楊濤濤

(西安石油大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院，陜西 西安710065)

鄂爾多斯盆地是我國(guó)第二大沉積盆地，面積約25萬(wàn)km2，其古生界蘊(yùn)藏豐富的天然氣資源。目前探明天然氣主要在古生界，有上古生界和下古生界兩套不同的含氣系統(tǒng)，在鄂爾多斯盆地已知的大型和特大型氣田中，除靖邊氣田主要發(fā)育在下古生界奧陶系風(fēng)化殼外，其它氣田都主要發(fā)育在上古生界石炭—二疊煤系砂巖中。

迄今關(guān)于鄂爾多斯盆地上古生界天然氣成因，國(guó)內(nèi)學(xué)者的主要觀點(diǎn)是，氣源為高－過(guò)成熟的海－陸交互煤系源巖［1－3］，靖邊氣田(下古生界)的氣源雖然經(jīng)過(guò)30多年的研究，但一直從在以上古生界煤成氣為主和以下古生界海相油型氣為主兩種不同的觀點(diǎn)［4－5］。對(duì)于靖邊氣田來(lái)說(shuō)，雖然關(guān)于其天然氣的成因持有不同的觀點(diǎn)，但是不管是持哪一種觀點(diǎn)，幾乎所有的學(xué)者都承認(rèn)上、下古生界天然氣存在混合現(xiàn)象，只不過(guò)兩類觀點(diǎn)爭(zhēng)論的焦點(diǎn)是以那一種為主，這也正是本文所要探討的主要問(wèn)題。

正確認(rèn)識(shí)天然氣的形成原因及其主要來(lái)源，對(duì)于今后氣田的進(jìn)一步勘探有著極為重要的指導(dǎo)意義。通過(guò)對(duì)靖邊氣田天然氣碳同位素值進(jìn)行數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，天然氣碳同位素變化比較大(特別是乙烷)，所以，乙烷碳同位素更不適合作為判斷上、下古生界來(lái)源天然氣的標(biāo)準(zhǔn)［6］，因此本次研究主要是通過(guò)統(tǒng)計(jì)和測(cè)試靖邊氣田246口井甲烷δ13C1的值分布范圍，煤成氣和油型氣的δ13C1—Ro關(guān)系的散點(diǎn)圖來(lái)判斷靖邊氣田奧陶系氣藏的主力氣源。

1 煤成氣與油型氣的鑒別

1.1 甲烷碳同位素值分布圖法

通過(guò)對(duì)我國(guó)含油氣盆地煤成氣甲烷和油型氣甲烷δ13C1值統(tǒng)計(jì)表明，我國(guó)煤型氣甲烷的δ13C1值分布范圍為－52‰～ －24‰。，其中主要分布區(qū)間為 －38‰ ～ －32‰。而油型氣的 δ13C1，分布范圍為－58‰ ～－30‰，主要分布范圍為 －40‰ ～－35‰［7］。前者與后者相比較，煤成氣總體上要富集重碳同位素。在結(jié)合前人關(guān)于奧陶系源巖的基礎(chǔ)上本次對(duì)靖邊氣田天然氣的碳同位素進(jìn)行統(tǒng)計(jì)測(cè)試，統(tǒng)計(jì)測(cè)試的井?dāng)?shù)為在靖邊氣田西部地區(qū)23口井，中部地區(qū)185口井，南部地區(qū)38口井，總共為246口井。對(duì)其所含甲烷δ13C1進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，統(tǒng)計(jì)結(jié)果如下列圖，從統(tǒng)計(jì)結(jié)果中可以看出靖邊氣田西部(見(jiàn)圖1)和中部地區(qū)(見(jiàn)圖2)

圖1 靖邊氣田西部δ13C1(‰)分布圖

圖2 靖邊氣田中部δ13C1(‰)

δ13C1值分布范圍為 －38‰ ～－24‰，其中主要分布區(qū)間為－34‰ ～－32‰，靖邊氣田南部地區(qū)(見(jiàn)圖3)δ13C1值分布范圍為 －34‰ ～ －24‰，其中主要分布區(qū)間為 －32‰～－26‰，從這次統(tǒng)計(jì)分析所有井總體來(lái)看(見(jiàn)圖4)δ13C1值分布范圍為－38‰～－24‰，其中主要分布區(qū)間為－34‰～－28‰，從以上統(tǒng)計(jì)結(jié)果可以看出總體上這些井口富集重碳同位素，符合我國(guó)煤型氣甲烷的δ13C1值分布情況，所以可以判斷靖邊氣田的主力氣源為上古生界煤型。

圖3 靖邊氣田南部δ13C1(‰)分布圖

圖4 靖邊氣田總體δ13C1(‰)分布圖

1.2 根據(jù) δ13C1—Ro關(guān)系圖

烷烴氣碳同位素主要由天然氣的母質(zhì)類型和成熟度決定，不同的母質(zhì)類型形成的烷氣碳同位素不同，隨著天然氣成熟度的增加，碳同位素變重，因此烷烴氣碳同位素是判別各類成因天然氣最有效和最常用的指標(biāo)。就天然氣母質(zhì)類型而言，煤成氣碳同位素較油型氣重;烷烴氣碳同位素對(duì)于同一母質(zhì)類型形成的天然氣。通過(guò)研究表明，不論是煤成氣還是油型氣，其甲烷碳同位素都與相應(yīng)烴源巖的演化程度有較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，因此，許多學(xué)者建立了煤成氣和油型氣的δ13C1—Ro關(guān)系［8］。在知道 δ13C1值后計(jì)算出其對(duì)應(yīng)的 Ro的值，最后根據(jù)天然氣碳同位素在煤成氣和油型氣 δ13C1—Ro兩條曲線上對(duì)應(yīng)的Ro值與實(shí)際烴源巖成熟度的符合程度，來(lái)判斷是煤成氣還是油型氣。

沈平等［9］基于“六五”和“七五”的研究，得到的我國(guó)煤成氣和油型氣 δ13C1——Ro回歸關(guān)系式為:

煤成氣:δ13C1≈40.49 lgRo—34.0油型氣:δ13C1≈21.72 lgRo—43.31

本次研究通過(guò)對(duì)靖邊氣田246口井天然氣的碳同位素所含甲烷δ13C1按沈平等對(duì)我國(guó)煤成氣和油型氣δ13C1—Ro回歸關(guān)系式進(jìn)行統(tǒng)計(jì)得出:靖邊氣田煤成氣和油型氣δ13C1—Ro散點(diǎn)關(guān)系圖(見(jiàn)圖5)，由圖可以看出靖邊氣田如果是油型氣則天然氣母源Ro平均為4.0左右，最高都到8.0了，這顯然是不可能的，因?yàn)樵谶@樣高的熱演化程度下，天然氣一般早就分解了，這樣高的成熟度也不符合鄂爾多斯盆地的實(shí)際地質(zhì)情況。如果是煤成氣可以從圖中看出在δ13C1—Ro關(guān)系圖中，Ro平均為1.0左右，最高位2.0，這一成熟度與鄂爾多斯盆地的煤成氣原巖的實(shí)際成熟度是吻合的，因此，靖邊氣田奧陶系氣藏主力氣源應(yīng)該屬于煤型氣即主力氣源來(lái)自上古生界源巖。

2 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)以上研究可以得到如下認(rèn)識(shí):

(1)通過(guò)對(duì)靖邊氣田甲烷δ13C1值統(tǒng)計(jì)表明，靖邊氣田δ13C1值分布范圍為－38‰～－24‰，其中主要分布區(qū)間為－34‰ ～－28‰，總體上這些井口富集重碳同位素，符合我國(guó)煤型氣甲烷的δ13C1值分布情況，可以判斷靖邊氣田的主要?dú)庠礊槊撼蓺饧淳高厷馓飱W陶系氣藏的主力氣源為上古生界，主要是上古生界源巖生成的天然氣倒灌或側(cè)向運(yùn)移，在奧陶系風(fēng)化殼聚集成藏。

圖5 靖邊氣田煤成氣和油型氣δ13C1(‰)散點(diǎn)分布圖

(2)通過(guò)對(duì)靖邊氣田246口井天然氣的碳同位素所含甲烷δ13C1按沈平等對(duì)我國(guó)煤成氣和油型氣δ13C1—Ro回歸關(guān)系式進(jìn)行統(tǒng)計(jì)得出，靖邊氣田煤成氣和油型氣δ13C1—Ro關(guān)系圖，可以看出靖邊氣田如果是油型氣則天然氣母源Ro平均為4.0左右最高都到8.0了，這顯然是不可能的，因?yàn)樵谶@樣高的熱演化程度下，天然氣一般早就分解了，這樣高的成熟度也不符合該盆地的實(shí)際地質(zhì)情況。如果是煤成氣在δ13C1—Ro關(guān)系圖中，Ro平均為1.0左右，最高位2.0這一成熟度與該盆地的煤型氣原巖的實(shí)際成熟度是吻合的，因此，靖邊氣田奧陶系氣藏主力氣源應(yīng)該屬于煤型氣。

(3)通過(guò)本次統(tǒng)計(jì)測(cè)量及前人的研究成果可以得出靖邊氣田為上、下古生界天然氣的混合，主力氣源應(yīng)該屬于煤型氣即主力氣源來(lái)自上古生界源巖。

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