輕烴錄井技術應用于呼和湖凹陷天然氣識別

吳長金

中國石油大慶油田有限責任公司勘探事業部 （黑龍江 大慶 163453）

呼和湖凹陷位于海拉爾盆地東南部斷陷帶，為海拉爾盆地的二級構造單元，是研究區近年來獲得重大突破并具有重要勘探前景的區塊。凹陷面積為2 500km2，沉積巖最大埋深約4 600m。呼和湖凹陷經歷了3期構造演化階段，分別為早期伸展斷陷階段，中期熱沉降斷-坳階段和晚期坳陷階段。從下至上劃分為下白堊統銅缽廟組（K1t）、南屯組（K1n）、大磨拐河組（K1d）、伊敏組（K1y）及上白堊統青元崗組（K2qy）。烴源層主要為南屯組，其次為大磨拐河組，其中南屯組是主要目的層。

1 天然氣輕烴地球化學特征以及識別方法

H9井、H10井及H12井輕烴參數見表1。H9井南二段測試結果為干層，H10井是該區第一口獲得工業氣流的探井，下白堊統南二段砂質礫巖獲得天然氣38 051m3/d和輕質油0.36m3/d。

H10井產層段輕烴組成特征為：

1）輕烴分析可檢測到微量C9，甲烷和乙烷含量異常高，約占輕烴化合物總含量的60%～70%，天然氣是典型的濕氣并含輕質油的特征[1]。

2）同分子量的芳烴化合物相對于正構烷烴富集，樣品中輕烴含異常高的苯、甲苯和二甲苯等芳烴化合物，TOL與nC7比值很高，有些樣品甚至高達1.3以上。

3）同分子量的鏈烷烴含量相對于環烷烴含量減少，nC7與MCYC6比值都較低，一般均小于0.5[2-4]。

H12井是該區在2010年10月鉆探的一口預探井，位于H10井相同斜坡帶的北部，從輕烴參數對比可知，H12井輕烴的組成及參數分布規律與H10井基本一致，因此，預計H12井南二段也會有一定的產能。

表1 輕烴參數對比表

2 天然氣成因類型分析

輕烴是石油天然氣重要組成部分，蘊涵著極其重要和豐富的地球化學信息，利用輕烴地球化學指標不僅可以用來確定天然氣的成熟度、識別氣藏遭受水洗或生物降解作用、示蹤天然氣來源，還可以劃分天然氣成因類型[5-6]。

天然氣的輕烴中甲基環己烷和苯、甲苯、正庚烷的相對含量與母質類型有關?，F有研究表明，甲基環己烷來源于腐殖型母質，主要來自高等生物木質素、纖素和醣類等，它的大量存在是煤成氣中輕烴的一個特點。戴金星、林壬子均研究發現，在后期次生作用不強烈的情況下，腐殖型油氣中苯和甲苯的含量明顯較腐泥型油氣高[7]。同時，腐殖型烴源巖生成的天然氣其正庚烷含量相對較低。從H10井輕烴組成看，甲基環己烷及苯、甲苯相對含量較高，正庚烷的相對含量較低，是煤成氣的特征。就目前鉆井揭示的情況來看，在呼和湖凹陷內含有豐富的腐殖型有機質（Ⅲ型干酪根），呼和湖和呼倫湖凹陷不僅煤層的累積厚度大，而且單層厚度大，具備形成規模性煤層氣資源的基本條件。

二甲基環戊烷主要來自水生生物的類脂化合物，并受到成熟度的影響，是油型氣的一個特點。胡惕麟曾提出甲基環己烷指數大于50%±2%時，母質類型為腐殖型；甲基環己烷指數小于50%±2%時，母質類型為腐泥型，其中當該值小于35%時，為深湖相當處于35%～50%之間時，則為淺湖-半深湖相。呼和湖凹陷輕烴組成分析表明，本地區二甲基環戊烷較富集，甲基環己烷指數看都小于50%，具有油型氣的特點。從海拉爾地區地質構造情況來看，海拉爾盆地經歷多期強烈伸展作用、張扭和擠壓作用的改造，構造變形特征十分復雜，斷層比較發育。斷層開啟可以成為油氣運移的通道，斷層閉合又可以阻擋油氣運移，斷層附近的砂體可以成為油氣的有利聚集區。南屯組泥巖是比較好的烴源巖，H10井南屯組暗色泥巖達到400多米，單層最大厚度達10m以上，具備油型氣的成藏條件[8]。

色譜輕烴指紋比值參數和組分碳同位素指標是天然氣與源巖對比研究的主要地球化學方法，即源巖吸附氣與其所生成排出的天然氣輕烴指紋參數具有一致性或相似性。同一層段源巖由于性質和地質環境的相似性，使源巖吸附氣的色譜輕烴指紋具有相似性，也可能由于成熟度的改變，使同一層段源巖吸附氣的色譜輕烴指紋參數值在一定范圍內；不同層段源巖由于性質和地質環境的差異，使源巖吸附氣中總存在可測量到的色譜輕烴指紋的差異。而天然氣與不同層段源巖吸附氣色譜輕烴指紋參數的差異性主要是不同源天然氣混合的結果。

H10井南二段煤層、灰黑色泥巖及儲層巖樣輕烴參數對比，從對比結果看，尤其（2MC6+23DMC5）/（3MC6+24DMC5）與煤層和暗色泥巖有較大的差別，表明南二段天然氣可能與煤層及暗色泥巖生成的天然氣的混合作用有關。

3 天然氣成因證據

不同有機質類型的氣源巖生成的天然氣具有明顯不同的碳同位素組成。根據我國天然氣藏實際資料，我國煤成氣甲烷的δ13C1值分布范圍為-52‰～-24‰，其中主要分布區間為-38‰～-32‰；油型氣的δ13C1分布范圍為：-58‰～-30‰，主要分布范圍為：-40‰～-35‰。據有關資料表明，H10井天然氣中烴類氣體的碳同位素組成為：氣體的碳同位素值均大于-28‰，屬于油型氣甲烷碳同位素的平均值為-39.14‰，C2-C5重烴利用 δ13CH4與 C1/（C2+C3）鑒別天然氣成因圖版可知 （圖1），H10井天然氣為凝析油伴生氣和煤成氣。利用烷烴碳同位素值δ13C1-3與鏡質體反射率（Ro）之間的關系，計算H10井天然氣的Ro，說明煤型氣可能來自南二段，以本地生氣為主；油型氣是從南二段底南一段頂部的深洼處運移過來的。

4 結論

1）輕烴錄井技術在呼和湖凹陷天然氣識別中應用效果明顯，輕烴組成表現為“四高一低”特征：甲烷和乙烷含量高、芳烴化合物含量高、甲基環己烷含量高、正庚烷含量低。

2）利用H10井輕烴分析芳烴、正庚烷、甲基環己烷等參數以及輕烴指紋對比判別H10井的天然氣主要成因是本地生為主的煤成氣和從深洼運移過來的油型氣的混合氣，并通過碳同位素與鏡質體資料得到驗證。

[1]戴金星，裴錫古，戚厚發．中國天然氣地質學-卷一[M]．北京：石油工業出版社，1992．

[2]戴金星．利用輕烴鑒別煤成氣和油型氣[J]．石油勘探與開發，1993，20（5）：26-32．

[3]林壬子，張敏，徐中一．輕質油中C1-C7輕烴的地球化學特征[J]．江漢石油學院學報，1989，11（1）：10-16．

[4]胡惕麟，戈葆雄，張義綱，等．源巖吸附烴和天然氣輕烴指紋參數的開發和應用[J]．石油實驗地質，1990，12（4）：375-394,450．

[5]盧雙舫，申家年，王振平，等．海拉爾盆地煤層氣資源評價及潛力分析[J]．煤田地質與勘探，2003，31（6）：28-31．

[6]申文靜．海拉爾盆地呼和湖凹陷和10井天然氣地球化學特征及成因分析[J]．天然氣勘探與開發，2010，33（3）：22-25．

[7]林壬子．輕烴分析技術在石油勘探開發中的應用[M]．武漢：中國地質大學出版社，1992．

[8]張居和,馮子輝,霍秋立,等.混源天然氣源巖貢獻定量測試輕烴指紋技術[J]．石油學報，2006，27（增刊）：71-75．