秦勝飛周國曉李 偉侯曜華呂 芳
1.中國石油勘探開發(fā)研究院 2.中國礦業(yè)大學(xué)(北京)
秦勝飛等.四川盆地威遠氣田水溶氣脫氣成藏地球化學(xué)證據(jù).天然氣工業(yè),2016,36(1):43-51.
?
四川盆地威遠氣田水溶氣脫氣成藏地球化學(xué)證據(jù)
秦勝飛1周國曉2李 偉1侯曜華1呂 芳1
1.中國石油勘探開發(fā)研究院 2.中國礦業(yè)大學(xué)(北京)
秦勝飛等.四川盆地威遠氣田水溶氣脫氣成藏地球化學(xué)證據(jù).天然氣工業(yè),2016,36(1):43-51.
摘 要目前,對于四川盆地威遠氣田的形成過程和天然氣來源在認識上還存在著較大分歧。為此,針對該氣田天然氣的甲烷碳同位素值異常偏重的現(xiàn)象,首先分析了氣藏的地質(zhì)特征和天然氣的地球化學(xué)特征:氣田主力氣層是震旦系燈影組,天然氣以甲烷為主,含微量乙烷和痕量丙烷;氣藏含水飽和度較高,普遍含有保存很好的原生水。進一步根據(jù)天然氣中H2S含量與甲烷碳同位素值的關(guān)系,判斷該區(qū)天然氣甲烷碳同位素值偏重并非由硫酸鹽熱化學(xué)還原反應(yīng)(TSR)造成。最后根據(jù)該區(qū)天然氣的甲烷碳同位素值和鄰區(qū)的對比結(jié)果,結(jié)合構(gòu)造演化背景,判斷認為,威遠氣田的天然氣主要來自水溶氣,并非過去認為的自鄰區(qū)經(jīng)側(cè)向運移而來。結(jié)論認為:①由于水中釋放出的甲烷碳同位素值較重,水溶氣的脫氣成藏造成了威遠氣田天然氣甲烷碳同位素值偏重的現(xiàn)象;②伴隨喜馬拉雅期構(gòu)造運動,威遠地區(qū)大幅度抬升,形成構(gòu)造圈閉,在高溫、高壓狀態(tài)下溶解在水中的天然氣發(fā)生減壓脫溶,釋放出的氣體在圈閉中成藏,進而形成了威遠氣田;③經(jīng)計算,威遠氣田圈閉下的水中釋放出的天然氣數(shù)量與該氣田的探明儲量相當,印證了該氣田水溶氣脫氣成藏的觀點。
關(guān)鍵詞四川盆地 威遠氣田 水溶氣 脫氣 油氣藏形成 甲烷 碳同位素 地球化學(xué) 圈閉
威遠氣田是四川盆地發(fā)現(xiàn)的第一個海相大氣田,也是迄今在中國發(fā)現(xiàn)的儲集層最古老的氣田。威遠氣田位于樂山—龍女寺古隆起的最高部位,該古隆起位于四川盆地西南部,是一個向東傾伏的鼻狀大型古隆起。威遠氣田發(fā)育下寒武統(tǒng)邛竹寺組海相泥質(zhì)烴源巖、震旦系燈影組等儲集層[1-5],儲集空間以溶蝕孔洞和裂縫為主[2,6-7]。烴源巖為高—過成熟腐泥型有機質(zhì)[8-10]。1964年在威遠構(gòu)造震旦系燈影組鉆獲工業(yè)氣流,發(fā)現(xiàn)了當時中國最大的整裝氣田——威遠氣田,含氣面積216 km2,探明儲量400×108m3,后來又在二疊系探明天然氣8.61×108m3(本文只討論燈影組氣藏)。自威遠氣田發(fā)現(xiàn)之后,在威遠和資陽地區(qū),圍繞古隆起軸部及斜坡區(qū)震旦系進行勘探,僅在威遠氣田以北的資陽地區(qū)實施探井7口,獲工業(yè)氣井3口、干井1口、水井3口,獲得天然氣控制儲量102×108m3(圖1)。
圖1 威遠氣田位置和油氣系統(tǒng)簡圖
威遠氣田圈閉形成時間很晚,再加上其燈影組甲烷碳同位素異常偏重,并且與北部相鄰的資陽氣藏有較大差異,致使目前對于威遠氣田的形成過程和天然氣來源存在較大分歧。樂山—龍女寺古隆起受喜馬拉雅運動的影響,構(gòu)造高點由資陽氣藏遷移至目前威遠氣田的位置。有的觀點認為威遠氣田震旦系氣藏的天然氣是由北部的資陽氣藏經(jīng)側(cè)向運移而來[3,11]。但從資陽氣藏到威遠氣田,其甲烷碳同位素明顯變重,用天然氣橫向運移是無法解釋的;也有人根據(jù)威遠氣田和資陽氣藏甲烷碳同位素明顯差異,認為威遠氣田的天然氣主要來自干酪根裂解氣,而資陽氣藏的天然氣來自原油裂解氣[2,9,12]。但資陽氣藏和威遠氣田震旦系儲集層中都發(fā)育大量的原油裂解留下的瀝青,并且這些瀝青熱演化程度基本一致,但為何資陽捕獲的是原油裂解氣,而威遠氣田偏偏捕獲干酪根裂解氣?這似乎也很難解釋。
威遠氣田具備得天獨厚的水溶氣形成和后期脫氣形成游離氣藏的條件,許多難以解釋的現(xiàn)象可以用水溶氣脫氣成藏的觀點來解釋。在合適的地質(zhì)條件下,水溶氣脫氣對天然氣的成藏有重要貢獻。例如,有觀點認為四川盆地天然氣存在水溶氣運移成藏的可能[13-14];塔里木盆地和田河大氣田的天然氣被認為是水溶氣成因[15]。中國西氣東輸?shù)闹髁馓铩死?大氣田的天然氣被認為存在水溶氣的貢獻[16-18];鄂爾多斯盆地下古生界天然氣是水溶氣成因[19];中國海上最大的氣田——崖13-1氣田的天然氣來自水溶氣[20]。Cramer[21]和Littke[22]等認為北西伯利亞地區(qū)天然氣的成藏與水溶氣的釋放有關(guān)。
研究發(fā)現(xiàn),從氣田水中脫出來的天然氣其碳同位素比游離氣明顯偏重[23]。威遠氣田含有大量的底水和邊水,在氣藏形成之前由于地層埋深較大,壓力和溫度都較高,水中溶解的氣體較多。如果地層水保存完好,溶解于水的天然氣可較好地保存下來,后期構(gòu)造抬升釋放出天然氣,在儲集層中聚集成藏,這樣的氣藏其甲烷碳同位素會較重。
事實上,威遠氣田儲集層普遍含水,且含水飽和度很高,喜馬拉雅運動使威遠氣田經(jīng)歷了近4 000 m的抬升幅度[24]。隨著地層的抬升,從水中釋放出的甲烷如果較多,完全可以聚集并形成具商業(yè)開發(fā)價值的氣藏。這或許可以解釋威遠氣田燈影組氣藏的天然氣來源以及氣藏中甲烷碳同位素變重的現(xiàn)象。
筆者從威遠氣田和鄰區(qū)天然氣的地球化學(xué)特征、儲層瀝青碳同位素分析入手,來排除威遠氣田天然氣由鄰區(qū)橫向運移而來,排除由原油直接裂解成藏的可能性;從威遠氣田形成的地質(zhì)條件來分析燈影組氣藏水溶氣成藏的地質(zhì)條件和可能性,并計算出威遠構(gòu)造抬升后,從地層水中釋放出的天然氣數(shù)量。
2.1 氣藏類型
燈影組氣藏為背斜型底水塊狀氣藏,原始地層壓力為29.5 MPa,產(chǎn)層最大埋深為2 800 m。氣藏的充滿系數(shù)比較低,充滿度僅為26.3%,氣藏的底水非常豐富。翟光明等[25]認為這可能是背斜形成時間晚,天然氣聚集不充分所致。因開發(fā)底水沿裂縫上竄,導(dǎo)致氣藏采收率很低,僅為36%[4],目前氣田幾近枯竭。
2.2 構(gòu)造
樂山—龍女寺古隆起從震旦紀開始經(jīng)歷了多期同沉積隆起,并遭受多次剝蝕,其后又受多次構(gòu)造運動改造而形成現(xiàn)今的構(gòu)造形態(tài)。三疊紀,由于沉積—構(gòu)造運動的反向變化,在古隆起軸部形成一些古背斜圈閉,如資陽古背斜等。這些古背斜呈臺階式分布,是早期油氣聚集的重要圈閉[26-27]。晚白堊紀以來,四川盆地內(nèi)部發(fā)生幅度不等的隆升,使得樂山—龍女寺古隆起構(gòu)造高點由資陽地區(qū)遷移至現(xiàn)今的威遠氣田位置,并在威遠形成大型構(gòu)造圈閉。期間,威遠地區(qū)抬升幅度最大,約4 000 m[24],成為樂山—龍女寺古隆起新的構(gòu)造高點。
2.3 天然氣地球化學(xué)特征
為了便于對比,筆者把威遠和資陽地區(qū)天然氣的地球化學(xué)特征一并進行討論。筆者所采用的天然氣組分和碳同位素數(shù)據(jù)引自公開發(fā)表的文獻(表1)。
天然氣組分,無論是威遠氣田還是資陽氣藏,天然氣中重?zé)N含量都很低,普遍含微量乙烷,偶爾有痕量丙烷而未見丁烷。氦含量普遍較高,含量基本上超過0.2%,具有工業(yè)價值。氣藏均含H2S,含量介于0.45%~1.37%,平均為1.08%。N2含量介于0.97%~11.88%,平均為6.93%。CO2含量介于0.01%~6.59%,平均為4.49%。
威遠氣田天然氣的碳同位素最顯著的特征是甲烷碳同位素偏重,δ13C1值介于-32‰~-32.8‰,平均為-32.5‰(表1)。資陽氣藏天然氣的甲烷碳同位素與威遠氣田有明顯差異,碳同位素相對較輕,δ13C1值介于-35.5‰~-38.0‰,平均為-36.9‰(表1)。
表1 威遠氣田和資陽氣藏震旦系燈影組氣藏天然氣地球化學(xué)特征表
3.1 威遠氣田的天然氣不會直接來自原油裂解氣
威遠氣田燈影組儲集層中普遍發(fā)育固體瀝青,經(jīng)研究是原油裂解的產(chǎn)物,且瀝青演化程度較高,已達焦瀝青階段[1]。原油裂解后生成的瀝青和烷烴氣,其碳同位素會發(fā)生分餾,碳同位素值的關(guān)系應(yīng)該是δ13C瀝青>δ13C原油>δ13C烷烴氣。目前儲集層中的原油已經(jīng)完全裂解,留下瀝青和甲烷,甲烷碳同位素應(yīng)該明顯地輕于瀝青,但事實并非如此。筆者通過對安岳氣田和威遠氣田燈影組儲層瀝青碳同位素值分析,安岳氣田天然氣的碳同位素值分布在-36.5‰~-34.5‰,平均為-35.4‰(表2),而威遠氣田天然氣的甲烷碳同位素值平均為-32.5‰,明顯地重于儲層瀝青的碳同位素值,說明威遠氣田燈影組天然氣并非直接來自原油的裂解。
表2 安岳和威遠氣田燈影組儲層(Z2d)瀝青碳同位素表
3.2 天然氣并非由資陽地區(qū)側(cè)向運移而來
威遠氣田范圍內(nèi)烴源巖生氣期在喜馬拉雅期之前,圈閉形成并定型于喜馬拉雅期之后,圈閉的形成晚于烴源巖的生烴期,未能有效捕獲烴源巖生成的天然氣,故很難直接形成氣藏。目前主流觀點認為威遠氣田天然氣主要是由資陽古隆起側(cè)向運移而來[3,11]。這些觀點認為:在喜馬拉雅期之前,資陽是古隆起的高部位,油氣都往資陽地區(qū)運移。白堊紀末,原油全部裂解成氣并聚集在資陽構(gòu)造高點。受喜馬拉雅構(gòu)造運動影響抬升形成的威遠構(gòu)造圈閉,明顯高于原古隆起頂部即資陽地區(qū),由此導(dǎo)致原來運聚在古隆起高部位(資陽震旦系古氣藏)的天然氣作反向再運移,部分重新聚集在現(xiàn)今威遠背斜圈閉中二次成藏(圖2)。
圖2 威遠氣田成藏模式圖(據(jù)王一剛等[11])
但是,如果威遠氣田的天然氣是由資陽地區(qū)橫向運移而來,那么威遠和資陽地區(qū)天然氣的地球化學(xué)特征應(yīng)該較為相似。至少威遠氣田天然氣的甲烷碳同位素不應(yīng)重于資陽氣藏。但實際情況是威遠氣田天然氣的甲烷碳同位素組成明顯重于資陽地區(qū)(表1、圖3)。所以,威遠氣田天然氣并非由資陽古隆起側(cè)向運移而來。
圖3 威遠氣田和資陽氣藏甲烷碳同位素值對比圖
3.3 甲烷碳同位素偏重,用干酪根裂解氣成因難以解釋
還有觀點認為,威遠氣田的甲烷碳同位素明顯重于資陽氣藏,是因為資陽氣藏震旦系儲集層主要捕獲原油裂解氣,而威遠氣田主要捕獲干酪根裂解氣[2,9,12]。這些觀點認為,原油碳同位素要輕于其烴源巖干酪根碳同位素,所以原油裂解氣碳同位素也會輕于干酪根裂解氣,由此造成了威遠氣田和資陽氣藏甲烷碳同位素的差異,威遠氣田主要是干酪根裂解氣,而資陽氣藏主要是油裂解氣。此觀點看似有一定的道理,但也存在許多問題:首先,威遠圈閉形成于喜馬拉雅期的構(gòu)造抬升,在圈閉形成過程中烴源巖已經(jīng)停止了演化,干酪根不可能給后來形成的圈閉供氣。另外,威遠氣田燈影組儲集層中也有豐富的瀝青,且瀝青的熱演化程度與資陽氣藏?zé)粲敖M儲層瀝青相當(表3),如果威遠氣田可以捕獲上覆烴源巖生成的天然氣,也完全有可能優(yōu)先捕獲儲集層自生的原油裂解氣。
表3 威遠氣田和資陽氣藏?zé)粲敖M儲層瀝青隨機反射率對比表
3.4 甲烷碳同位素偏重并非由TSR造成
因威遠氣田天然氣含有少量的H2S,不少人認為H2S是硫酸鹽熱化學(xué)還原作用(TSR)作用形成[28]。TSR作用下生成H2S的同時,也使甲烷碳同位素變重,TSR作用越強,生成的H2S就會越多,甲烷碳同位素會變得越重。但從威遠氣田、資陽地區(qū)甲烷碳同位素值和H2S含量關(guān)系圖上(圖4)可以看出,甲烷碳同位素值與H2S含量沒有相關(guān)性,所以,威遠氣田甲烷碳同位素偏重并非是由TSR作用造成。
圖4 威遠氣田和資陽氣藏?zé)粲敖M天然氣的甲烷碳同位素、H2S含量對比圖
4.1 威遠氣田具備水溶氣脫氣成藏的地質(zhì)條件
4.1.1 儲集層大面積含水,水量充沛
威遠氣田燈影組氣藏天然氣充滿度較低,由底水襯托,有效圈閉中底水的體積達136.06×108m3[4]。震旦系氣藏自開發(fā)達到最高年產(chǎn)量后,由于底水侵入,產(chǎn)量迅速下降,盡管每年都有新的鉆井投產(chǎn),但年遞減率仍達18%。曾經(jīng)采用了控制日采氣量,堵水等技術(shù)措施,以期延長氣井開采時間、減緩遞減,但都未達到預(yù)期的效果[30],也說明氣藏下部地層水比較豐富。豐富的地下水可以溶解大量的天然氣,形成儲量相當可觀的水溶氣。
4.1.2 古老的原生水有利于水溶氣的保存
根據(jù)威遠氣田33口地層水的分析數(shù)據(jù)(表4),威遠氣田燈影組水中的K+、Na+和Cl-含量最高,HCO3-含量較低,無SO42-。礦化度介于62.97~86.35 g/L,平均為74.75 g/L。各井之間相比,地層水離子組成比較一致,水礦化度橫向變化不大。水型均為CaCl2型水,說明氣田水保存條件好,有利于水中天然氣的保存。
表4 威遠氣田地層水離子含量表
4.1.3 H、O同位素分析表明地層水保存條件較好
自四川盆地不同地區(qū)地表河流所取的樣品,其H、O同位素分析結(jié)果落在大氣降水線附近,與實際情況完全吻合。而威遠氣田燈影組氣田水樣品的分析結(jié)果遠離大氣降水線,說明地層水是古老的原生水,未受大氣降水等外來干擾,也說明地層水具有很好的保存條件(圖5),溶解在水中的天然氣就能較好地保存下來。
圖5 四川盆地地層水氫、氧同位素值對比圖注:圖中威遠氣田數(shù)據(jù)引自文獻[31-32]
4.1.4 大幅度的構(gòu)造抬升有利于水溶氣脫氣形成游離氣藏
威遠氣田在喜馬拉雅運動之前還未形成圈閉,其所在的位置處于以資陽地區(qū)為高點的斜坡帶上(圖2)。之后受喜馬拉雅運動的影響,威遠地區(qū)發(fā)生大約4 000 m幅度的抬升[24],形成了現(xiàn)今的威遠構(gòu)造?,F(xiàn)今氣藏平均埋藏深度在2 800 m左右,壓力為29.5 MPa。抬升之前儲集層深度在6 800 m左右,壓力約為69.5 MPa。因四川盆地自古至今是個降溫的過程,并且不同地層地溫梯度有所不同。根據(jù)現(xiàn)今的地溫梯度推測[33],平均地溫梯度取2.5 ℃/100 m,抬升前的氣藏溫度比現(xiàn)今大約高100 ℃,氣田水的鹽度與現(xiàn)今一致,取表4中的平均值74.75 g/L。根據(jù)Duan[34]建立的甲烷在不同鹽度、溫度和壓力下的溶解度模型,經(jīng)過估算,抬升過程中每1 m3水可釋放約3 m3天然氣,因而圈閉之下水體可以釋放出408×108m3天然氣。很巧合,這與威遠氣田的探明儲量相當。
4.2 水溶氣脫氣成藏地球化學(xué)證據(jù)
高石梯—磨溪等地區(qū)水溶氣的甲烷碳同位素明顯偏重。在以往對四川盆地須家河組氣藏中的水溶氣研究發(fā)現(xiàn),從水中脫出的甲烷碳同位素比同一口鉆井中在同一時間取出的游離氣甲烷碳同位素有明顯偏重的跡象[23]。為了驗證該認識的可靠性,筆者又針對川中地區(qū)海相儲集層中的氣田水和天然氣進行了研究,分別選取高石梯—磨溪等地區(qū)龍王廟、燈影組等層位的氣田水和游離氣樣品進行對比。由于游離氣和水溶氣中乙烷等重?zé)N氣含量很低,未能測出其碳同位素值,只測試了甲烷碳同位素。結(jié)果還是發(fā)現(xiàn),從水中脫出的甲烷碳同位素明顯重于取自同一口井、相同層位的游離氣(表5)。表中還可以看出,不同井游離氣、水溶氣甲烷碳同位素之間的差異有大有小,差異最小為1.6‰,最大為9.62‰。之所以有較大差異,是因為不同井取樣的環(huán)境略有差異;從分離器放出的水的速度也有快有慢,氣田水自井口取出后不斷地在進行自然脫氣,最終得到的水樣中殘留的甲烷的含量有高有低,所以從水中得到的甲烷碳同位素組成差異較大。
表5 四川盆地水溶氣和游離氣甲烷碳同位素對比表
所以,針對傳統(tǒng)觀點存在的問題,再加上威遠氣田具有得天獨厚的水溶氣形成及脫氣成藏的有利條件,威遠氣田天然氣的甲烷碳同位素異常偏重正說明了其天然氣主要來自于水中的溶解氣,水溶氣脫氣成藏形成了威遠氣田燈影組氣藏。
可能有人會認為,構(gòu)造抬升會必然造成甲烷散失,12C比13C容易擴散,也會造成甲烷同位素變重。這種觀點不是沒有道理。根據(jù)表1中天然氣組分數(shù)據(jù)來看,這種可能性不存在。假如擴散作用造成了分子中的同位素(例如12CH4和13CH4)之間發(fā)生明顯的分餾作用,那么在分子之間發(fā)生的分餾作用(例如CH4與C2H6之間)會更加明顯。如果威遠氣田甲烷碳同位素變重是由天然氣擴散引起,在天然氣組分上也會有明顯的分餾作用,也就是威遠氣田天然氣乙烷含量會明顯高于資陽氣藏。從表1來看,威遠氣田天然氣中的乙烷含量并沒有明顯偏高,平均為0.15%,而資陽氣藏平均為0.17%,二者含量相當。所以威遠氣田天然氣的甲烷碳同位素偏重,并不是由甲烷擴散引起。
樂山—龍女寺古隆起是四川盆地天然氣勘探的重要領(lǐng)域,其上的威遠氣田震旦系天然氣的碳同位素異常偏重。氣藏形成于喜馬拉雅期,地層大幅度抬升形成圈閉,地層壓力和溫度大幅度降低,水溶氣發(fā)生脫溶釋放到圈閉中形成威遠氣田燈影組氣藏。因水溶氣來源的天然氣其甲烷碳同位素偏重,所以威遠氣田天然氣的甲烷碳同位素重于儲層瀝青。威遠氣田具備優(yōu)越的水溶氣成藏條件,其烴源巖供氣時間長,儲層中地層水豐富,且保存條件好,埋藏深(抬升之前儲集層埋藏深度在7 000 m左右),有利于水溶氣的形成。構(gòu)造抬升后,水溶氣發(fā)生減壓脫溶,釋放出的天然氣在構(gòu)造高部位成藏。
參 考 文 獻
[1] 黃籍中, 陳盛吉. 四川盆地震旦系氣藏形成的烴源地化條件分析:以威遠氣田為例[J]. 天然氣地球科學(xué), 1993, 4(4): 16-20. Huang Jizhong, Chen Shengji. The analysis of hydrocarbon source condition of Sichuan Basin formation of Sinian gas reservoir: Taking Weiyuan Gas Field as an example[J]. Natural Gas Geoscience, 1993, 4(4): 16-20.
[2] 徐世琦. 加里東古隆起震旦—寒武系成藏條件[J]. 天然氣工業(yè), 1999, 19(6): 7-10. Xu Shiqi. Conditions of forming reservoirs in Sinian-Cambrian of Caledonian Ancient Uplift[J]. Natural Gas Industry, 1999, 19(6): 7-10.
[3] 尹長河, 王廷棟, 王順玉, 林峰. 威遠震旦系天然氣與油氣生運聚[J]. 地質(zhì)地球化學(xué), 2000, 28(1): 78-82. Yin Changhe, Wang Tingdong, Wang Shunyu, Lin Feng. Natural gas and petroleum generation, migration and accumulation in Sinian reservoirs of Weiyuan Area, Sichuan[J]. Geology-Geochemistry, 2000, 28(1): 78-82.
[4] 戴金星. 威遠氣田成藏期及氣源[J]. 石油實驗地質(zhì), 2003, 25 (5): 473-480. Dai Jinxing. Pool-forming periods and gas sources of Weiyuan Gasfield[J]. Petroleum Geology & Experiment, 2003, 25(5): 473-480.
[5] 戴金星. “威遠氣田的氣源以有機成因氣為主”——與張虎權(quán)等同志再商榷[J]. 天然氣工業(yè), 2006, 26(2): 16-18. Dai Jinxing. Re-discussion on organic gas source as the main source in Weiyuan Gas Field: Reply Zhang Huquan, et al[J]. Natural Gas Industry, 2006, 26(2): 16-18.
[6] 羅嘯泉, 郭東曉, 藍江華. 威遠氣田震旦系燈影組古巖溶與成藏探討[J]. 沉積與特提斯地質(zhì), 2001, 21(4): 54-60. Luo Xiaoquan, Guo Dongxiao, Lan Jianghua. An approach to the palaeokarsts and pool accumulation in the Dengying Formation (Sinian) of the Weiyuan Gas Field, Sichuan[J]. Sedimentary Geology and Tethyan Geology, 2001, 21(4): 54-60.
[7] 朱瑜, 桑琴, 吳昌龍, 楊通水. 威遠氣田震旦系燈影組儲層特征研究[J]. 重慶科技學(xué)院學(xué)報: 自然科學(xué)版, 2010, 12(5): 11-13. Zhu Yu, Sang Qin, Wu Changlong, Yang Tongshui. Reservoir characteristics of the Sinian Dengying Formation in the Weiyuan Gasfield, Sichuan[J]. Journal of Chongqing University of Science and Technology: Natural Sciences Edition, 2010, 12(15): 11-13.
[8] 宋文海. 樂山—龍女寺古隆起大中型氣田成藏條件研究[J].天然氣工業(yè), 1996, 16(增刊1): 13-26. Song Wenhai. Research on reservoir-formed conditions of large-medium gas fields of Leshan-Longnüsi Palaeohigh[J]. Natural Gas Industry, 1996, 16(S1): 13-26.
[9] 王順玉, 李興甫. 威遠和資陽震旦系天然氣地球化學(xué)特征與含氣系統(tǒng)研究[J]. 天然氣地球科學(xué), 1999, 10(3): 63-69. Wang Shunyu, Li Xingfu. Study of the geochemical characteristics of natural gas and gas system of the Sinian system in Weiyuan and Ziyang[J]. Natural Gas Geoscience, 1999, 10(3): 63-69.
[10] 張林, 魏國齊, 李熙喆, 汪澤成, 肖賢明. 四川盆地震旦系—下古生界高過成熟烴源巖演化史分析[J]. 天然氣地球科學(xué), 2007, 18(5): 726-731. Zhang Lin, Wei Guoqi, Li Xizhe, Wang Zecheng, Xiao Xianming. The evolution history of Sinian-Lower Palaeozoic high/over mature source rock in Sichuan Basin[J]. Natural Gas Geoscience, 2007, 18(5): 726-731.
[11] 王一剛, 陳盛吉, 徐世琦. 四川盆地古生界—上元古界天然氣成藏條件及勘探技術(shù)[M]. 北京: 石油工業(yè)出版社, 2001: 166-168. Wang Yigang, Chen Shengji, Xu Shiqi. Natural gas accumulation conditions and exploration technology of Upper Proterozoic-Paleozoic in Sichuan Basin[M]. Beijing: Petroleum Industry Press, 2001: 166-168.
[12] 尹長河, 王廷棟, 王順玉, 林峰. 威遠、資陽震旦系干酪根與油裂解氣的鑒別[J]. 沉積學(xué)報, 2001, 19(1): 156-160.Yin Changhe, Wang Tingdong, Wang Shunyu, Lin Feng. Differences between kerogen-and oil-cracked gases in Sinian reservoirs of Weiyuan and Ziyang Aarea[J]. Acta Sedimentologica Sinica, 2001, 19(1): 156-160.
[13] 王蘭生, 茍學(xué)敏, 劉國瑜, 王琳, 汪維明, 王密云. 四川盆地天然氣的有機地球化學(xué)特征及其成因[J]. 沉積學(xué)報, 1997, 15(2): 49-53. Wang Lansheng, Gou Xuemin, Liu Guoyu, Wang Lin, Wang Weiming, Wang Miyun. The organic geochemistry and origin of natural gases in Sichuan Basin[J]. Acta Sedimentologica Sinica, 1997, 15(2): 49-53.
[14] 徐言崗, 賀自愛, 曾凡剛. 川東北天然氣成藏特征[J]. 石油與天然氣地質(zhì), 2004, 25(3): 274-278. Xu Yangang, He Zi’ai, Zeng Fangang. Characteristics of gas accumulation in northeastern Sichuan Basin[J]. Oil & Gas Geology, 2004, 25(3): 274-278.
[15] 秦勝飛, 趙靖舟, 李梅, 劉銀河. 水溶天然氣運移地球化學(xué)示蹤——以塔里木盆地和田河氣田為例[J]. 地學(xué)前緣, 2006, 13(5): 524-532. Qin Shengfei, Zhao Jingzhou, Li Mei, Liu Yinhe. A case study: Geochemical tracing indices on the migration of watersoluble gases in Hetianhe Gas Field, Tarim Basin[J]. Earth Science Frontiers, 2006, 13(5): 524-532.
[16] 李梅, 李謙, 張秋茶, 彭燕, 汪海, 盧玉紅. 庫車前陸沖斷帶天然氣具有深埋水溶氣的特點[J]. 天然氣地球科學(xué), 2003, 14(5): 366-370. Li Mei, Li Qian, Zhang Qiucha, Peng Yan, Wang Hai, Lu Yuhong. Deep water-soluble natural gas at the thrust-uplift belt in Kuche Foreland Basin[J]. Natural Gas Geoscience, 2003, 14(5): 366-370.
[17] 王青, 張枝煥, 鐘寧寧, 張水昌, 李艷霞, 程秀坤, 等. 水溶—釋放作用對氣藏形成的影響——以克拉2氣田為例[J].天然氣工業(yè), 2004, 24(6): 18-21. Wang Qing, Zhang Zhihuan, Zhong Ningning, Zhang Shuichang, Li Yanxia, Cheng Xiukun, et al. Influence of solution-releasing on gas reservoir formation—Taking Kela-2 Gas Field as an example[J]. Natural Gas Industry, 2004, 24(6): 18-21.
[18] 秦勝飛, 李梅, 胡劍峰, 張秋茶, 盧玉紅. 和田河氣田水溶氣成藏特點對克拉2氣田的啟示[J]. 天然氣地球科學(xué), 2007, 18(1): 45-49. Qin Shengfei, Li Mei, Hu Jianfeng, Zhang Qiucha, Lu Yuhong. Implication to Kela 2 Gas Field from water-soluble gas accumulation in Hetianhe Gas Field[J]. Natural Gas Geoscience, 2007, 18(1): 45-49.
[19] 李賢慶, 侯讀杰, 胡國藝, 張愛云, 柳常青. 鄂爾多斯中部氣田下古生界水溶氣成因[J]. 石油與天然氣地質(zhì), 2002, 23(3): 212-217. Li Xianqing, Hou Dujie, Hu Guoyi, Zhang Aiyun, Liu Changqing. Origin of Lower Paleozoic dissolved gases in central gas field of Ordos[J]. Oil & Gas Geology, 2002, 23(3): 212-217.
[20] 陳紅漢, 付新明, 楊甲明. 鶯瓊盆地YA-13-1氣田成藏過程分析[J]. 石油學(xué)報, 1997, 18(4): 32-37. Chen Honghan, Fu Xinming, Yang Jiaming. Natural gases replenishment in YA-13-1 Gas Field in Ying-Qiong Basins, South China Sea[J]. Acta Petrolei Sinica, 1997, 18(4): 32-37.
[21] Cramer B, Poelchau HS, Gerling P, Lopatin NV, Littke R. Methane released from groundwater: The source of natural gas accumulations in Northern West Siberia[J]. Marine and Petroleum Geology, 1999, 16(3): 225-244.
[22] Littke R, Cramer B, Gerling P, Lopatin NV, Poelchau HS, Schaefer RG, et al. Gas generation and accumulation in the West Siberian Basin[J]. AAPG Bulletin, 1999, 83(10): 1642-1665.
[23] Qin Shengfei. Carbon isotopic composition of water-soluble gases and their geological significance in the Sichuan Basin[J]. Petroleum Exploration and Development, 2012, 39(3): 335-342.
[24] 劉樹根, 孫瑋, 李智武, 鄧賓, 劉順. 四川盆地晚白堊世以來的構(gòu)造隆升作用與天然氣成藏[J]. 天然氣地球科學(xué), 2008, 19(3): 293-300. Liu Shugen, Sun Wei, Li Zhiwu, Deng Bin, Liu Shun. Tectonic uplifting and gas pool formation since Late Cretaceous Epoch, Sichuan Basin[J]. Natural Gas Geoscience, 2008, 19(3): 293-300.
[25] 翟光明. 中國石油地質(zhì)志(卷10): 四川油氣區(qū)[M]. 北京:石油工業(yè)出版社, 1989: 419-424. Zhai Guangming. Petroleum geology of China (Vol. 10): Sichuan oil and gas areas[M]. Beijing: Petroleum Industry Press, 1989: 419-424.
[26] 李國輝, 李翔, 楊西南. 四川盆地加里東古隆起震旦系氣藏成藏控制因素[J]. 石油與天然氣地質(zhì), 2000, 21(1): 80-83. Li Guohui, Li Xiang, Yang Xinan. Controlling factors of Sinian gas pools in Caledonian Paleouplift, Sichuan Basin[J]. Oil & Gas Geology, 2000, 21(1): 80-83.
[27] 許海龍, 魏國齊, 賈承造, 楊威, 周天偉, 謝武仁, 等. 樂山—龍女寺古隆起構(gòu)造演化及對震旦系成藏的控制[J]. 石油勘探與開發(fā), 2012, 39(4): 406-416. Xu Hailong, Wei Guoqi, Jia Chengzao, Yang Wei, Zhou Tianwei, Xie Wuren, et al. Tectonic evolution of the Leshan-Longnüsi paleo-uplift and its control on gas accumulation in the Sinian Strata, Sichuan Basin[J]. Petroleum Exploration and Development, 2012, 39(4): 406-416.
[28] Zhu Guangyou, Zhang Shuichang, Liang Yingbo, Li Qirong. The genesis of H2S in the Weiyuan Gas Field, Sichuan Basin, and its evidence[J]. Chinese Science Bulletin, 2007, 52(10): 1394-1404.
[29] 胡守志, 王廷棟, 付曉文, 陳世加, 林峰, 羅玉宏. 從地球化學(xué)角度看高科1井的天然氣勘探前景[J]. 天然氣地球科學(xué), 2003, 14(6): 492-495. Hu Shouzhi, Wang Tingdong, Fu Xiaowen, Chen Shijia, Lin Feng, Luo Yuhong. The exploration potential of natural gas in well Gaoke 1 predicted by the method of geochemistry[J]. Natural Gas Geoscience, 2003, 14(6): 492-495.
[30] 賀遵義. 氣舉排水采氣工藝在威遠氣田的應(yīng)用及前景[J]. 天然氣工業(yè), 1989, 9(5): 84-87. He Zunyi. The application and prospect of gas-lifting drainage recovery technology in Weiyuan Gas Field[J]. Natural Gas Industry, 1989, 9(5): 84-87.
[31] 林耀庭, 熊淑君. 氫氧同位素在四川氣田地層水中的分布特征及其成因分類[J]. 海相油氣地質(zhì), 1999, 4(4): 39-45. Lin Yaoting, Xiong Shujun. The distributing characteristics of stable isotope and its genesis category of the formation water in gas field, Sichuan Basin[J]. Marine Origin Petroleum Geology, 1999, 4(4): 39-45.
[32] 邱蘊玉, 徐濂, 黃華梁. 威遠氣田成藏模式初探[J]. 天然氣工業(yè), 1994, 14(1): 9-13. Qiu Yunyu, Xu Lian, Huang Hualiang. Weiyuan Gas Field accumulation model[J]. Natural Gas Industry, 1994, 14(1): 9-13.
[33] 王一剛, 余曉峰, 楊雨, 張靜. 流體包裹體在建立四川盆地古地溫剖面研究中的應(yīng)用[J]. 地球科學(xué)——中國地質(zhì)大學(xué)學(xué)報, 1998, 23(3): 285-288. Wang Yigang, Yu Xiaofeng, Yang Yu, Zhang Jing. Applications of fluid inclusions in the study of paleogeotemperature in Sichuan Basin[J]. Earth Science-Journal of China University of Geoscience, 1998, 23(3): 285-288.
[34] Duan Z, Moller N, Greenberg J, Weare JH. The prediction of methane solubility in natural waters to high ionic strength from 0 to 250℃ and from 0 to 1600 bar[J]. Geochimica et Cosmochimica Acta, 1992, 56(4): 1451-1460.
Geochemical evidence of water-soluble gas accumulation in the Weiyuan Gas Field, Sichuan Basin
Qin Shengfei1, Zhou Guoxiao2, Li Wei1, Hou Yaohua1, Lü Fang1
(1. PetroChina Research Institute of Petroleum Exploration and Development, Beijing 100083, China; 2. China University of Mining and Technology, Beijing 100083, China)
NATUR.GAS IND.VOLUME 36,ISSUE 1,pp.43-51, 1/25/2016.(ISSN 1000-0976;In Chinese)
Abstract:At present, there are several different opinions on the formation process of the Weiyuan Gas Field in the Sichuan Basin and the source of its natural gas. In view of the fact that the methane carbon isotope of the natural gas in the Weiyuan Gas Field is abnormally heavy, the geologic characteristics of gas reservoirs and the geochemical characteristics of natural gas were first analyzed. In the Weiyuan Gas Field, the principal gas reservoirs belong to Sinian Dengying Formation. The natural gas is mainly composed of methane, with slight ethane and trace propane. The gas reservoirs are higher in water saturation, with well preserved primary water. Then, it was discriminated from the relationship of H2S content vs. methane carbon isotope that the heavier methane carbon isotope of natural gas in this area is not caused by thermochemical sulphate reduction (TSR). Based on the comparison of methane carbon isotope in this area with that in adjacent areas, and combined with the tectonic evolution background, it is regarded that the natural gas in the Weiyuan Gas Field is mainly derived from water-soluble gas rather than be migrated laterally from adjacent areas. Some conclusions are made. First, since methane released from water is carbon isotopically heavier, the water-soluble gas accumulation after degasification results in the heavy methane carbon isotope of the gas produced from the Weiyuan Gas Field. Second, along with Himalayan movement, great uplift occurred in the Weiyuan area and structural traps were formed. Under high temperature and high pressure, the gas dissolved in water experienced decompression precipitation, and the released natural gas accumulated in traps, consequently leading to the formation of the Weiyuan Gas Field. Third, based on calculation, the amount of natural gas released from water which is entrapped in the Weiyuan Gas Field after the tectonic uplift is basically equal to the proved reserves of this field, confirming the opinion of water-soluble gas accumulation after degasification.
Keywords:Sichuan Basin; Weiyuan Gas Field; Water-soluble gas; Degasification; Accumulation; Methane; Carbon isotope; Geochemistry; Trap
收稿日期(2015-11-03 編輯 羅冬梅)
作者簡介:秦勝飛,1969年生,高級工程師,博士;從事天然氣地質(zhì)、地球化學(xué)和油氣成藏方面的研究工作。地址:(100083)北京市海淀區(qū)學(xué)院路20號。ORCID:0000-0003-0844-336X。E-mail:qsf@petrochina.com.cn
基金項目:國家自然科學(xué)基金項目(編號:41372150)、中國石油天然氣股份有限公司科技項目(編號:2014B-0608)、中國石油天然氣股份有限公司重大專項(編號:2014E-3201)、中國石油勘探開發(fā)研究院科技創(chuàng)新項目(編號:2012Y-001)。
DOI:10.3787/j.issn.1000-0976.2016.01.005