松辽盆地徐家围子断陷深层天然气成因和保存条件研究

【摘要】：松辽盆地深层主力烃源岩埋藏深度大,钻遇的探井少,因此其厚度及分布范围预测是一直存在的难题。本文在层序地层学研究基础上,结合钻井资料与地震资料,预测了徐家围子断陷深层烃源岩的分布。研究区主力气源岩为沙河子组,75%的样品有机碳值大于1.0%,有机质以Ⅲ型为主,处于高成熟-过成熟阶段。 徐家围子断陷深层天然气样品中,大部分甲烷占烃气95%以上。甲烷碳同位素范围主要分布在-26‰～-30‰之间。从分析结果看,徐家围子断陷深层天然气烷烃碳同位素序列既有局部倒转,也有完全反序,正常序列并不多见。断陷内各地区天然气烷烃碳同位素序列有明显差异,徐中、徐东、徐南地区甲烷-乙烷碳同位素几乎全部倒转,升平-安达地区大部分样品甲烷-乙烷未发生倒转。徐家围子断陷深层天然气甲烷碳同位素较重,且部分天然气呈现出碳同位素反序现象。因此,该地区烃类天然气的成因多年来一直存在争议。 为了更有针对性地研究徐家围子断陷深层天然气的成因,开展了费-托合成实验,合成用的原始物质二氧化碳采自断陷内芳深9井(幔源)。合成的甲烷碳同位素变化范围为-17.91‰～46.36‰,多数产物的甲烷碳同位素轻于-30‰,说明无机成因甲烷碳同位素不一定重于-30‰。在检测出的33组甲烷-乙烷-丙烷产物中,只有一组碳同位素反序,其它碳同位素序列均为正常或局部倒转。由此可见,费-托合成的烃类并不一定出现碳同位素反序现象。 为了验证有机成因天然气混合是否能使碳同位素反序,客观地解释徐家围子断陷碳同位素反序天然气的成因机制,选取松辽盆地深层低成熟泥质烃源岩和煤,进行生气模拟实验。选定端元气,并通过连续变化比例,将泥岩生成的烃气产物和煤生成的烃气产物进行理论上的混合。结果表明,两种正常碳同位素序列的端元气混合,可以使碳同位素反序。这从另一角度说明,用碳同位素反序判断徐家围子断陷深层天然气为无机成因是不合适的。 正确判断现今气藏中的天然气是源岩在哪一成熟阶段生成的,可以为客观地评价深层天然气资源潜力提供重要依据。根据干酪根裂解生气过程中的碳同位素分馏原理,建立判断气藏中天然气生成期的方法,并据此分地区分析了深层天然气的保存状况。徐中和徐东地区气藏中天然气为源岩在Ro大于1.0%阶段生成的,早期散失的气平均只占总生气量的5%左右。断陷边部天然气保存条件略差,徐西地区早期散失了25%左右。 【关键词】：徐家围子断陷 成因 费-托合成 天然气混合 碳同位素反序
【学位授予单位】：中国地质大学（北京）
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：P618.13
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 前言10-21
• 1.1 选题的目的及意义10
• 1.2 研究现状10-17
• 1.2.1 天然气成因10-14
• 1.2.2 气源对比14-16
• 1.2.3 天然气碳同位素分馏16-17
• 1.2.4 天然气保存条件研究17
• 1.3 存在问题17-18
• 1.3.1 理论上存在的问题17-18
• 1.3.2 研究区天然气勘探生产上存在的与本研究领域相关的难题18
• 1.4 论文的主要研究内容及研究思路18-19
• 1.5 论文创新点19-21
• 第2章 区域地质背景21-25
• 第3章 烃源岩地球化学特征25-46
• 3.1 烃源岩地球化学特征25-35
• 3.1.1 有机质丰度25-29
• 3.1.2 有机质类型29-31
• 3.1.3 有机质成熟度31-35
• 3.2 烃源岩分布35-46
• 3.2.1 沉积相分布35-40
• 3.2.2 烃源岩厚度确定的方法40
• 3.2.3 暗色泥岩平面分布特征40-44
• 3.2.4 煤层平面分布特征44-46
• 第4章 天然气地球化学特征46-60
• 4.1 化学组成46-50
• 4.1.1 烃类气46-49
• 4.1.2 二氧化碳49
• 4.1.3 稀有气体49-50
• 4.2 碳同位素特征50-60
• 4.2.1 总体特征50-51
• 4.2.2 平面上的差异51-53
• 4.2.3 甲烷、乙烷、丙烷碳同位素的关系53-56
• 4.2.4 碳同位素序列56-60
• 第5章 天然气成因研究60-93
• 5.1 费托合成实验60-80
• 5.1.1 样品制备与实验过程60-63
• 5.1.2 实验结果63-68
• 5.1.3 实验结果讨论68-80
• 5.2 混合烃气的碳同位素变化机制研究80-87
• 5.2.1 生烃模拟实验80-83
• 5.2.2 天然气碳同位素反序机制研究83-87
• 5.3 徐家围子断陷深层天然气成因分析87-93
• 5.3.1 有机成因天然气占主导地位87-88
• 5.3.2 天然气成类型划分88-89
• 5.3.3 二氧化碳成因分析89-93
• 第6章 天然气保存状况分析93-102
• 6.1 样品及实验93-95
• 6.2 天然气甲烷碳同位素动态演化模型的建立95-97
• 6.3 徐家围子断陷深层天然气保存状况分析97-102
• 第7章 结论与认识102-104
• 致谢104-105
• 参考文献105-110
• 附录110-111

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