程 熊 侯讀杰 趙 喆 姜玉涵 周心懷 刁 慧 陳曉東 楊麗杰 董立成

(1. 中國地質大學(北京)能源學院 北京 100083； 2. 中國地質大學(北京)海相儲層演化與油氣富集機理教育部重點實驗室 北京 100083；3. 中海石油(中國)有限公司上海分公司 上海 200335)

西湖凹陷天然氣資源豐富，勘探前景良好[1-3]。前人對西湖凹陷天然氣地球化學特征已開展一些研究，但對天然氣的成因與來源仍存在較大爭議[4-12]。目前對西湖凹陷天然氣的母質類型認識相對統(tǒng)一，即天然氣主要為煤型熱解氣[4-10]，同時也存在極少量生物氣與深源無機氣[4]。但文獻[11]認為西湖凹陷天然氣以煤型氣與油型氣的混源氣為主且偏煤型氣。前人對西湖凹陷天然氣等效Ro值進行了計算，其分布范圍有1.6%～2.0%[4]、1.30%～1.95%[5]、0.6%～2.0%[9]、0.6%～1.0%與1.1%～2.0%[6]以及1.1%～1.4%[12]，通過天然氣成熟度推斷的天然氣來源主要有以下幾種觀點：①以尚未鉆遇、埋深更大、成熟度更高的始新統(tǒng)平湖組烴源巖為主，其次為漸新統(tǒng)花港組以及古新統(tǒng)烴源巖[4]；②中、下始新統(tǒng)烴源巖[5]；③平湖組烴源巖[9]；④花港組+平湖組、古新統(tǒng)—下始新統(tǒng)烴源巖[6-7]；⑤平湖組及其下部的烴源巖[11]；⑥中央背斜帶北部花港組天然氣來自西次凹中的花港組烴源巖[12]。上述判斷在很大程度上依賴于估算的天然氣成熟度與已鉆遇烴源巖成熟度的匹配程度。前人采用的δ13C-Ro經(jīng)驗公式并不適用于本地區(qū)，導致所計算的天然氣成熟度以及氣源對比結果大相徑庭。

針對西湖凹陷天然氣的成因及來源問題，本文通過天然氣組分與碳同位素組成、輕烴指紋、天然氣伴生凝析油特征以及不同類型烴源巖的熱模擬產(chǎn)物碳同位素組成的綜合分析，對天然氣的母質類型、熱演化程度與族群劃分進行探討，最終確定不同族群天然氣的來源，以期為該地區(qū)天然氣勘探提供理論依據(jù)。

1 地質背景

西湖凹陷位于東海陸架盆地浙東坳陷東部，面積約4.6×104km2，為燕山期大洋板塊向西北東亞板塊俯沖碰撞而形成的弧后擴張盆地，形成于晚白堊世[4]，是東海陸架盆地最具勘探潛力的凹陷[13]。西湖凹陷是在張性背景下發(fā)育的復雜半地塹[14]，整體呈NNE走向，構造上具有東西分帶、南北分塊、縱向多構造疊合的特點，自西向東可劃分為西部斜坡帶、西次凹、中央反轉構造帶、東次凹與東部斷階帶等5個次級構造單元(圖1)。新生代以來，西湖凹陷經(jīng)歷了斷陷、拗陷和區(qū)域沉降等構造演化階段[15],自下而上發(fā)育了古新統(tǒng)(？)，下始新統(tǒng)寶石組，中上始新統(tǒng)平湖組，漸新統(tǒng)花港組，中新統(tǒng)龍井組、玉泉組和柳浪組，上新統(tǒng)三潭組以及第四系東海群(圖1)。古新統(tǒng)、寶石組、平湖組與花港組為西湖凹陷潛在的烴源巖層系，其中平湖組通常被認為是主力烴源巖層；儲集巖類型主要為中—細砂巖，以平湖組和花港組為主[16]。

西湖凹陷的油氣勘探工作始于20世紀70年代初期，目前已發(fā)現(xiàn)8個油氣田和11個含油氣構造[1]，主要分布于西部斜坡帶的平湖斜坡，中央反轉構造帶中南部的NB、HY與TT等構造以及西次凹中部分正向構造。西湖凹陷共有四套含油氣層系，分別是寶石組、平湖組、花港組和龍井組，但具有經(jīng)濟價值的油氣藏絕大多數(shù)發(fā)育于平湖斜坡的平湖組與中央反轉構造帶中南部地區(qū)的花港組。

圖1 西湖凹陷構造劃分及地層簡圖Fig .1 Tectonic units and integrated stratigraphy of Xihu sag

2 樣品與實驗

本次研究所使用的30個天然氣樣品采集于西湖凹陷平湖斜坡的KQT、BYT與PH油氣田和中央反轉構造帶的NB1、NB2、NB3、HY、CX 與DQ油氣田(圖1)。平湖斜坡的天然氣縱向上分布于中—上始新統(tǒng)平湖組中—細砂巖儲層，中央反轉構造帶天然氣分布于漸新統(tǒng)花港組中—細砂巖儲層。用于金管熱模擬實驗的平湖組煤與炭質泥巖取自平湖斜坡，泥巖樣品取自黃巖構造帶，其TOC值分別為63.2%、21.2%與1.9%，Ro值分別為0.72%、0.62%與0.86%。

天然氣組分與輕烴分析分別使用裝配了PLOT Al2O3(50 m×0.53 mm)與HP-PONA(50 m×0.20 mm×0.5 μm)色譜柱的Aglient 6890N氣相色譜儀。利用氣相色譜-同位素比值質譜儀(GC-IRMS)進行天然氣組分碳同位素的分析。

3 實驗結果與討論

3.1 天然氣成因

天然氣甲烷碳同位素(δ13C1)與C1/(C2+C3)組成被廣泛用于研究天然氣的成因與運移分餾以及混源等次生變化[17]。西湖凹陷不同構造天然氣δ13C1值為-40.6‰～-29.2‰，C1/(C2+C3)值為3.92～36.71，均落在熱成因氣范圍內(nèi)(圖2)。由圖2可以看出,不同構造帶天然氣整體符合III型干酪根生成的天然氣熱演化趨勢。值得注意的是，天然氣樣品點分別聚集在幾個不同的小區(qū)域內(nèi)，表明其成因與來源可能有所不同。

由于乙烷具有較好的母質繼承效應，乙烷碳同位素組成被廣泛用于區(qū)分煤型氣和油型氣。通常將δ13C2等于-29‰作為區(qū)分煤型氣和油型氣的界線，煤型氣的δ13C2大于-29‰，油型氣的δ13C2小于-29‰[18-19]。西湖凹陷的天然氣δ13C2值為-28.8‰～-22.7‰，表明天然氣為煤型氣。

圖2 西湖凹陷天然氣δ13C1與C1/(C2+C3)關系Fig .2 Relation of δ13C1and C1/(C2+C3) of gases in Xihu sag

研究表明，C7輕烴系列中甲基環(huán)己烷主要來自高等植物木質素、纖維素和醇類等，其熱穩(wěn)定性較高，是指示陸源母質類型的良好參數(shù)，其大量存在是煤成氣輕烴的一個重要特征；各種結構的二甲基環(huán)戊烷主要來自水生生物的類脂化合物，并受成熟度影響，其大量出現(xiàn)是油型氣輕烴的一個特點；正庚烷主要來自藻類和細菌，對成熟作用較為敏感，是良好的成熟度指標[20-23]。C7輕烴化合物的相對組成常用于天然氣成因類型研究。西湖凹陷天然氣C7輕烴組成相似，均以甲基環(huán)己烷含量高(51%～60%，均值為56%)為特征(圖3)，而各種結構的二甲基環(huán)戊烷與正庚烷含量均較低(分別為21%～29%、18%～24%),這表明天然氣的母源主要為陸源高等植物，其成烴母質類型為腐殖型，屬于煤型氣。

圖3 西湖凹陷天然氣C7輕烴化合物族組成三角圖Fig .3 Ternary plot showing distribution of C7 light hydrocarbons of gases in Xihu sag

文獻[20]認為C7輕烴中鏈烷烴、環(huán)戊烷、環(huán)己烷系列的相對含量與源巖的母質類型和沉積環(huán)境有關，據(jù)此提出利用甲基環(huán)己烷指數(shù)區(qū)分不同母質類型形成的原油或天然氣:甲基環(huán)已烷指數(shù)大于50%±2%為腐殖型有機質，小于50%±2%為腐泥型有機質。經(jīng)計算，研究區(qū)天然氣樣品甲基環(huán)己烷指數(shù)51.4%～60.4%，表明天然氣輕烴來源于腐殖型母質。

3.2 天然氣熱演化程度

文獻[24-25]通過對巖屑與巖心吸附輕烴以及凝析油輕烴的組成研究，提出庚烷值和異庚烷值可有效評價油氣的熱演化程度，正常原油庚烷值與異庚烷值分別為18%～22%與0.8～1.2，成熟原油分別為22%～30%與1.2～2.0，過成熟油氣分別為30%～60%與2.0～4.0。西湖凹陷天然氣樣品庚烷值為6%～17%，異庚烷值為0.8～8.9，大多數(shù)天然氣樣品點都落在高成熟區(qū)域范圍內(nèi)(圖4、表1)。NB1、NB2與NB3氣田的天然氣具有異常高的異庚烷值，并且其庚烷值也低于其他樣品，推測可能是由于這些天然氣干燥系數(shù)大(均為0.97)，重烴含量低，輕烴測試存在誤差所致。但異常高的異庚烷值在一定程度上仍反映了其具有明顯更高的成熟度。此外，西湖凹陷天然氣樣品點均分布于文獻[25]所提出的芳香族曲線范圍附近，也表明天然氣來源于腐殖型母質。

圖4 西湖凹陷天然氣輕烴庚烷值與異庚烷值分布Fig .4 Heptane and isoheptane values of gases in Xihu sag

表1 西湖凹陷天然氣地球化學參數(shù)Table 1 Geochemical parameters of gases in Xihu sag

注：nC7—正庚烷；DMCYC5—二甲基環(huán)戊烷；MCYC6—甲基環(huán)己烷；MCHI—甲基環(huán)己烷指數(shù)；K1—(2-甲基己烷+2,3-二甲基己烷)/(3-甲基己烷+2,4-二甲基己烷)；P2/C7—P2占全部C7化合物的含量；P3—2-甲基己烷+3-甲基己烷；N2—1,1-二甲基環(huán)戊烷+1,3-二甲基環(huán)戊烷(順、反)；P3—3-乙基戊烷+3,3,-+2,3-+2,4-+2,2-二甲基戊烷。部分樣品中未檢測到2,3-DMC5，因此2,4/23-DMC5與T無法計算。

Mango穩(wěn)態(tài)催化動力學輕烴成因理論[26-27]認為：2,4-/2,3-二甲基戊烷(2,4-DMP/2,3-DMP)值與有機質受熱時間和母質類型無關，并且其對數(shù)與原油或天然氣的母質所經(jīng)歷的最高地溫(T)呈線性關系,即

在概率意義下, Alice 和Bob 能推斷出粒子s、t的態(tài)。然而,他們按概率可以獲得O5的值,卻不能推斷出粒子s、t的態(tài)。一旦他們確定了|Fj〉st(j=1,2,3,4),也就意味著知道了|Ej〉34,進而他們就能夠以一定的概率成功地交換他們的量子信息。換言之, 如果Alice和Bob 知道了粒子3、4的態(tài)是|E1〉34、|E2〉34、|E3〉34和|E4〉34中之一的具體態(tài),因這4個態(tài)依次可表示為

T=140+15ln(2,4-DMP/2,3-DMP)

(1)

研究區(qū)天然氣樣品2,4-DMP/2,3-DMP值為0.3～1.0，據(jù)式(1)計算的輕烴最大生成溫度為123.8～162.0 ℃(表1)，對應中等成熟—高成熟階段，這與利用庚烷值與異庚烷值定性評價結果基本一致。其中,大多數(shù)天然氣樣品的最大生成溫度在140 ℃左右，而NB1、NB2與NB3氣田的天然氣最大生成溫度為158～162 ℃，表明其熱演化程度更高。

受熱解引起的同位素分餾效應的影響，有機質生成的天然氣碳同位素值隨有機質熱演化程度增加而變重[28]。國內(nèi)外眾多學者基于不同盆地的天然氣碳同位素與其源巖實測Ro值建立了多種與Ro的經(jīng)驗方程[29-31]，但因地質條件的差異性導致這些經(jīng)驗公式并不適用于西湖凹陷。文獻[32]利用天然氣共生凝析油成熟度參數(shù)計算的Ro值與甲乙烷碳同位素進行擬合，建立了西湖凹陷天然氣δ13C-Ro方程，即

δ13C1(‰)≈58.67lnRo-44.37

(2)

δ13C2(‰)≈37.31lnRo-32.80

(3)

根據(jù)式(2)、(3)，利用δ13C1與δ13C2計算的天然氣Ro值分別為1.16%～1.81%、1.28%～1.87%(表1)，處于中等成熟—高成熟階段。與輕烴成熟度參數(shù)一樣，NB1、NB2與NB3氣田天然氣碳同位素計算的Ro值(1.71%～1.81%)也明顯高于其他天然氣樣品(1.16%～1.58%)(表1)。

平面上，中央反轉構造帶中部寧波構造帶NB1到NB3氣田的天然氣成熟度最高，往南黃巖構造帶的HY、CX與DQ油氣田天然氣成熟度逐漸降低，這與西湖凹陷中北部埋深大、熱演化程度高，南部埋深淺、熱演化程度低是一致的。平湖斜坡同一含油氣構造天然氣成熟度高低均有分布，表明可能存在不同氣源。

3.3 天然氣族群劃分

天然氣組分相對較為單一，通常可利用天然氣組分碳同位素組成與輕烴組成進行族群劃分。如前所述，西湖凹陷天然氣為煤型氣，反映母源組成的常規(guī)輕烴指標，如C7輕烴組成與甲基環(huán)己烷指數(shù)都極為相似(表1)，不能有效地區(qū)分天然氣的族群。本文嘗試采用Mango輕烴指數(shù)與天然氣組分與碳同位素組成進行天然氣的族群劃分。

戊烷(2,3-DMP)和2,4-二甲基戊烷(2,4-DMP)的質量分數(shù)變化很大，但它們的比值顯示出驚人的不變性，即

K1=(2-MH+2,3-DMP)/

(3-MH+2,4-DMP)≈1

(4)

隨著研究地區(qū)和樣品量的日益增加，發(fā)現(xiàn)K1并不總是約等于1，而是存在著一定的變化；但是具有相似來源的油氣，其K1值較為穩(wěn)定[26,33-34]。例如,塔里木盆地陸相原油中煤成油K1平均值為1.16，湖相油K1平均值為1.05[35];吐哈盆地煤成油K1值為1.35～1.66[36]。

西湖凹陷天然氣樣品K1值為0.98～1.30。其中,平湖斜坡天然氣K1值整體相對較高，大多為1.2～1.3；寧波構造帶NB1、NB2與NB3氣田天然氣K1值為1.11～1.14；黃巖構造帶HY與CX油氣田的天然氣K1值較低(約等于1)；而DQ油氣田兩個氣樣K1值分別為1.14和1.16(表1)。不同構造帶天然氣K1值的差異表明可能具有不同的成因來源，可作為天然氣族群劃分的依據(jù)。

按照Mango輕烴形成理論，不同結構類型的輕烴具有不同的演化途徑[24-25]。輕烴所涉及的關環(huán)反應不同，其反應速率常數(shù)相互獨立，隨干酪根結構及源巖溫度、壓力而變化[37]。因此，同源的油氣應具有不變的環(huán)優(yōu)勢或者呈現(xiàn)出系統(tǒng)的變化。例如,P2(2-甲基己烷+3甲基己烷)分別通過三環(huán)和五環(huán)反應形成N2(1,1-+1,反3-+1,順3-二甲基環(huán)戊烷)和P3(3-乙基戊烷+3,3-+2,3-+2,4-+2,2-二甲基戊烷)，它們的反應速率常數(shù)K25和K23相互獨立，因此N2/P3值能反映天然氣或原油之間的差別[26]。Mango研究發(fā)現(xiàn)同源的Midland原油具有相似的N2/P3值，而具有相同來源的Sabine原油N2/P3值隨P2/C7的增加而降低[38]。

如圖5所示，NB1、NB2與NB3氣田的天然氣分布較為集中，具有高的P2值和較低的N2/P3值，明顯區(qū)別于其他天然氣；HY、CX與DQ油氣田天然氣與平湖斜坡部分天然氣樣品具有相似的分布特征；平湖油氣田PH-E1、PH-E2、PH-E5、N-B、KQT-B井氣樣N2/P3值較高；NB13-A井氣樣具有最高的N2/P3值，與其他天然氣差異顯著，這表明它們屬于不同的族群。

圖5 西湖凹陷天然氣Mango輕烴參數(shù)特征Fig .5 Mango light hydrocarbon parameters of gases in Xihu sag

如圖6所示，西湖凹陷天然氣樣品δ13C1與C1/(C2+C3)和δ13C1與δ13C2的分布規(guī)律與Mango輕烴參數(shù)P2/C7與ln(N2/P3)組成十分相似，NB1、NB2與NB3氣田的天然氣碳同位素最重、組分最干;HY、CX、DQ以及平湖斜坡大多數(shù)天然氣碳同位素相對較輕，雖然分布范圍較廣，但具有相似的分布規(guī)律；而PH-E1、N-B與KQT-B井天然氣具有更輕的δ13C1，NB13氣田天然氣則具有更重的δ13C2。

綜合上述天然氣組分、碳同位素組成、K1值、P2/C7與ln(N2/P3)分布，可以將西湖凹陷天然氣劃分成4個族群：

圖6 西湖凹陷天然氣M甲烷和乙烷碳同位素組成特征Fig .6 Carbon isotopic composition of methane and ethane of gases in Xihu sag

1) 族群A：平湖斜坡KAT-A,BYT-A,N-A,TJT-A,PH-E2—PH-E5天然氣；

2) 族群B：中央反轉構造帶南部黃巖構造帶HY、CX與DQ油氣田的11個天然氣樣品；

3) 族群C：中央反轉構造帶中部寧波構造帶NB1、NB2與NB3氣田的7個天然氣；

4) 族群D：平湖斜坡的PH-E1、N-B和KQT-B天然氣以及NB13氣田的天然氣。

3.4 天然氣來源

西湖凹陷花港組上段烴源巖處于未成熟—低成熟階段，花港組下段烴源巖處于低成熟—成熟階段；平湖組烴源巖多處于成熟—高成熟階段，凹陷中心部位已進入過成熟階段；平湖組以下烴源巖熱演化程度則更高[1]。這表明，西湖凹陷天然氣主要為中等成熟—高成熟階段的產(chǎn)物，由此可以排除花港組烴源巖的貢獻。平湖組烴源巖厚度大、分布面積廣[39]，成熟度適宜[1]，推斷其可能是主要的烴源巖。

熱模擬實驗被廣泛用于研究烴源巖的生烴特征，烴源巖熱模擬產(chǎn)物組成特征可直接用于油氣源對比研究。挑選了西湖凹陷平湖組一、二段泥巖和煤，平湖組三、四段煤，以及平湖組三段炭質泥巖共4塊樣品進行金管熱模擬實驗，并分析了不同溫度條件下的氣態(tài)烴產(chǎn)物碳同位素組成。圖7展示了不同烴源巖在不同熱模擬溫度條件下的氣態(tài)烴產(chǎn)物δ13C1—δ13C3與其碳數(shù)倒數(shù)(1/Cn,n=1,2,3)的組成關系(中心曲線)。由圖7可以看出，隨模擬溫度升高，產(chǎn)物碳同位素逐漸變重。不同巖性的烴源巖生成的天然氣碳同位素組成具有明顯差異：煤生成的天然氣中心曲線斜率較小，相對平緩(圖7a)；炭質泥巖生成的天然氣中心曲線斜率更大，顯得更為陡峭(圖7b)；相比之下泥巖生成天然氣的中心曲線斜率介于煤和炭質泥巖之間(圖7c)。因此，將西湖凹陷不同族群的天然氣碳同位素與不同類型烴源巖熱模擬氣碳同位素對比即可確定這些天然氣的主要來源。

圖7 西湖凹陷天然氣與平湖組不同類型烴源巖熱模擬氣碳同位素組成對比Fig .7 Gas-source rock correlation using stable carbon isotopic composition of gases and different source rocks of Pinghu Formation in Xihu sag

由圖7a可以看出，分布于平湖斜坡的A族群天然氣與平湖組煤480～500 ℃時的熱模擬氣中心曲線特征相似，表明A族群天然氣可能主要來源于平湖組煤。分布于黃巖構造帶的B族群天然氣與平湖組泥巖具有較好的親緣性(圖7c)，表明該類天然氣可能主要來源于平湖組泥巖。這一氣源對比結果與前人對平湖斜坡與黃巖構造帶輕質原油和凝析油的來源是相符的，即平湖斜坡原油主要來源于平湖組煤，少部分來自泥巖，而黃巖構造帶原油主要來源于平湖組煤系泥巖[40-41]。上述油氣源對比結論與兩個構造帶的煤和泥巖展布特征相吻合，平湖斜坡煤層數(shù)量多、累計厚度大，在KQT、BYT與PH地區(qū)形成聚煤中心，而黃巖構造帶地處洼陷中央部位，泥質烴源巖厚度大，煤層發(fā)育程度低[42-43]。

分布于寧波構造帶的C類天然氣碳同位素較重，其中心曲線較為平緩(圖7)，與平湖組的3塊烴源巖熱模擬氣碳同位素組成均存在較大差異，不能直接對比確定其來源。文獻[44]對西湖凹陷輕質油/凝析油以及烴源巖的分析表明，泥巖富含黏土礦物，由于黏土礦物催化重排作用，其生成的原油中C29重排甾烷比較豐富；而煤中黏土含量低，其生成的原油C29重排甾烷含量較低。相對于泥巖，煤具有更多陸源有機質貢獻，其干酪根及生成的油氣碳同位素組成更重，輕烴中甲基環(huán)己烷、苯與甲苯含量更高，富含來源于裸子植物的二萜類化合物(異海松烷)，來源于蕨類植物的扁枝烷含量較低。因此，可以利用天然氣凝析油的特征區(qū)分煤和泥巖對油氣的貢獻(圖8)。

C類天然氣伴生凝析油(NB2氣田)飽和烴與芳烴碳同位素組成與平湖組煤樣較為相似(圖8a)。NB2與NB3氣田天然氣伴生凝析油C29重排甾烷/C29規(guī)則甾烷值低，全油碳同位素重(-26.0‰～-25.8‰)(圖8b)，具有煤貢獻原油的特征。此外，這些伴生凝析油輕烴富含苯、甲苯和甲基環(huán)己烷；二萜類豐富，并以來源于裸子植物的異海松烷占絕對優(yōu)勢，而來源于蕨類植物的扁枝烷含量極低(圖9)。這些特征表明，西湖凹陷C類天然氣伴生凝析油主要來源于煤，由此推斷C類天然氣也應主要來源于煤。從估算的天然氣成熟度(Ro=1.7%～1.8%)來看，應該是平湖組煤。

隨成熟度增加，天然氣組分碳同位素逐漸變重，由于甲烷相比于C2+烷烴受成熟度影響更大，中心曲線由陡峭逐漸變得平緩[45]。因此，西湖凹陷C類天然氣中心曲線斜率小于平湖組煤熱模擬生成的天然氣，是由于寧波構造帶圈閉形成時間較晚(中新世末期)[15]，捕獲的是以平湖組煤為主的烴源巖在高熱演化階段生成的天然氣。

圖8 西湖凹陷C類天然氣來源判識(底圖據(jù)文獻[44])Fig .8 Source identification of Group C gases in Xihu sag(base map after reference[44])

圖9 西湖凹陷C類天然氣伴生凝析油輕烴與二萜類化合物組成Fig .9 Light hydrocarbons and diterpanes of associated condensates in Group C gases in Xihu sag

D類天然氣中PH-E1、N-B和KQT-B樣品的干燥系數(shù)低(小于等于0.8)、甲烷碳同位素最輕(-40.6‰～-40.4‰)，但其乙烷與丙烷碳同位素相對較重，與A類氣體中成熟度較低者相當。通常認為這種δ13C1偏輕，而δ13C2、δ13C3“正?！钡默F(xiàn)象可能是次生變化造成的，例如運移分餾作用[46]或混入生物成因氣[45,47]。但是運移分餾作用與生物成因氣的混入都會使得天然氣中甲烷含量升高，這與其具有低的干燥系數(shù)相矛盾。此外，PH-E其他幾個氣樣所在儲層埋深均間隔幾百米，其碳同位素組成與干燥系數(shù)均比較接近，并未觀察到明顯的運移分餾現(xiàn)象，因此PH-E1氣樣δ13C1偏輕不可能是運移分餾作用造成的。這3個比較特殊的天然氣甲、乙烷碳同位素組成與平湖組炭質泥巖樣品在較低溫度下熱模擬生成的烷烴氣完全一致，丙烷略有偏差(圖7c)，這說明其主體應該來源于中等成熟度階段的平湖組炭質泥巖。

D類天然氣中NB13天然氣δ13C2與δ13C3略重于C類天然氣，但其δ13C1卻明顯更輕(-37.1‰與-30‰)，分析認為這種異常低的δ13C1可能是由于混入大量生物成因氣造成的，但是該氣藏埋深大于4 000 m，地溫大于130 ℃，不具備生物成因氣形成所需的低溫條件(小于80 ℃)[45]。另一種可能的解釋是，該氣藏混入了經(jīng)運移分餾作用改造過的富含12CH4的天然氣，并且該天然氣還具有甲烷含量高、C2+重烴含量低的特點。這2種天然氣混合的結果使得δ13C1變輕，而δ13C2與δ13C3基本不受影響，保留了其原始特征。重于C類天然氣的δ13C2與δ13C3值表明，NB13天然氣熱演化程度可能更高。此外，NB13天然氣伴生凝析油碳同位素值更重(-25‰)，輕烴組成也與A—C族群天然氣伴生凝析油不同，這表明NB13油氣可能具有其他來源。考慮到NB13油氣田更高的熱演化程度以及與其他油氣的差異，推斷其凝析油與天然氣中的C2+重烴可能來源于平湖組以下、成熟度更高的寶石組煤系烴源巖。

4 結論

1) 西湖凹陷天然氣C7輕烴中甲基環(huán)己烷占絕對優(yōu)勢，正庚烷與各種結構的二甲基環(huán)戊烷含量均較低，并且具有較重的碳同位素組成，表明研究區(qū)天然氣來源于腐殖型母質，為煤型氣。

2) 天然氣輕烴成熟度參數(shù)定性評價與天然氣甲烷、乙烷碳同位素組成定量計算結果表明，西湖凹陷天然氣主要形成于中等成熟—高成熟階段，Ro值為1.2%～1.9%。其中，平湖斜坡天然氣Ro值為1.3%～1.5%，且自北向南具有降低的趨勢；寧波構造帶天然氣成熟度整體最高，Ro值為1.7%～1.8%；黃巖構造帶天然氣成熟度有所降低，Ro值約為1.3%～1.6%，且自北向南HY、CX、DQ氣田天然氣成熟度呈逐漸降低的變化趨勢。

3) 利用Mango輕烴參數(shù)K1值與N2/P3、天然氣組分、甲烷與乙烷碳同位素組成將研究區(qū)天然氣劃分成4個族群：A族群天然氣分布于平湖斜坡；B族群天然氣分布于黃巖構造帶；C族群天然氣分布于寧波構造帶；D族群天然氣，散布于平湖斜坡。

4) 西湖凹陷氣源對比表明：A類天然氣主要來自平湖組煤；B類天然氣來源于平湖組泥巖；C族群為平湖組煤較高成熟度階段生成的天然氣；D族群中3個氣樣來源于平湖組炭質泥巖，1個氣樣可能有中下始新統(tǒng)寶石組烴源巖貢獻。