韓文學(xué)，麻偉嬌,2，侯連華，陶士振，胡國藝，彭威龍

(1.中國石油 勘探開發(fā)研究院,北京100083; 2.北京大學(xué) 地球與空間科學(xué)學(xué)院,北京 100871)

天然氣輕烴指標(biāo)的地質(zhì)意義
——以鄂爾多斯盆地神木氣田與塔西南坳陷山前帶天然氣藏為例

韓文學(xué)1，麻偉嬌1,2，侯連華1，陶士振1，胡國藝1，彭威龍1

(1.中國石油 勘探開發(fā)研究院,北京100083; 2.北京大學(xué) 地球與空間科學(xué)學(xué)院,北京 100871)

輕烴中蘊(yùn)含有豐富的地球化學(xué)信息，具有重要的地質(zhì)意義。依據(jù)一系列輕烴參數(shù)指標(biāo)，對神木氣田及塔西南坳陷山前帶的天然氣進(jìn)行了系統(tǒng)分析。結(jié)果顯示：神木氣田及阿克莫木氣田以煤成氣為主，前者個別井可能有少量油型氣的混入，而柯克亞-柯東氣田則為混合成因氣。首次提出鏈烷烴指數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)其大于2時，為油型氣或混合氣，小于2時，為煤成氣。根據(jù)Mango參數(shù)K1和K2值，神木氣田的天然氣來自同一套烴源巖，而塔西南坳陷山前帶天然氣則來自不同的烴源巖。根據(jù)Mango參數(shù)交會圖版綜合判斷，神木氣田及阿克莫木氣田的天然氣主要來源于陸相高等植物，而柯克亞-柯東氣田的天然氣主要為混合成因。根據(jù)異庚烷及庚烷辨識標(biāo)準(zhǔn)，神木氣田處于低成熟-成熟階段，阿克莫木氣田處于成熟階段，而柯克亞-柯東氣田則屬于高成熟階段。

成熟度；輕烴指標(biāo)；氣源對比；成因類型；天然氣；神木氣田；塔西南坳陷

輕烴是油氣中重要的組分之一，目前學(xué)者對此尚無統(tǒng)一定義。戴金星[1]認(rèn)為，輕烴是指沸程在200 ℃以前的汽油烴，即碳數(shù)為5～10的烷烴化合物，包括天然氣中伴生的部分凝析油和輕質(zhì)油;郭瑞超[2]等將輕烴定義為C4-7的烷烴化合物;Mango[3]則認(rèn)為輕烴為C1-9的烷烴化合物;Odden[4]則將輕烴定義為C1-13的烷烴化合物;沈忠民[5]等將輕烴定義為C5-10的烷烴化合物。筆者建議將C1-13定義為廣義的輕烴化合物，由于對C5-9的化合物研究是當(dāng)前分析的主流，因此將其定義為狹義的輕烴化合物。本文輕烴指的是后者，即C5-9的烷烴化合物。

輕烴中蘊(yùn)含有豐富的地球化學(xué)信息，是天然氣研究中一個重要的指標(biāo)，在勘探開發(fā)中得到了極其廣泛的應(yīng)用?？梢赃\(yùn)用輕烴指標(biāo)綜合判斷天然氣成因類型、實現(xiàn)氣源巖對比、研究天然氣成熟度、判斷有機(jī)質(zhì)類型及其形成環(huán)境、研究次生變化等。

本文根據(jù)筆者所做分析測試結(jié)果，綜合運(yùn)用多種輕烴指標(biāo)，研究了鄂爾多斯盆地神木氣田及塔西南坳陷山前帶天然氣成因類型,進(jìn)行了氣源對比，研究了兩者有機(jī)質(zhì)類型及形成環(huán)境，并對天然氣成熟度進(jìn)行了判斷，以期對下一步的勘探開發(fā)提供有利的指導(dǎo)。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

鄂爾多斯盆地神木氣田位于陜西省榆林市榆陽區(qū)和神木縣境內(nèi)，毗鄰米脂、大牛地、榆林和子洲大氣田[6]，面積約4×104km2(圖1)。構(gòu)造上位于二級構(gòu)造單元伊陜斜坡東北部和伊盟隆起南部，為一寬緩的西傾斜坡，構(gòu)造傾角非常小。斷層不發(fā)育，構(gòu)造穩(wěn)定。沉積體系經(jīng)歷了由海相到陸相的演變。氣源巖主要為石炭系本溪組、二疊系太原組及山西組的煤系地層和泥巖。煤層單層厚度介于8～10 m，大面積廣覆式分布，厚度由北向南逐漸增加[6]。氣源巖以Ⅲ型腐殖型為主，生烴潛力巨大。煤系烴源巖有機(jī)碳含量高達(dá)62.90%，泥巖有機(jī)碳含量為2.09%～2.33%[7]。神木氣田產(chǎn)氣層主要為太原組，以海侵型淺水三角洲相和低能碳酸鹽巖濱岸相為主[7]，發(fā)育碎屑巖型、灰?guī)r型和互層型3種地層組合，以互層型最常見[8]。分流河道砂與大套廣覆式分布的煤系烴源巖互層分布，具備形成大型自生自儲式巖性氣藏的有利地質(zhì)條件。儲集空間主要為巖屑溶孔，四周泥巖與致密砂巖組成封閉條件。

塔西南坳陷是塔里木盆地重要的一級構(gòu)造單元，處于塔里木盆地的西南地區(qū)，呈北西-南東向展布?？蛇M(jìn)一步劃分為4個二級構(gòu)造單元[9-11](圖2)。塔西南坳陷主要發(fā)育4套烴源巖，分別為中-下寒武統(tǒng)、下石炭統(tǒng)、二疊系和中-下侏羅統(tǒng)[12-14]。其中，中-下寒武統(tǒng)烴源巖主要為一套泥晶灰?guī)r與薄層狀具有水平紋理的泥巖。石炭系烴源巖主要為一套海相的泥巖、泥灰?guī)r,有機(jī)質(zhì)類型以Ⅰ-Ⅱ型為主[15]。二疊系烴源巖主要為一套湖相沉積的泥質(zhì)烴源巖，有機(jī)質(zhì)類型以Ⅱ型為主[14]。侏羅系烴源巖主要以沼澤相的炭質(zhì)泥巖及煤為主，有機(jī)質(zhì)類型主要為Ⅱ-Ⅲ型[14]。侏羅系烴源巖具有厚度大、分布廣、有機(jī)質(zhì)豐度高、有機(jī)質(zhì)類型較好、成熟度適中的特點(diǎn)，構(gòu)成了喀什凹陷的主力烴源巖。整體來說，塔西南坳陷山前帶烴源巖生烴潛力很大。

圖1 神木氣田地理位置Fig.1 Location of Shenmu gas field

為了研究兩個地區(qū)中天然氣輕烴組成特征，本文選取鄂爾多斯盆地神木氣田上古生界氣樣23個，下古生界氣樣5個。塔西南坳陷山前帶阿克莫木氣田氣樣2個，柯克亞-柯東氣田氣樣6個。本次實驗是在Agilent 7890GC氣相色譜儀進(jìn)行，采用30 m×0.25 mm的彈性石英毛細(xì)柱DB-5進(jìn)行分析。起始溫度30 ℃，柱溫80～310 ℃，升溫速率為6 ℃/min。采用氮?dú)庾鳛檩d氣，氫氣40 mL/min，空氣400 mL/min。用FID檢測器檢測。

圖2 塔西南坳陷區(qū)域構(gòu)造及研究區(qū)塊位置(據(jù)文獻(xiàn)[10]修改)Fig.2 Location of the study area in the regional structure map of the southwest Tarim Basin (modified from reference[10])

2 輕烴地球化學(xué)特征及應(yīng)用

鄂爾多斯盆地神木氣田天然氣輕烴組成的一個顯著特點(diǎn)是甲基環(huán)己烷含量很高。煤成氣C7化合物分布中，均表現(xiàn)出以甲基環(huán)己烷為主峰的特點(diǎn)，具有甲基環(huán)己烷分布優(yōu)勢。在C6-7芳烴、鏈烷烴、環(huán)烷烴的相對體積含量組成中，鏈烷烴含量最高，分布在54%～76%，平均值為58%；其次為環(huán)烷烴，分布在20%～40%，平均值為33%；芳烴的相對含量較低，分布在4%～12%，平均值為9%。

塔西南坳陷山前帶天然氣輕烴組成中，阿克莫木氣田具有明顯的甲基環(huán)己烷優(yōu)勢，且苯和甲苯含量極高(苯的相對含量高達(dá)31.10%～37.38%，甲苯的相對含量為9.63%～13.46%)，支鏈烷烴的含量較低?？驴藖?柯東氣田則表現(xiàn)出相反的趨勢，即甲基環(huán)己烷、苯和甲苯含量相對較低(苯的相對含量僅為0.80%～3.93%，甲苯的相對含量僅為0.21%～1.80%)，支鏈烷烴的含量則相對較高。

2.1 天然氣成因類型判斷

準(zhǔn)確識別天然氣成因類型，對于確定氣源巖具有重要意義。因此，天然氣成因類型的判斷就顯得極其重要。除了常規(guī)的穩(wěn)定碳同位素組成可用來辨識天然氣成因類型之外，也可以應(yīng)用輕烴組分作為辨識指標(biāo)，如苯和甲苯相對含量、苯/甲苯比值、IMCH6、C7輕烴系統(tǒng)三角圖版、C6-7芳烴和支鏈烷烴組合、C5-7正構(gòu)烷烴，異構(gòu)烷烴和環(huán)烷烴的相對含量等[16-20]。筆者認(rèn)為以下3種指標(biāo)組合可以較為準(zhǔn)確的辨識天然氣成因類型，并首次提出鏈烷烴指數(shù)的概念。

2.1.1 甲基環(huán)己烷指數(shù)

甲基環(huán)己烷主要來自于高等植物的木質(zhì)纖維素和糖類，是腐殖型有機(jī)質(zhì)的主要特征[2]，它的大量出現(xiàn)可以作為煤成氣的重要標(biāo)志。胡惕麟[18]提出了利用甲基環(huán)己烷指數(shù)(IMCH)辨識天然氣類型的標(biāo)準(zhǔn)(式1)，當(dāng)IMCH>(50±2)%時為煤成氣，當(dāng)IMCH<(50±2)%時為油型氣。

(1)

式中:IMCH為甲基環(huán)己烷指數(shù),無量綱；MCH為六元環(huán)烴；RCPC7為五元環(huán)烴；nC7為直鏈烴。

通過對鄂爾多斯盆地神木氣田28個樣品分析，有25個樣品的IMCH>(50±2)%，為明顯的煤成氣特征，這與根據(jù)δ13C2>-28.5‰辨識標(biāo)準(zhǔn)一致。其中S8-12井的IMCH<(50±2)%，按照此標(biāo)準(zhǔn)判斷為油型氣，但其δ13C2值為-24.7‰，又明顯具備煤成氣特征。通過對S8-12井碳同位素值分析，發(fā)現(xiàn)其碳同位素出現(xiàn)了部分倒轉(zhuǎn)，即δ13C1<δ13C2>δ13C3<δ13C4。導(dǎo)致碳同位素出現(xiàn)倒轉(zhuǎn)的原因主要有：有機(jī)成因氣與無機(jī)成因氣的混合、煤成氣與油型氣的混合、同型不同源或同源不同期氣的混合、烷烴氣某些組分被細(xì)菌氧化[21]。綜合神木氣田區(qū)域地質(zhì)概況及S8-12臨近井判斷，煤成氣和油型氣的混合是導(dǎo)致該氣井碳同位素出現(xiàn)倒轉(zhuǎn)的主要原因。這也解釋了為何運(yùn)用δ13C2與IMCH指標(biāo)存在辨識結(jié)果不一致的現(xiàn)象。S7-11C1井與S7-11C3井的甲基環(huán)己烷指數(shù)與δ13C2(δ13C2值分別為-35.7‰與-36‰)均指示其為油型氣。

通過對塔西南坳陷山前帶8個氣田樣品分析，阿克莫木氣田2個樣品的IMCH>(50±2)%，為明顯的煤成氣特征，這與根據(jù)δ13C2>-28.5‰辨識標(biāo)準(zhǔn)一致?？驴藖?柯東氣田6個樣品的IMCH<(50±2)%，為明顯的油型氣特征，這與根據(jù)δ13C2>-28.5‰辨識標(biāo)準(zhǔn)不一致。造成這一現(xiàn)象的主要原因主要是由于柯克亞-柯東氣田的天然氣主要為混源所致，具體原因?qū)⒃诤笪恼撌觥?/p>

2.1.2 鏈烷烴指數(shù)

有機(jī)質(zhì)母質(zhì)類型對C6-7輕烴組成具有重要影響，腐泥型母質(zhì)形成的油型氣中相對富集鏈烷烴，腐殖型母質(zhì)形成的煤成氣中相對富含環(huán)烷烴和芳烴[22-23]。于聰?shù)萚24]通過對塔里木盆地油型天然氣中輕烴組成特征的研究發(fā)現(xiàn)，油型氣輕烴組分相對含量具有鏈烷烴>環(huán)烷烴>芳烴的特征。筆者通過對神木氣田天然氣輕烴中C6-7鏈烷烴、環(huán)烷烴和芳烴相對含量研究，首次提出了鏈烷烴指數(shù)(Ip)的概念，Ip計算公式如下：

(2)

式中:Ip為鏈烷烴指數(shù),無量綱；Rp為C6-7化合物中鏈烷烴相對含量，%；Ra為C6-7化合物中芳烴相對含量，%；Rc為C6-7化合物中環(huán)烷烴相對含量，%。

通過對鄂爾多斯盆地神木氣田28個氣樣的計算發(fā)現(xiàn)(表1)，25個氣樣的鏈烷烴指數(shù)(Ip)集中分布于1.17～1.91，其中，S8-12井、S7-11C1井和S7-11C3井的鏈烷烴指數(shù)(Ip)分別為3.22，2.75和3.27(表1)，均大于2 。與上述甲基環(huán)己烷指數(shù)判斷結(jié)果一致，說明鏈烷烴指數(shù)(Ip)可以作為天然氣成因類型的辨識標(biāo)準(zhǔn)。塔西南坳陷山前帶的結(jié)果也證實了本文提出的鏈烷烴指數(shù)(Ip)的標(biāo)準(zhǔn)可以作為天然氣成因類型的判斷標(biāo)準(zhǔn)(表1)。其中柯克亞-柯東氣田的鏈烷烴指數(shù)(Ip)分布在2.67～5.48，與神木氣田S8-12井、S7-11C1井和S7-11C3井基本一致，說明了其為混合成因。而阿克莫木氣田的鏈烷烴指數(shù)(Ip)則相對較小，與鄂爾多斯盆地神木氣田煤成氣樣品基本一致。

根據(jù)上述結(jié)果，可以將鏈烷烴指數(shù)(Ip)以2作為分界線。若Ip小于2，則為煤成氣，若Ip大于2，則可能為油型氣或有油型氣的混入。

2.1.3 三角圖版法

常見的C7輕烴化合物主要包括：①甲基環(huán)己烷(MCH)，其母質(zhì)主要是腐殖型，是陸源母質(zhì)類型的良好參數(shù)，它的大量存在是煤成氣的重要標(biāo)志；②各種結(jié)構(gòu)的二甲基環(huán)戊烷(ΣDMCP)，主要來自水生生物的類脂化合物，是腐泥型油型氣的一個顯著特點(diǎn)；③正庚烷(nC7)，母質(zhì)來源復(fù)雜，即可以來自細(xì)菌和藻類，也可以來自高等植物，對成熟作用極為敏感，是較好的成熟度指標(biāo)。因此，利用上述3種化合物組成的三角圖可以辨識不同成因的天然氣(圖3a)[25-28]。

從C7輕烴系統(tǒng)三角圖板中可見，鄂爾多斯盆地神木氣田富集甲基環(huán)己烷(MCH)，相對含量為46%～73%，平均值為61%。正庚烷(nC7)的相對含量則較低，為14%～38%，平均值為18%。胡國藝[19]等指出，油型氣的正庚烷(nC7)相對含量大于30%，甲基環(huán)己烷(MCH)相對含量小于70%；煤成氣的正庚烷(nC7)相對含量小于35%，甲基環(huán)己烷(MCH)相對含量大于50%。根據(jù)這一辨識標(biāo)準(zhǔn)可知，神木氣田28個氣樣中，有25個為煤成氣，其中S8-12井、S7-11C1井和S7-11C3井的數(shù)據(jù)落在了臨界區(qū)間，是由于煤成氣和油型氣的混合所致。塔西南坳陷山前帶的氣田中，阿克莫木氣田的氣樣落在了煤成氣的范圍內(nèi)，而柯克亞-柯東氣田的氣樣則落在了油型氣的范圍內(nèi)，與根據(jù)穩(wěn)定碳同位素判斷結(jié)果不一致，造成這一異常的原因，也是由于柯克亞-柯東氣田的天然氣為混源成因。

表1 塔西南坳陷山前帶和神木氣田天然氣輕烴參數(shù)及鏈烷烴指數(shù)(Ip)Table 1 The light hydrocarbon parameters and alkane index of natural gas from piedmont zone of the southwest Tarim Basin and Shenmu gas field

注：K為白堊系；N1x為中新統(tǒng)西河甫組；P2x為中二疊統(tǒng)下石盒子組；P1s為下二疊統(tǒng)山西組；P1t為下二疊統(tǒng)太原組； P2sh為中二疊統(tǒng)上石盒子組；O1m為馬家溝組。

天然氣中脂肪族組成受不同沉積環(huán)境、不同母質(zhì)類型源巖的影響。腐泥型母質(zhì)生成的油型氣中富含正構(gòu)烷烴，腐殖型母質(zhì)形成的煤成氣中富含芳烴和異構(gòu)烷烴[17]，陸源母質(zhì)則富含環(huán)烷烴。因此，也可以用C5-7正構(gòu)烷烴、異構(gòu)烷烴和環(huán)烷烴的相對含量來鑒別不同成因的天然氣(圖3b)。

胡國藝[19]等指出：煤成氣分布在C5-7相對含量小于30%的區(qū)間。根據(jù)這一標(biāo)準(zhǔn)判斷，神木氣田28個氣樣中，25個屬于煤成氣，3個位于煤成氣與油型氣的臨界區(qū)域。塔西南坳陷山前帶中，阿克莫木氣田的天然氣落在了煤成氣的范圍內(nèi)，而柯克亞-柯東氣田則落在了油型氣的區(qū)間，這一結(jié)果與上文一致，也是由于柯克亞-柯東氣田的天然氣為混源成因。

圖3 塔西南坳陷山前帶和神木氣田天然氣輕烴系統(tǒng)三角圖板Fig.3 Light hydrocarbon system triangle chart of piedmont zone of the southwest Tarim Basin and Shenmu gas fielda.C7輕烴系統(tǒng)三角圖版；b.C5-7輕烴系統(tǒng)三角圖版

2.2 氣源巖對比

Mango通過對世界2 000余個輕烴樣品的分析，發(fā)現(xiàn)4個異庚烷的化合物：2-甲基己烷，3-甲基己烷，2,3-二甲基戊烷和2,4-二甲基戊烷，對于同一反應(yīng)，其同分異構(gòu)體產(chǎn)物組成具有一個相對固定的比例值，該值不隨中間體和基質(zhì)的濃度發(fā)生變化。Mango將將該比值定義為K1常數(shù)[29][公式(3)]。腐殖型干酪根與腐泥型干酪根結(jié)構(gòu)各異，這種差異性就會導(dǎo)致化學(xué)反應(yīng)路徑的差異，進(jìn)而影響化學(xué)反應(yīng)的動力學(xué)過程[3]。鑒于此，不同母質(zhì)類型就會生成豐度各異的異構(gòu)烷烴，從而導(dǎo)致異構(gòu)烷烴參數(shù)的差異性。因此，可以利用K1參數(shù)實現(xiàn)油氣源的對比。

(3)

式中：2-MH為2-甲基己烷；2,3-DMP為2,3-二甲基戊烷；3-MH為3-甲基己烷；2,4-DMP為2,4-二甲基戊烷。

神木氣田28個氣樣的K1值為1.00～1.23，平均值為1.07，K1值的變化趨勢基本一致(圖4a)。由此可見，神木氣田的天然氣來自同一含油氣系統(tǒng)。

塔西南坳陷山前帶天然氣K1值則表現(xiàn)為明顯的2條曲線，其中阿克莫木氣田的K1值較小，而柯克亞-柯東氣田的K1值則較大。兩者表現(xiàn)為兩條斜率不等的直線，但是相關(guān)性均較好說明阿克莫木氣田的氣源巖明顯不同于柯克亞-柯東氣田(圖4b)。

Mango基于C7成因的穩(wěn)態(tài)催化動力學(xué)模式提出，形成不同碳數(shù)環(huán)狀化合物的反應(yīng)速率相互獨(dú)立，而形成相同碳數(shù)等環(huán)的反應(yīng)速率是成比例的[30]。由此，Mango提出K2參數(shù)[公式(4)]。朱楊明[31]等認(rèn)為，同一源巖，在整個生油窗范圍內(nèi)生成的原油輕烴，其K2值應(yīng)該保持不變。即環(huán)戊烷與異戊烷呈一定比例出現(xiàn)。

圖4 塔西南坳陷山前帶和神木氣田天然氣K1值分布Fig.4 Distribution plot of K1 in natural gas of piedmont zone of the southwest Tarim Basin and Shenmu gas fielda.神木氣田天然氣；b.塔西南坳陷山前帶天然氣

(4)

式中：P3為2,2-二甲基環(huán)戊烷+2,4-二甲基戊烷+2,3-二甲基戊烷+3,3-二甲基戊烷+3-乙基戊烷；P2為2-甲基己烷+3-甲基己烷；N2為1,1-二甲基環(huán)戊烷+順-1,3-二甲基環(huán)戊烷+反-1,3-二甲基環(huán)戊烷。

神木氣田28個氣樣中，K2值分布在0.39～0.80，平均值為0.55(圖5a)。與K1結(jié)果一致，說明神木氣田的天然氣來自同一含油氣系統(tǒng)。

塔西南坳陷山前帶K2值也明顯的分為2個部分，其阿克莫木氣田的K2值與柯克亞-柯東氣田完全不一致(圖5b)，進(jìn)一步說明其氣源巖不是同一套。

2.3 有機(jī)質(zhì)類型及沉積環(huán)境判斷

Ten Haven應(yīng)用Mango參數(shù)交會圖版成功劃分了陸相高等植物來源、湖相低等生物來源及混合來源的氣源巖母質(zhì)[32]。應(yīng)用該圖版，對神木氣田天然氣及塔西南坳陷山前帶的氣源巖類型進(jìn)行了標(biāo)定。由圖6a可見，神木氣田的氣樣全部落在了圖版的最下方，說明其氣源巖為陸相高等植物來源。而塔西南坳陷山前帶的樣品中，阿克莫木氣田的樣品落在了圖版的右下方，說明其為陸相高等植物來源，柯克亞-柯東氣田的樣品則落入了中間的區(qū)域，說明其為混合成因。從圖6b可見，源自湖相有機(jī)質(zhì)的原油與源自陸生有機(jī)質(zhì)原油相比，P3/(P2+N2)值更大，N2/P3更小。神木氣田氣樣落入陸相高等植物有機(jī)質(zhì)來源區(qū)，塔西南坳陷山前帶中，阿克莫木氣田的樣品落入了陸相高等植物來源區(qū)，而柯克亞-柯東氣田的樣品則落入了混合來源區(qū)。

2.4 天然氣成熟度判斷

部分輕烴的特征與沉積巖在埋藏中經(jīng)歷的溫度相關(guān)，因此，可以用庚烷值(H)與異庚烷值(I)的相對大小劃分天然氣的成熟度[33-34]。主要包括4類：生物降解氣，異庚烷值小于0.8，庚烷值小于16；低熟氣，其異庚烷值為0.8～2.5，庚烷值為16～22；成熟氣，其異庚烷值為2.5～5，庚烷值為22～30；高成熟氣，其異庚烷值大于5，庚烷值大于30。

圖5 塔西南坳陷山前帶和神木氣田天然氣K2值分布Fig.5 Distribution plot of K2 in natural gas of piedmont zone of the southwest Tarim Basin and Shenmu gas fielda.神木氣田；b.塔西南坳陷山前帶

圖6 塔西南坳陷山前帶和神木氣田天然氣P2+N2與P3/總烴(a)和N2/P3與P2/總烴(b)交會圖(據(jù)文獻(xiàn)[32]修改) Fig.6 Cross plots of (a) P2+N2 vs.P3/total oil and (b) N2/P3 vs.P2/total oil of piedmont zone of the southwest Tarim Basin and Shenmu gas field (modified from reference[32])

神木氣田異庚烷值分布在1.45～6.39，平均值為2.49；庚烷值分布在9.48～17.68，平均值為11.80(圖7)。根據(jù)上述辨識標(biāo)準(zhǔn)，神木氣田天然氣處于低熟-成熟階段，部分井可達(dá)高成熟階段。

塔西南坳陷山前帶8個氣樣中，阿克莫木氣田的異庚烷值較低，分布在4.30～3.89，平均值為4.10，柯克亞-柯東氣田的異庚烷值較高，分布在5.47～6.62，平均值為5.94。與此類似，阿克莫木氣田的正庚烷值偏小，分布在15.30～15.16，平均值為15.23，柯克亞-柯東氣田的正庚烷值明顯偏大，分布在47.73～52.39，平均值為49.92(圖7)。根據(jù)上述標(biāo)準(zhǔn)，塔西南坳陷山前帶中，阿克莫木氣田的天然氣屬于成熟階段，柯克亞-柯東氣田的天然氣屬于過成熟階段。

3 結(jié)論

1) 根據(jù)輕烴指標(biāo)甲基環(huán)己烷指數(shù)、鏈烷烴指數(shù)及三角圖版法綜合判斷，神木氣田以煤成氣為主，個別井可能有少量油型氣的混入。塔西南坳陷山前帶中，阿克莫木氣田以煤成氣為主，柯克亞-柯東氣田為油型氣。

2) 首次提出鏈烷烴指數(shù)(Ip)判斷指標(biāo)，神木氣田天然氣鏈烷烴指數(shù)絕大部分位于1.17～1.91，均小于2，僅有S8-12井、S7-11C1井、S7-11C3大于2，阿克莫木氣田鏈烷烴指數(shù)分布于0.19～0.27，也小于2，而柯克亞-柯東氣田鏈烷烴指數(shù)分布于2.67～5.48，大于2。若天然氣類型為油型氣或有部分油型氣的混入，則鏈烷烴指數(shù)大于2。

3) 通過對Mango參數(shù)K1，K2的計算，神木氣田28個氣樣的K1值為1.00～1.23，平均值為1.07，K1值的變化趨勢基本一致，K2值分布在0.39～0.80，平均值為0.55，與K1結(jié)果一致。據(jù)此判斷神木氣田的天然氣來自同一含油氣系統(tǒng)。而塔西南坳陷山前帶的3個氣田中，其K1與K2值明顯不同，說明天然氣來自不同的氣源巖。

圖7 塔西南坳陷山前帶和神木氣田天然氣輕烴成熟度判識圖版Fig.7 Maturity of natural gas judged by light hydrocarbon of piedmont zone of the southwest Tarim Basin and Shenmu gas field

4) 通過甲基環(huán)己烷指數(shù)及Mango參數(shù)交會圖版綜合判斷，神木氣田與塔西南坳陷山前帶的氣源巖應(yīng)為來自陸相高等植物的烴源巖。

5) 通過異庚烷值(I)和庚烷值(H)辨識標(biāo)準(zhǔn)，神木氣田天然氣處于低成熟-成熟階段。阿克莫木氣田天然氣屬于成熟階段，柯克亞-柯東氣田屬于過成熟階段。

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Geological significance of light hydrocarbon index of natural gas:Taking Shenmu gas field and piedmont zone of the southwest Tarim Basin as examples

Han Wenxue1,Ma Weijiao1,2,Hou Lianhua1,Tao Shizhen1,Hu Guoyi1,Peng Weilong1

(1.ResearchInstituteofPetroleumExploration&Development,PetroChina,Beijing100083,China;2.SchoolofEarthandSpaceSciences,PekingUniversity,Beijing100871,China)

Light hydrocarbon has abundant geochemical information and great geological significance.Using a series of light hydrocarbon parameters,the natural gas from Shenmu gas field in the Ordos Basin and piedmont zone of the southwest Tarim Basin were analyzed.The results show that the Shenmu and Akemomu gas field are mainly coal-derived gas.However,the former is mixed by partial oil-type gas.The natural gas from Kekeya-Kedong gas field is mainly mixed gas.For the first time,the alkane index parameter is put forward.When the index is above 2,it means the gas is oil-derived gas or mixed gas.When it is below 2,it means the gas is oil-derived gas.The natural gas from Shenmu gas field originated from the same source rocks according toK1andK2parameter.However,the gas from piedmont zone of the southwest Ta-rim Basin originated from different source rocks.According to Mango parameter intersection chart,the source rocks of Shenmu and Akemomu gas field were mainly from terrestrial higher plant origins.However,the source rocks of Kekeya-Kedong gas field are mixed.Based on isoheptane andn-heptane parameter,the maturity of Shenmu,Akemomu and Kekeya-Kedong gas field is low-normal stage,mature gas and high maturity gas stage,respectively.

maturity,light hydrocarbon parameter,gas-source correlation,genetic type,natural gas,Shenmu gas field,southwest Tarim Basin

2016-08-03;

2017-08-16。

韓文學(xué)(1989—)，男，博士研究生，天然氣地球化學(xué)。E-mail:vincer0543@qq.com。

侯連華(1970—)，男，高級工程師，油氣重大勘探領(lǐng)域、目標(biāo)評價優(yōu)選。E-mail:houlh@petrochina.com.cn。

國家科技重大專項(2016ZX05046-001)。

0253-9985(2017)05-0869-09

10.11743/ogg20170505

TE122.1

A

(編輯 張玉銀)