天然氣碳同位素分餾作用及其在徐家圍子地區(qū)的應(yīng)用

【摘要】：由于天然氣是一種以輕烴為主的混合物,它不像組成比較復(fù)雜的石油,本身富含豐富的人分子指紋化石,能夠指示源巖的特征及成熟度情況,其組成簡單,故許多重要的成因信息,如天然氣及其潛在源巖的性質(zhì)和熱成熟度、運(yùn)移路徑、混源氣以及氣藏的運(yùn)聚和散失史等,難以單純依靠組分獲得。因此,根據(jù)穩(wěn)定同位素來判識天然氣的特征就成了一項重要的研究內(nèi)容。 生氣母質(zhì)中不同成氣官能團(tuán)具有不同的碳同位素組成和~(12)C-~(12)C與~(13)C-~(12)C的活化能差。在描述天然氣碳同位素分餾的眾多模型中,從早期的靜態(tài)模型到后來的以Rayleigh方程為基礎(chǔ)的分餾模型,再到現(xiàn)在的動力學(xué)模型是一個不斷完善過程:靜態(tài)模型無法動態(tài)地再現(xiàn)天然氣的演化歷程,無法預(yù)測天然氣形成過程中的各種復(fù)雜變化;以Rayleigh方程為基礎(chǔ)的分餾模型把碳同位素的分餾體現(xiàn)在一個恒定的分餾因子上;動力學(xué)模型均認(rèn)識到同位素動力學(xué)效應(yīng)是溫度和時間的函數(shù)。同位素動力學(xué)模型是在實驗的基礎(chǔ)上模擬天然氣形成過程中穩(wěn)定同位素的演化規(guī)律。它可以解決靜態(tài)模型所無法解決的一些問題,能夠把同位素演化與盆地的熱史、埋藏史有效地聯(lián)為一體,為成藏過程的恢復(fù)提供手段與方法。 但是,Cramer1、Cramer2模型卻都有缺陷,均認(rèn)為所有平行反應(yīng)對應(yīng)的母質(zhì)即不同成氣官能團(tuán)具有相同的碳同位素組成,這一假設(shè)看來并不合理,而且Cramer1模型更大膽地假設(shè)不同成氣官能團(tuán)的~(12)C-~(12)C與~(13)C-~(12)C的鍵能差相同,這與量子化學(xué)理論相背。Cramer3模型基本擺脫了這些不足,它從實際生成含~(12)C及~(13)C的甲烷量出發(fā),來計算碳同位素動力學(xué)效應(yīng)。Cramer3模型能完全模擬出碳同位素值的演化趨勢,是最為完善的模型。 本文主要是利用Cramer3甲烷碳同位素分餾模型,以徐家圍子地區(qū)徐深一井營城組氣藏為例,結(jié)合該地區(qū)的埋藏史、熱史對天然氣藏成藏方式及期次進(jìn)行研究。得出它是累積成藏,成藏期次為100~73百萬年前。 【關(guān)鍵詞】：天然氣 穩(wěn)定碳同位素 分餾模型 動力學(xué)模型 徐家圍子
【學(xué)位授予單位】：大慶石油學(xué)院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2006
【分類號】：P618.13
【目錄】：

• 前言6-8
• 第一章 概述8-13
• 1.1 同位素8
• 1.1.1 概念8
• 1.1.2 同位素分類8
• 1.1.3 同位素豐度(isotope abundance)8
• 1.2 同位素效應(yīng)8-9
• 1.2.1 概念8-9
• 1.2.2 原理9
• 1.3 同位素值的表達(dá)和標(biāo)準(zhǔn)9-10
• 1.3.1 同位素值的表達(dá)9-10
• 1.3.2 同位素標(biāo)準(zhǔn)10
• 1.4 同位素分餾的種類10-13
• 1.4.1 熱力學(xué)平衡分餾11
• 1.4.2 動力學(xué)非平衡分餾11-12
• 1.4.3 非質(zhì)量相關(guān)分餾12-13
• 第二章 天然氣碳同位素分餾的形式及影響因素13-19
• 2.1 天然氣生成過程中的碳同位素分餾13-16
• 2.2 天然氣運(yùn)移過程中及成藏后的碳同位素分餾16-19
• 2.2.1 擴(kuò)散分餾16-17
• 2.2.2 滲濾運(yùn)移17
• 2.2.3 溶解分餾17
• 2.2.4 微生物降解分餾17-18
• 2.2.5 高溫裂解分餾18-19
• 第三章 CRAMER 碳同位素分餾模型研究19-21
• 第四章 有機(jī)質(zhì)成甲烷的碳同位素動力學(xué)研究21-32
• 4.1 樣品與實驗21
• 4.2 模型21-22
• 4.3 模型的標(biāo)定22-26
• 4.3.1 構(gòu)造目標(biāo)函數(shù)22-23
• 4.3.2 構(gòu)造懲罰函數(shù)23-24
• 4.3.3 求一階偏導(dǎo)函數(shù)24-26
• 4.3.4 近似極小點的求取26
• 4.4 標(biāo)定的結(jié)果26-29
• 4.5 地質(zhì)應(yīng)用結(jié)果29-32
• 第五章 油成氣的碳同位素動力學(xué)研究32-38
• 5.1 樣品與實驗32-33
• 5.2 油成氣的化學(xué)動力學(xué)模型33-34
• 5.3 油成氣化學(xué)及碳同位素動力學(xué)模型的標(biāo)定結(jié)果34-38
• 結(jié)論38-39
• 致謝39-40
• 參考文獻(xiàn)40-43
• 中文詳細(xì)摘要43-50

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