中国大气田地球化学特征

杨建磊

（中国石油大学胜利学院油气工程学院，山东东营 257000）

中国大气田地球化学特征

杨建磊

（中国石油大学胜利学院油气工程学院，山东东营 257000）

通过对中国48个大气田的地球化学特征进行总结，分析大气田组分、气源以及混合烷烃气，主要地球化学特征主要有：大气田中天然气组分主要以烷烃气为主，其中甲烷的平均含量为88%，乙烷、丙烷、丁烷的平均含量分别为3.3%、1.0%、0.5%；苏里格是我国年产气量最大与储量最大的气田，其分别占全国的15%、13%；我国大气田天然气主要以煤成气为主，油型气为辅，分别为27个和21个；混合烷烃气由于不同比例分为靖边型混合烷烃气、普光型混合烷烃气、徐深型混合烷烃气，并分析了各混合烷烃气成因。

中国；大气田；地球化学性特征

1 中国大气田概述

据统计，截止到2011年底，全国共发现48个地质储量超过300×108㎡的大气油田，总储量为945.9×108㎡，为全国总储量的81.5%，其分布地点见图1。我国天然气大部分从这48个大气田中产出，2011年共产气733.16×108㎡，占全国产气量的71.5%。其中，年产气量最大的是苏里格气田，产气量与储量分别是全国的15%、13%。以上数据表明，大气田在中国天然气工业中占据着重要的地位，所以研究大气田的地球化学特征具有现实意义，能够为中国大气田勘探与开发提供助力。

图1 全国大气田分布图

2 大气田地球化学特征

2.1 大气田气组分

2011年，我国针对9个盆地共48个大气田采集1 025个样品进行七组分分析，结果表明大气田主要由烷烃组成，其中甲烷的平均含量大约占88%，乙烷、丙烷、丁烷分别占3.3%、1.0%、0.5%，其余非烃类主要包括CO2、N2、H2S（几乎全部存在于碳酸盐储集层［1］）。分析大气田组分总结出以下规律：随烷烃气中碳组分的逐渐增加，其在大气田组分中平均含量占比也逐渐下降；烷烃气最高含量与平均含量规律一致。在所有采集的样品中，烷烃气在取样的98%大气田中含量占比高于70%，其余大部分组分为N2、H2S。其中，组分较为特殊的为莺琼盆地东方1-1气田（CO2含量在60%～80%之间）；松辽盆地长岭1号气田（CO2含量在17%～99%之间）；东方1-1号气田为典型的壳源型无机成因CO2，而长岭1号气田为幔源型无机成因CO2。

2.2 大气田气源

大气田的气源主要是指气组分中占据份额较大的烷烃气类型。48个大气田采样结果，并根据气体组分鉴别图分析可知，我国大气田气源类型较多，但绝大部分烷烃气以煤成气为主，例如，苏里格、大牛地、安岳等；以油成气为主，例如塔中1号气田、大天池；以生物气性烷烃气为主，例如台南；以混合气型烷烃气为主，例如，靖边、善光、徐深［2～3］（见表1）。

表1 我国盆地48个大气田气源类型

2.3 气源混合气型烷烃组分比例

混合气型烷烃气的研究存在几种不同的观点，主要是根据煤成气、油型气与无机气所占比例不同分类。

2.3.1 靖边型混合烷烃气：煤成气为主，油型气为辅

鄂尔多斯盆地的大气田储集层主要是经历了1.4×108a岩溶的古喀斯特碳酸盐岩，这些碳酸盐被称为奥陶系马家沟组［4］。对于马家沟组，一类认为其本为气源岩，主要为储集油型气，其次为煤成气。有学者在马家沟取样进行TOC测定，得到TOC的平均值为0.198%，证明马家沟组碳酸盐岩不是气源岩，不能作为油型气的气源。一类认为马家沟天然气主要为煤成气，其次为油型气。煤成气标准值一般大于-28‰，油型气标准值小于-29‰。在所测定样品中，奥陶系天然气样品的80%以上的值大于煤成气标准值，为煤成气源；剩下的20%样品的值小于油型气标准值，为油型气，主要来源于石炭-二叠系灰岩烃源岩，此岩在靖边最厚约40m。

2.3.2 普光型混合烷烃气：油气型为主，煤成气为辅

主要存在于普光气田中，分为飞仙关组和长兴组，均富含H2S的生物礁白云岩气藏。储集层中常能发现很多沥青，所以烷烃气一般被认为由石油裂解而形成的油型气。有学者在研究硫酸盐热化学还原反应后认为，当硫酸盐热化学还原反应加强时，烷烃气碳同位素组成也随之变重。但是普田气田中的甲烷中碳同位素对硫酸盐热化学还原反应［5］作用不敏感，而乙烷中碳同位素反之。对于大气田中H2S大于10%时，值的变化请况有不同的观点，有学者认为硫酸盐热化学还原反应作用会使值显著增加；有的学者认为硫酸盐热化学还原反应作用会使值变小。获得大多数学者［6］认同的是硫酸盐热化学还原反应与值之间没有必然联系，国外学者Barbala［7］对加拿大盆地进行研究发现与此结果相一致。综上所述，普光气田的变化与硫酸盐热化学还原反应作用没有关系，而是基于气源岩固有的性质。除此之外，正确解释值变大的原因才能避免忽略煤成气气源的事实。经检测，除PG-2井具有煤成气特征外，其余普光气田均为油型气为主，煤成气为辅的混合烷烃气。

2.3.3 徐深型混合烷烃气：无机烷烃气为主，煤成气为辅

主要存在于松辽盆地徐家围子断陷徐深大气田，其储集层为下白垩统营城组火山岩，组成群体有王家屯、升平、形成和丰乐气田。关于徐深型混合烷烃气田中无机烷烃气的成因以及无机烷烃气与煤成气之间的比例有两种不同的观点。一种是认为徐深型大气田以煤成气为主，掺杂无机烷烃气的混合气，一种是认为徐深型大气田以无机烷烃气为主，掺混部分煤成烷烃气。本文主要支持第二种观点，主要理由有三点：第一，通过样品测定可知，徐深型大气田中负碳同位素占主导地位，而负碳同位素系列的占比能够反映出无机成因气的特征，说明大气田以无机烷烃气为主。第二，幔源中氦含量多，能够证明深源无机烷烃气存在。经测定，徐深气田天然气R/ Ra值在0.8～1.9之间，转化为幔源氦值为10%～21%，又因-值大于0，说明这些井烷烃气多事无机成因。第三，升平气藏与汪家屯气藏部分气井汞含量极高。天然气汞含量分为高、极高，主要成因有以下两点：一是地壳深部无机贡在深断裂带活化时常会形成断裂带延伸的汞晕或汞环，或形成闭合成圈的汞气田、油气田，这是地球的排汞作用，并与氦的含量相关；二是据美国和中国的煤岩中汞含量的统计，煤岩自身汞含量可形成汞含量在6 550～14×106ng/m3的天然，汞含量极高，R/Ra值为1.7，计算出幔源氦的含量为20%，说明高含汞气具有幔源成因。与此同时，徐深型混合烷烃气具有负碳同位素系列趋势，证明其为无机成因。

3 结论

我国大气田面积广大，研究地球化学性质有助于大气田的勘探和利用。根据本文取样分析可知，天然气组分主要以烷烃气为主，其中甲烷含量高达88%，乙烷、丙烷、丁烷的平均含量分别为3.3%、1.0%、0.5%。我国大气田主要以煤成气为主，年产气量最大与储量最大的气田均是苏里格气田；混合烷烃气主要由于不同比例分为靖边型混合烷烃气、普光型混合烷烃气、徐深型混合烷烃气，并分析了各混合烷烃气成因。

［1］ 马中远，杨素举，徐勤琪，等.塔里木盆地先巴扎地区小海子组碳酸盐岩储集层主控因素分析［J］.石油实验地质，2015，（3）：300-306.

［2］ 戴金星，胡国艺，倪云燕，等.中国东部天然气分布特征［J］.天然气地球科学，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］ 赵卫卫，王宝清.鄂尔多斯盆地苏里格地区奥陶系马家沟组马五段白云岩的地球化学特征［J］.地球学报，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，郭彤楼.普光、元坝碳酸盐岩台地边缘大气田勘探理论与实践［M］.北京：科学出版社，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

杨建磊（1987—），男，山东东营人，助教，主要研究方向为油气藏的形成与分布。