徐家圍子斷陷火山巖包裹體組分和同位素組成分析及應用

李吉君，曹喜鋮，王偉明，師 磊，李景坤，霍秋立

[1.中國石油大學(華東) 非常規(guī)油氣與新能源研究院，山東 青島 266580； 2.東北石油大學 地球科學學院，黑龍江 大慶 163318； 3.中國石油 大慶油田分公司 第三采油廠，黑龍江 大慶 163314； 4.中國石油 大慶油田分公司 勘探開發(fā)研究院，黑龍江 大慶 163712]

徐家圍子斷陷火山巖包裹體組分和同位素組成分析及應用

李吉君1，曹喜鋮2，王偉明1，師 磊3，李景坤4，霍秋立4

[1.中國石油大學(華東) 非常規(guī)油氣與新能源研究院，山東 青島 266580； 2.東北石油大學 地球科學學院，黑龍江 大慶 163318； 3.中國石油 大慶油田分公司 第三采油廠，黑龍江 大慶 163314； 4.中國石油 大慶油田分公司 勘探開發(fā)研究院，黑龍江 大慶 163712]

應用真空機械破碎法對徐家圍子斷陷火山巖包裹體的組分和同位素組成進行了熱爆前、后的對比分析，進而結合氣井產出天然氣的相應特征及熱模擬實驗結果對天然氣的成因進行了探討。結果表明，徐家圍子地區(qū)火山噴發(fā)過程中的巖漿脫氣烴類含量較高，暗示該區(qū)烴類天然氣存在無機成因的可能，有必要對火山噴發(fā)脫氣與普通巖漿活動脫氣的差別做進一步研究；徐家圍子斷陷烴類天然氣的碳同位素序列倒轉主要是由不同期次/源天然氣的混合作用造成，而非后期蓋層散失過程中的組分和同位素分餾，同位素序列倒轉不能單獨用于判斷天然氣的成因；相對有機成因氣，無機成因氣(甲烷、乙烷和CO2)碳同位素值常較重，用甲烷碳同位素值重于-20‰作為無機成因氣的判別標準有一定的適用性，但過于苛刻；徐家圍子斷陷CO2以無機成因為主，主要源于坳陷期地殼活動過程中的地幔巖漿脫氣，無機成因CO2能夠聚集成藏與其未經歷初次運移，與地層水接觸少等因素有關。上述認識有益于對徐家圍子斷陷天然氣的成因作出正確判斷。

碳同位素；包裹體；天然氣成因；火山巖；徐家圍子斷陷

自1763年羅蒙諾索夫提出泥炭生油的有機成因論和1876年門捷列夫提出水與碳化物生油的無機成因論以來，油氣的起源就一直存在有機與無機兩種學說，其間的爭論也從未停止。在勘探實踐與大量模擬實驗證實下，有機成因論日趨完善并得到多數(shù)人認可，多數(shù)烴類被認為來自于有機質的熱降解或微生物過程。然而前寒武地盾或火山巖中一些無機或疑似無機烷烴氣的發(fā)現(xiàn)也使人們意識到一定地質條件下無機氣藏存在的可能性[1]。徐家圍子斷陷火山巖儲層中烴類天然氣同位素特征與常規(guī)有機成因天然氣有所不同，由此引發(fā)了很多學者對其成因的爭論。

徐家圍子斷陷是松遼盆地北部近北北西展布的西斷東超式箕狀斷陷，其演化經歷了火石嶺期-沙河子期強烈斷陷階段和營城期斷陷向坳陷轉化階段，其中前者為主要發(fā)育階段[2]。斷陷自西向東發(fā)育徐西、徐中和徐東三條基底斷裂，次級斷裂亦十分發(fā)育，斷裂對天然氣成藏具有明顯控制作用[3]。徐家圍子斷陷是松遼盆地北部深層天然氣勘探的重點，截至目前探明天然氣地質儲量2 457×108m3，儲層以營城組火山熔巖為主[4]。對該區(qū)烴類天然氣成因類型的研究一直存在兩種不同觀點：①煤型氣或以煤型氣為主的混合有機氣，對應主力源巖為沙河子組煤系地層，包括暗色泥巖和煤層[5-6]；②幔源無機氣[7]或其占有相當比例[8-10]。前一種觀點的理論依據(jù)是徐家圍子斷陷具有良好的生儲蓋組合，能夠形成規(guī)模性氣藏，天然氣地球化學特征(組分、碳同位素值、成熟度)的分析結果也基本證實了這一觀點。后一種觀點的判斷依據(jù)主要是同位素方面的證據(jù)，即具重碳同位素異常、負碳同位素序列烴類氣體的發(fā)現(xiàn)和高含量CO2氣藏、幔源氦等無機非烴氣藏的發(fā)現(xiàn)。作為輔助證據(jù)，無機非烴氣藏的發(fā)現(xiàn)不能作為烴類天然氣為無機成因的直接證據(jù)，兩種觀點間的爭論更多地集中在判別無機成因氣所用同位素依據(jù)的可信度上。因為，徐家圍子斷陷天然氣呈負碳同位素序列分布也可能是具正碳同位素序列的有機烷烴氣，經混合[11]、蓋層散失[5]等次生作用所導致的碳同位素序列倒轉的特例(全部倒轉)，而并非無機天然氣才表現(xiàn)出的特征。而且，煤系源巖的高過成熟及天然氣的散失還可造成天然氣的重碳同位素異常[12]。實際上，天然氣的生成本身具有“多源復合、多階連續(xù)”的特點[13-15]，且由于分子半徑較小，蓋層難以將其完全封閉，因此混合和蓋層散失作用都是絕對的，這將不可避免地造成同位素組成特征的變化[16-17]，且其程度是難以直接定量的。因此依據(jù)氣藏產出天然氣的特征判斷天然氣的成因具有一定的不確定性。為此本文通過對儲層流體包裹體的組分和同位素組成分析，進而結合氣藏產出天然氣的特征對該區(qū)天然氣的成因進行了探討。因為包含在礦物晶體中的流體包裹體處于相對封閉的地質環(huán)境，可較好地保存古流體的溫壓和成分信息[18-19]。

1 樣品與實驗

本次研究共選取16塊營城組火山巖巖心樣品，如表1所示。以往國內對包裹體成分的分析多采用顯微熒光測定、顯微激光拉曼測定(LRM)、顯微紅外光譜分析等光學測試手段[20]。該類分析方法基本為原位(in situ)無損分析，檢測過程中包裹體所處環(huán)境不發(fā)生改變，可增加檢測數(shù)據(jù)的客觀真實性；還可針對單個包裹體，分析數(shù)據(jù)具有確定的指示意義。不過該類方法也有其固有的缺陷，它們是基于光學特征而進行的一種間接測定方式，只能是定性或半定量的，要進行直接的精確檢測需借助破壞性分析。以目前常用的顯微激光拉曼為例，測定過程中，除飽和烴外，其它族分(芳烴、非烴和瀝青質)會產生強熒光干擾而難以測定，另外因相同基團組分拉曼光譜圖相同，無法準確分析低碳烴組分含量[21]，而且激光能量還可造成包裹體組分的熱解。為此，本次選用真空機械破碎法，將巖心樣品粉碎、清洗后在真空條件下壓碎，之后抽取氣體組分進行組分和同位素分析。從鏡下觀察情況看，徐家圍子斷陷火山巖儲層包裹體總體較為豐富，既有沿裂隙、節(jié)理等分布的呈串珠狀的次生包裹體(圖1a)，也有孤立的不規(guī)則分布的原生包裹體(圖1b)，這為本次的實驗分析奠定了基礎。另外，為對天然氣的成因進行綜合判別，本次還進行了相應井天然氣的組分和同位素組成分析。

包裹體樣品粉碎力求最大限度地節(jié)約樣品，并減小對包裹體的破壞，先將巖心樣品用鄂式破碎機破碎至1 cm左右，后手工碎至1～2 mm。清洗過程要求將包裹體以外有機質徹底去除，本次主要借鑒澳大利亞CSIRO處理方法[19]，步驟如下：①加雙氧水浸泡攪拌直至沒有氣泡產生，用蒸餾水將樣品洗凈、烘干(60 ℃)；②用王水、鉻酸洗液分別在加熱磁力攪拌下處理樣品1 h，各自處理完后用蒸餾水將樣品洗凈、烘干(60 ℃)；③依次用甲醇、二氯甲烷和甲醇的混合溶液(93 ∶7)、二氯甲烷分別超聲抽提樣品3次，每次10 min，收集最后二氯甲烷溶液，濃縮后進行色譜分析，確認樣品表面的有機質是否被完全除去，如有殘留，重復該步驟。清洗合格后的包裹體樣品分為兩組，一組直接進行檢測，另一組于馬弗爐內在500 ℃開放條件下熱爆處理2 h，之后進行檢測。其中，前一組實驗反映的是水溶液包裹體與巖漿包裹體的總成分，后一組實驗則僅反映巖漿包裹體的成分。對于水溶液包裹體，其內氣體組分可能是有機成因，也可能是無機成因，而對于巖漿包裹體其內組分只能是無機成因。

表1 實驗樣品基本信息

圖1 徐家圍子斷陷徐深19井流紋巖包裹體分布Fig.1 Distribution of fluid inclusions in rhyolite samples from Xushen-19 well,the Xujiaweizi fault depressiona.次生包裹體；b.原生包裹體

包裹體樣品清洗合格后采用機械撞擊法進行分析，其基本流程是將清洗后的包裹體樣品、不銹鋼球置于不銹鋼桶，密封、抽真空后置于振蕩器上，不銹鋼球震動將樣品擊碎，氣體釋放，之后取氣分析。包裹體及天然氣組分分析采用Wasson ECE-Agilent 7890A型氣相色譜，色譜柱型號為Poraplot Q型色譜柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)，載氣為高純He。升溫程序：由室溫以10 ℃/min升溫至68 ℃，恒溫7 min，然后升溫至90 ℃，恒溫1.5 min，最后以15 ℃/min升溫至175 ℃，恒溫5 min。同位素分析采用Thermo Delta V Advantage型GC-IRMS同位素質譜儀，色譜柱型號為CP-PoraPLOT Q型色譜柱(27.5 m×0.32 mm×10 μm)。程序升溫：從33 ℃以8 ℃/min升溫至210 ℃；進樣口溫度：200 ℃；載氣(He)流速：1.5 mL/min；氧化爐溫度：980 ℃；還原爐溫度：640 ℃；離子源真空度：(8.6-8.9)×10-5Pa，離子源電壓：3.07 kV。

2 結果與討論

熱爆前后包裹體氣體的組分組成如表2所示。從中可以看出以下幾點：①熱爆前很多樣品包裹體中含有CO2，熱爆后流體包裹體(巖漿包裹體)氣體中CO2含量大多大幅減小，很多不含CO2，說明CO2多存在于水溶液包裹體中。②巖漿包裹體中以甲烷為主的烴氣占有很高的比例，說明該區(qū)幔源物質中確實存在大量的以甲烷為主的烷烴氣體，徐家圍子斷陷烴類天然氣不排除有無機成因氣貢獻的可能。Wang[10]曾通過拉曼探針分析在該區(qū)儲層火山巖中檢測到高含甲烷的原生包裹體。徐家圍子斷陷在斷陷期有3次較大規(guī)模的火山活動，以營城期火山活動持續(xù)時間最長[22]，這些火山活動會伴隨大量的氣體噴出，但因上部缺乏蓋層，這些氣體不會被保存。不過后期坳陷期幔源氣體仍有可能在地殼活動過程中通過深大斷裂運移至上部火山巖儲層。對于火山噴發(fā)脫氣與普通巖漿活動脫氣的差別有待進一步研究，對此比較可行的方案是對比巖漿包裹體與溫泉氣體的組分和同位素特征。③對比儲層產出天然氣的組分與同位素組成(表3)，包裹體中CO2含量有的相差無幾，如徐深19和徐深28井，有的明顯較低，如芳深9井，有的則較高，如徐深301和徐深903井。這一現(xiàn)象主要是由CO2、烴氣充注期的匹配關系和包裹體的形成條件決定的。由于水溶液包裹體只能在有水的條件下才能形成，因此若CO2的充注期晚于烴氣，在儲層被烴氣部分占據(jù)后包裹體的形成將受到抑制，從而造成包裹體組分中CO2含量較低，反之將造成包裹體組分中CO2含量較高。而若CO2的充注期與烴類氣體相近則包裹體的氣體組分與天然氣則可能較為接近。在不考慮無機成因烴類氣體的情況下，徐家圍子斷陷煤系烴源巖生氣主要發(fā)生于中生代95.5～73 Ma(K1qn—K2s)約20 Ma的時期內[23]，而無機CO2卻存在多期充注的可能。斷陷期火山活動結束后，較長一段時間內無大的構造熱事件發(fā)生，青山口組沉積時期，地殼再次活動，只不過地殼活動強度較弱，巖漿未能涌至火石嶺組及上部地層，但其中析出的CO2氣可沿斷層向上運移，進入到火石嶺組一營城組火山巖儲層，且此時登二段泥巖蓋層已形成封閉能力，可形成氣藏[24]。另外，新生代松遼盆地邊緣，如五大連池地區(qū)(其火山巖包裹體組分和同位素組成將作為下一步研究內容)所發(fā)生的火山活動也可誘發(fā)幔源CO2沿深大斷裂向上運移[25]。若考慮無機成因烴類氣體，CO2、烴氣充注期的匹配關系將更為復雜。

表2 熱爆前、后包裹體氣體組分比較

注：“—”表示未檢測出；空格表示未檢測。

表3 天然氣組分及同位素組成

注：空格表示未檢測。

熱爆前后包裹體氣體及儲層產出天然氣的同位素組成如表3與表4所示。從中我們可以發(fā)現(xiàn)幾點重要的認識。①除徐深19井外，儲層中天然氣甲、乙烷的同位素序列與熱爆前包裹體的均一致，這反映了目前造成天然氣同位素序列倒轉的主要原因是不同期次/源天然氣的混合，而不是后期蓋層微滲漏過程中低分子量和輕碳同位素組分優(yōu)先散失等因素[5]。另外，與包裹體相比烴類天然氣的碳同位素組成并未偏重，也在一定程度上說明了這一點。②受檢測下限的影響，熱爆后包裹體的乙烷碳同位素值多數(shù)不能檢測出，但檢測出結果的徐深1和徐深23井的組分碳同位素值均呈正碳同位素序列，并非負碳同位素序列，這說明我們需要重新審視無機成因氣的碳同位素特征。李景坤等[26]利用徐家圍子斷陷幔源二氧化碳進行了費-托合成實驗,其烴產物大部分未發(fā)生碳同位素反序。以上研究表明無機成因天然氣碳同位素序列不一定反序，加之天然氣的混合作用可造成其同位素序列的倒轉，因此僅用天然氣的同位素序列判斷其成因缺乏充分依據(jù)。③相對未爆裂樣品，熱爆裂后包裹體中天然氣(甲烷、乙烷和CO2)的碳同位素值多數(shù)變重，這可能體現(xiàn)了有機和無機成因氣的差異，因為相對有機成因天然氣，無機成因天然氣碳同位素值常較重。熱爆后包裹體的甲烷碳同位素值有的重于-20‰，有的則輕于該值，熱爆前普遍輕于該值，說明用甲烷碳同位素值是否重于-20‰作為無機與有機成因氣的判別標準對有機成因氣有一定的適用性，但對無機成因氣則過于苛刻。④包裹體和天然氣δ13CCO2多重于-8‰，少數(shù)樣品輕于-8‰，如達深X5井，輕于-8‰樣品對應組分均以甲烷為主，根據(jù)戴金星等[27]提出的判別標準，徐家圍子斷陷CO2應以無機成因為主，主要源于巖漿活動過程的脫氣作用，少數(shù)為有機成因。

表4 熱爆前、后包裹體氣體同位素組成

注：“—”表示未檢測出；空格表示未檢測。

松遼盆地深層烴源巖為一套煤系地層，其有機質中氧元素含量較高，熱解生氣過程中必不可少地會生成大量的CO2，對此我們所開展的熱模擬實驗證明了這一點[28]。實驗選用目前國際上比較流行的密閉小金管實驗，可靈活控制溫壓條件。實驗壓力為50 MPa，升溫速率2 ℃/h，從200 ℃升溫至各目標溫度點。實驗分別選用松遼盆地杜13井沙河子組暗色泥巖(Ro=0.56%)、營城煤礦營城組煤樣(Ro=0.50%)，成氣過程中各溫度點組分產率如圖2所示。從中可以看出，松遼盆地煤系源巖生烴過程中CO2具有很高的產率，甚至超過甲烷。但從包裹體及天然氣中CO2的含量及碳同位素組成判斷，有機成因的CO2多數(shù)未參與成藏或保存下來。因為CO2是一種溶解度非常高的氣體，地質條件下天然氣由源巖向儲集層的運移始終是以地層水作為載體的，CO2很容易溶解到地層水中，等到達圈閉聚集時，二氧化碳含量已經很低[29]。而無機成因的CO2是通過深大斷裂由地幔直接運移至儲層聚集成藏，未經歷初次運移，大大減少了與地層水的接觸，因而相對易于聚集成藏。另外，無機成因氣可存在多期充注，氣源充足，且晚期充注時儲層內的水已因充氣、壓實作用而明顯減少，這些因素也有利于無機成因CO2的聚集。

3 結論

1) 徐家圍子火山噴發(fā)過程中的巖漿脫氣烴類含量較高，暗示該區(qū)烴類天然氣存在無機成因的可能，有必要對火山噴發(fā)脫氣與普通巖漿活動脫氣的差別做進一步研究。

圖2 松遼盆地沙河子組暗色泥巖及營城組煤樣熱解成氣組分產率曲線Fig.2 Component yield curves of pyrolysis gas from dark mudstone of the ShaheziFormation and coal of the Yingcheng Formation,Songliao Basin

2) 徐家圍子斷陷烴類天然氣的碳同位素序列倒轉主要是由不同期次/源天然氣的混合作用造成，而非后期天然氣經蓋層散失過程中的組分和同位素分餾，碳同位素序列倒轉不能單獨用于判斷天然氣的成因。

3) 相對有機成因氣，無機成因氣(甲烷、乙烷和CO2)碳同位素值常較重，用甲烷碳同位素值重于-20‰作為無機成因氣的判別標準有一定的適用性，但過于苛刻。

4) 徐家圍子斷陷CO2以無機成因為主，主要源于坳陷期地殼活動過程中的地幔巖漿脫氣，無機成因CO2能夠聚集成藏與其未經歷初次運移，與地層水接觸少等因素有關。

[1] Sherwood Lollar B,Westgate T D,Ward J A,et al.Abiogenic formation of gaseous alkanes in the Earth’s crust as a minor source of glo-bal hydrocarbon reservoirs[J].Nature,2002,416:522-524.

[2] 殷進垠,劉和甫,遲海江.松遼盆地徐家圍子斷陷構造演化[J].石油學報,2002,23(2):26-29. Yin Jinyin,Liu Hefu,Chi Haijiang.Evolution and gas-accumulation of Xujiaweizi depression in Songliao Basin[J].Acta Petrolei Sinica,2002,23(2):26-29.

[3] 蒙啟安,楊永斌,金明玉.斷裂對松遼盆地慶深大氣田的控制作用[J].石油學報,2006,27(S1):14-17. Meng Qi’an,Yang Yongbin,Jin Mingyu.Controlling role of faults to giant Qingshen Gas Field in SongLiao Basin[J].Acta Petrolei Sinica,2006,27(S1):14-17.

[4] 劉為付,朱筱敏.松遼盆地徐家圍子斷陷營城組火山巖儲集空間演化[J].石油實驗地質,2005,27(1):44-49. Liu Weifu,Zhu Xiaomin.Reservoir space evolution of volcanic rocks in the Yingcheng Formation of the Xujiaweizi Fault Depression,the Songliao Basin[J].Petroleum Geology & Experiment,2005,27(1):44-49.

[5] 黃海平.松遼盆地徐家圍子斷陷深層天然氣同位素倒轉現(xiàn)象研究[J].地球科學——中國地質大學學報,2000,25(6):617-622. Huang Haiping.Isotopic reversal in natural gas:an example of deep-strata gases from Xujiaweizi depression,Songliao basin[J].Earth Science—Journal of China University of Geosciences,2000,25(6):617-622.

[6] 馮子輝,劉偉.徐家圍子斷陷深層天然氣的成因類型研究[J].天然氣工業(yè),2006,26(6):18-20. Feng Zihui,Liu Wei.A study of genetic type of deep gas in Xujiaweizi fault depression[J].Natural Gas Industry,2006,26(6):18-20.

[7] 崔永強,崔永勝.松遼盆地油氣無機成因與勘探方向[J].化工礦產地質,2004,26(3):129-133. Cui Yongqiang,Cui Yongsheng.The inorganic oil and gas in Songliao basin and their exploration prospects[J].Geology of Chemical Mine-rals,2004,26(3):129-133.

[8] 郭占謙,王先彬,劉文龍.松遼盆地非生物成因氣的成藏特征[J].中國科學(D輯),1997,27(2):143-148. Guo Zhanqian,Wang Xianbin,Liu Wenlong.Reservoir-forming feathures of abiotic origin gas in Songliao Basin[J].Science in China(Series D),1997,27(2):143-148.

[9] 付曉飛,宋巖.松遼盆地無機成因氣及氣源模式[J].石油學報,2005,26(4):23-28. Fu Xiaofei,Song Yan.Inorganic gas and its resource in Songliao Basin[J].Acta Petrolei Sinica,2005,26(4):23-28.

[10] Wang P J,Hou Q J,Wang K Y,et al.Discovery and significance of high CH4primary fluid inclusions in reservoir volcanic rocks of the Songliao Basin,NE China[J].Acta Geologica Sinica,2007,81(1):113-120.

[11] 戴金星,夏新宇,秦勝飛,等.中國有機烷烴氣碳同位素系列倒轉的成因[J].石油與天然氣地質,2003,24(1):1-6. Dai Jinxing,Xia Xinyu,Qin Shengfei,et al.Causation of partly reversed orders of δ13C in biogenic alkane gas in China[J].Oil & Gas Geology,2003,24(1):1-6.

[12] 戴金星,鄒才能,張水昌,等.無機成因和有機成因烷烴氣的鑒別[J].中國科學(D輯),2008,38(11):1329-1341. Dai Jinxing,Zou Caineng,Zhang Shuichang,et al.Identification of inorganic and organic alkane gases[J].Science in China(Series D),2008,38(11):1329-1341.

[13] 徐永昌,沈平.天然氣成因新模式——(Ⅰ).多源復合、主源定型[J].中國科學(B輯),1993,23(6):632-636. Xu Yongchang,Shen Ping.New genesis mode of natural gas:(Ⅰ).multi sources contribute and the main source determine the type[J].Science in China(Series B),1993,23(6):632-636.

[14] 徐永昌,沈平.天然氣成因新模式——(Ⅱ).多階連續(xù)、主階定名[J].中國科學(B輯),1993,23(7):1389-1395. Xu Yongchang,Shen Ping.New genesis mode of natural gas:(Ⅱ).multi stages continue and the main stage determine the name[J].Science in China(Series B),1993,23(7):1389-1395.

[15] 盧雙舫,李宏濤,付廣,等.天然氣富集的主控因素剖析[J].天然氣工業(yè),2003,23(6):7-11. Lu Shuangfang,Li Hongtao,Fu Guang,et al.Analysis of the main control factors of natural gas enrichment[J].Natural Gas Industry,2003,23(6):7-11.

[16] 趙孟軍,宋巖,柳少波,等.擴散作用對天然氣成藏后的影響——以大宛齊油田為例[J].天然氣地球科學,2003,14(5):393-397. Zhao Mengjun,Song Yan,Liu Shaobo,et al.The diffusion influence on gas pool:Dawanqi oilfield as an example[J].Natural Gas Geo-science,2003,14(5):393-397.

[17] 李劍,劉朝露,李志生,等.天然氣組分及其碳同位素擴散分餾作用模擬實驗研究[J].天然氣地球科學,2003,14(6):463-468. Li Jian,Liu Zhaolu,Li Zhisheng,et al.Experiment investigation on the carbon isotope and composition fractionation of methane during gas migration by diffusion[J].Natural Gas Geoscience,2003,14(6):463-468.

[18] Liu D H,Xiao X M,Mi J K,et al.Determination of trapping pressure and temperature of petroleum inclusion using PVT simulation inclusion of Lower Ordevician carbonates from the Lunnan Low Uplift,Ta-rim Basin[J].Marine and Petroleum Geology,2003,20:29-43.

[19] George S C,Volk H,Ahmed M.Oil-bearing fluid inclusions:geochemical analysis and geological applications[J].Acta Petrologica Sinica,2004,20(6):1320-1332.

[20] 劉德漢,盧煥章,肖賢明.油氣包裹體及其在石油勘探和開發(fā)中的應用[M].廣州:廣東科技出版社,2007. Liu Dehan,Lu Huanzhang,Xiao Xianming.Oil and gas inclusions and their application in petroleum exploration & development[M].Guangzhou:Science and Technology Press of Guangdong,2007.

[21] 張鼐,田作基,冷瑩瑩,等.烴和烴類包裹體的拉曼特征[J].中國科學(D輯),2007,37(7):900-907. Zhang Nai,Tian Zuoji,Leng Yingying,et al.Raman characteristics of hydrocarbon and hydrocarbon fluid inclusion[J].Science in China(Series D),2007,37(7):900-907.

[22] 金曉輝,林壬子,鄒華耀,等.松遼盆地徐家圍子斷陷火山活動期次與烴源巖演化[J].石油與天然氣地質,2005,27(3):349-355. Jin Xiaohui,Lin Renzi,Zou Huayao,et al.Volcanic activities and evolution of source rocks in Xujiaweizi fault depression,Songliao basin[J].Oil & Gas Geology,2005,27(3):349-355.

[23] Li J J,Lu S F,Xue H T,et al.A study of the migration and accumulation efficiency and the genesis of hydrocarbon natural gas in the Xujiaweizi fault depression[J].Acta Geologica Sinica(English Edition),2008,82(3):629-635.

[24] 付廣,呂延防,王劍秦.徐家圍子斷陷CO2氣成藏與分布的主控因素及有利區(qū)預測[J].斷塊油氣田,2002,9(3):1-4. Fu Guang,Lü Yanfang,Wang Jianqin.Main factors controlling the formation and distribution of carbon dioxide gas reservoirs and favorable areas prospecting in Xujiaweizi depression[J].Fault-block Oil & Gas Field,2002,9(3):1-4.

[25] 米敬奎,張水昌,陶士振,等.松遼盆地南部長嶺斷陷CO2成因與成藏期研究[J].天然氣地球科學,2008,19(4):452-456. Mi Jingkui,Zhang Shuichang,Tao Shizhen,et al.Genesis and accumulation period of the CO2in Changling fault depression of Songliao basin,northeastern China[J].Natural Gas Geoscience,2008,19(4):452-456.

[26] 李景坤,方偉,曾花森,等.徐家圍子斷陷烷烴氣碳同位素反序機制[J].石油學報,2011,32(1):54-61. Li Jingkun,Fang Wei,Zeng Huasen,et al.Possible origins for inverse stable carbon isotopes of gaseous alkanes from the Xujiaweizi fault depression[J].Acta Petrolei Sinica,2011,32(1):54-61.

[27] 戴金星,戴春森,宋巖,等.中國一些地區(qū)溫泉中天然氣的地球化學特征及碳、氦同位素組成[J].中國科學(B輯),1994,24(4):426-433. Dai Jinxing,Dai Chunsen,Song Yan,et al.Geochemical characters,carbon and Helium isotopic compositions of natural gas from hot springs of some areas in China[J].Science in China(Series B),1994,24(4):426-433.

[28] 李吉君.天然氣生成過程中氫同位素分餾動力學研究及應用[D].大慶:大慶石油學院,2008. Li Jijun.Kinetic study of hydrogen isotopic fractionation during the generation of natural gas and its application[D].Daqing:Daqing Petroleum Institute,2008.

[29] 高崗,王延斌,韓德馨,等.兩種海相未成熟烴源巖熱解氣特征比較研究[J].石油實驗地質,2003,25(2):197-201. Gao Gang,Wang Yanbin,Han Dexin,et al.Characteristic contrast of natural gas with marine shale and marl[J].Petroleum Geology & Experiment,2003,25(2):197-201.

[30] 汪澤成，趙文智，胡素云，等.我國海相碳酸鹽巖大油氣田油氣藏類型及分布特征[J].石油與天然氣地質，2013，34，(2)：152-160. Wang Zecheng,Zhao Wenzhi,Hu Suyun,et al.Reservoir types and distribution characteristics of large marine carbonate oil and gas fields in China[J].Oil & Gas Geology,2013,34(2):153-160.

[31] 李永新,王紅軍,王兆云.影響烴源巖中分散液態(tài)烴滯留數(shù)量因素研究[J].石油與天然氣地質，2010,32(6):588-591. Li Yuanxin,Wang Hongjun,Wang Zhaoyun.Simulation of influeutial factors of dispersive resoluble organic Materials in source rocks[J].Petroleum Geology & Experiment,2010,32(6):588-591.

(編輯 董 立)

AnalysisandapplicationofcomponentsandisotopiccompositionsoffluidinclusionsinvolcanicreservoirsoftheXujiaweizifaultdepression

Li Jijun1,Cao Xicheng2,Wang Weiming1,Shi Lei3,Li Jingkun4,Huo Qiuli4

(1.ResearchInstituteofUnconventionalOil&gasandNewEnergy,ChinaUniversityofPetroleum,Qingdao,Shandong266580,China; 2.CollegeofEarthSciences,NortheastPetroleumUniversity,Daqing,Heilongjiang163318,China;3.No.3OilProductionPlant,PetroChinaDaqingOilfieldCompany,Daqing,Heilongjiang163314,China;4.ResearchInstituteofPetroleumExploration&Development,PetroChinaDaqingOilfieldCompany,Daqing,Heilongjiang163712,China)

A comparative analysis of components and isotopic compositions of gas inclusion in volcanic reservoirs of the Xujiaweizi fault depression before and after thermal decrepitation was performed by using the vacuum mechanical crushing method.The origin of natural gas was further discussed in combination with the corresponding characteristics of natural gas produced from wells and the results of thermal simulating test.The hydrocarbon content of gas from magma degassing is high,indicating that some hydrocarbon gases may be of inorganic origin,thus it is necessary to further research on the differences between gas from volcanic action and that from magmatic action.The main cause of reversal carbon isotopic sequence of hydrocarbon gas in the study area is the mixing of natural gases generated in different times or from different sources,rather than the component and isotopic fractionation during dissipation of natural gas through the caprock.Therefore,the reversal phenomenon can not be used individually to confirm the genesis of natural gas.In comparison with organic gas,inorganic gas(including CH4,C2H6,CO2)often has a heavier carbon isotopic value.It is applicable to some extent to use the the δ13C1value over -20‰ as the criteria for determining inorganic gas,but this criteria is over strict.The CO2in Xujiaweizi fault depression is mainly sourced from magma degassing.The inorganic CO2did not experience primary migration and had no chance to contact with formation water,being favorable for their accumulation.These understandings are helpful to determine the origin of natural gas in Xujiaweizi fault depression.

carbon isotope,fluid inclusion，natural gas origin，volcanic rock，Xujiaweizi fault depression

2013-06-21;

：2013-12-27。

李吉君(1981—)，男，博士、副教授，油氣地質與地球化學。E-mail：ljjdqpi@aliyun.com。

王偉明(1981—)，男，博士、講師，油氣地質與地球化學。E-mail：wangweiming6686@163.com。

國家自然科學基金項目(41002044)；高等學校博士學科點專項科研基金項目(20102322120003)；黑龍江省高校青年學術骨干支持計劃項目(1251G003)。

0253-9985(2014)01-0124-07

10.11743/ogg20140115

TE122.1

：A