楊濤濤

(西安石油大學地球科學與工程學院，陜西 西安710065)

鄂爾多斯盆地是我國第二大沉積盆地，面積約25萬km2，其古生界蘊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。

迄今關于鄂爾多斯盆地上古生界天然氣成因，國內(nèi)學者的主要觀點是，氣源為高－過成熟的海－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［4－5］。對于靖邊氣田來說，雖然關于其天然氣的成因持有不同的觀點，但是不管是持哪一種觀點，幾乎所有的學者都承認上、下古生界天然氣存在混合現(xiàn)象，只不過兩類觀點爭論的焦點是以那一種為主，這也正是本文所要探討的主要問題。

正確認識天然氣的形成原因及其主要來源，對于今后氣田的進一步勘探有著極為重要的指導意義。通過對靖邊氣田天然氣碳同位素值進行數(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、下古生界來源天然氣的標準［6］，因此本次研究主要是通過統(tǒng)計和測試靖邊氣田246口井甲烷δ13C1的值分布范圍，煤成氣和油型氣的δ13C1—Ro關系的散點圖來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

通過對我國含油氣盆地煤成氣甲烷和油型氣甲烷δ13C1值統(tǒng)計表明，我國煤型氣甲烷的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。在結合前人關于奧陶系源巖的基礎上本次對靖邊氣田天然氣的碳同位素進行統(tǒng)計測試，統(tǒng)計測試的井數(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。對其所含甲烷δ13C1進行統(tǒng)計，統(tǒng)計結果如下列圖，從統(tǒng)計結果中可以看出靖邊氣田西部(見圖1)和中部地區(qū)(見圖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)計分析所有井總體來看(見圖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)計結果可以看出總體上這些井口富集重碳同位素，符合我國煤型氣甲烷的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。就天然氣母質(zhì)類型而言，煤成氣碳同位素較油型氣重;烷烴氣碳同位素對于同一母質(zhì)類型形成的天然氣。通過研究表明，不論是煤成氣還是油型氣，其甲烷碳同位素都與相應烴源巖的演化程度有較好的對應關系，因此，許多學者建立了煤成氣和油型氣的δ13C1—Ro關系［8］。在知道 δ13C1值后計算出其對應的 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兩條曲線上對應的Ro值與實際烴源巖成熟度的符合程度，來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，得到的我國煤成氣和油型氣 δ13C1——Ro回歸關系式為:

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

本次研究通過對靖邊氣田246口井天然氣的碳同位素所含甲烷δ13C1按沈平等對我國煤成氣和油型氣δ13C1—Ro回歸關系式進行統(tǒng)計得出:靖邊氣田煤成氣和油型氣δ13C1—Ro散點關系圖(見圖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，因為在這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際地質(zhì)情況。如果是煤成氣可以從圖中看出在δ13C1—Ro關系圖中，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際成熟度是吻合的，因此，靖邊氣田奧陶系氣藏主力氣源應該屬于煤型氣即主力氣源來自上古生界源巖。

2 結語

根據(jù)以上研究可以得到如下認識:

(1)通過對靖邊氣田甲烷δ13C1值統(tǒng)計表明，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，符合我國煤型氣甲烷的δ13C1值分布情況，可以判斷靖邊氣田的主要氣源為煤成氣即靖邊氣田奧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)向運移，在奧陶系風化殼聚集成藏。

圖5 靖邊氣田煤成氣和油型氣δ13C1(‰)散點分布圖

(2)通過對靖邊氣田246口井天然氣的碳同位素所含甲烷δ13C1按沈平等對我國煤成氣和油型氣δ13C1—Ro回歸關系式進行統(tǒng)計得出，靖邊氣田煤成氣和油型氣δ13C1—Ro關系圖，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，因為在這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際地質(zhì)情況。如果是煤成氣在δ13C1—Ro關系圖中，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際成熟度是吻合的，因此，靖邊氣田奧陶系氣藏主力氣源應該屬于煤型氣。

(3)通過本次統(tǒng)計測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，主力氣源應該屬于煤型氣即主力氣源來自上古生界源巖。

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