川北元壩地區(qū)天然氣地球化學特征及氣源研究

【摘要】：本文在對元壩地區(qū)J2q、J1z、T3x組陸相烴源巖和二疊系P2w、P1m、P1q組海相烴源巖的有機質豐度、干酪根類型及成熟度等方面進行分析的基礎上,重點研究了元壩地區(qū)J2q、J1z、T3x組陸相天然氣,T21、T1f、P2ch、P2w、P1q組海相天然氣的化學組分及烷烴碳同位素等有機地球化學特征并對其進行氣源分析。 元壩地區(qū)海、陸相天然氣的組分差別很大。陸相天然氣以氣態(tài)烷烴為主,非烴氣體含量普遍很低,N2、C02含量不高,各氣樣幾乎不含H2S；從氣態(tài)烷烴的含量分布來看,重烴C2+含量相對較高。其中,J2q組天然氣干燥系數(shù)都在0.85以下,為濕氣；J1z、T3x組天然氣干燥系數(shù)C1/(C1-C5)普遍在0.95以上,屬高溫裂解干氣。而海相天然氣含有較多的H2S、CO2等非烴氣體；氣態(tài)烷烴含量相對較低。其中,T21、T1f及P2ch層位的天然氣烷烴含量基本上分布在90%以上,干燥系數(shù)C1/(C1-C5)值均大于0.98。P2w、P1q組天然氣樣總烴分布在97%以上,而CH4含量很高,干燥系數(shù)Cl/(Cr-Cs)接近于1。同時,海相T1f、P2ch、P2w、P1q天然氣的C1/(C2+C3)值基本上大于400,而陸相J1z、T3x天然氣C1/(C2+C3)值基本上小于200,故可以利用Cl/(C2+C3)值粗略地區(qū)分元壩地區(qū)海、陸相天然氣。 元壩地區(qū)海、陸相天然氣的烷烴碳、氫同位素值差別也很大。陸相天然氣δ13C1普遍小于海相δ13C1,同樣陸相δD1小于海相δD1。相反,陸相δ13C2普遍大于海相δ13C2。其中,陸相J2q組天然氣δ13C2值分布在-32.3-31.4‰范圍,為油型氣；而J1z、T3x組天然氣δ13C2較重,具有煤型氣的特點。但是,T3x1～2組天然氣碳氫同位素分布較為復雜,乙烷碳同位素明顯偏輕,大多數(shù)氣樣輕于-28‰,有油型氣的混入,出現(xiàn)δ13C1δ13C2的反序分布。而海相T21層位的天然氣δ13C2值分布在-36.6--29.6‰之間,均小于-28%o,具有油型氣的特點。T1f、P2ch組天然氣烷烴碳同位素較為復雜,烷烴碳同位素序列分布既有δ13C1δ13C2正序分布,也有δ13C1δ13C2倒序分布,為混源所致,但散失作用對其也有一定的影響。進一步對海、陸相天然氣的碳氫同位素進行分析發(fā)現(xiàn),可以利用δ13C2和δ13C1差值與δ13C1值的相關圖來區(qū)分元壩地區(qū)海、陸相天然氣。此外,元壩地區(qū)陸相天然氣δ Dl值小于-140‰,而海相天然氣δ Dl值均大于-140%o；甲烷碳、氫同位素隨著成熟度的增加而變重,元壩陸相氣(J1z、T3x組天然氣)和海相氣兩者的變化趨勢有所不同。所以,可以利用δ Dl=-140‰值及甲烷碳、氫同位素變化趨勢對陸相、海相天然氣進行區(qū)分。 此外,針對海相T1f、P2ch天然氣具有高含量H2S、CO2的特點,對H2S與C02含量關系、C02含量和其碳同位素關系進行了分析。P2ch層位天然氣H2S含量隨著C02含量的增加而增加,且C02碳同位素隨著二氧化碳含量的增加而變輕。而Tlf層的天然氣H2S與C02含量之間則表現(xiàn)出一定的負相關性,且C02碳同位素隨著C02含量的增加而增加。從T1f、P2ch組的SO42-與Mg2+的匹配關系看,長興組的TSR作用可能要大于飛仙關組。結合上述這兩個層位天然氣的組分及同位素分析,認為：P2ch組的天然氣發(fā)生了TSR過程,產(chǎn)生的H2S和C02與周邊的碳酸鹽巖發(fā)生作用,使得該層位天然氣中CO2的碳來源于TSR所產(chǎn)生的有機碳和碳酸鹽巖溶蝕所產(chǎn)生的無機碳。而Tlf組的天然氣來源于P2ch組中經(jīng)TSR作用的天然氣,在運移過程中H2S與周邊的碳酸鹽巖作用而減少,但同時C02含量變大、碳同位素變重,但是也不能排除Tlf組發(fā)生TSR作用。 結合上述海、陸相各個層位的天然氣地球化學特征進行了氣-氣對比及氣-巖對比分析,認為J1z、J2q及T3x3～5組天然氣可能主要來源于本層位烴源巖；而T3x1-2組天然氣為本層位產(chǎn)生的煤型氣與下伏海相油型氣的混合氣。T21天然氣可能為志留系烴源巖裂解氣和須家河組煤型氣的混合氣。P2ch、P2w和Plq天然氣均來源于二疊系海相烴源巖。其中,Tlf層位天然氣主要以原油裂解氣為主,可能是早期P2ch層位天然氣上竄的結果,并且有一定量的干酪根裂解氣的充注,而其主要烴源巖為二疊統(tǒng)烴源巖。P2ch層位的天然氣是混合氣,即經(jīng)TSR作用的原油裂解氣和未經(jīng)TSR作用的干酪根初次裂解氣的混合氣。 【關鍵詞】：川北元壩地區(qū) 陸相天然氣 海相天然氣 碳同位素 化學成分 硫酸鹽熱化學還原 干酪根初次裂解氣 原油二次裂解氣 氣源
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：P618.13
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 1 緒論12-23
• 1.1 選題來源與意義12-13
• 1.2 天然氣成因理論與應用方法13-18
• 1.2.1 天然氣成因類型及其特征13-18
• 1.2.2 氣源對比18
• 1.3 研究現(xiàn)狀18-21
• 1.3.1 元壩及其周邊地區(qū)各層位天然氣地球化學特征及其氣源分析18-20
• 1.3.2 存在的問題20-21
• 1.4 研究內容21-22
• 1.5 工作量統(tǒng)計22-23
• 2 川北元壩地區(qū)的地質背景及樣品分析23-30
• 2.1 川北元壩地區(qū)的地質背景23-27
• 2.1.1 四川盆地的演化及其油氣的分布23-24
• 2.1.2 川東北地區(qū)構造及烴源巖層位分布24-25
• 2.1.3 元壩地區(qū)油氣分布25-27
• 2.2 樣品分析過程27-30
• 2.2.1 烴源巖巖樣分析28-29
• 2.2.2 天然氣氣樣分析29-30
• 3 烴源巖地球化學特征30-38
• 3.1 陸相烴源巖30-34
• 3.1.1 烴源巖有機質豐度30-31
• 3.1.2 烴源巖有機質類型31-33
• 3.1.3 烴源巖有機質熱演化程度33-34
• 3.2 海相烴源巖34-38
• 3.2.1 烴源巖有機質豐度34-35
• 3.2.2 烴源巖有機質類型35-36
• 3.2.3 烴源巖有機質熱演化程度36-38
• 4 元壩地區(qū)陸相天然氣地球化學特征及其來源分析38-47
• 4.1 天然氣化學成分及同位素組成特征38-40
• 4.1.1 化學組成38-39
• 4.1.2 同位素組成39-40
• 4.2 天然氣成因類型40-43
• 4.3 天然氣氣源分析43-47
• 4.3.1 中下侏羅統(tǒng)氣源43-44
• 4.3.2 須家河組氣源44-47
• 5 元壩地區(qū)海相天然氣地球化學特征及其來源分析47-61
• 5.1 海相天然氣組分及其同位素組成47-50
• 5.1.1 天然氣組分47-48
• 5.1.2 烷烴同位素48-50
• 5.2 海相天然氣成因類型50-53
• 5.3 烷烴碳同位素倒轉探討53-54
• 5.4 元壩海相天然氣TSR及CO_2的來源分析54-56
• 5.5 天然氣烷烴來源分析56-61
• 5.5.1 原油裂解氣和烴源巖裂解氣來源57-58
• 5.5.2 原油裂解氣和烴源巖裂解氣充注的先后順序58-61
• 6 結論61-64
• 參考文獻64-71
• 作者簡歷71

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