非生物成因天然气形成机制与资源前景

本文论述了细菌(生物)成因气、热成因气、深层气和非生物成因气的形成机制和它们的耦合与差异;评述了非生物成因天然气的研究历史和发展态势,指出迄今在国际上因未发现任何具非生物成因特征的商业气藏,而认为非生物成因天然气不具有资源前景是一种错误结论。本文并讨论了地球深部有机质演化的关键科学问题和判识天然气成因类型地球化学指标的有效性,指出:沉积有机质受生物降解、热降解作用的同位素动力学分馏效应的制约,有机成因烷烃气体(甲烷、乙烷、丙烷和丁烷)的碳氢同位素δ13C值和δ2H值分布均呈正序分布,即:δ13C1<δ13C2<δ13C3<δ13C4和δ2HCH4<δ2HC2H6<δ2HC3H8<δ2HC4H10,二者具有正相关关系;非生物成因天然气受聚合作用同位素动力学分馏效应的制约,其烷烃气体的碳氢同位素分布则不同于前者,δ13C值呈反序分布δ13C1>δ13C2>δ13C3>δ13C4,而δ2H值呈正序分布δ2HCH4<δ2HC2H6<δ2HC3H8<δ2HC4H10,二者具有负相关关系;而且非生物成因甲烷的δ13C1≥-30.0‰。此外,本文评述了中国非生物成因天然气研究所取得的重要进展,论述了松辽盆地非生物成因天然气的地质地球化学特征,指出松辽盆地昌德肇州西非生物成因天然气藏的发现,为研究和寻找非生物成因天然气资源提供了典型实例;并指出伴随松辽盆地深层气勘探的重大突破,以及近20口商业天然气井非生物成因特征的确定,展现了松辽盆地非生物成因天然气勘探开发的良好前景,使松辽盆地成为世界上研究和寻找非生物成因天然气资源最理想的地区。

中国松辽盆地商业天然气的非生物成因烷烃气体

阐述了自然界不同物质来源、不同成烃环境和不同成烃机制,形成的各类烷烃气体的碳、氢同位素动力学分馏效应及其同位素组成和分布特征.指出复杂高分子沉积有机质经生物降解作用和热降解作用形成细菌成因气和热成因气.细菌成因甲烷δ13C1,-110‰～-50‰;热成因甲烷δ13C1,-50‰～-35‰(或更重).受同位素动力学分馏效应的制约,细菌成因和热成因烷烃的碳氢同位素δ13C值和δD值均具有正序分布特征,即δ13C1<δ13C2<δ13C3<δ13C4和δDCH4<δDC2H6<δDC3H8<δDC4H10,且二者之间具正相关关系.自然界非生物化学过程,由简单含碳分子(CH4,CO,和CO2)经聚合反应生成的非生物成因烷烃气体,甲烷的δ13C1值大于-30‰.受其同位素动力学分馏效应的制约,烷烃气体的碳同位素δ13C值具反序分布特征,氢同位素δD值则具有正序分布特征,即δ13C1>δ13C2>δ13C3>δ13C4和δDCH4<δDC2H6<δDC3H8<δDC4H10,且二者之间具负相关关系.分布于中国松辽盆地徐家围子断陷和莺山-庙台子断陷的26口商业天然气井,天然气的甲烷碳同位素δ13C1值为-30.5‰～-16.7‰,氢同位素δD值的变化范围极窄,为-203‰～-196‰.烷烃碳同位素δ13C值具反序分布特征,氢同位素δD值具正序分布特征.烷烃碳同位素δ13C值和氢同位素δD值之间具负相关关系,显示了非生物成因特征.研究表明,在自然界不仅存在非生物成因甲烷,而且作为能源气体,非生物成因烷烃气体还能聚集形成有商业价值的天然气藏.据估算松辽盆地26口具非生物成因特征的天然气井的储量超过500×108m3.松辽盆地勘探实践表明非生物成因天然气具有良好的资源前景,为在世界范围内研究和寻找非生物成因商业天然气提供了典型实例.