中國(guó)大氣田地球化學(xué)特征

楊建磊

（中國(guó)石油大學(xué)勝利學(xué)院油氣工程學(xué)院，山東東營(yíng) 257000）

中國(guó)大氣田地球化學(xué)特征

楊建磊

（中國(guó)石油大學(xué)勝利學(xué)院油氣工程學(xué)院，山東東營(yíng) 257000）

通過(guò)對(duì)中國(guó)48個(gè)大氣田的地球化學(xué)特征進(jìn)行總結(jié)，分析大氣田組分、氣源以及混合烷烴氣，主要地球化學(xué)特征主要有：大氣田中天然氣組分主要以烷烴氣為主，其中甲烷的平均含量為88%，乙烷、丙烷、丁烷的平均含量分別為3.3%、1.0%、0.5%；蘇里格是我國(guó)年產(chǎn)氣量最大與儲(chǔ)量最大的氣田，其分別占全國(guó)的15%、13%；我國(guó)大氣田天然氣主要以煤成氣為主，油型氣為輔，分別為27個(gè)和21個(gè)；混合烷烴氣由于不同比例分為靖邊型混合烷烴氣、普光型混合烷烴氣、徐深型混合烷烴氣，并分析了各混合烷烴氣成因。

中國(guó)；大氣田；地球化學(xué)性特征

1 中國(guó)大氣田概述

據(jù)統(tǒng)計(jì)，截止到2011年底，全國(guó)共發(fā)現(xiàn)48個(gè)地質(zhì)儲(chǔ)量超過(guò)300×108㎡的大氣油田，總儲(chǔ)量為945.9×108㎡，為全國(guó)總儲(chǔ)量的81.5%，其分布地點(diǎn)見(jiàn)圖1。我國(guó)天然氣大部分從這48個(gè)大氣田中產(chǎn)出，2011年共產(chǎn)氣733.16×108㎡，占全國(guó)產(chǎn)氣量的71.5%。其中，年產(chǎn)氣量最大的是蘇里格氣田，產(chǎn)氣量與儲(chǔ)量分別是全國(guó)的15%、13%。以上數(shù)據(jù)表明，大氣田在中國(guó)天然氣工業(yè)中占據(jù)著重要的地位，所以研究大氣田的地球化學(xué)特征具有現(xiàn)實(shí)意義，能夠?yàn)橹袊?guó)大氣田勘探與開(kāi)發(fā)提供助力。

圖1 全國(guó)大氣田分布圖

2 大氣田地球化學(xué)特征

2.1 大氣田氣組分

2011年，我國(guó)針對(duì)9個(gè)盆地共48個(gè)大氣田采集1 025個(gè)樣品進(jìn)行七組分分析，結(jié)果表明大氣田主要由烷烴組成，其中甲烷的平均含量大約占88%，乙烷、丙烷、丁烷分別占3.3%、1.0%、0.5%，其余非烴類主要包括CO2、N2、H2S（幾乎全部存在于碳酸鹽儲(chǔ)集層［1］）。分析大氣田組分總結(jié)出以下規(guī)律：隨烷烴氣中碳組分的逐漸增加，其在大氣田組分中平均含量占比也逐漸下降；烷烴氣最高含量與平均含量規(guī)律一致。在所有采集的樣品中，烷烴氣在取樣的98%大氣田中含量占比高于70%，其余大部分組分為N2、H2S。其中，組分較為特殊的為鶯瓊盆地東方1-1氣田（CO2含量在60%～80%之間）；松遼盆地長(zhǎng)嶺1號(hào)氣田（CO2含量在17%～99%之間）；東方1-1號(hào)氣田為典型的殼源型無(wú)機(jī)成因CO2，而長(zhǎng)嶺1號(hào)氣田為幔源型無(wú)機(jī)成因CO2。

2.2 大氣田氣源

大氣田的氣源主要是指氣組分中占據(jù)份額較大的烷烴氣類型。48個(gè)大氣田采樣結(jié)果，并根據(jù)氣體組分鑒別圖分析可知，我國(guó)大氣田氣源類型較多，但絕大部分烷烴氣以煤成氣為主，例如，蘇里格、大牛地、安岳等；以油成氣為主，例如塔中1號(hào)氣田、大天池；以生物氣性烷烴氣為主，例如臺(tái)南；以混合氣型烷烴氣為主，例如，靖邊、善光、徐深［2～3］（見(jiàn)表1）。

表1 我國(guó)盆地48個(gè)大氣田氣源類型

2.3 氣源混合氣型烷烴組分比例

混合氣型烷烴氣的研究存在幾種不同的觀點(diǎn)，主要是根據(jù)煤成氣、油型氣與無(wú)機(jī)氣所占比例不同分類。

2.3.1 靖邊型混合烷烴氣：煤成氣為主，油型氣為輔

鄂爾多斯盆地的大氣田儲(chǔ)集層主要是經(jīng)歷了1.4×108a巖溶的古喀斯特碳酸鹽巖，這些碳酸鹽被稱為奧陶系馬家溝組［4］。對(duì)于馬家溝組，一類認(rèn)為其本為氣源巖，主要為儲(chǔ)集油型氣，其次為煤成氣。有學(xué)者在馬家溝取樣進(jìn)行TOC測(cè)定，得到TOC的平均值為0.198%，證明馬家溝組碳酸鹽巖不是氣源巖，不能作為油型氣的氣源。一類認(rèn)為馬家溝天然氣主要為煤成氣，其次為油型氣。煤成氣標(biāo)準(zhǔn)值一般大于-28‰，油型氣標(biāo)準(zhǔn)值小于-29‰。在所測(cè)定樣品中，奧陶系天然氣樣品的80%以上的值大于煤成氣標(biāo)準(zhǔn)值，為煤成氣源；剩下的20%樣品的值小于油型氣標(biāo)準(zhǔn)值，為油型氣，主要來(lái)源于石炭-二疊系灰?guī)r烴源巖，此巖在靖邊最厚約40m。

2.3.2 普光型混合烷烴氣：油氣型為主，煤成氣為輔

主要存在于普光氣田中，分為飛仙關(guān)組和長(zhǎng)興組，均富含H2S的生物礁白云巖氣藏。儲(chǔ)集層中常能發(fā)現(xiàn)很多瀝青，所以烷烴氣一般被認(rèn)為由石油裂解而形成的油型氣。有學(xué)者在研究硫酸鹽熱化學(xué)還原反應(yīng)后認(rèn)為，當(dāng)硫酸鹽熱化學(xué)還原反應(yīng)加強(qiáng)時(shí)，烷烴氣碳同位素組成也隨之變重。但是普田氣田中的甲烷中碳同位素對(duì)硫酸鹽熱化學(xué)還原反應(yīng)［5］作用不敏感，而乙烷中碳同位素反之。對(duì)于大氣田中H2S大于10%時(shí)，值的變化請(qǐng)況有不同的觀點(diǎn)，有學(xué)者認(rèn)為硫酸鹽熱化學(xué)還原反應(yīng)作用會(huì)使值顯著增加；有的學(xué)者認(rèn)為硫酸鹽熱化學(xué)還原反應(yīng)作用會(huì)使值變小。獲得大多數(shù)學(xué)者［6］認(rèn)同的是硫酸鹽熱化學(xué)還原反應(yīng)與值之間沒(méi)有必然聯(lián)系，國(guó)外學(xué)者Barbala［7］對(duì)加拿大盆地進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)與此結(jié)果相一致。綜上所述，普光氣田的變化與硫酸鹽熱化學(xué)還原反應(yīng)作用沒(méi)有關(guān)系，而是基于氣源巖固有的性質(zhì)。除此之外，正確解釋值變大的原因才能避免忽略煤成氣氣源的事實(shí)。經(jīng)檢測(cè)，除PG-2井具有煤成氣特征外，其余普光氣田均為油型氣為主，煤成氣為輔的混合烷烴氣。

2.3.3 徐深型混合烷烴氣：無(wú)機(jī)烷烴氣為主，煤成氣為輔

主要存在于松遼盆地徐家圍子斷陷徐深大氣田，其儲(chǔ)集層為下白堊統(tǒng)營(yíng)城組火山巖，組成群體有王家屯、升平、形成和豐樂(lè)氣田。關(guān)于徐深型混合烷烴氣田中無(wú)機(jī)烷烴氣的成因以及無(wú)機(jī)烷烴氣與煤成氣之間的比例有兩種不同的觀點(diǎn)。一種是認(rèn)為徐深型大氣田以煤成氣為主，摻雜無(wú)機(jī)烷烴氣的混合氣，一種是認(rèn)為徐深型大氣田以無(wú)機(jī)烷烴氣為主，摻混部分煤成烷烴氣。本文主要支持第二種觀點(diǎn)，主要理由有三點(diǎn)：第一，通過(guò)樣品測(cè)定可知，徐深型大氣田中負(fù)碳同位素占主導(dǎo)地位，而負(fù)碳同位素系列的占比能夠反映出無(wú)機(jī)成因氣的特征，說(shuō)明大氣田以無(wú)機(jī)烷烴氣為主。第二，幔源中氦含量多，能夠證明深源無(wú)機(jī)烷烴氣存在。經(jīng)測(cè)定，徐深氣田天然氣R/ Ra值在0.8～1.9之間，轉(zhuǎn)化為幔源氦值為10%～21%，又因-值大于0，說(shuō)明這些井烷烴氣多事無(wú)機(jī)成因。第三，升平氣藏與汪家屯氣藏部分氣井汞含量極高。天然氣汞含量分為高、極高，主要成因有以下兩點(diǎn)：一是地殼深部無(wú)機(jī)貢在深斷裂帶活化時(shí)常會(huì)形成斷裂帶延伸的汞暈或汞環(huán)，或形成閉合成圈的汞氣田、油氣田，這是地球的排汞作用，并與氦的含量相關(guān)；二是據(jù)美國(guó)和中國(guó)的煤巖中汞含量的統(tǒng)計(jì)，煤巖自身汞含量可形成汞含量在6 550～14×106ng/m3的天然，汞含量極高，R/Ra值為1.7，計(jì)算出幔源氦的含量為20%，說(shuō)明高含汞氣具有幔源成因。與此同時(shí)，徐深型混合烷烴氣具有負(fù)碳同位素系列趨勢(shì)，證明其為無(wú)機(jī)成因。

3 結(jié)論

我國(guó)大氣田面積廣大，研究地球化學(xué)性質(zhì)有助于大氣田的勘探和利用。根據(jù)本文取樣分析可知，天然氣組分主要以烷烴氣為主，其中甲烷含量高達(dá)88%，乙烷、丙烷、丁烷的平均含量分別為3.3%、1.0%、0.5%。我國(guó)大氣田主要以煤成氣為主，年產(chǎn)氣量最大與儲(chǔ)量最大的氣田均是蘇里格氣田；混合烷烴氣主要由于不同比例分為靖邊型混合烷烴氣、普光型混合烷烴氣、徐深型混合烷烴氣，并分析了各混合烷烴氣成因。

［1］ 馬中遠(yuǎn)，楊素舉，徐勤琪，等.塔里木盆地先巴扎地區(qū)小海子組碳酸鹽巖儲(chǔ)集層主控因素分析［J］.石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì)，2015，（3）：300-306.

［2］ 戴金星，胡國(guó)藝，倪云燕，等.中國(guó)東部天然氣分布特征［J］.天然氣地球科學(xué)，2009，（4）：471-487.

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［4］ 趙衛(wèi)衛(wèi)，王寶清.鄂爾多斯盆地蘇里格地區(qū)奧陶系馬家溝組馬五段白云巖的地球化學(xué)特征［J］.地球?qū)W報(bào)，2011，（6）：681-690.

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Geochemical Characteristic of Large Gas Fields in China

Yang Jian-lei

Summarizes the geochemical characteristics of the 48 major Chinese gas fi eld，fi eld components，gas source analysis of atmospheric and mixed alkane gas，main geochemical characteristics are：atmospheric Tanaka natural gas component mainly alkane，the average methane content was 88%，the average content of ethane，propane and butane were 3.3% 1%，0.5%；Sulige is China's largest annual gas reserves and the largest gas fi eld，which accounted for 15%，13% of the country；gas in China mainly coal formed gas，oil type gas supplement，respectively 27 and 21；the mixed alkane gas due to the different proportion of divided into Jingbian mixed alkane gas，mixed alkane，Puguang Xushen mixed alkane gas，and analyzes the causes of mixed alkane gas.

china；atmospheric fi eld；geochemical characteristics

P618.13；P59

B

1003-6490（2016）07-0144-02

2016-07-11

楊建磊（1987—），男，山東東營(yíng)人，助教，主要研究方向?yàn)橛蜌獠氐男纬膳c分布。