黔南坳陷震旦系—寒武系页岩解析气中氦气成因及来源

氦气由于其独特的物理化学性质及稀缺性被列为重要的战略资源。目前中国氦气资源需求缺口巨大,对外依存度极高,急需加强氦气资源的勘探及研究工作。以黔南坳陷震旦系陡山沱组和寒武系牛蹄塘组页岩(气)为研究对象,基于气体组分及碳同位素、稀有气体组成及同位素比值、页岩的主、微量元素分析等测试结果,对页岩气中氦气成因及来源进行研究。结果表明:陡山沱组和牛蹄塘组页岩气主要以N_(2)为主,CH_(4)含量次之,He含量介于(1 533.1~2 323.7)×10^(-6)之间,^(3)He/^(4)He值为0.009~0.010 Ra(Ra=1.4×10^(-6)),显示以壳源氦为主。页岩气样品中^(21)Ne/^(22)Ne值和^(40)Ar/^(36)Ar值高于相应的空气值,表明存在不同比例壳源^(21)Ne和^(40)Ar加入。研究气体样品中壳源放射性成因^(4)He/^(40)Ar的实测值与地壳放射性成因^(4)He/^(40)Ar值接近,而远小于岩石原位放射性成因^(4)He/^(40)Ar的理论计算值,表明可能存在地壳或岩石解析过程中空气来源的稀有气体稀释了岩石原位放射性成因的^(4)He和^(40)Ar。基于页岩层段原位氦气生成速率与地壳氦释放通量的理论计算,页岩气样品中^(4)He的原位累积时间和地壳补给时间都远小于对应地层的沉积年龄,表明地层沉积过程中存在构造运动导致原位生成的氦气发生散失。

上扬子地区不同类型岩石生氦潜力评价及泥页岩氦气开采条件理论计算

上扬子地区是我国页岩气重要开采区,也是氦气工业性开采的唯一地区,但对于其氦气生成潜力研究仍处于空白阶段。据此,对上扬子东南地区采集的144件岩石样品进行场发射扫描电镜及铀、钍强度测试,理论计算了页岩气中氦气达到我国工业开采标准(0.05%)需要满足的理论条件。岩石扫描电镜结果表明,富含铀、钍的副矿物(锆石、独居石、铀钍石及磷灰石等)主要赋存于造岩矿物石英和长石中。岩石铀、钍强度测试结果表明,三大类岩石中铀平均含量呈现:沉积岩(8.96×10^(-6))>岩浆岩(4.83×10^(-6))>变质岩(1.89×10^(-6));钍平均含量呈现:沉积岩(11.01×10^(-6))≈变质岩(10.4×10^(-6))>岩浆岩(5.9×10^(-6))。岩浆岩中铀、钍平均含量呈现:酸性岩>中性岩>基性岩〉超基性岩;沉积岩中铀平均含量呈现泥页岩(13.86×10^(-6))>>砂岩(2.54×10^(-6))>碳酸盐岩(1.67×10^(-6));钍平均含量呈现泥页岩(12.50×10^(-6))≈砂岩(12.76×10^(-6))>碳酸盐岩(5.96×10^(-6))。不同沉积时代沉积岩中铀、钍平均含量也呈现上述分布规律。沉积岩中铀、钍含量主要与岩石的沉积环境与物源有关,与沉积时代无关。单位时间、单位质量岩石氦气生成量的大小为:泥页岩>酸性岩>中性岩>砂岩>变质岩>碳酸盐岩>基性岩>超基性岩。以中国南方地区上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩为例,当该层位泥页岩中残余氦气含量为U,Th元素衰变释放出来氦气含量的80%以上时,适合进行“页岩气+氦气”的共同开采,提高页岩气的开采价值。

柴达木盆地西北部原油芳烃分子标志化合物分布特征及意义

为了明确柴达木盆地西北部(简称"柴西北")原油的有机质来源、成熟度和沉积环境等,进而认识柴西北原油的成因和富集规律,对柴西北小梁山凹陷和茫崖凹陷古近系—新近系储层来源的41件原油的饱和烃和芳香烃进行了系统分析。根据柴西北小梁山凹陷和茫崖凹陷古近系和新近系储层原油芳香烃化合物分布特征,原油总体上被划分为2类:第一类原油,芳烃化合物以三芳甾烷系列的相对含量最高,萘系列、菲系列、三芴系列和?系列化合物相对含量次之;第二类原油,芳烃化合物以菲系列的相对含量最高,萘系列、三芴系列、三芳甾烷系列和?系列化合物相对含量次之。饱和烃和芳香烃中指示有机质来源、沉积环境和成熟度的分子标志物分布特征表明,柴西北小梁山凹陷和茫崖凹陷古近系—新近系储层原油属于半咸水—咸水湖相原油,以低等水生生物输入为主,陆源高等植物输入为辅,原油均处于成熟的演化阶段,该地区古近系—新近系主力烃源岩沉积期的水体具有较强分层程度和还原性。在柴西北小梁山凹陷和茫崖凹陷中,从西北到东南,不同构造带古近系—新近系主力烃源岩沉积期的水体分层程度依次变差,还原性依次降低,成熟度依次升高,表明该地区古近系—新近系储层油气具有近源成藏的特征,靠近阿尔金山的红沟子、小梁山、咸东和咸水泉构造带是今后原油勘探重要领域,而处于小梁山凹陷和茫崖凹陷斜坡区的油泉子、南翼山、大风山、黄瓜茆和开特米里克构造带是今后原油和天然气勘探的重要领域。