天然氣地球化學(xué)

1、關(guān)于天然氣地球化學(xué)第一張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月一、概述 目前，對(duì)天然氣的涵義有兩種認(rèn)識(shí)：廣義的天然氣包括自然界中的一切氣體，即包括巖石圈、水圈、氣圈以及地幔和地核中的一切氣體（CoKonob，1991）；狹義的天然氣系指以烴類氣為主（在少數(shù)情況下也有以二氧化碳和氮?dú)鉃橹?，極個(gè)別情況也有以硫化氫為主）的，分布于巖石圈，水圈以及地幔和地核中的氣體。在油氣勘探中主要研究的是巖石圈中的可燃天然氣體，其主要成分是甲烷（CH4）。但是，由于天然氣形成過程的復(fù)雜性和氣態(tài)物質(zhì)的易擴(kuò)散性自然界的天然氣往往是可燃天然氣與其它氣態(tài)物質(zhì)的混合物，包括以甲烷為首的烷烴系列，二氧化碳、氮、硫化氫、氫、二

2、氧化硫、一氧化碳和汞蒸氣等非烴氣體以及氦、氖、氬、氪、氙等稀有氣體。所以，天然氣地球化學(xué)著重研究可燃天然氣以及與其有關(guān)的氣態(tài)物質(zhì)的地球化學(xué)特征和地球化學(xué)過程，其中天然氣的成因機(jī)理和成因類型判別、氣源綜合對(duì)比及富集規(guī)律等方面是當(dāng)前天然氣地球化學(xué)研究的主導(dǎo)方向 第二張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月 天然氣來源多樣 天然氣產(chǎn)出類型具有多樣性。以氣藏而論，既可聚集成游離的常規(guī)氣藏，又能形成多種非常規(guī)氣藏，可以與原油伴生形成伴生氣藏，但大多數(shù)以非伴生氣藏為主。在天然氣藏氣中，伴生氣僅占25，而非伴生氣約占75。 天然氣的分子量較小，結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，而原油的分子量大，結(jié)構(gòu)也較復(fù)雜。 天然氣的物理性質(zhì)

3、明顯有別于原油。天然氣分子長(zhǎng)度和有效直徑比原油小得多；天然氣的粘度與原油相比差34個(gè)數(shù)量級(jí)，在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，一般天然氣的粘度僅n10-210-3mPas，而原油的粘度為nn10mPas；天然氣的密度遠(yuǎn)比原油低，易被壓縮，也易膨脹；天然氣的擴(kuò)散能力遠(yuǎn)大于原油；天然氣在水中的溶解度也遠(yuǎn)大于原油在水中的溶解度，特別是在高壓條件下，具有較高的溶解度；天然氣碳同位素的分餾作用遠(yuǎn)比原油顯著。 對(duì)儲(chǔ)層的要求比原油低，但對(duì)蓋層的要求比原油高得多。 深層勘探天然氣比原油更為有利。 一、概述第三張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月一、概述 同時(shí)，天然氣的成因也具有多樣性，既有無機(jī)成因氣，也有多種類型的有機(jī)成因

4、氣，并在有機(jī)質(zhì)熱演化過程中具有多階連續(xù)成氣特征，因此天然氣研究更加復(fù)雜第四張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月二、天然氣的類型（一）天然氣的起源 1.天然氣的無機(jī)起源 （1）上地幔高溫生氣 （2）蛇紋石化生氣 （3）基性巖漿冷卻生烴2.天然氣的有機(jī)起源 3.天然氣的混合起源 第五張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月（二）天然氣的分類 1、天然氣來源分類 （1）無機(jī)成因氣：泛指在任何環(huán)境下由無機(jī)物質(zhì)形成的天然氣。 幔源氣：又稱深源氣，系指地球形成初期捕獲的原始?xì)怏w，從地幔通過不同方式上升到沉積圈的天然氣，包括火山噴發(fā)和沿深大斷裂或轉(zhuǎn)換斷層上升運(yùn)移的氣體，其中含有CH4和非烴氣體，如C

5、H4、H2O、SO2、N2及稀有氣體。 宇宙氣：指在宇宙空間由放射性反應(yīng)、核反應(yīng)及化學(xué)反應(yīng)等作用形成的天然氣。以含H2、He為特征，并有CH基、CH2基等混雜。二、天然氣的類型第六張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月二、天然氣的類型 巖漿巖氣：指在巖漿巖中由高溫化學(xué)作用形成的氣體。包括在巖漿巖、火 山巖礦物包裹體氣及大部分火山氣。以含CO2、H2為主，混有N2、CH4、H2S及稀有氣體 變質(zhì)巖氣：指在變質(zhì)巖中由高溫化學(xué)變質(zhì)作用形成的氣體。富含CO2、N2、H2，并有CH4、H2S及稀有氣體混雜。 無機(jī)鹽類分解氣：指在沉積巖中由無機(jī)鹽類化學(xué)分解產(chǎn)生的氣體。如碳酸鹽分解產(chǎn)生的CO2、磷酸鹽被

6、還原產(chǎn)生的H2S等。 第七張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月 （2）有機(jī)成因氣：它是指沉積巖中分散狀或集中狀的有機(jī)質(zhì)通過細(xì)菌作用、物理化學(xué)作用等形成的天然氣。 按有機(jī)質(zhì)母質(zhì)類型將天然氣分為腐殖型氣（煤型氣）、腐泥型氣（油型氣）。 有學(xué)者還有一種分類腐殖腐泥氣（陸源有機(jī)氣）二、天然氣的類型a）腐泥型天然氣：簡(jiǎn)稱腐泥氣或油型氣。由腐泥型干酪根降解而成。b）腐殖型天然氣：簡(jiǎn)稱腐殖氣或煤型氣。由腐殖型干酪根降解而成。該類母質(zhì)主要分布在煤或含煤層系中，呈分散狀有機(jī)質(zhì)或呈集中狀腐殖煤出現(xiàn)。不能理解為僅由煤生成的氣。第八張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月按有機(jī)質(zhì)演化階段分類 有機(jī)質(zhì)熱演化分為

7、未成熟、成熟（包括低成熟和高成熟）、過成熟等階段。相應(yīng)的可將有機(jī)成因氣分為生物氣、生物熱催化過渡帶氣、熱解氣（油型熱解氣、煤型熱解氣）、裂解氣，但由于天然氣的生成過程是連續(xù)的，所以在這里的劃分并沒有嚴(yán)格的界限。二、天然氣的類型第九張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月油氣有機(jī)成因的現(xiàn)代模式（戴金星，1997）二、天然氣的類型第十張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月生物成因氣概念：指在成巖作用階段早期，在生物化學(xué)作用帶內(nèi)，有機(jī)質(zhì)由微生物發(fā)酵和合成作用形成的天然氣。有時(shí)也混有早期低溫降解作用形成的天然氣。這種氣體出現(xiàn)在埋藏淺、時(shí)代新和演化程度低的巖層中，以含甲烷為主。如原蘇聯(lián)烏連戈依氣田

8、（K），儲(chǔ)量為5.9萬億m3（相當(dāng)于59億噸石油）。 我國青海澀北第四紀(jì)氣田。二、天然氣的類型第十一張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月 2、天然氣組分分類 天然氣可分為干氣和濕氣。國際上尚沒有劃分干氣和濕氣的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，多數(shù)學(xué)者以天然氣中C2+的含量加以劃分，一般將C2+5的稱為濕氣，5的稱為干氣。 也可將天然氣分為烴類氣（以烴類為主要成分的天然氣）和非烴氣（以非烴為主要成分的天然氣）。二、天然氣的類型第十二張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月 3、按天然氣相態(tài)分類 （1）氣藏氣：指單獨(dú)聚集成藏的天然氣，呈游離態(tài)產(chǎn)出，它可能存在于油田內(nèi)，亦可分布在油田外，它的化學(xué)組分變化較大。 （

9、2）溶解氣：是指生油母質(zhì)（I、II型干酪根）在成熟階段生成的天然氣，常與原油伴生。 （3）凝析氣：是指在較高溫度、壓力下以氣態(tài)形式存在于地層中，而在采出地面后，由于地表壓力、溫度較低逆凝結(jié)為液態(tài)烴的天然氣。這種特殊的油氣藏目前在淺層和深層都有發(fā)現(xiàn)。 （4）氣體固態(tài)水合物：氣體水合物是一種特殊類型的化學(xué)物質(zhì)，氣體分子以物理方式封閉在膨脹了的水分子晶格內(nèi)。 二、天然氣的類型第十三張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月天然氣水合物：是天然氣和水分子組成的固體結(jié)晶物質(zhì)，是水和以甲烷等為主的有機(jī)氣體構(gòu)成的可燃性物質(zhì)。所以又叫可燃冰。 燃燒著的天然氣水合物天然氣水合物結(jié)構(gòu)二、天然氣的類型第十四張，PP

10、T共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月 4、按生、儲(chǔ)、蓋組合分類 自生自儲(chǔ)型：指天然氣源巖及儲(chǔ)層在一個(gè)較大的地質(zhì)層系范圍內(nèi)，氣體運(yùn)聚過程中, 未超越大的沉積層系范圍 。 新生古儲(chǔ)型：氣源為新地層，通過斷層、不整合面以側(cè)向運(yùn)移為主聚集儲(chǔ)藏在老地層中 ，以古潛山型氣藏為特征。 古生新儲(chǔ)型：由于氣體的易運(yùn)移特征使老地層源巖形成的氣體通過斷層、不整合面運(yùn)移至新地層中儲(chǔ)存。二、天然氣的類型第十五張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月5.天然氣成因綜合分類二、天然氣的類型第十六張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月二、天然氣的類型第十七張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月三、天然氣的化學(xué)組成（一

11、）天然氣的烴類組分特征及影響因素1、烴類的組分特征 烴類為主 通常甲烷占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，一般85100%。 重?zé)N含量較甲烷低得多 有數(shù)量不等的重?zé)N氣（C2+），含量比甲烷低，重?zé)N氣（C2+）中以乙烷和丙烷最為常見，含量亦高，碳數(shù)大于4的重?zé)N氣含量較低，在多數(shù)情況下含量隨碳數(shù)的增加而減少。 干氣（dry gas）：CH495% 藍(lán)色火焰，少含汽油蒸汽。 濕氣（wet gas）：含重?zé)N氣，黃色火焰。第十八張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月三、天然氣的化學(xué)組成 2、影響烴類組分的主要因素 母質(zhì)類型 主要表現(xiàn)在成熟階段，腐泥母質(zhì)生成的天然氣比腐植母質(zhì)的天然氣重?zé)N含量高。 成熟作用 天然氣烴類組成隨成

12、熟度而變化，從未成熟成熟過成熟，甲烷含量由高低高，重?zé)N含量由低高低（圖）。Berner（1989）總結(jié)出了腐泥母質(zhì)生成天然氣組分隨成熟度的變化關(guān)系式：甲烷（%）=9.1lnRo+93.1乙烷（%）=-6.3lnRo+4.8丙烷（%）=-2.9lnRo+1.9C2-4，Ro，油型氣重?zé)N含量曲線煤成氣重?zé)N含量曲線第十九張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月三、天然氣的化學(xué)組成運(yùn)移與保存條件 甲烷比重?zé)N氣的分子量小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、密度低、被吸附能力弱，因而在天然氣運(yùn)移過程中，甲烷運(yùn)移會(huì)更快和更遠(yuǎn)，致使一些油氣田上部氣藏的天然氣相對(duì)富集甲烷，出現(xiàn)天然氣組分自下而上甲烷含量逐漸增高、重?zé)N氣含量逐漸減少的

13、現(xiàn)象。 烷烴擴(kuò)散系數(shù)（cm2/s）烷烴擴(kuò)散系數(shù)（cm2/s）甲烷10-6正戊烷10-7乙烷10-6正己烷10-8丙烷10-7正庚烷10-8異丁烷10-7正癸烷10-9正丁烷10-7天然氣在頁巖中的擴(kuò)散系數(shù) 碳數(shù)越少，運(yùn)移能力越強(qiáng)第二十張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月三、天然氣的化學(xué)組成 在油氣藏的保存過程中，當(dāng)天然氣的擴(kuò)散作用起到主要作用時(shí)，埋藏較淺的擴(kuò)散影響就越大 塔里木盆地庫車坳陷大宛齊油田溶解氣組成 第二十一張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月三、天然氣的化學(xué)組成生物降解作用 已形成的天然氣在細(xì)菌作用下，可以發(fā)生生物降解。我國比較典型的生物降解氣在濟(jì)陽坳陷孤島地區(qū)。該區(qū)地

14、表水直接將細(xì)菌帶入油氣層，地溫適中，地層水礦化度低，造成了油層氣的嚴(yán)重生物降解，使天然氣中甲烷相對(duì)富集而成為干氣。 W.J.Stahel(l979)年在進(jìn)行石油的細(xì)菌降解實(shí)驗(yàn)時(shí)，曾詳細(xì)地論述了溶解于石油的氣態(tài)烴的細(xì)菌降解特征，即：長(zhǎng)鏈成分降解比短鏈快；正構(gòu)烷烴比異構(gòu)烷烴快；異構(gòu)烷烴比環(huán)烷烴快。1984年James和Burns對(duì)澳大利亞和加拿大的生物降解型天然氣研究發(fā)現(xiàn)，乙、丙烷含量很少，只有甲烷能保存下來 第二十二張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月三、天然氣的化學(xué)組成 混合作用 在同一地區(qū)，當(dāng)有多種天然氣來源，如多套母質(zhì)類型或成熟度不同的生氣源巖提供的有機(jī)氣，或者是火山活動(dòng)、巖石化學(xué)作

15、用提供的無機(jī)氣。這些不同成因、不同組成的天然氣沿著各自的運(yùn)移途徑很可能聚集在同一構(gòu)造、同一儲(chǔ)集層中，形成多源氣藏，致使氣藏中天然氣的組成變得更為復(fù)雜，其中混合比例的大小控制著天然氣的組成的變化 第二十三張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月同位素表明為生物氣，而天然氣組分顯示重?zé)N含量較高，顯然不是純生物氣。表明它可能是生物氣和熱解氣混合的結(jié)果。三、天然氣的化學(xué)組成混合作用第二十四張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月三、天然氣的化學(xué)組成(二)天然氣的非烴組分特征及影響因素 天然氣的非烴組成包括CO2、N2、H2S、H2、CO、SO2、Hg等以及微量的惰性氣體（氦、氖、氬、氪、氙等），有

16、時(shí)還含有少量的有機(jī)硫、氧、氮化合物。天然氣中非烴氣的含量一般小于10，但亦有少量氣藏非烴氣的含量超過10，極少數(shù)是以非烴氣為主的氣藏，如N2、CO2氣藏。 美國: 本得隆起 二迭系砂巖氣藏 N2 達(dá)8.6%（Nitrogen） 中國: 廣東 三水盆地 砂頭峪氣田 CO2達(dá)99.5%（Carbon dioxide） 河北： 趙蘭莊油氣田 孔一段 H2S 達(dá)92%（Hydrogen sulfide） 第二十五張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月三、天然氣的化學(xué)組成1、N2組分特征及其成因 天然氣藏中N2含量變化較大。世界上83的氣藏中N2的濃度在0.412.5之間。一般N2含量達(dá)到10以上的

17、氣藏就稱為高N2氣藏。地殼超深部和上地幔來源的原生N2 天然氣中N2的成因：有機(jī)成因N2無機(jī)成因N2微生物反硝化作用產(chǎn)生的N2沉積有機(jī)質(zhì)在未成熟階段經(jīng)微生物氨化作用形成的N2沉積有機(jī)質(zhì)在成熟階段經(jīng)熱氨化作用形成的N2沉積有機(jī)質(zhì)在過成熟階段裂解作用產(chǎn)生的N2大氣源的N2沉積巖中無機(jī)固定氮經(jīng)高溫變質(zhì)作用釋放出的N2火山一巖漿來源的N2第二十六張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月N2來源演化圖（Kroos and Littke ,1996） 三、天然氣的化學(xué)組成第二十七張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月三、天然氣的化學(xué)組成2、CO2組分特征及其成因 二氧化碳也是常見的非烴氣體之一，總體

18、上，天然氣中CO2含量較N2低，分布相對(duì)集中。75的樣品CO22。但是也有少部分樣品含有較高的CO2，這與無機(jī)成因氣有關(guān)。CO2的成因可分為有機(jī)成因和無機(jī)成因兩大類。 有機(jī)成因：有機(jī)物在厭氧細(xì)菌作用下可生成大量CO2干酪根熱降解和熱裂解也可形成一定量的CO2礦化溶液氧化烴類也可形成CO2無機(jī)成因：碳酸鹽巖分解形成CO2巖漿活動(dòng)析出CO2第二十八張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月三、天然氣的化學(xué)組成3、硫化氫分布特征及成因 根據(jù)戴金星等對(duì)中國各盆地共3000多個(gè)天然氣樣品中H2S含量分布統(tǒng)計(jì)結(jié)果，碎屑巖儲(chǔ)層中天然氣的H2S含量普遍極低（0.001%以下）或無，在碳酸鹽一硫酸鹽巖儲(chǔ)集層中普

19、遍相對(duì)較高，最高可大30%35%。天然氣中H2S的成因主要三個(gè)方面：生物成因：一是通過微生物同化還原作用和植物的吸收作用形成含硫有機(jī)化合物，在埋藏腐敗過程中形成H2S；二是通過硫酸鹽還原作用直接形成H2S熱化學(xué)成因：一是含硫有機(jī)化合物在熱力作用下熱解形成H2S，二是在高溫作用下，有機(jī)質(zhì)或H2使硫酸鹽還原生成H2S巖漿成因：即巖漿上升過程中可析出H2S氣體 第二十九張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月四、天然氣成因類型綜合判識(shí)（一）天然氣成因類型的常用判識(shí)標(biāo)志 1.天然氣組分特征 組分特征是天然氣地球化學(xué)的主要特征之一。大多數(shù)天然氣由多種氣體組分組成，而且組分特征變化較大，隨著源巖成熟度增

20、加，天然氣中甲烷含量增加，凝析氣和油伴生氣組仍然以甲烷為主，但乙烷、丙烷、丁烷等重?zé)N的含量顯著較高，可達(dá)10%20%，甚至還有少量的戊烷和己烷 烴類氣體的相對(duì)豐度是判識(shí)成因類型的主要標(biāo)志之一，其指標(biāo)有C1/C2+、C2/C3及nC4/iC4等等 第三十張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月四、天然氣成因類型綜合判識(shí)2.天然氣的穩(wěn)定碳同位素 天然氣中化合物及元素C、H、O、N、S的穩(wěn)定同位素是判識(shí)天然氣成因類型最主要的標(biāo)志，其中碳、氫同位素在國內(nèi)應(yīng)用最廣，氧同位素應(yīng)用較少，現(xiàn)在國內(nèi)已開始氮和硫同位素特征研究。 在自然界有機(jī)質(zhì)演化過程中，生物作用、化學(xué)熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)作用所產(chǎn)生的同位素效應(yīng)和同位

21、素分餾，使得不同成因類型的天然氣中的同位素組成不同，甚至發(fā)生了范圍的變化 天然氣中甲烷同系物氣體的13C值分布（Fuex，1977）第三十一張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月四、天然氣成因類型綜合判識(shí)中國天然氣中烷烴氣的13C值分布（戴金星，1992）第三十二張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月四、天然氣成因類型綜合判識(shí)第三十三張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月四、天然氣成因類型綜合判識(shí)第三十四張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月（二）不同成因天然氣的判識(shí)四、天然氣成因類型綜合判識(shí) 天然氣成因類型的綜合判識(shí)主要是以各種有意義的判識(shí)指標(biāo)，結(jié)合地質(zhì)背景，按不同成因天然氣

22、地球化學(xué)特征判斷天然氣的成因或來源。 1.幔源氣 幔源氣主要涉及行星形成時(shí)即已形成、并被捕獲在地幔中的原生甲烷等，其特征為： 組分特征：幔源氣屬干氣，烴類氣體以CH4為主，其在氣體中總量大于50，一般重?zé)N含量甚微，同時(shí)含CO2、N2、H2S 等氣體含量較高。 同位素特征：13C1介于-20-7。一般將13C1-20作為無機(jī)成因標(biāo)志之一。在甲烷及其同系物碳同位素系列中，具13C113C213C3特征。稀有氣體同位素是鑒別幔源氣重要標(biāo)志，一般情況下3He/4He1.410-6時(shí)具有幔源氣混入。3He/4He10-5時(shí)基本為幔源氣。40Ar/36Ar值變化較大，高者可達(dá)數(shù)千至上萬。 第三十五張，PP

23、T共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月四、天然氣成因類型綜合判識(shí) 2.巖石化學(xué)反應(yīng)氣 巖石化學(xué)反應(yīng)氣是指巖漿活動(dòng)和變質(zhì)作用過程中無機(jī)礦物間的高溫反應(yīng)所形成的氣體以及碳酸鹽、硫酸鹽分解而產(chǎn)生的非烴氣體。巖石化學(xué)反應(yīng)形成的烴類氣中甲烷占優(yōu)勢(shì)。而整個(gè)氣體中非烴氣體比例很高，常見有CO2、N2、H2、H2S和CO。烴氣中13C1變化范圍較大，為-2-31（Hoefs，1980），但以-25-15區(qū)間最為普遍。若13C1-20，則需要其它輔助證據(jù)。重要的是根據(jù)CO2與甲烷熱平衡系統(tǒng)同位素分餾機(jī)制來判識(shí)是否為巖石化學(xué)成因。無機(jī)成因CO2的13C1（CO2）大多數(shù)為-8O，最大可達(dá)+27。對(duì)于與巖漿作用和火山作

24、用有關(guān)的巖石化學(xué)反應(yīng)氣，其伴生產(chǎn)出的稀有氣體同位素組成的3He4He值和40Ar36Ar 值均相對(duì)高，基本與幔源氣一致；而變質(zhì)作用和以殼源物質(zhì)為主的巖石化學(xué)反應(yīng)氣，由于較高的反應(yīng)溫度和有機(jī)物質(zhì)加入，40Ar36Ar值相對(duì)高于地殼沉積體自生有機(jī)成因氣體，3He4He值變化較大。第三十六張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月 對(duì)于烷烴氣而言，無機(jī)成因甲烷碳同位素13C1一般大于-10。天然氣的碳同位素系列對(duì)比可鑒別有機(jī)成因和無機(jī)成因烷烴氣。有機(jī)成因烷烴氣是正碳同位素系列，即13C1 13C2 13C3 10均是無機(jī)成因甲烷；3）除高成熟和過成熟的煤成氣外， 13C130的皆是無機(jī)成因甲烷1）碳

25、同位素系列區(qū)別無機(jī)成因：13C113C213C3有機(jī)成因：13C113C213C313C413C5 四、天然氣成因類型綜合判識(shí)第三十八張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月四、天然氣成因類型綜合判識(shí) 3.生物成因氣 生物成因氣形成的有機(jī)質(zhì)成熟度低（Ro0.3%），甲烷含量高，一般大于90。重?zé)N含量低，一般小于1%2% ,C1/C1-5為0.951.00, C2/C32.0,甲烷相對(duì)富集12C，13C1值小于-55，13C(CO2) -10，D ( CH4)分布范圍大，主要受水介質(zhì)影響，一般為-255-150，3He4He和40Ar36Ar 值與空氣大致相當(dāng)，分別為1.410-6和295.5

26、 碳同位素組成是生物氣甲烷的鑒別主要標(biāo)志。據(jù)世界范圍生物氣甲烷的碳同位素組成數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)，具有商業(yè)價(jià)值的生物氣藏的13C1分布范圍為-55-85，明顯富集輕碳同位素。另外，生物氣甲烷不與油伴生，這是判別生物甲烷氣的重要地質(zhì)依據(jù)。第三十九張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月 4.油型氣 成氣母質(zhì)以、1型干酪根為主，整個(gè)演化階段形成天然氣，包括熱解氣、正常凝析油伴生氣、高溫裂解氣。 熱解氣：根據(jù)演化程度可分為正常原油伴生氣和正常凝析油伴生氣 正常原油伴生氣：相當(dāng)于石油演化的成熟階段，其Ro為0.6%1.3%。由熱催化作用形成的油型氣。氣體中甲烷含量大于50,烴含量大于5%，最高可達(dá)40%50%

27、。甲烷同系物碳同位素為13C113C213C313C4。D ( CH4)為-300-200。輕烴中石蠟指數(shù)為13。庚烷值為10%35%，烷-芳指數(shù)為2.5%22%, 3He4He300 。 四、天然氣成因類型綜合判識(shí)第四十張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月四、天然氣成因類型綜合判識(shí) 正常凝析油伴生氣：處于有機(jī)質(zhì)演化的高成熟階段，Ro為1.3%2.0%，由熱催化和熱裂解作用形成。甲烷含量比正常原油伴生氣高，屬濕氣，甲烷含量一般大于60%，重?zé)N大于5% ，最高可達(dá)20%25%, C1/C1-5為0.600.90，C2/C3為0.903.0, iC4/nC4明顯小于1。甲烷富集重碳同位素，1

28、3C1=-40-36，13C( CO2)-10，D (CH4)常為-300-200。石蠟指數(shù)為310，庚烷值35%60%，烷-芳指數(shù)為22%60%,3He4He和40Ar36Ar 值與正常原油伴生氣相同。 高溫裂解氣：相當(dāng)于石油演化的過成熟階段，Ro 2.0% 。由液態(tài)烴裂解和殘余有機(jī)質(zhì)進(jìn)一步演化形成，甲烷含量高，一般大于95%，重?zé)N含量5%, C1/C1-5值高，為0.951.00, C2/C3值為1.03.0。甲烷碳同位素富集13C，13C1-36，D( CH4)-200，3He4He 和40Ar36Ar值在熱解氣范圍之內(nèi)，主要與源巖年代有關(guān) 第四十一張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年

29、6月四、天然氣成因類型綜合判識(shí) 由于受熱解引起的同位素分餾效應(yīng)的影響，由有機(jī)母質(zhì)生成的天然氣13C1，隨有機(jī)質(zhì)演化程度增加而變重（Stahl , 1977）。國內(nèi)外學(xué)者根據(jù)一些實(shí)際資料建立了油型氣的13C1和Ro的關(guān)系式 油型甲烷：13C1=15.80lgRo-42.20（Stahl , 1977） 13C1=15.80lgRo-42.20（戴金星等，1987) 13C1=21.7lgRo-43.3（沈平等，1991） 圖5-15 中原油氣區(qū)天然氣13C1Ro關(guān)系（沈平等，1991）第四十二張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月四、天然氣成因類型綜合判識(shí) 5.煤型氣 成氣母質(zhì)以2、型有機(jī)質(zhì)為主，是在煤化作用過程中形成的氣態(tài)烴，包括熱解氣和高溫裂解氣。 熱解氣 相當(dāng)于煤化作用的長(zhǎng)焰煤至瘦煤階段