次生生物甲烷与生物降解作用的判识——以准噶尔盆地腹部陆梁油气田为例

"次生生物气"是指原油遭受生物降解后生成的天然气,由于其成分几乎全部为甲烷,因此又称为"次生生物甲烷".以准噶尔盆地陆梁油气田为例,基于天然气组分和稳定碳同位素组成,结合伴生原油的轻烃地球化学特征,系统研究了次生生物甲烷和生物降解作用的判识方法.研究表明:当热成因天然气与次生生物甲烷混合时,甲烷碳同位素组成变轻,天然气组分变干.同时,此类天然气通常与埋深(地温)和生物降解油藏密切相关.通过原油的轻烃化合物特征可以有效判别油藏是否遭受生物降解.次生生物甲烷的生成常常还伴随着原生热成因气中重烃气组分的选择性降解,造成天然气干燥系数变大,重烃气碳同位素组成富集13C,甚至发生倒转.目前使用的各类天然气成因判识图版只适用于原生热成因气,使用时必须充分考虑是否存在各类次生改造作用的影响.

李雅庄煤矿煤岩中C_(25)、C_(30)等无环类异戊二烯烷烃的检出及其地球化学意义

对沁水盆地李雅庄煤矿煤岩样品,进行了饱和烃生物标志化合物特征研究,检测到了丰富的无环类异戊二烯烷烃,特别是C25、C30及头—头连接的高碳数无环类异戊二烯烷烃,这些化合物被认为是甲烷菌的特征标志化合物。李雅庄煤矿煤岩沉积时为偏氧化的环境,原始环境不利于细菌发育,故检出的无环类异戊二烯烷烃应主要是成煤作用后期,煤层中甲烷菌发育的痕迹。认为李雅庄煤矿煤岩样品中丰富的、与古细菌,特别是甲烷菌有关的无环类异戊二烯烷烃化合物的检出,为该地区甲烷碳同位素组成在-56.3‰^-61.7‰煤层气的次生生物成因提供了地球化学依据。

沁水盆地煤层气井排采水地球化学特征及来源示踪

次生生物气与地下水之间存在一定的关系,特别是在煤层气等天然气储层中,了解地下水与次生生物成因甲烷之间的关系对于天然气勘探和开发具有重要意义。基于中国沁水盆地6个区块的57个煤层气井排采水和3个河水样品的化学组成、氢氧同位素组成(δ18O_(H_(2)O))和δD_(H_(2)O)以及溶解无机碳(DIC)碳同位素组成(δ13C_(DIC)和Δ14C_(DIC)),深入剖析地下水与次生生物成因甲烷之间的复杂关系。结果表明:氢氧同位素分布在大气降水线附近,煤层气井排采水主要来源于大气降雨,硫酸盐微生物还原作用是郑庄和阳泉区块氘同位素富集的主要原因。研究区煤层气井排采水化学组成以Na⁃HCO_(3)型为主,其变化受到水—岩相互作用、阳离子交换等过程的控制。沁水盆地6个研究区块煤层气井排采水的稳定碳同位素呈现高δ13C_(DIC)值(-4.19‰~34.80‰,平均为16.51‰)且与溶解无机碳含量呈明显正相关关系可能是微生物产甲烷作用的结果。煤层气井排采水中δ13C_(DIC)与SO_(4)^(2-)的负相关性以及δ正漂移等指标也指向沁水盆地不同成熟度煤岩中次生生物成因甲烷的广泛存在。δ13C_(DIC)与镜质体反射率(R_(Omax))的负相关性进一步表明沁水盆地不同成熟度煤层中广泛存在次生生物成因甲烷,且在浅埋藏和成熟度较低的煤层中最为显著。地球化学与微生物学的结合将会进一步阐明次生生物甲烷的形成途径和机制。

准噶尔盆地陆梁隆起东部滴北凸起天然气成因来源再认识

陆梁隆起东部地区是准噶尔盆地天然气勘探的主战场。目前,在滴南凸起及周缘已经发现了一批大、中型气田(藏)。位于滴南凸起以北的滴北凸起被多个生烃凹陷环绕,发育多套烃源岩层系,天然气成藏条件十分优越。研究基于滴北凸起9个天然气样品分子和稳定碳同位素组成,并与滴南凸起天然气地球化学特征开展对比研究,结合主要烃源岩层系的埋藏史和生烃史,全面系统地梳理了滴北凸起天然气成因来源及遭受的次生改造作用。滴北凸起天然气的成因来源复杂,主要存在3类天然气:第一类是上石炭统巴山组煤系烃源岩生成的高熟煤成气;第二类是下石炭统姜巴斯套组/松喀尔苏组海相烃源岩在高成熟阶段生成的油型气;第三类是原油遭受生物降解后形成的次生生物甲烷。滴北凸起原生热成因气现今处于高成熟阶段,其非烃气体含量、稳定碳同位素组成和热成熟度等特征都与滴南凸起天然气存在显著差别,天然气的成熟度与乌伦古坳陷烃源岩匹配程度更好,推断其来自乌伦古坳陷。