靖边气田奥陶系气藏主力气源的探讨

杨涛涛

(西安石油大学地球科学与工程学院，陕西 西安710065)

鄂尔多斯盆地是我国第二大沉积盆地，面积约25万km2，其古生界蕴藏丰富的天然气资源。目前探明天然气主要在古生界，有上古生界和下古生界两套不同的含气系统，在鄂尔多斯盆地已知的大型和特大型气田中，除靖边气田主要发育在下古生界奥陶系风化壳外，其它气田都主要发育在上古生界石炭—二叠煤系砂岩中。

迄今关于鄂尔多斯盆地上古生界天然气成因，国内学者的主要观点是，气源为高－过成熟的海－陆交互煤系源岩［1－3］，靖边气田(下古生界)的气源虽然经过30多年的研究，但一直从在以上古生界煤成气为主和以下古生界海相油型气为主两种不同的观点［4－5］。对于靖边气田来说，虽然关于其天然气的成因持有不同的观点，但是不管是持哪一种观点，几乎所有的学者都承认上、下古生界天然气存在混合现象，只不过两类观点争论的焦点是以那一种为主，这也正是本文所要探讨的主要问题。

正确认识天然气的形成原因及其主要来源，对于今后气田的进一步勘探有着极为重要的指导意义。通过对靖边气田天然气碳同位素值进行数据分析发现，天然气碳同位素变化比较大(特别是乙烷)，所以，乙烷碳同位素更不适合作为判断上、下古生界来源天然气的标准［6］，因此本次研究主要是通过统计和测试靖边气田246口井甲烷δ13C1的值分布范围，煤成气和油型气的δ13C1—Ro关系的散点图来判断靖边气田奥陶系气藏的主力气源。

1 煤成气与油型气的鉴别

1.1 甲烷碳同位素值分布图法

通过对我国含油气盆地煤成气甲烷和油型气甲烷δ13C1值统计表明，我国煤型气甲烷的δ13C1值分布范围为－52‰～ －24‰。，其中主要分布区间为 －38‰ ～ －32‰。而油型气的 δ13C1，分布范围为－58‰ ～－30‰，主要分布范围为 －40‰ ～－35‰［7］。前者与后者相比较，煤成气总体上要富集重碳同位素。在结合前人关于奥陶系源岩的基础上本次对靖边气田天然气的碳同位素进行统计测试，统计测试的井数为在靖边气田西部地区23口井，中部地区185口井，南部地区38口井，总共为246口井。对其所含甲烷δ13C1进行统计，统计结果如下列图，从统计结果中可以看出靖边气田西部(见图1)和中部地区(见图2)

图1 靖边气田西部δ13C1(‰)分布图

图2 靖边气田中部δ13C1(‰)

δ13C1值分布范围为 －38‰ ～－24‰，其中主要分布区间为－34‰ ～－32‰，靖边气田南部地区(见图3)δ13C1值分布范围为 －34‰ ～ －24‰，其中主要分布区间为 －32‰～－26‰，从这次统计分析所有井总体来看(见图4)δ13C1值分布范围为－38‰～－24‰，其中主要分布区间为－34‰～－28‰，从以上统计结果可以看出总体上这些井口富集重碳同位素，符合我国煤型气甲烷的δ13C1值分布情况，所以可以判断靖边气田的主力气源为上古生界煤型。

图3 靖边气田南部δ13C1(‰)分布图

图4 靖边气田总体δ13C1(‰)分布图

1.2 根据 δ13C1—Ro关系图

烷烃气碳同位素主要由天然气的母质类型和成熟度决定，不同的母质类型形成的烷气碳同位素不同，随着天然气成熟度的增加，碳同位素变重，因此烷烃气碳同位素是判别各类成因天然气最有效和最常用的指标。就天然气母质类型而言，煤成气碳同位素较油型气重;烷烃气碳同位素对于同一母质类型形成的天然气。通过研究表明，不论是煤成气还是油型气，其甲烷碳同位素都与相应烃源岩的演化程度有较好的对应关系，因此，许多学者建立了煤成气和油型气的δ13C1—Ro关系［8］。在知道 δ13C1值后计算出其对应的 Ro的值，最后根据天然气碳同位素在煤成气和油型气 δ13C1—Ro两条曲线上对应的Ro值与实际烃源岩成熟度的符合程度，来判断是煤成气还是油型气。

沈平等［9］基于“六五”和“七五”的研究，得到的我国煤成气和油型气 δ13C1——Ro回归关系式为:

煤成气:δ13C1≈40.49 lgRo—34.0油型气:δ13C1≈21.72 lgRo—43.31

本次研究通过对靖边气田246口井天然气的碳同位素所含甲烷δ13C1按沈平等对我国煤成气和油型气δ13C1—Ro回归关系式进行统计得出:靖边气田煤成气和油型气δ13C1—Ro散点关系图(见图5)，由图可以看出靖边气田如果是油型气则天然气母源Ro平均为4.0左右，最高都到8.0了，这显然是不可能的，因为在这样高的热演化程度下，天然气一般早就分解了，这样高的成熟度也不符合鄂尔多斯盆地的实际地质情况。如果是煤成气可以从图中看出在δ13C1—Ro关系图中，Ro平均为1.0左右，最高位2.0，这一成熟度与鄂尔多斯盆地的煤成气原岩的实际成熟度是吻合的，因此，靖边气田奥陶系气藏主力气源应该属于煤型气即主力气源来自上古生界源岩。

2 结语

根据以上研究可以得到如下认识:

(1)通过对靖边气田甲烷δ13C1值统计表明，靖边气田δ13C1值分布范围为－38‰～－24‰，其中主要分布区间为－34‰ ～－28‰，总体上这些井口富集重碳同位素，符合我国煤型气甲烷的δ13C1值分布情况，可以判断靖边气田的主要气源为煤成气即靖边气田奥陶系气藏的主力气源为上古生界，主要是上古生界源岩生成的天然气倒灌或侧向运移，在奥陶系风化壳聚集成藏。

图5 靖边气田煤成气和油型气δ13C1(‰)散点分布图

(2)通过对靖边气田246口井天然气的碳同位素所含甲烷δ13C1按沈平等对我国煤成气和油型气δ13C1—Ro回归关系式进行统计得出，靖边气田煤成气和油型气δ13C1—Ro关系图，可以看出靖边气田如果是油型气则天然气母源Ro平均为4.0左右最高都到8.0了，这显然是不可能的，因为在这样高的热演化程度下，天然气一般早就分解了，这样高的成熟度也不符合该盆地的实际地质情况。如果是煤成气在δ13C1—Ro关系图中，Ro平均为1.0左右，最高位2.0这一成熟度与该盆地的煤型气原岩的实际成熟度是吻合的，因此，靖边气田奥陶系气藏主力气源应该属于煤型气。

(3)通过本次统计测量及前人的研究成果可以得出靖边气田为上、下古生界天然气的混合，主力气源应该属于煤型气即主力气源来自上古生界源岩。

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