中国南方海相地层天然气成因浅析

中国南方海相地层天然气成因浅析

陈雯雯

陈雯雯中国地质大学（北京）能源学院100083

摘要：南方海相地层是个复杂的勘探对象，但勘探资料表明该区具有巨大的油气资源潜力。通过对南方372个天然气气样稳定同位素实验数据进行分析形成对南方全区的天然气成因整体认识，中国南方海相天然气以裂解气和热解气为主，生物气、过渡带气均有分布，具有甲烷含量高、热演化程度高的特点。依据不同地区的成藏条件与特点，南方海相领域的油气勘探应按重点展开、力求突破和区域侦察3个层次进行，四川盆地东北地区飞仙关组和长兴组成藏条件优越，是最现实的勘探目的层系，川东地区勘探潜力较大。湘鄂西和黔南—滇桂地区勘探前景较差，多为残留型油气保存单元。

关键词：天然气成因；碳同位素；勘探方向；中国南方海相

1、前言

国内不同学者先后分别对南方不同区块、不同层位的天然气藏天然气成因、地球化学特征进行过研究，朱扬明、王积宝等（2008）关于川东宣汉地区天然气地球化学特征及成因研究[1]，樊然学（2003）关于四川盆地西部天然气碳同位素的研究[2]，张长江等（2006）对于湘中坳陷天然气成因类型分析[3]等,然而目前尚缺乏对南方全区性天然气成因的认识。本文通过收集公开发表论文中大量天然气碳氢同位素组成资料，进行南方全区天然气碳同位素资料的多元统计分析，并重点探讨热解气、裂解气在南方天然气中所占比例，为我国南方海相油气勘探提供一定的科学依据。

2、中国南方石油地质基本条件

2.1区域地质

中国南方古生代为海相盆地形成和演化阶段，主要有扬子克拉通盆地、被动大陆边缘盆地及活动大陆边缘的弧后裂谷盆地，中—新生代先后形成了南北两个前陆盆地带和陆内伸展盆地(断陷、断坳、坳陷盆地)，这两类盆地叠覆于被动大陆边缘盆地及活动大陆边缘的弧后裂谷盆地之上，多期盆地的叠覆和改造决定了南方海相盆地的多旋回性和油气勘探的复杂性。

2.2烃源岩条件

中国南方经历了多期原型盆地的并列叠加，发育了4套区域性烃源岩(下寒武统、上奥陶统五峰组—下志留统底部、下二叠统栖霞组和上二叠统)和4套局部性烃源岩(上震旦统陡山沱组、中泥盆统罗富组—上泥盆统榴江组、下石炭统、下三叠统下部)。依据中国南方已发现气藏的天然气特征分析，其具有多种来源:一是原始烃源岩干酪根直接生气(含二次生烃);二是占油藏原油裂解成气;三是非烃类气体。

3、气样点统计

本文共统计中国南方372个天然气气样稳定同位素的数据,气样点主要集中于南方四大区块，即上扬子前陆盆地、中扬子前陆盆地、下扬子前陆盆地、南盘江前陆盆地，基本覆盖中国南方天然气产区。

统计的天然气特征参数有：甲烷碳同位素δ??C1、乙烷碳同位素δ??C2、丙烷碳同位素δ??C3、己烷碳同位素δ??C4、氢同位素δD，天然气气源层层位、埋藏深度、天然气组成成分及各组分含量、干酪根类型等。

4、统计资料分析

根据统计数据将南方划分为四个含油气区块：四川盆地、湘中地区、苏北盆地、百色盆地。

4.1四川盆地：

在四川盆地海相沉积中发育了4套地球化学特征不同的烃源岩，即下寒武统、下志留统、下二叠统和上二叠统的泥质岩、泥质灰岩和煤层等。

从烃源岩的发育情况看，四川盆地海相层系源岩层数多、分布广，覆盖了全盆地。从烃源岩的热演化情况来看，这些烃源岩都己进入成熟阶段。虽然它们多以油型源岩为特征，但因热演化程度高而发生了原油裂解成气。因此，四川盆地海相层系烃源岩有机质组成和热演化特征决定了海相层系富气的特点[4]。

4.2苏北盆地：

受中下扬子区沉积构造演化控制，该区具多套烃源岩。下古生界主力烃源岩包括寒武系灰岩、晚奥陶世泥灰岩及硅质页岩、志留系浅海一半深海陆棚相泥页岩，次要烃源岩为上震旦统及中、下奥陶统碳酸盐岩。上古生界主力烃源岩为龙潭组、大隆组、孤峰组页岩及和州组、栖霞组、青龙群生物灰岩、泥灰岩等，次要烃源岩为船山组、黄龙组等。

苏北黄桥气田是一个由多个CO2气藏组成的CO2，主要产层为海相古生界，一般埋深1800~2850m[5]。苏北盆地以热解气为主，其天然气来源有海相古生界碳酸盐岩热解作用、油源岩干酪根热解作用及深部CO2气源等多种油气源。

4.3湘中地区：

区内存在泥盆系中统棋梓桥组、泥盆系上统佘田桥组、石炭下统、二叠系等多套烃源岩，且烃源岩多处于高成熟或过成熟阶段[6]。从收集的气样分析结果看，湘中涟源凹陷天然气常规组成中以CH4含量占绝对优势，重烃含量极低，含少量的N2、H2、O2和CO2，C1/C1-5值均大于0.9924,Ro大于2.0%，为典型的过成熟裂解气。

4.4百色盆地：

从收集的气样分析结果看，甲烷碳同位素δ??C1为-55‰~-60‰，烃类成分基本是甲烷，重烃含量甚微。另外含少量的氮、二氧化碳等。CH4含量为99%的占50%以上。甲烷碳同位素烷烃气碳同位素表现为正常序列δ??C1<δ??C2<δ??C3<δ??C4,表现为典型的浅层生物气特征。

5、结论

一、我国南方有机成因气主要以热解气(72%)为主,即有机质成熟度Ro在0.6%到2.0%之间,处于成

熟到过成熟阶段;其次为裂解气(24%),为过成熟阶段高温裂解作用形成的天然气;少量的生物成因气

(4%),有油层细菌成因气和浅层生物气,主要分布在百色盆地。

①热解气δ??C1主频-39‰~-30‰，δ??C2主频-36‰~-26‰；

②裂解气δ??C1主频-33‰~-29‰，δ??C2主频-36‰~-24‰；

③生物成因气δ??C1<-55‰，δ??C2<-30‰，甲烷含量>98%；

④无机成因气，苏北盆地黄桥CO2气田为典型的无机成因-2.75‰<δ??CCO2<-5.88‰，根据杨方之[7]的研究,应是以幔源岩浆成因为主的混合气。

二、原生有机成因天然气的烷烃气具有正碳同位素序列，即δ??C1<δ??C2<δ??C3。四川盆地一些烷

烃气的碳同位素出现部分倒转，可能有以下几方面的原因：

①腐泥型和腐殖型气的混合；

②同一类型但成熟度不同的两个层段烃源岩生成气的混合；

③同一层段烃源岩在不同成熟阶段生成的气的混合[8]。

三、南方气源岩各层位甲烷及同系物各自的点群组合特征或平均值，没有随层位变老，即成熟度（Ro）

增大，δ??C1值变大的正相关的特征，各层位的δ??C1点群分布组合和平均值连线呈折线、跳跃式，表明了中国南方海相天然气多源复合、多阶连续的特点。

四、四川盆地东北地区飞仙关组和长兴组成藏条件优越，是最现实的勘探目的层系，川东地区勘探潜力较大。湘鄂西和黔南—滇桂地区勘探前景较差，多为残留型油气保存单元。

参考文献：

【1】朱扬明、王积宝、郝芳等，川东宣汉地区天然气地球化学特征及成因[J],地质科学，2008，43(3):518-532.

【2】樊然学，四川盆地西部天然气碳同位素组成分析及应用[J],质谱学报，2003，24（1），248-252.

【3】张长江、刘光祥等，湘中坳陷天然气成因类型分析[J]，天然气地球科学，2006，17（6）：829-832.

【4】张水昌、朱光有，四川盆地海相天然气成藏特征与勘探潜力[J]，石油学报，2006，27（5）：1-8.

【5】赵宗举、徐云俊等，中国南方古生界—中生界油气藏成藏规律及勘探方向[J]，地质学报，2004，78（5）：1-6.

【6】徐言岗、祁开令，湘中坳陷海相油气勘探前景再认识[J]，石油实验地质，2005，27（6）：594-600.

【7】杨方之、马永生、付孝悦，南方海相天然气成藏地质特征与勘探评价[J],南方油气，2002，15（3—4）：2-15.

【8】戴金星，夏新宇，卫延召，陶士振；四川盆地天然气的碳同位素特征[J]，石油实验地质，2001，23（2）：115-132.