中國大氣田地球化學特征

楊建磊

（中國石油大學勝利學院油氣工程學院，山東東營 257000）

中國大氣田地球化學特征

楊建磊

（中國石油大學勝利學院油氣工程學院，山東東營 257000）

通過對中國48個大氣田的地球化學特征進行總結，分析大氣田組分、氣源以及混合烷烴氣，主要地球化學特征主要有：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%；蘇里格是我國年產氣量最大與儲量最大的氣田，其分別占全國的15%、13%；我國大氣田天然氣主要以煤成氣為主，油型氣為輔，分別為27個和21個；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；大氣田；地球化學性特征

1 中國大氣田概述

據統計，截止到2011年底，全國共發現48個地質儲量超過300×108㎡的大氣油田，總儲量為945.9×108㎡，為全國總儲量的81.5%，其分布地點見圖1。我國天然氣大部分從這48個大氣田中產出，2011年共產氣733.16×108㎡，占全國產氣量的71.5%。其中，年產氣量最大的是蘇里格氣田，產氣量與儲量分別是全國的15%、13%。以上數據表明，大氣田在中國天然氣工業中占據著重要的地位，所以研究大氣田的地球化學特征具有現實意義，能夠為中國大氣田勘探與開發提供助力。

圖1 全國大氣田分布圖

2 大氣田地球化學特征

2.1 大氣田氣組分

2011年，我國針對9個盆地共48個大氣田采集1 025個樣品進行七組分分析，結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集層［1］）。分析大氣田組分總結出以下規律：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）；松遼盆地長嶺1號氣田（CO2含量在17%～99%之間）；東方1-1號氣田為典型的殼源型無機成因CO2，而長嶺1號氣田為幔源型無機成因CO2。

2.2 大氣田氣源

大氣田的氣源主要是指氣組分中占據份額較大的烷烴氣類型。48個大氣田采樣結果，并根據氣體組分鑒別圖分析可知，我國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號氣田、大天池；以生物氣性烷烴氣為主，例如臺南；以混合氣型烷烴氣為主，例如，靖邊、善光、徐深［2～3］（見表1）。

表1 我國盆地48個大氣田氣源類型

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，主要是根據煤成氣、油型氣與無機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集層主要是經歷了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］。對于馬家溝組，一類認為其本為氣源巖，主要為儲集油型氣，其次為煤成氣。有學者在馬家溝取樣進行TOC測定，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。一類認為馬家溝天然氣主要為煤成氣，其次為油型氣。煤成氣標準值一般大于-28‰，油型氣標準值小于-29‰。在所測定樣品中，奧陶系天然氣樣品的80%以上的值大于煤成氣標準值，為煤成氣源；剩下的20%樣品的值小于油型氣標準值，為油型氣，主要來源于石炭-二疊系灰巖烴源巖，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，分為飛仙關組和長興組，均富含H2S的生物礁白云巖氣藏。儲集層中常能發現很多瀝青，所以烷烴氣一般被認為由石油裂解而形成的油型氣。有學者在研究硫酸鹽熱化學還原反應后認為，當硫酸鹽熱化學還原反應加強時，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硫酸鹽熱化學還原反應［5］作用不敏感，而乙烷中碳同位素反之。對于大氣田中H2S大于10%時，值的變化請況有不同的觀點，有學者認為硫酸鹽熱化學還原反應作用會使值顯著增加；有的學者認為硫酸鹽熱化學還原反應作用會使值變小。獲得大多數學者［6］認同的是硫酸鹽熱化學還原反應與值之間沒有必然聯系，國外學者Barbala［7］對加拿大盆地進行研究發現與此結果相一致。綜上所述，普光氣田的變化與硫酸鹽熱化學還原反應作用沒有關系，而是基于氣源巖固有的性質。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。經檢測，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：無機烷烴氣為主，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，其儲集層為下白堊統營城組火山巖，組成群體有王家屯、升平、形成和豐樂氣田。關于徐深型混合烷烴氣田中無機烷烴氣的成因以及無機烷烴氣與煤成氣之間的比例有兩種不同的觀點。一種是認為徐深型大氣田以煤成氣為主，摻雜無機烷烴氣的混合氣，一種是認為徐深型大氣田以無機烷烴氣為主，摻混部分煤成烷烴氣。本文主要支持第二種觀點，主要理由有三點：第一，通過樣品測定可知，徐深型大氣田中負碳同位素占主導地位，而負碳同位素系列的占比能夠反映出無機成因氣的特征，說明大氣田以無機烷烴氣為主。第二，幔源中氦含量多，能夠證明深源無機烷烴氣存在。經測定，徐深氣田天然氣R/ Ra值在0.8～1.9之間，轉化為幔源氦值為10%～21%，又因-值大于0，說明這些井烷烴氣多事無機成因。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：一是地殼深部無機貢在深斷裂帶活化時常會形成斷裂帶延伸的汞暈或汞環，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；二是據美國和中國的煤巖中汞含量的統計，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，計算出幔源氦的含量為20%，說明高含汞氣具有幔源成因。與此同時，徐深型混合烷烴氣具有負碳同位素系列趨勢，證明其為無機成因。

3 結論

我國大氣田面積廣大，研究地球化學性質有助于大氣田的勘探和利用。根據本文取樣分析可知，天然氣組分主要以烷烴氣為主，其中甲烷含量高達88%，乙烷、丙烷、丁烷的平均含量分別為3.3%、1.0%、0.5%。我國大氣田主要以煤成氣為主，年產氣量最大與儲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，楊素舉，徐勤琪，等.塔里木盆地先巴扎地區小海子組碳酸鹽巖儲集層主控因素分析［J］.石油實驗地質，2015，（3）：300-306.

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

［3］ Dai Jinxing，Gong Deyu，Ni Yunyan，et al.Genetic types of the alkane gases in giant gas fi elds with proven reserves over 1 000×108 m3 in China［J］.Energy Exploration and Exploitation，2014，（1）：1-13.

［4］ 趙衛衛，王寶清.鄂爾多斯盆地蘇里格地區奧陶系馬家溝組馬五段白云巖的地球化學特征［J］.地球學報，2011，（6）：681-690.

［5］ Cai Chunfang，Worden R H，Bottrell S H.Thermochemical sulphate reduction and the generation of hydrogen sulphide and thiols（mercaptans）in Triassic carbonate reservoirs from the Sichuan Basin，China［J］.Chemical Geology，2003，202：39-57.

［6］ 郭旭升，郭彤樓.普光、元壩碳酸鹽巖臺地邊緣大氣田勘探理論與實踐［M］.北京：科學出版社，2012：280-308.

［7］ Barbala T，Scott M，Stephen H，et al.Gas isotope reversals in fractured gas reservoirs of the western Canadian Foothills：Mature shale gases in Disguise［J］.AAPG Bulletin，2011，（8）：1399-1422.

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，山東東營人，助教，主要研究方向為油氣藏的形成與分布。