的生烃潜力.

生排烃热模拟中页岩生物标志化合物的变化及其地质意义

文中采用黄金管生排烃热模拟实验方法,开展了湖相页岩从低熟—成熟—高成熟—过成熟系列的热演化模拟实验。结果表明:页岩热演化阶段中,不同系列的生物标志化合物具有不同的地球化学指示意义;根据正构烷烃ΣC21-/ΣC22+、类异戊二烯烃Pr/Ph的变化特征分析,395~470℃是模拟样品的生油高峰期,对应理论镜质组反射率Ro为0.87%~1.66%;芳烃各参数对于高成熟—过成熟原油成熟度的指示意义较好,其中,甲基菲参数MPI1与原油成熟度的相关性最好,4-MDBT/1-MDBT、苝/苯并[e]芘和苯并荧蒽/苯并[e]芘次之,三甲基萘参数TMNr、四甲基萘参数TeMNr最差;处于成熟阶段的页岩中残留液态烃体积分数较高。因此,在页岩油勘探工作中,应重视处于成熟阶段(Ro分布在0.5%~1.2%)的烃源岩。