川西坳陷中段上三疊統(tǒng)—侏羅系天然氣成藏地球化學(xué)研究

【摘要】：論文以油氣成藏地球化學(xué)理論為指導(dǎo),以川西坳陷中段上三疊統(tǒng)-侏羅系地層流體為主體,以天然氣組分、輕烴、同位素、稀有氣體與地層水水礦化度、離子組成、氫氧同位素等多項(xiàng)流體地球化學(xué)分析測(cè)試數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上,首先摸清了研究區(qū)的流體的基本地球化學(xué)特征；然后,結(jié)合成藏地質(zhì)條件,剖析了天然氣的成因及來(lái)源,探討了地層水的成因及演化,明確了天然氣的運(yùn)移相態(tài)、運(yùn)移方向及運(yùn)聚期次,從地層水的角度對(duì)天然氣的運(yùn)聚過(guò)程進(jìn)行了相應(yīng)的佐證,確立了天然氣運(yùn)聚機(jī)制,總結(jié)了研究區(qū)氣藏成藏模式及主控因素。論文取得了以下主要結(jié)論及創(chuàng)新性成果認(rèn)識(shí)：(1)研究區(qū)天然氣以烴類氣為主,非烴氣含量低,不含H2S,主體為干氣,屬成熟-高成熟天然氣。(2)確定了川西坳陷烷烴氣碳同位素倒轉(zhuǎn)成因及差異,探討了構(gòu)造與碳同位素倒轉(zhuǎn)的關(guān)系。川西坳陷天然氣主體為正碳同位素特征,但也存在少量碳同位素倒轉(zhuǎn)。根據(jù)川西坳陷不同地區(qū)烷烴氣碳同位素倒轉(zhuǎn)成因、樣品比例、出現(xiàn)層系差異,結(jié)合不同地區(qū)構(gòu)造差異,得到構(gòu)造變形強(qiáng)度對(duì)川西坳陷烷烴氣碳同位素的倒轉(zhuǎn)的發(fā)生具有促進(jìn)作用,使得構(gòu)造變形強(qiáng)度相對(duì)較大的川西坳陷南段碳同位素倒轉(zhuǎn)較中段、北段更為常見。(3)確立了研究區(qū)凝析水與地層水的礦化度(TDS)判別標(biāo)準(zhǔn)：凝析水TDS 10000mg/1,地層水TDS≥10000mg/1。研究區(qū)地層水礦化度特征：上三疊統(tǒng)地層水礦化度明顯大于侏羅系,上三疊統(tǒng)地層水以鹵水為主,侏羅系地層以鹽水為主。明確了研究區(qū)地層水離子構(gòu)成特征：Na+、Cl-是研究區(qū)地層水最主要離子,它們對(duì)地層水礦化度有明顯的控制作用,研究區(qū)地層水陽(yáng)離子含量關(guān)系表現(xiàn)為Na+Ca2+K+Mg2+,須二段-中侏羅統(tǒng)地層水陰離子含量表現(xiàn)為Cl-HCO3-SO42-,而上侏羅統(tǒng)則表現(xiàn)為Cl-SO42-HCO3-,顯示出上侏羅統(tǒng)地層水與其它層系地層水的差異。(4)系統(tǒng)地探討了研究區(qū)地層水的成因類型及其意義。須二段、須四段地層水主體為CaCl2型,反映上三疊統(tǒng)深埋深水體特征。中侏羅統(tǒng)地層水以CaCl2型為主,反映上三疊統(tǒng)深埋深地層水與中侏羅統(tǒng)原生陸相水體的混合水體,少量其他水型水體,代表中侏羅統(tǒng)原生水體。上侏羅統(tǒng)不同地區(qū)地層水成因類型存在明顯差異,孝泉-新場(chǎng)地區(qū)主體為Na2SO4型,代表上侏羅統(tǒng)原生陸相水體；洛帶、馬井、合興場(chǎng)地區(qū)以CaCl2型為主,地層水主體為上三疊統(tǒng)與上侏羅統(tǒng)混合水體；新都地區(qū)以Na2SO4型為主,同時(shí)存在較高比例的CaCl2、NaHCO3型水體,地層水以混合水體為主,同時(shí)存在一定的原生水體。(5)明確了研究區(qū)烴類氣成因：上三疊統(tǒng)-侏羅系天然主體為煤型氣,須二段存在少量原油裂解成因油型氣。進(jìn)一步對(duì)四川盆地其他地區(qū)上三疊統(tǒng)-侏羅系油型氣特征進(jìn)行了研究,發(fā)現(xiàn)在川中、川南也都存在油型氣,對(duì)比發(fā)現(xiàn)川西、川中、川南三地區(qū)油型氣分布特征、成因及來(lái)源都存在較大差異。(6)提出了研究區(qū)天然氣中非烴氣成因機(jī)制：稀有氣體主要為殼源成因,N2主要為有機(jī)質(zhì)成熟-高成熟階段產(chǎn)物,CO2主要為無(wú)機(jī)成因,與地層中碳酸鹽礦物的溶解有關(guān),少量為有機(jī)成因。(7)從烴源巖生烴量、地層封閉條件、地層壓力差及天然氣地球化學(xué)特征等方面,認(rèn)為研究區(qū)上三疊統(tǒng)-侏羅系不大可能有來(lái)自下伏海相地層的油氣。上三疊統(tǒng)天然氣主要來(lái)自上三疊統(tǒng)煤系烴源巖,侏羅系天然氣主要來(lái)自須五段烴源巖,須四段及下侏羅統(tǒng)源巖也有一定貢獻(xiàn)。通過(guò)利用稀有氣體同位素證研究,發(fā)現(xiàn)上三疊統(tǒng)煤系烴源巖中煤與泥巖對(duì)天然氣都有重要貢獻(xiàn)。(8)對(duì)地層水組分、氫氧同位素、碳酸鹽膠結(jié)物碳氧同位素、有機(jī)質(zhì)姥植比綜合分析,得到上三疊統(tǒng)地層水為海水與淡水的混合水體,各類化學(xué)特征更傾向海水。侏羅系地層水為上三疊統(tǒng)偏海水性質(zhì)的混合水體與侏羅系大陸淡水的混合水體,部分侏羅系地層水仍保持其原始大陸淡水的特征。(9)以研究區(qū)侏羅系天然氣為例,對(duì)天然氣運(yùn)移示蹤指標(biāo)有效性進(jìn)行了探討,確定CH4含量、Nz含量是較為有效的天然氣運(yùn)移示蹤指標(biāo),而CO2含量與iC4/nC4值在研究區(qū)的示蹤效果較差。(10)明確了研究區(qū)天然氣運(yùn)聚機(jī)制及差異。研究區(qū)上三疊統(tǒng)-中侏羅統(tǒng)天然氣以水溶相運(yùn)移為主,游離相為輔。洛帶、馬井、合興場(chǎng)、孝泉-新場(chǎng)等地區(qū),來(lái)自須五段的天然氣隨上三疊統(tǒng)地層水以水溶相進(jìn)入中侏羅統(tǒng)地層,僅在洛帶地區(qū)中侏羅統(tǒng)存在少量游離相天然氣。洛帶、馬井、合興場(chǎng)地區(qū)上侏羅統(tǒng)天然氣與該區(qū)中侏羅統(tǒng)天然氣一樣,以水溶相隨上三疊統(tǒng)地層水進(jìn)入上侏羅統(tǒng)地層,孝泉-新場(chǎng)地區(qū)上侏羅統(tǒng)天然氣以游離相運(yùn)移。地層水化學(xué)特征佐證了研究區(qū)侏羅系天然氣的運(yùn)移過(guò)程。總結(jié)了研究區(qū)上三疊統(tǒng)與侏羅系氣藏的成藏模式及主控因素。 【關(guān)鍵詞】：成藏地球化學(xué) 天然氣成因 地層水成因 運(yùn)聚機(jī)制
【學(xué)位授予單位】：成都理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：P618.13
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 引言11-27
• 1.1 選題目的與意義11-12
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-21
• 1.2.1 相關(guān)領(lǐng)域研究現(xiàn)狀12-20
• 1.2.2 研究區(qū)研究現(xiàn)狀20-21
• 1.2.3 存在的問(wèn)題21
• 1.3 主要研究?jī)?nèi)容與技術(shù)路線21-22
• 1.3.1 主要研究?jī)?nèi)容21-22
• 1.3.2 研究思路與技術(shù)路線22
• 1.4 完成的主要工作量22-24
• 1.5 取得的主要成果與創(chuàng)新點(diǎn)24-27
• 第2章 地質(zhì)背景27-43
• 2.1 區(qū)域構(gòu)造演化28-29
• 2.2 地層發(fā)育特征29-33
• 2.3 烴源巖特征33-39
• 2.3.1 烴源巖發(fā)育特征33-34
• 2.3.2 有機(jī)質(zhì)豐度34-36
• 2.3.3 有機(jī)質(zhì)類型36-37
• 2.3.4 有機(jī)質(zhì)成熟度37-38
• 2.3.5 烴源巖綜合評(píng)價(jià)38-39
• 2.4 儲(chǔ)層特征39-40
• 2.5 蓋層特征40-43
• 第3章 流體基本地球化學(xué)特征43-82
• 3.1 天然氣地球化學(xué)特征43-54
• 3.1.1 天然氣組分特征43-44
• 3.1.2 碳同位素特征44-52
• 3.1.3 輕烴特征52-54
• 3.2 地層水地球化學(xué)特征54-66
• 3.2.1 礦化度特征54-61
• 3.2.2 主要離子特征61-66
• 3.3 地層水類型66-82
• 3.3.1 須二段67-69
• 3.3.2 須四段69-71
• 3.3.3 中侏羅統(tǒng)71-74
• 3.3.4 上侏羅統(tǒng)74-79
• 3.3.5 上三疊統(tǒng)-侏羅系地層水成因類型及差異79-82
• 第4章 天然氣成因及氣源82-110
• 4.1 天然氣成因類型82-98
• 4.1.1 烴類特征82-90
• 4.1.2 非烴特征90-98
• 4.1.3 天然氣成因類型綜合分析98
• 4.2 天然氣氣源98-110
• 4.2.1 上三疊統(tǒng)天然氣與海相碳酸鹽巖烴源巖關(guān)系99-102
• 4.2.2 上三疊統(tǒng)-侏羅系天然氣與碎屑巖烴源巖關(guān)系102-110
• 第5章 地層水成因及演化110-126
• 5.1 上三疊統(tǒng)沉積相及沉積水體性質(zhì)爭(zhēng)議110-111
• 5.2 地層水化學(xué)組成111-116
• 5.2.1 上三疊統(tǒng)111-114
• 5.2.2 侏羅系114-116
• 5.3 地層水氫氧同位素特征116-120
• 5.4 碳酸鹽膠結(jié)物碳氧同位素120-124
• 5.5 有機(jī)質(zhì)沉積環(huán)境124
• 5.6 地層水成因及演化綜合分析124-126
• 第6章 天然氣運(yùn)移聚機(jī)制及成藏模式126-146
• 6.1 運(yùn)移通道126-127
• 6.2 運(yùn)移相態(tài)127-129
• 6.3 運(yùn)移方向129-135
• 6.3.1 部分示蹤指標(biāo)可能存在多解性或難以示蹤天然氣運(yùn)移方向129-130
• 6.3.2 示蹤機(jī)理及有效性探討130-135
• 6.4 運(yùn)聚期次135-140
• 6.4.1 烴源巖生烴史135-137
• 6.4.2 圈閉形成時(shí)期137-138
• 6.4.3 包裹體均一溫度138-139
• 6.4.4 自生伊利石測(cè)年139-140
• 6.4.5 ESR測(cè)年140
• 6.4.6 斷裂形成時(shí)間140
• 6.5 運(yùn)聚機(jī)制140-142
• 6.6 成藏模式142-146
• 6.6.1 上三疊統(tǒng)氣藏142-144
• 6.6.2 侏羅系統(tǒng)氣藏144-146
• 結(jié)論146-148
• 致謝148-149
• 參考文獻(xiàn)149-160
• 攻讀學(xué)位期間取得學(xué)術(shù)成果160

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