西湖凹陷下中新统天然气成因探讨

西湖凹陷下中新统天然气成因探讨 西湖凹陷下中新统天然气成因探讨 吴国蕙 (南黄海石油公司地质研究所) 摘要本文根据西湖凹陷钻探揭示的第三系生油气层的特征、天然气的组分和甲烷碳同 位素等资料进行初步分析，认为薅湖凹陷下中新统所产的天然气为煤成气。 西湖凹陷位于东海盆地东部，是盆地内面积最大、沉降最深的凹陷，面积3(5× X 104km2，沉积岩厚度逾1 104m。 凹陷中钻井已揭露的地层自上而下有第四系，上第三系上新统和中新统，下第三系渐新 统和始新统。第三纪沉积以陆相为主，坳陷南部夹有海相。地层剖面的颜色以暗色为主，仅 在渐新统以上的个别层段中夹有少量棕黄色一褐色沉积。整个剖面从上新统一始新统均夹有 薄煤层，上第三系一般为褐煤，下第三系为沥青质煤，反映沉积时的古气候为温暖、潮湿的 环境。 钻探证实，西湖凹陷是东海盆地内含油气最丰富的坳陷之一，已在中新统、渐新统和始 新统中获得了油气流，其中下中新统以产气为主，并有轻质油。据天然气组分特征及甲烷碳 同位素分析，下中新统所产的天然气为煤成气。 1西湖凹陷生油气层特征 生油岩是形成油气的物质基础，生油岩的剖面类型决定了有机质的母质类型，而母质类 型又是形成油和气的重要因素。 西湖凹陷钻遇了四套生油气层，即中中新统、下中新统、渐 新统和始新统。其生油气岩 的剖面类型为含炭泥岩型，岩性组合为砂、泥岩互层夹炭质泥、页岩和薄煤层。母质类型有 腐殖型、腐泥腐殖型和腐殖腐泥型等三类。以前两者为主。四套生油气层中，以渐新统和始 新统的生油气条件为最好，达到了我国东部第三系陆相生油岩的好生油岩 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 ，中新统为中 ,差生油岩。因此，西湖坳陷具有形成油气特别是煤成气的物质基础。 以凹陷北部所钻的Dl井为例，渐新统以上生油气岩的地化特征与含煤地层的地化特征 极为相似。目前该井煤层的地化指标正在分析中，仅从暗色泥岩的地化资料看，具有以下特 点。 1(1有机质丰度和生油潜力较低 该井上第三系泥岩以绿灰色为主，下第三系以灰一深灰色为主。泥质岩有机碳(简称 “C”)含量为0(13,,2(24,，一般含量小于1,;氯仿沥青“A”为0(0037,--0(0768,， 一般 0(016,--0(039,;总烃含量为13(54--433(23mg,L，一般为100--200mg,L。有机 质为 坳丰度低的原因，主要是由于该井处于河流一沼泽相区，不利于有机质的保存和转化。但往 陷南部，沉积环境变好，有机质丰度随之增高。 该井泥质岩的生油效率也较低，有机碳中的氯仿沥青“A'’(“A”,C)为28--83(3mg, ?214? g，一般为30(40rng,g;烃转化率(烃,c)为10(7--41(7mg,g，一般为15--20mg,g。这 与 我国含煤地层中暗色泥质岩的生油效率指标接近( 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 1)。 表1西瀑坳陷与我嗣含煤地层泥质岩有机质丰度及转化系数对比裹 “A”,C 烃,C 地区 层位 岩性 C(,) “A”(,) (ira,g) (mg,g) 1(94,343 0(0664, 115 15(3 e—P 34(2 华北盆地 暗色泥岩 (O(05-21(3) (0(0011, O(6058) 1(83,197 0(0775, 228 C—P 17(0 42(3 鄂尔多斯盒地 暗色泥岩 (1(37,2(07) (O(0378--0(0964) 1(26,104 0(059,3l 46(8 28(56 E琼东南盆地 暗色泥岩 (O(34,3(3) (O(0432, O(1908) 一般15,20西湖坳陷 一般30,40 一般<1(0 一般0(016--0(039 N1一E3 暗色泥岩 (10(7,41(7) (DI井) (O(13-2(24) (0(0037,0(0768) (28--83(3) 注:1(此表除西湖蝴陷外，其余数据采用戴金星、戚厚发，1985年燹科;2(表中数据分子为平均值，分母为样品 数，括号内为最小至最大值。 1(2族组分中非烃和沥青质含量商 氯仿沥青“A”族组成中，饱和烃含量为19(11,, 44(89,，一般为25,,30,;芳 烃含量为11(21,,31(21,，一般为15,,20,;非烃加沥青质含量高，为35(87,, 61(52,，一般大于40,。 再从氯仿沥青“A”族组分三角图上看，点群集中分布在非烃加沥青质的角落，与我国 其他盆地含煤地层的此类图件极为相似(图1和图2)。 loo 芳香烃C幻非烃+沥青质(,) 图2我国含煤地层氯仿沥青“A'’族组分三角图 图1 Dl井氯仿沥青“A”族组分三角图 (据戴金星、戚厚发，1985年资料) (据黄朝万，1983年资料) 1(3具有与煤系泥质岩相似的饱和烃气相色谱特征 一般来说，煤系泥质岩与非煤系生油岩的正烷经分布曲线的主峰碳位置是不同的，因为 它们来自不同的有机物质:煤系的有机物质主要来源于陆生高等植物，主峰碳位于C25, Cz9;非煤系生油岩的有机物质主要来源于藻类、水生动物，其主峰碳主要位于C15-- 。 C21 ?215? 该井正烷烃分布曲线的主峰碳位于C29，与 含 100 煤地层中泥质岩的气相色谱特征相似。 1(4有机质类型以腐殖型为主 该井泥质岩的 有机质类型，据干酪根镜检 鉴定结果，以草质+木质及煤为主，其含量占 70,-90,，无定型含量低，一般小于10,， 表明以腐殖型(?型)为主。从干酪根镜下鉴 定分类图上看，点群均分布在?一?和?一? 型区内(图3)。 该井热解色谱分析结果，有机质类型指数 S2,S3为0(01,1(72，59块样品中只有两 块 大于1(0，其余均小于1(0，为典型的腐殖型。 图3 131井干酪根镜下鉴定分类图 H,C原子比为0(691-0(875，也属?型范(据黄朝万，1983年资料) 在H,C原子比与o,C原于比和氢指数与氧指 围。 数关系图上，H,C原子比均小于1，氢指数 小于200，大部分样品落在?型附近(图4和图5)。热解色谱和干酪根镜检鉴定资料均说多 西湖坳陷渐新统以上生油气层的有机质类型以腐殖型为主，有利于煤成气的形成。 明 1(5 600 ? , 蓑1(0 旨400 强 200警0(5 0(1 0(2 O(3 0 100 200 300 400 o,c(原子比) IO(一g,g) 图4 图5 Dl井H,C原子比与O,C原子比关系图 Dl井氢指数与氧指数关系图 (据黄朝万，1983年资料) (据黄朝万，1983年资料) 2西湖凹陷下中新统天然气的组分特征 2(1西湖凹陷富含天然气 已如前述，西湖凹陷生油层的地化特征与我国含煤地层中泥质岩 的地化特征相似，具有 形成煤成气的母质类型和物质基础，有利于煤成气的大量生成。实钻证实，该坳陷下中新统 含有丰富的天然气。钻井过程中，下中新统油气显示十分普遍，气测异常多、含量高，气 侵、井涌和井喷现象频繁。测试结果，以产气为主，并产轻质油。据生油岩的热演化分析， 中新统处于褐煤阶段(R。为0(4,,0(8,)，渐新统处于肥煤一焦煤阶段(R。为0(8,, 1(2,)，属中低变质阶段。在这样的成熟度条件下，以产气为主，并产轻质油，这是煤成气 的特征之一。 2(2下中新统天然气组分特征 一般说来，不同成因的天然气其组分特征是不一致的。国内外的研究成果表明:生物成 ?2】6? 因气一般为干气，主要成分为甲烷，含量大于95,，不含或极少含重烃，与前干气期煤成 气的组分相似，但它们的甲烷碳同位素值不同;煤成气亦以甲烷为主，但含少量重烃，就是 在气油兼生期煤成气的组分中，乙烷以上的重烃含量也在10,以内;而油型气则以重烃含 量高为特征，重烃含量一般大于20,，甲烷含量也较高。 西湖凹陷下中新统天然气成分以甲烷为主，含量为94(75,，重烃含量低，乙烷含量为 2,，丙烷为0(21,，异丁烷为0(05,，正丁烷为O(03,，C|偈一C4为0(976，CI, c2+c3 为1--43，与气油兼生期煤成气的组分相似，与国外北海南部的典型煤成气田和我国的一些煤成气田比较，天然气组分也十分相近(表2)。 衰2暖内外煤成气特征对比表 CH4 C2H5 巳喝 iGHl0 C4H10 iQHl2 C5H12 q 地区 产层气田或气井 c2+Q (,) (,) (,) (,) (,) (,) (,) 94(81 3(00 O (55 O(19 0(16 27 利曼 二叠系赤底统 0(40 91(25 3(58 O(9l O(24 21 巴克顿 英第发梯蘸布二叠系赤底统 92(55 3(64 O(89 O(35 O(27 21海威特 三叠系邦特统 北海 94(02 3(25 O(24 0(21 25O(61 埃圣顿 西索尔 二叠系赤底绞 90(79 1(12 0(45 O(30 213(27 维金 热得诺 二叠系赤底统 0，14 0(08 81(20 2。90 O(36 25 斯洛克吞 格罗宁根 二叠系赤底统 O(02 93(80 3(36 1(07 0(14 O(29 O(05 21任11井 下石盒子组 鄂尔多斯盆地 94(10 2(44 0(95 0(12 0(26 0(06 O(03 28 伊17并 石盒子组 96(75 O(23 1(82 O(35 45 文31井 沙河街组 东溃凹陷 95(20 31O(67 0(45 2(39 0(64 崖13—1—1井 琼东南盆地 陵水组 92(34 2(64 0(94 O(21 26角13井 香溪群 四川盆地 96(22 320(013 2(67 0(3l 0(057 0(035 大2井 香溪群 94(75 0(05 0(03 432(00 0(2l Dl井 西湖凹陷 下中新统 注:北海南部数据采用张予柩编译的资料;鄂笨多斯、琼东南、四川等盆地及东淄凹帑的数据采用戴金星、戚厚发 1983年的资料。 3西湖凹陷天然气的甲烷碳同位素特征 甲烷碳同位素值是鉴别煤成气的指标之一。甲烷的碳同位素与有机质类型和成熟度有 关，据我国煤成气和油型气的分析研究得出的回归方程是:腐殖型母质成因的煤成气813Cl =:14(1254109R。一34(3922;腐泥型母质成因的油型气，铲3ca=15(8015109R。一42(2061。 在同一成熟度期间(如R。为0(5,--2(5,)，煤成气具有富集重碳同位素(13C)的现 C1大于一象，而油型气具有富集轻碳同位素(12C)的特征，故煤成气的甲烷碳同位素艿13 c1在一55,o 一43‰之间。 30‰，而油型气的甲烷碳同位素铲3西湖凹陷下中新统所产天然 13C1 为一31(8‰左右，与煤成气的甲烷碳同位素吻 气的艿 合，也与我国鄂尔多斯盆地、东濮凹陷、琼东南盆地和四川盆地的煤成气田中煤成气的甲烷碳同位素一致(表3)。 综上所述，从西湖凹陷生油层的特征、天然气组分和甲烷碳同位紊资料分析，说明该凹 陷下中新统的天然气为煤成气。 西湖凹陷具有丰富的煤成气源，又有良好的储、盖条件，局部构造多、面积大、构造较 ?217? 完整，是寻找煤成气、油田的有利地区。 致谢本文利用了黄朝万(1983)和戴金星、戚厚发(1985)等同志有关煤成气的部分 研究成果，在此一并致谢。 裹3西湖凹陷与田内其他盆地煤成气甲烷碳冈位素对比裹 地区 井号 层位 酽3cI(‰) 一34(1任1l并 下石盒子组 鄂尔多斯盆地 —34(3 伊17井 石盒子组 一28(53文31井 沙河街组 东溃凹陷 一27(987崖13—1—1井 菠水组 琼东南盆地 一34(98角13井 香溪群 四川盆地 —32(60 大2井 香溪群 一31(80下中新统 西湖凹陷 注:本表除西湖凹陷外，其余数据采用戴金星、戚厚发，1985年资料。 THE NATURAL GAS 0IF I正冈嗽 GENESIS MIoCENE IN XIHU TRoUGH Wu Guohui Sea Institute South Yellow Research (The of 0钉Company)Geological of the character of the Ah咂譬ctbeds，the c堪'npo—By p柑jm(maryanalysis hydrocarbon—bearing was carlxm disdosed the nent8 of laAltllral and the methane of isotope Tertiary formation，which bygas is the middle Miocene forma—tO in)(ihu that trough。it thought natul屯gas produced‰lower drilling is coal—derived tion gas( ?218?