吳欣松，李 娜，周練武，余 達，查宇銘

（1.中國石油大學地球科學學院，北京102249；2.油氣資源與探測國家重點實驗室，北京102249；3.中石油大港油田公司，天津300280）

楚-薩雷蘇盆地考可潘索爾坳陷天然氣含氮特征及其成因

吳欣松1，2，李 娜1，周練武3，余 達1，查宇銘1

（1.中國石油大學地球科學學院，北京102249；2.油氣資源與探測國家重點實驗室，北京102249；3.中石油大港油田公司，天津300280）

通過天然氣組分統(tǒng)計分析，結(jié)合區(qū)域構(gòu)造演化、烴源巖成熟度歷史、典型氣藏解剖分析，確定考克潘索爾坳陷氮氣的空間分布特征及其主控因素，包括有機質(zhì)熱演化程度、天然氣運聚過程、基巖地層的高放射性等。研究表明：天然氣組分中氮氣含量在垂向上表現(xiàn)為下石炭統(tǒng)低、上泥盆統(tǒng)較高、二疊系最高的分布特點；泥盆系烴源巖大部分已經(jīng)處于過成熟階段，因此生成了富氮的天然氣，在埋深較大的圈閉中，勘探的經(jīng)濟風險增加；二疊系氣藏為典型的下生上儲，靠斷裂溝通下部烴源巖，天然氣的高含氮也與高成熟天然氣的垂向運聚密切相關(guān)，其總體勘探潛力不大。

天然氣組分；氮氣成因；烴源巖成熟度；楚-薩雷蘇盆地

對地質(zhì)家而言，“天然氣”這一術(shù)語主要是指與油氣田相關(guān)的氣體，其主要組分是甲烷和部分重烴為主，并可能含有少量的非烴（如CO2、H2S、N2）及稀有氣體（He、Ne、Ar）［1］。對于天然氣非烴組分中N2的來源與成因，Krooss等［2］做了比較全面的總結(jié)，概括起來主要可以分為火山及巖漿成因、放射性α粒子合成、大氣水下滲脫溶、有機質(zhì)降解與熱演化、沉積巖黏土礦物成巖、天然氣運移與擴散等多種成因類型［3-7］，但是由于缺乏過硬的地球化學識別手段，一直以來未能形成相應(yīng)的地球化學判別標準。雖然在此研究領(lǐng)域國內(nèi)外成果頗多，但分歧爭議也很大，特別是在高氮天然氣的存在與油氣保存條件的關(guān)系方面［8］。楚-薩雷蘇（Chu-sarysu）盆地位于哈薩克斯坦共和國中南部，是哈薩克斯坦境內(nèi)目前唯一以發(fā)現(xiàn)天然氣為主要流體相態(tài)的含油氣盆地。其勘探始于20世紀50年代，首先從西北部的考克潘索爾坳陷（次盆）開始。20世紀80年代中期，由于位于其西側(cè)的南圖爾蓋盆地發(fā)現(xiàn)了中生界侏羅系油田，勘探方向發(fā)生了轉(zhuǎn)移，楚-薩雷蘇盆地的勘探一度陷于停滯。2008年以后，加拿大Condor石油公司聯(lián)合哈薩克斯坦的Marsel石油公司重新在考克潘索爾坳陷南部（Marsel區(qū)塊）開展風險勘探。截至2013年，共新鉆探井4口，其中2口井（Tamgalytar 5、Assa 1）測試獲得高產(chǎn)氣流，另有2口井（Kendyrlik 5RD和Bugudshilskaya 1）鉆探失利，未能提交新的商業(yè)儲量。迄今為止，楚薩雷蘇盆地仍然只是在西北部的考克潘索爾坳陷以及東南部的莫因庫姆（Muyunkum）坳陷發(fā)現(xiàn)了十多個小氣田，儲量規(guī)模都非常小。位于考克潘索爾坳陷的3個氣田——Pridorozhnaya氣田、Ortalyk氣田、West Oppak氣田，獲得前蘇聯(lián)批準的C1級儲量之和僅為73× 108m3。上述十多個小氣田和含氣構(gòu)造均表現(xiàn)出氮氣組分較高的特征。特別是在二疊系鹽下地層（P1鹽下段）發(fā)現(xiàn)了高氮天然氣藏，個別氣藏中含量甚至大于98%。這些氮氣源自何處，受何種因素控制，是否預示著該區(qū)的油氣保存條件差，勘探前景低，這是目前該區(qū)勘探過程中需要首先回答的重要問題。

1 地質(zhì)背景

1.1 基本地質(zhì)特征

楚-薩雷蘇盆地是在前寒武結(jié)晶基底和下古生界褶皺基底之上形成的一個晚古生代—中新生代復合盆地。盆地基地巖性復雜，主要是上元古界和早古生界變質(zhì)巖和火成巖。沉積蓋層為泥盆系—二疊系和中新生界，最大厚度可達6 000 m。在地質(zhì)歷史中，由于受盆地西南邊界的北西向斷層（喀拉套斷層）和盆地中部一系列北西向斷層走滑拉張和走滑擠壓的影響，平面上形成了隆坳相間的構(gòu)造格局。目前，勘探發(fā)現(xiàn)主要集中在盆地東南部的莫因庫姆坳陷北部以及盆地西北部的考克潘索爾坳陷南部（圖1）。

圖1 楚-薩雷蘇盆地構(gòu)造單元及氣田平面分布Fig.1 Structural units and gas fields distribution in Chu-Sarysu Basin

考克潘索爾坳陷的構(gòu)造演化主要經(jīng)歷了5個主要階段：①初始斷陷階段（D2-3），坳陷內(nèi)發(fā)育基底卷入式伸展斷裂系統(tǒng)，主要在坳陷的東北部沉積了弗拉階—法門階（D2-3fr—D3fm）沖積扇-扇三角洲砂礫巖、湖相泥頁巖及鹽巖；②被動大陸邊緣階段（C1），斷裂不發(fā)育，沉積了以碳酸鹽巖、泥灰?guī)r、頁巖為主的開闊臺地、局限臺地及潮坪相的海相地層；③整體隆升階段（C2-3），研究區(qū)表現(xiàn)為區(qū)域隆升，坳陷東北部斷層發(fā)育，走滑擠壓形成背斜的雛形，主要沉積以紅色鐵硅質(zhì)石英-長石砂巖與粉砂巖互層為特征的陸相紅層；④俯沖碰撞階段（二疊世），發(fā)育基底卷入式壓扭斷裂系統(tǒng)，這一時期基本沿襲了晚石炭的沉積面貌，只是在中期沉積了一套厚度巨大、分布較廣的膏巖沉積，該構(gòu)造運動后，經(jīng)歷了較長時間的風化剝蝕，盆地內(nèi)基本準平原化；⑤陸內(nèi)拗陷階段（Mz—Cz），中侏羅世以后，坳陷緩慢沉降，沉積了厚度不大（約500 m）的沖積相砂礫巖，地層成巖性較差，斷裂不發(fā)育。研究區(qū)以及整個盆地缺失了三疊系。

考克潘索爾坳陷整體上表現(xiàn)為東北低、西南高的構(gòu)造格局。東北部斷裂深大發(fā)育，斷層逆沖幅度大，使得該區(qū)二疊系甚至上石炭統(tǒng)剝蝕殆盡，但是上泥盆統(tǒng)厚度較大；西南部地區(qū)構(gòu)造相位平緩，在二疊紀末遭受了較大程度的剝蝕，而且整體上泥盆系厚度不大或者未接受沉積。

1.2 天然氣成藏特征

考克潘索爾坳陷主要烴源巖自下而上包括上泥盆統(tǒng)法門階（D3fm）的湖相泥頁巖以及下石炭統(tǒng)杜內(nèi)階（C1t）、維憲階（C1v）、謝爾普霍夫階（C1sr）的海相-瀉湖相頁巖及泥灰?guī)r。其中泥盆系烴源巖以陸源腐殖型有機質(zhì)為主，干酪根類型屬于Ⅱ2-Ⅲ型；下石炭統(tǒng)烴源巖以海相浮游動植物為主，干酪根類型為Ⅱ1型。從坳陷內(nèi)烴源巖系統(tǒng)采樣井（West Oppak 2井）有機碳分析結(jié)果可以看出，泥盆系泥質(zhì)烴源巖TOC平均約為0.5%，最高可達1.0%。下石炭系維憲階海相頁巖和泥灰?guī)r有機碳豐度較高，最高可達2.0%，平均值大于0.6%（圖2）。中上石炭統(tǒng)和二疊系的泥巖顏色多為氧化色，有機質(zhì)豐度很低，基本上不具備生烴能力。有機質(zhì)熱演化程度較高，下石炭統(tǒng)烴源巖Ro一般為1.3%～3.5%，處于高—過成熟階段，泥盆系烴源巖熱演化程度則更高。

在考克潘索爾坳陷，鉆探發(fā)現(xiàn)多個含氣層系，包括下古生界前寒武系結(jié)晶基巖、上泥盆統(tǒng)、下石炭統(tǒng)和下二疊統(tǒng)。成藏研究表明，基巖裂縫型氣藏為典型的新生古儲，不整合面與斷裂是油氣運移的主要通道；上泥盆統(tǒng)和下石炭統(tǒng)主要為自生自儲，裂縫在致密氣運聚中起著重要的通道作用，下二疊統(tǒng)則屬于明顯的古生新儲，斷層是溝通二疊系與下部烴源巖的重要通道條件。

圖2 West Oppak 2井TOC剖面Fig.2 TOC column of well West Oppak 2

2 天然氣含氮特征與成因分析

2.1 天然氣組分分布特征

雖然考克潘索爾坳陷天然氣組分分析樣品數(shù)量不多，但總體仍然看出該區(qū)的天然氣組成具有以下幾個方面的明顯特征：①以干氣為主，基本不含凝析油，如果拋開非烴類組分的影響，計算出甲烷占烴類組分的含量均大于92%，平均約為96%，為典型的干氣；②CO2含量總體比較低，變化幅度不大，一般為0.2%～1.2%，平均約為0.5%，屬于低二氧化碳氣藏；③含有相對較高的He組分，絕大部分超過0.15%，達到和超過了氦氣礦的0.1%工業(yè)標準，可以按照單獨的礦種計算儲量；④H2S含量在不同構(gòu)造相差較大，目前僅在Pridorozhnaya氣田和Ortalyk氣田天然氣中發(fā)現(xiàn)有H2S，分布在0～1%，屬于低—中含硫級別，其他幾個氣田和含氣構(gòu)造則沒有檢測到H2S的存在；⑤N2的含量在該區(qū)變化較大，從接近于0到最高超過40%。從層位的分布來看，二疊系氣藏含量最高（42.8%），達到高含氮級別；其次為泥盆系氣藏，含量約為30%，達到富含氮級別；下石炭統(tǒng)整體較低，一般小于20%?？傮w上N2含量從層位分布看，自下而上呈現(xiàn)出高—低—高的分布格局（圖3）。

表1 考克潘索爾坳陷不同含氣構(gòu)造天然氣組成Table 1 Natural gas composition of different structure in Kokpansor Depression

圖3 考克潘索爾坳陷天然氣組成中甲烷與氮氣含量的關(guān)系Fig.3 Relationship between CH4and N2of natural gas composition in Kokopansor Depression

2.2 富氮天然氣成因分析

由于不同成因N2同位素值的分布范圍相當或重疊較大，到目前為止，不同成因氮氣的地球化學判識標準尚未建立［9-10］。研究區(qū)考克潘索爾坳陷由于缺乏相應(yīng)的同位素地球化學分析數(shù)據(jù)，對于該區(qū)氮氣成因的研究主要基于對區(qū)域地質(zhì)與油氣地質(zhì)條件開展綜合分析。

2.2.1 氮氣來源分析

無論是巖漿活動或是幔源氣均應(yīng)具有“富二氧化碳”的特征［5，11］。從楚-薩雷蘇盆地考克潘索爾坳陷采集的氣樣分析結(jié)果可以看出，該區(qū)天然氣組分中的CO2含量較低，并且總體分布穩(wěn)定（表1），CO2與N2含量之間也缺乏相關(guān)性。另外，從楚-薩雷蘇盆地區(qū)域上看，鉆探結(jié)果表明在中晚泥盆世之后該區(qū)基本未發(fā)生過火山活動和巖漿侵入，基本可以排除巖漿活動和幔源的影響。這與王嶼濤等［12］提出的準噶爾盆地腹部含氮—富氮天然氣成因有一定的差異。

從目前的分析結(jié)果來看，在所有的氣藏內(nèi)部均未檢測到O2的存在，且可以排除現(xiàn)今大氣氮溶解于地下水沿斷裂下滲然后脫溶聚集的可能。盡管該坳陷在二疊系沉積之后經(jīng)歷了大規(guī)模的走滑擠壓和構(gòu)造抬升作用（根據(jù)地層厚度趨勢外推，在坳陷東北部被剝蝕的地層厚度達到約1 500 m），但是從Ortalyk氣田地質(zhì)條件的剖析可以發(fā)現(xiàn)，該氣田總體處于構(gòu)造穩(wěn)定區(qū)，雖然在圈閉的西南側(cè)發(fā)育一條北西西走向的斷層（圖4），根據(jù)地震資料解釋結(jié)果，該斷層的斷距非常?。ú坏?0 m）。從構(gòu)造錄井資料證實，在下二疊系鹽下段氣藏的上方，二疊系含鹽段的區(qū)域性膏鹽蓋層依然發(fā)育，厚度可大于200 m。可以認為，二疊紀后的構(gòu)造抬升對該圈閉的保存不會造成大的影響。地層水分析資料也表明，地層水水型主要為氯化鈉和氯化鈣型，礦化度較高。這些證據(jù)表明Ortalyk氣田下二疊統(tǒng)氣藏中的高含量氮氣并非為大氣來源成因，而更有可能是天然氣的垂向運移造成的。沉積有機質(zhì)演化到一定的階段，形成富含氮的烴類氣體之后，在成藏過程中發(fā)生長距離的側(cè)向和垂向運移均可形成富氮天然氣藏［10］。

圖4 Ortalyk氣田氣藏剖面與二疊系氣藏頂面構(gòu)造Fig.4 Ortalyk gas field profile and structural map of P1gas pool

2.2.2 天然氣富含氮與有機質(zhì)熱演化關(guān)系

從表2可以看出，考克潘索爾坳陷下石炭統(tǒng)的鏡質(zhì)體反射率均大于1.5%，已經(jīng)進入大規(guī)模成氣階段。在盆地南部的莫因庫姆坳陷，下石炭系統(tǒng)烴源巖的鏡質(zhì)體反射率Ro更是可以達到大于3.0，泥盆系烴源巖的成熟度應(yīng)更高。另外，從其包絡(luò)線的延伸趨勢（圖5）也不難發(fā)現(xiàn)，在地表處Ro的值接近0.5%～0.7%，從而印證了本區(qū)在地質(zhì)歷史中曾經(jīng)遭受了嚴重的抬升剝蝕。

表2 楚-薩雷蘇盆地下石炭統(tǒng)烴源巖成熟度統(tǒng)計Table 2 Source rock maturity statistics of Lower Corboniferous in Chu-Sarysu Basin

從Ro與深度關(guān)系圖上可以看出，二者之間表現(xiàn)出良好的對數(shù)線性關(guān)系（相關(guān)系數(shù)大于0.94），隨著埋藏深度的增加而Ro對數(shù)線性增加（圖5）。據(jù)此可以推算，在West Oppak地區(qū)（以West Oppak 2井為例），泥盆系的烴源巖埋深一般大于3 000 m（圖2），鏡質(zhì)體反射率Ro可大于3.0%，已經(jīng)處于過成熟階段。

根據(jù)現(xiàn)今地層溫度的統(tǒng)計，目前考克潘索爾坳陷的地溫梯度僅約為2.7℃/100 m，而在現(xiàn)今約3000 m的深度條件下，要達到約3.0的鏡質(zhì)體反射率，或者是古地層埋深很大，或者古地溫梯度非常高。根據(jù)地層埋深與Ro的關(guān)系，考克潘索爾坳陷南部地區(qū)泥盆系烴源巖的成熟度表現(xiàn)為西部高（Ro最高可大于3.5%），向東逐漸降低（至約1.5%）。石炭系烴源巖成熟度分布也基本上呈現(xiàn)出相同的趨勢。這與中國準噶爾盆地以及塔里木盆地天然氣組分的整體分布格局具有較大的相似性［13-14］。

圖5 楚-薩雷蘇盆地下石炭統(tǒng)烴源巖鏡質(zhì)體反射率與現(xiàn)今地層埋深的關(guān)系Fig.5 Relationship of vitrinite reflectance and depth of Lower Carboniferous source rock in Chu-Sarysu Basin

杜建國［6］提出了有機質(zhì)在過成熟階段釋放出的氣體中φ（N2）/φ（CH4）值較生烴高峰期大的結(jié)論。Krooss等［2］的模擬結(jié)果也表明，氮氣生成所需的溫度要明顯高于甲烷，當溫度達到300℃時，可以生成N2含量大于50%的天然氣。這些認識也為考克潘索爾坳陷泥盆系天然氣的高氮的有機質(zhì)成因提供了重要的佐證。另一方面，不同構(gòu)造部位相同層位氣藏中天然氣組分的對比也表明，因埋深差異導致的烴源巖成熟度的差異是導致下石炭統(tǒng)氣藏含氮量低于泥盆系的主要原因。以下石炭統(tǒng)謝爾普霍夫階氣藏（C1sr）為例，Tamgalytar構(gòu)造和North Pridrozhnaya構(gòu)造由于埋深大，烴源巖熱演化程度高（計算Ro大于2.0），其氮氣含量均大于8.5%，明顯高于West Oppak和Pridorozhnaya氣田相同層位（計算Ro小于2.0）氣藏天然氣中的含氮量（0～8.5%）。C1v氣藏也具有相似的組分特征（表1）。另外，Ortalyk氣田缺失泥盆系，其烴源巖為上覆下石炭統(tǒng)杜內(nèi)階（C1t）烴源巖，現(xiàn)今埋深約為2400 m，該基巖氣藏中N2含量也僅約為12%。區(qū)域研究表明，由于石炭系和泥盆系之間存在泥盆系頂部（含鹽段）較厚的鹽巖區(qū)域蓋層的分隔，C1sr和C1v層系中的氣藏主要為自生自儲，基本上沒有泥盆系更高成熟度烴源巖生成的天然氣混入。這種對比足以說明烴源巖埋深及演化程度對研究區(qū)氮氣含量的影響。

2.2.3 可能存在的成因分析

泥盆系沉積以后，在考克潘索爾坳陷沒有火山活動的和巖漿侵入的證據(jù)，但是泥盆系底部（鹽下段）則是一套富含火山碎屑的角礫巖和含礫砂巖。GR測井曲線顯示出該地層具有高GR特征，其幅度可大于120 API（圖6），比下石炭統(tǒng)韋憲階C1v的泥頁巖烴源巖的伽馬值還要高，說明下泥盆統(tǒng)本身含有很高的放射性元素。

圖6 Asa 1井泥盆系法門階高伽馬測井響應(yīng)特征Fig.6 High GR response of Famennian Stage in well Asa 1

根據(jù)巖石地球化學的相關(guān)原理，氮可以由兩種與放射性相關(guān)的無機化學作用過程形成：一種是由B元素與α粒子（He原子）作用形成，另一種由C元素與α粒子（He原子）反應(yīng)產(chǎn)生。而α粒子正是由巖石中富含放射性強的232Th、235U、238U等元素核衰變的產(chǎn)物。研究區(qū)天然氣中普遍含有較高的He含量，據(jù)此可以推測，研究區(qū)特別是在泥盆系氣藏以及靠近泥盆系的相關(guān)氣藏中，天然氣中富氮—高氮，可能存在放射性無機化學作用的貢獻。

3 結(jié)論與認識

（1）綜合地質(zhì)及地球化學分析表明，楚-薩雷蘇盆地考克潘索爾坳陷富氮—高氮天然氣的成因主要是有機質(zhì)熱演化生烴及天然氣運移作用的結(jié)果，其次可能存在與放射性衰變有關(guān)的無機化學反應(yīng)的貢獻。高演化程度的烴源巖是天然氣組分富氮的主要成因，有機質(zhì)的演化程度的差異性基本控制了上泥盆統(tǒng)和下石炭統(tǒng)氣藏天然氣含氮量的差異性。

（2）由于二疊系P1含鹽段厚層硬石膏層、下石炭統(tǒng)C1sr頂部膏鹽與鹽巖層、泥盆系法門階鹽巖層等區(qū)域蓋層的存在，油氣保存條件和油氣勘探十分有利（坳陷邊部和隆起區(qū)除外），但是在泥盆系和石炭系埋藏埋深大、烴源巖熱演化程度高的地區(qū)，天然氣的勘探（特別是泥盆系和二疊系）存在較大的經(jīng)濟風險。

［1］ 柳廣弟.石油地質(zhì)學［M］.4版.北京：石油工業(yè)出版社，2009：24-26.

［2］ KROOSS B M，LITTKE R，MIILER B，et al.Generation of nitrogen and methane from sedimentary organicmatter：implications on the dynamics of natural gas accumulations［J］.Chemical Geology，1995（126）：291-318.

［3］ MAKSIMOW S P，MIILLER E P，BOTNEWA T A，et al.Origin of high nitrogen gaspools［J］.International Geology Review，1975，18（5）：551-556.

［4］ MAKSIMOW S P，SORKIN L M，PANKINA R G.On the origin of natural gas accumulations with high nitrogen contents［J］.Zeitschrift Für Angewandte Geologie，1973，19（10）：499-505.

［5］ 宋巖.影響天然氣組分變化的主要因素［J］.石油勘探與開發(fā)，1991，18（2）：42-49. SONG Yan.Main factors affecting the changes in compositions of natural gas［J］.Petroleum Exploration and Development，1991，18（2）：42-49.

［6］ 杜建國.天然氣中氮的研究現(xiàn)狀［J］.天然氣地球科學，1992，3（2）：36-40. DU Jianguo.Research status of nitrogen in natural gas［J］.Natrual Gas Geoscience，1992，3（2）：36-40.

［7］ 朱岳年.天然氣中非烴組分地球化學研究進展［J］.天然氣地球科學，1994，5（1）：1-29. ZHU Yuenian.Research progress of the non-hydrocarbon composition in natural gas［J］.Natural Gas Geoscience，1994，5（1）：1-29.

［8］ 陳安定.氮氣對海相地層油氣保存的指示作用［J］.石油實驗地質(zhì)，2005，27（1）：85-89. CHEN Anding.Nitrogen as an index of oil gas preservation condition in marine strata［J］.Petroleum Geology and Experiment，2005，27（1）：85-89.

［9］ HOEFS J.Stable isotope geochemistry［M］.Heidelberg and New York：Springer-Verlag，1989.

［10］ 宋占東，姜振學，宋巖，等.準噶爾盆地南緣天然氣中N2地球化學特征及成因分析［J］.天然氣地球科學，2012，23（3）：541-549. SONG Zhandong，JIANG Zhengxue，SONG Yan，et al. Geochemical characteristics of nitrogen and it genesis in natural gas，southern margin of Junggar Basin［J］. Natrual Gas Geoscience，2012，23（3）：541-549.

［11］ 曲希玉，劉立，楊會東，等.油伴生CO2氣的成因及其石油地質(zhì)意義［J］.中國石油大學學報：自然科學版，2011，35（4）：41-46. QU Xiyu，LIU Li，YANG Huidong，et al.Genesis of oil-associated CO2and its significance in petroleum geology［J］.Journal of China University of Petroleum（Edition of Natural Science），2011，35（4）：41-46.

［12］ 王嶼濤，蔣少斌.準噶爾盆地腹部含氮-富氮天然氣成因［J］.新疆石油地質(zhì)，1997，18（1）：46-49. WANG Yutao，JIANG Shaobin.Nitrogen-bearing and nitrogen-rich natural gas in the hinterland of Junggar Basin［J］.Xinajiang Petroleum Geology，1997，18（1）：46-49.

［13］ 鄭建京，吉利名，孟仟祥.準噶爾盆地天然氣地球化學特征及其聚集條件的討論［J］.天然氣地球化學，2000，11（4/5）：17-21. ZHENG Jianjing，JI Liming，MENG Qianxiang.Discussion of geochemical characteristies of gases in the Jungar Basin［J］.Natrual Gas Geoscience，2000，11（4/5）：17-21.

［14］ 陳建發(fā)，朱岳年.天然氣中氮的來源及塔里木盆地東部天然氣中氮地球化學特征［J］.天然氣地球科學，2003，14（3）：172-176. CHEN Jianfa，ZHU Yuenian.The origin of molecular nitrogen in natural gas and geochemical characters of molecular nitrogen in natural gas from east part of Tarim Basin［J］.Natural Gas Geoscience，2003，14（3）：172-176.

（編輯 徐會永）

Distribution and origin of molecular nitrogen in natural gas of Kokpansor Depression，Chu-Sarysu Basin

WU Xinsong1，2，LI Na1，ZHOU Lianwu3，YU Da1，ZHA Yuming1
（1.College of Geosciences in China University of Petroleum，Beijing 102249，China；2.The State Key Laboratory of Petroleum Resources and Prospecting，Beijing 102249，China；3.Dagang Oil Company，PetroChina，Tianjin 300280，China）

Based on the statistics of the natural gas composition，and by combining the areal structural evolution，the maturity of source rock and analysis of the key gas reservoir，this paper determined the distribution and the main controls of the molecular nitrogen in Kokpansor Depression，which include the maturity of source rock，the process of gas accumulation and the high radioactivity of the basement rock.The results show that the content of molecular nitrogen in natural gas is lower in the Lower Carboniferous，higher in the Upper Devonian and the highest in the Lower Permian.In Upper Devonian，most of the source rock was over-matured so that it generated the nitrogen-rich natural gas.The exploration risk in some deep buried traps maybe very high in such a case.On the other hand，gas pools in the Lower Permian belong to exogenetic accumulations and faults are the main channels of the gas input from the source rock.The higher nitrogen content in the Lower Permian is closely related to the long distance vertical migration of the over-matured natural gas.As a result，the exploration outlook of the Lower Permian is very limited.

Natural gas composition；origin of the molecular nitrogen；source rock maturity；Chu-Sarysu Basin

TE.122.1

A

1673-5005（2015）04-0035-07

10.3969/j.issn.1673-5005.2015.04.005

2015-01-22

國家“973”計劃項目（2011CB2011）

吳欣松（1969-），男，副教授，博士，研究方向為油氣藏形成與分布規(guī)律。E-mail：wxs@cup.edu.cn。

引用格式：吳欣松，李娜，周練武，等.楚-薩雷蘇盆地考可潘索爾坳陷天然氣含氮特征及其成因［J］.中國石油大學學報：自然科學版，2015，39（4）：35-41.

WU Xinsong，LI Na，ZHOU Lianwu，et al.Distribution and origin of Molecular Nitrogen in natural gas of Kokpansor Depression，Chu-Sarysu Basin［J］.Journal of China University of Petroleum（Edition of Natural Science），2015，39（4）：35-41.