柴达木盆地北缘天然气成因类型及气源判识.pdf

第3 0卷第 1 期 --5 天热气化 O I L G A S G E 0 L 0 G Y 2 0 0 9年 2月 文章编号 0 2 5 39 9 8 5 2 0 0 9 0 1一 o 0 9 0 0 7 柴达木盆地北缘天然气成 因类型及气源判识 宋成鹏 ， 张晓宝 。 ， 汪立群 ， 徐子远 ， 马立协 1 ．中国科学院 地质与地球物理研究所， 北京 1 0 0 0 2 9 ； 2 ．中国科学院 研究生院， 北京 1 0 0 0 2 9 ； 3 ．中国科学院 地质与地球物理研究所 兰州油气资源研究中心， 甘肃 兰州 7 3 0 0 0 0； 4 ．中国石油天然气股份有限公司 青海油田公司 石油勘探开发研究院， 甘肃 敦煌 7 3 6 2 0 0 摘要 测试并分析了柴达木盆地北缘9个油气田 圈闭构造 第三系和白垩系3 5个天然气样品的组分和碳同位素组成， 建立 了柴北缘天然气成因类型的判识指标， 划分其热演化阶段， 并进行了气源判识。研究结果表明 1 柴北缘天然气可划分为煤 型气、 油型气和混合气3种成因类型。伊克雅乌汝、 南八仙、 冷湖五号、 鄂博梁以及马北的部分样品具有煤型气特征； 冷湖三 号、 冷湖四号及冷湖五号和马北个别样品具有油型气特征； 葫芦山和马北部分样品属于混合气。2 伊克雅乌汝、 南八仙、 冷湖 五号和鄂博梁等煤型气样 品大多数处于高成熟演化阶段 ； 冷湖三号和冷湖 四号部分油型气样 品的成熟度较煤型气的偏低 ， 大 多数处于成熟演化阶段； 葫芦山的天然气为接近过成熟阶段的高熟气； 马北天然气样品的成熟度变化范围较大。3 冷湖三 号、 冷湖四号、 冷湖五号、 鄂博梁、 葫芦山的天然气主要来自于昆特依凹陷， 其中冷湖三号的天然气应源于昆特依凹陷偏腐泥 型母质， 而冷湖四号、 冷湖五号、 鄂博梁、 葫芦山的天然气应源于昆特依凹陷偏腐殖型母质； 南八仙的天然气主要来 自于下侏 罗统 J ． 伊北凹陷偏腐殖型母质； 马北的天然气来源比较复杂， 可能来自于伊北、 赛什腾、 尕西等多个生烃凹陷。 关键词 天然气； 碳同位素； 成因类型； 气源判识； 柴达木盆地 中图分类号 T E l 2 2 ． 1 文献标识码 A A s t ud y o n g e ne t i c t y p e s a n d s o u r c e d i s c r i mi n a t i o n o f na t u r a l g a s i n t h e n o r t h ma r g i n o f t h e Qa i d a m B a s i n S o ng Ch e n g p e n g 一， Zh a n g Xi a o b a o ， W a n g Li q u n ， Xu Zi y u a n ， Ma Li x i e 1 ． I n s t i t u t e o fG e o l o g y a n d G e o p h y s i c s ， C h i n e s e A c a d e m y of S c i e n c e s ， B e ij i n g 1 0 0 0 2 9 ， C h i n a ； 2 ． G r a d u a t e S c h o o l ， C h i nes e A c a d e m y of S c i e nce s ， B e ij i n g 1 0 0 0 4 9 ， C h i n a ； 3 ． K e y L a b o r a t o r y of G a s Geo c h e m i s t r y ， I n s t i t u t e ofGeo l o g y a n d Geo p h y s i c s ， C h i nes e A c a dem y ofS c i e nce s ， L a n z h o u ， Ga nsu 7 3 00 0 0， C hi na；4． Pe t r o l e um Ex pl o r a t i o n an d De v e l o pme n t Re s e ar c h I nst i t ut e， P e t r o C h i n a Q i n g h a i O i e l d C o m p a n y ， D u n h u a n g， Gansu 7 3 0 0 0 0， C h i n a Abs t r ac t Ba s e d o n t h e a n a l y s e s o f c he mi c a l c o mp o n e n t s a n d c a r b o n i s o t o p i c c o mp o s i t i o n o f 3 5 n a t u r a l g a s s a m p l e s f r o m t h e T e r t i a r y a n d C r e t a c e o u s r e s e r v o i r s i n 9 fi e l d s o r t r a p s t r u c t u r e s i n t h e n o r t h e r n e d g e o f Q a i d a m B a - s i n， we d e fin e d i n de x e s f o r i de n t i f i n g g e n e t i c t y p e s o f g a s， d e t e r mi n e d t h e t he r ma l e v o l u t i o n a r y s t a g e s， a n d i d e n t i - fl e d t h e s o u r c e s o f n a t u r a l g a s e s ． T h e r e s u l t s h o w s t h a t t h e n a t u r a l g a s e s i n t h e n o rt h m a r g i n o f Q a i d a m B a s i n c a n b e d i v i d e d i n t o t h r e e g e n e t i c t y p e s c o a l - t y p e， o i l t y p e， a nd h y b rid t y p e ． S o me o f t h e g a s s a mp l e s fro m Yi k e y a wu - ru ， Na n ba x i a n， Le n g h u - 5， Eb o l i a n g a n d Ma b e i a r e o f c o a l t y p e g a s ； s e v e r a l g a s s a mp l e s fro m Ma b e i a n d L e n g h u 一 3， L e n g h u- 4 a n d L e n g h u一 5 a r e o f o i l t y pe， a n d s o me g a s s a mp l e s fro m Hu l us h a n a n d Ma b e i a r e o f h y b rid t y p e ． S a mp l e s o f c o a l t y p e fr o m Yi k e y a w u ru ， Na n b a x i a n ， L e n g h u 一 5， a n d E b o l i a n g ， a r e mo s t l y a t h i g h ma t u r a t i o n s t a g e ； t h o s e o f o i l t y pe fro m Le n g h u - 3 a n d Le n g h u- 4 a r e mo s t l y a t ma t u r a t i o n s t a g e， t h o s e f r o m Hu l us ha n a r e a t o v e r ma t u r e s t a g e， whi l e s a mp l e s fro m Ma b e i h a v e h i g h l y v a ryi n g ma t u rit i e s ． Ga s e s i n L e n g h u一 3， -4， a n d一 5， Eb o l i a n g， a n d Hu l u s h a n， w e r e ma i n l y s o u r c e d fro m t h e Ku n t e y i d e p r e s s i o n ， a mo n g w h i c h g a s i n L e n g h u 3 w a s g e n e r a t e d b y 收稿 日期 2 0 0 8 0 2 2 1 。 第一作者简介 宋成鹏 1 9 8 0 一 ， 博士研究生 ， 石油地质 。 基金项 目 国家 自然科学基金项 目 4 0 4 7 2 0 7 1 ； 国家重点基础研究发展 9 7 3 计划项 目 2 0 0 6 C B 2 0 2 3 0 5 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 1 期 宋成鹏， 等． 柴达木盆地北缘天然气成因类型及气源判识 9 1 s a pr o pe l o r g a n i c ma t t e r a n d t h o s e f r o m L e n g h u - 4 a n d 一 5， Eb o l i a ng， a n d Hu l u s h a n， we r e s o u r c e d f r o m h u mi c 0 r - g a n i c ma t e ria 1 ． Ga s e s i n Na n b a x i a n we r e d e riv e d fro m hu mi c o r g a ni c ma t e ria l i n t h e Yi b e i d e p r e s s i o n； a n d t h o s e i n Ma b e i wa s o rig i n a t e d f r o m s u c h de p r e s s i o n s l i k e Yi b e i ， S a i s hi t e n g， Yuq i a， a n d Ga x i ． Ke y w o r d s n a t u r a l g a s ； c a r b o n i s o t o p e ； g e n e t i c t y p e ； g a s s o u r c e d i s c ri m i n a t i o n ； Q a i d a m B a s i n 天然气的成因类型与其母质干酪根 的类型及 热力学条件具有密切的关系。相同的干酪根母质 在经过相似的地质热力作用过程后必然产生地球 化学特征相似 的油气 ， 而不 同类型的干酪根母质 和不同的热力学条件下所产生 的天然气 ， 其组分 构成必然有所差异 。依此可分析天然气的来源及 天然气的可能成藏特征， 这对于不同地区天然气 研究和勘探都有着现实意义⋯。柴北缘侏罗系气 源充足 ， 储盖层和圈闭发育 ， 天然气成藏条件十分 优越 。目前已找到 了冷 湖、 南八 仙 、 马海 、 马西 1 和马北 8等气 田和含气构造 ， 但该 区已探 明的天 然气储量与天然气资源量相差甚远。勘探和研究 表明， 该区具有有 机质类 型多样 、 气 源岩 分布广 泛、 油气成 因复杂 而勘探难度 大等特点。随着该 区勘探力度 的加大 ， 针对上 述油气成藏地质特点 与存在的问题 ， 天然气成 因类 型的研究显得尤为 重要。因此 ， 笔者采集 了柴北缘 大量的天然气样 品并对其组分与碳 同位素进行了测试 ， 研究 了天然 气各有关组分的碳 同位素分布范 围和相互关系， 建 立了该区天然气成因类型的判识 指标和热演化模 式 ， 并对天然气的气源进行了判识 ， 以期 能为柴北 缘天然气的进一步研究和勘探提供理论依据。 1 地质背景 柴达木盆地是一个油气 资源丰富的 内陆 中、 新生代盆地， 共分为3个一级构造单元， 即东部凹 陷区、 西部 凹陷区和北部块 断带。柴达木盆地北 缘地区 简称 柴北缘 面积约 3 4 0 0 0 k m ， 北 以赛 什腾山为界 ， 西起 鄂博梁 ， 东 到北 陵丘、 南 陵丘 以 北 的地区 ， 中 、 下侏罗统煤 系烃 源岩层 分布广泛 ， 目前已发现 6个油气 田和 2个含油气构造。1 9 5 7 年至 1 9 5 9年该区发现 了冷湖三号 、 四号 、 五号和 鱼卡油 田及马海气 田， 1 9 9 5年发现 了南八仙油气 田， 探明石油地质储量 7 7 5 1 0 t ， 天然气地质储 量 1 2 41 0 m 。同时 ， 1 9 9 8年在冷湖四号上钻探 的深 8 6井 于古近 系获得 了工业 性油 流， 冷湖 六 号 、 七号及葫芦山一鄂博梁构造上也发现了良好的 油气显示。该 区主要 目的层 为第 三系， 烃源岩层 主要分布在 中、 下侏 罗统地层 中。下侏 罗统煤系 地层为柴达木盆地北缘主要烃源岩 系， 平面上呈 带状沿 N W S E向展布 ， 分布在冷湖一南八 仙构 造带及其以南地 区， 主要 的生烃 凹陷为昆特依 凹 陷和伊北凹陷。中侏罗统煤系地层为柴北缘地区 次要烃源岩系， 分布在冷湖构造带一马仙构造带以 北地区， 赛什腾凹陷为其重要的生烃凹陷 图 1 。 上述两套烃源岩都具有 良好 的生烃能力 ， 石油地 质资源量近 2 01 0 t 。 2 样 品与实验 测试和分析 了柴达木 盆地北 缘 9个油气 田 构造 第三系和 白垩系 3 6个 天然气样 品的组分 和碳同位素值 表 1 ， 表 2， 图 1 ， 其 中鄂博梁 I号 和葫芦山构造各 2个样 品、 冷湖构造 9个样品、 马 北构造 7个样品、 南八仙构造 1 0个样品以及伊克 雅乌汝构造 3个样 品， 样 品的分布在 区域上得 到 了较好的控制。样 品采集方法为将压力控制阀进 气端与气井排气 口相连， 出气端与钢瓶相连， 天然 气 由气井排气 口进入压力控制 阀， 再通过压力控 制阀导人钢瓶 中进行采集 。天然气组分 是 烃类 气体及 C O 2 ， H2 S ， N ， 0 ， A r ， He ， H 用装配有火 焰离子和热导检测器的 HP 5 8 9 0Ⅱ气相色谱仪测 定 。色谱条件为 内径 3 m m， 柱长 2 ． 4 m m的 MS 分子筛 ； 内径 3 m i l l ， 长为 4 m的 G D X一5 0 2色谱 柱 ； 柱温 3 0 ℃ 3 ． 7 m i n 升至 1 6 0 o C， 升温速率 7 0 C／ mi n ； 柱前压 2 0 0 k P a ； 载气 H e和 A r ； 进样 口温度 1 2 0 ℃ ； 使用 T C D和 F I D检测器温度为 1 8 0 C； 进样量 1 mL 。对 于大多 数组分 ， 检测 限 平均 为 1 0～ ～1 0一。主要 组分 的精度 在 5 ％ 以内。碳同位 素分 析在 D e l t a ． p l u s X L同位 素质 谱仪上完成 ， 该仪器由 H P 6 8 9 0气相色谱、 燃烧／ 转换炉、 接 口和 D e l t a P l u s X P质谱计组成。色谱 条件为 采用 A 1 O 色谱柱； 进口分流比 1 1 ； 进 样 口温 度 5 0 ℃ ； 流量 1 0 mL ／ mi n ， 恒 流 ； 升 温 程 序 3 0 ℃ 5 mi n 升至 2 0 0 o C 3 mi n ， 升温速率为 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 92 石油与天然气地质第30卷 图l柴达木盆地北缘侏罗系有效烃源岩及采样构造点分布 F i g ．1Distributionofef fectivesourcerocksandsamplingsitesinthenorthmargin ，Qaidam Basin 表1柴达 木盆地北缘天然气组分分析结 果统计 Table1Com posi tionanal ysi sdata ofgasfromthe northmarginofQaidamBasin 注括号 中的数字为测试样品数。 15／min 。碳 同位 素组成相 对于 PD B 标准报道。 估计碳同位素分 析误差为0．2％o。以上测试均 是在 中国科学院地质与地球物理研究所兰州油气 资源研究中心气体地球化学重点实验室完成。 3 天然气成因及气源判识 3．1天然气烃类组成特征 天然气的组分可分 为烃类与非 烃类，不同气 体组分在天然气 中所占的比例不尽 相同，这不仅 是 由于 天然气成因不同所致 ，而且与天然气运移、 成藏等因素有关。因此，研究天然气的组成特征， 对于判识 天然气成因以及成藏过程都具有重要的 理论和实用价值。 柴北缘天然气 中烃类气体以甲烷 为主，重烃 含量也较高，甲烷和重烃平均含量分别为8 6 ．1 1％ 24和7 ．23％24，但两者的变化范 围都较大 ， 分别在4 1 ．00％ ～ 98．01％和0．06％ ～ 26．05％之 问表1，反 映了不同油气田和含气构造天然气 样品成 因类型的较大差异。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 1 期 宋成鹏， 等． 柴达木盆地北缘天然气成因类型及气源判识 9 3 鄂博梁 I号1 8 0 5 ． 4～1 9 1 1 ． 0 E 3 2 3 1 ． 3 4 。 ． 8 - 3 2 0 ． 2 ／ 一 2 5 一 ． 2 1 5 ． 1 - 2 2 5 ． 0 ／一2 3 一 ． 2 2 3 ． - 2 - 2 2 3 ． 1 ／ 注 表中数据为最小值 一 最大值／ 平均值 样品数 。 3 ． 1 ． 1 鄂博梁一 伊克雅鸟汝构造带组分特征 鄂博梁I -号、 伊克雅乌汝和葫芦山的甲烷含量较 高， 其中鄂博梁I 号样品的甲烷含量均在 9 5 ％以上， 表现 出 干 气 的 特 征 ， 而 鸭 湖 甲烷 含 量 较 低 为 7 7 ． 4 9 ％， 表现出湿气的特征 表 1 。伊克雅乌汝、 葫芦山和鄂博梁I 号样 品重烃含量分布在0～ 5 ％之 间， 显示出重烃含量较低的干气特征 ； 鄂博梁I 号、 伊 克雅乌汝 和葫芦 山的 C ／ c 一c 值较 高， 均在 0 ． 9 5以上 ， 也表现出干气的特征。因此 ， 鄂博梁一 伊 克雅乌汝构造带天然气主要表现为干气的特征 。 3 ． 1 ． 2 冷湖一南八仙构造带组分特征 冷湖一 南八仙构造带天然气的甲烷含量较低， 其中冷湖、 马北和南八仙构造样 品的甲烷平均含量 分别为 8 0 ． 5 2 ％ 6 ， 8 O ． 1 0 ％ 5 和 8 7 ． 7 2 ％ 2 。 冷湖一 南八仙构造带样品的重烃含量相应较高， 南 八仙、 冷湖 和 马北样 品的重 烃平 均 含 量分 别 为 8 ． 3 1 ％ 2 ， 9 ． 2 4 ％ 6 和 1 5 ． 0 8 ％ 5 ， 上述样 品都 体现了重烃含量大于5 ％的湿气特征。冷湖一 南八 仙构造带天然气的 c l ／ c ， 一c 值也相应较低， 马 北、 冷湖 和南 八 仙 的 c ／ c 一c 值 平 均 为 8 3 ． 9 o ％ 5 ， 8 8 ． 9 8 ％ 6 ， 9 3 ． 8 5 ％ 2 ， 也表现 出偏 湿气的特征。 通过对 上述 天 然 气样 品 甲烷、 重 烃 含 量及 c ／ c 一c 值的分析表明 鄂博梁 I 号、 伊克雅 乌汝和葫芦山的天然气具有 明显 的干气特征 ； 冷 湖一 南八仙构造带的天然气具有湿气的特征， 赛什 腾潜伏中 1 2井 甲烷 、 重烃含量和 c ／ C 一c 值 分别为 8 7 ． 2 5 ％， 7 ． 6 9 ％和 9 1 ． 9 ％， 也具有 湿气 的 特征 ； 其 中马北 的 天然气样 品 甲烷 、 重烃 含量及 c ／ c ， 一c 值变化较大 ， 表现 出天然气成因复杂 的特征。从平面上来看 ， 由冷湖三号 、 冷湖四号到 冷湖五号天然气的甲烷含量和 c ／ c 一c 值表 现 出大体升高的趋势 ， 而由南八仙到马北天然气的 甲烷含量和C ／ C 一c 值则表现出大体降低的趋 势 ， 体现了不同构造带天然气成因类型的不同。 3 ． 2 天然气碳同位素组成特征 天然气 中烃类 的碳同位素组成是划分天然气 成因类型最重要的指标。天然气 甲烷碳同位素的 组成 8 n C 具有 随热演 化程度增强 而变重的特 征 ， 且分馏范围较宽 ， 是确定天然气成熟度的较佳 指标 娟J 。天然气重烃来 源相对 单一 ， 主要 为干 酪根或原油热解成 因， 同时， 其碳 同位素 8 c 和 6 b C 。 分馏范围较窄， 与母质的碳同位素 8 c 和 8 C 组成最接 近， 是推 断气源岩类型 的有效指 标 。 。 。其中 8 ” c 是 区别油型气 和煤型气的重 要标准之一 ， 戴金星认为 6 埒 C 大于一2 5 ． 1 ‰是煤 型气， 8 n C 小于一 2 8 ． 8 ％ o 是油型气 j 。徐永昌等 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 石油与天然气地质 第30卷 认为6 ” C 大于 一 28％0为煤型气 ，8 ” C 小于 一 30％o 为油型气 ” 。 。本文在 参 考上述划 分标准 的基础 上，结合柴北缘的地质 情况综合分析认为6 ” C ， 大于 一 27．5％o为煤型气 ，8 ” C 小于 一 27．5‰为油 型气。因此，将柴 达木盆地 北缘天然气划 分 为煤 型气、油型气和混合气3种成因类型。 3．2．1 煤型气 该成因类型的天然气主要分布在伊克雅乌汝、 南八仙、冷湖五号、鄂博梁以及 马北等地区，其碳同 位素的主体分布范围区间为8 ” C ．‰大于 一 4 0．0％o ， 6 ” C ，‰大于 一 27．5‰ ，6 ” C ，％o大于 一 26．5‰ 。其中 马北 和南八仙天然气样品的分布区间较大，在 8 ” c， 与8 ” C ，关系图上甚至分布到了趋势线以外，体现 了 马北和南八仙天然气成因复杂的特征表 2；图2。 3．2．2油型气 该成因类型的天然气主要分布在冷湖三号、冷 湖四号及冷湖五号。天然气碳同位素较轻，6 ” C 。 值位于 一 44．1％o ～ 一 37．0％0范围 ，s ” C ，值 介于 一 31．7％o ～ 一 28．8％o ，8 “ C ，值位于 一 29．10 ～ 一 27．4‰ ，主体分 布在 6 ” c。‰ 小于 一 4 0．0％o ， 8 ” C ，‰小于 一 27．5％o，8 ” C ，％o小于 一 26．5‰的区间 范围。与煤型气 相比较，该组 天然气 碳 同位素偏 轻，组分明显偏湿 表2；图2。 3．2．3混合 气 该成因天然气在图 2中位于趋势线的左上方 或下方，8 ” C ，值分布于 一 23．1‰ 一 16．1％。 ，6 C 分布于 一 27．7‰ 一 22．0％o ，主要分布了葫芦山和 马北的部分样品。其中葫芦山天然气6 ” C ．值较 鄂博粱I号 z 葫芦 山 冷湖三号 冷湖四号 x冷湖五号 马北 - 南八仙 伊克雅乌汝 红山 重，8 13 C ，较轻，可能混人了较高成熟度 的煤型气； 马北部分样品天然气8 ” C 明显偏轻，8 ” C ，较明 显偏重，也属于混合气。 3．3 天然气热成因特征 天然气成熟度研 究对天然气成因及气源对比 的研究具有重要的作用 。高先志等对柴达木盆地 北缘有机包裹体的研究 表明，该区主要有两期油 气成藏，时间分别对应于E， 。 一 N．末期以及N， 。 末 期，其中N。末期为主要的排油期，N ’ 末期为主要 的排气期，根据 排气期N。 。 末期柴达木盆地中 下侏罗统烃源岩的成熟度分布特征 图3，笔者 在前人已建立的天然气成熟度与碳 同位素关 系 的 基础上 “ ’“’”0 ，结合该区天然气形成的地质特征， 建立了柴北缘地区不同类型天然气 成熟 度与甲、 乙烷碳同位素的关系式 8 13 C l 54．68l gRr 38．734R 。 0．96 1 8 13 C 2 21．67l gR。 一 27．38 0R 。 0．54 2 依次计算了柴北缘36个样品的成熟度，并提 出了柴北缘天然气热演化程度的碳 同位素划分指 标表3 ”⋯ 。在以上研究基础之上根据天然气碳 同位素的差值8 ” C 一 6 ” C 。和 6 ” C ， 一 8 13 C 随成 熟度的提高而减小，且与母质类型无关 11玑”’的特 点，通过6 ” C 一 8 “ C ，和8 ” C ， 一 8 ” C 关系图对研 究区天然气样品 的成熟 度进行了划分图4，为 该区天然气热成因的研究提供了理论依据。 研究结果表明伊克雅乌汝、南八仙、冷湖五 号和鄂博梁等煤型气样品大多数处于高成熟演化 阶段，少数处于成熟演化阶段；冷湖三号和冷湖四 号部分油型气样 品的成熟度较煤型气的偏低，大 多数处于成熟演化阶段；葫芦山的天然气6 ” C ．值 图2柴达木盆地北缘天然气碳 同位素关系 Fi g ．2D iagramshowingcarbonisotopicrelation shi p ofgasinthenorthmarginofQaidamBasin 鄂博梁1号 m 葫芦山 冷湖三号 冷湖四号 x 冷湖五号 马北 ‘ 南八仙 红山 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 1期 宋成鹏，等 ．柴达木盆地北缘天然气成 因类型及气源判识 95 图3柴达木盆地北缘 中、下侏罗统有效烃源岩N ’3 na末期R 。等值线分布据王兆明2006改绘 Fi g ．3TheRocontour m ap3Maofef fectiveS OUFC erocksintheMid d le LowerJurassi c ，the n oflhmarginofQaidamBasin 表3柴达木盆地北缘热成因气演化 阶段划分的碳同位素指标 Tab le3Carbonis otopicindexfordefiningevolutionarystages ofthermogenic gasi nthenorthm arginofQai damBasin 鄂博梁I号 m 葫芦 山 冷湖三号 冷湖四号 冷湖五号 马北 - 南八仙 一 红山 10，05l UJ2025jU3 5 6 ’’C 2 6。’C 1，‰ 图4柴达木盆地北缘天然气碳 同位素差值关系 F i g ．4Diagramshowingthe6 ” C 2 一lan d 8 ” C 3 ．2rel ationshi p of naturalgasinthenoahm arginofQaidamBasin 较重，平均值为 一 19．9％o ，为接近过熟阶段的高熟 气；马北 天然气样品的成熟度变化范围较大，体现 了成因复杂的特征。 3．4 气源判识 天然气的成因与其源岩类型有 着 密 切 的关 系，煤型气主要来源于腐殖型母质，油型气主要来 源于腐泥 型母质 博 。 ，6 ” c是区别油型气和煤型气 的重 要指标之 一 ，笔者在 3．2节 中在前人已经提 出的乙烷碳 同位素划分天然气成因类型指标的基 础上，结合柴 达木盆地北缘的地质情况经综合分 析，将8 ” c‰值为 一 27．5‰作 为划分柴 达木 盆地 北缘煤型气和油型气的界限值。依据该界限值， 8 ” C ％o大于 一 27．5％0的区域分布了冷湖四号 、五 号、鄂博梁、葫芦山和南八仙及 马北大部分地区的 煤型气样品；8 ” C ％o／b于 一 27．5％o的区域 分布了 冷湖三号和马北少数地区的油型气样品。葫芦山 天然气碳同位素系列不具有6 ” C 。 6 ” C ， ∥C ， 6 ” C 。 8 ” C ，的正常演化序列 。J ，发生部分倒 转，应为混合气。根据上述天然气的成因类型的 划分以及依据天然气碳 同位素与成熟度 的关系式 1和式2 对 天然气样品成熟度 的划分，并结合 不同类型源岩及其成熟度 在 柴北缘地区的分布 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 石 油 与 天 然 气 地 质 第3 0卷 图 1 ， 图 3 ， 分析认 为冷湖三 、 四、 五号 、 鄂博梁的 天然气主要来 自于昆特依凹陷， 其中冷湖三号的 天然气应源于昆特依 凹陷偏腐泥型母质， 而冷 湖 四、 五号、 鄂博梁的天然气应源于昆特依凹陷偏腐 殖型母质； 葫芦山的天然气同位素序列倒转， 但成 熟度较高 ， 为混入了较高成熟度煤型气的混合气 ； 南八仙的天然气主要来 自于伊北 凹陷偏腐殖型母 质 ； 马北的天然气来 源 比较复杂 ， 可能来 自于伊 北 、 赛什腾 、 鱼卡和尕西等多个生烃 凹陷。上述气 源对 比 结 论 与 柴 北 缘 油 源 对 比结 果 基 本 一 致 ～ 。 4 结论 1 柴北缘天然气 中烃类气体 以甲烷为主， 甲 烷和重烃分布 范 围分别 为 4 1 ． 0 0 ％ 一9 8 ． 0 1 ％和 0 ． 0 6 ％ ～ 2 6 ． 0 5 ％， 平均含量分别为 8 6 ． 1 1 ％ 2 4 和7 ． 2 3 ％ 2 4 。天然气 8 ”C ． 分布在一 4 6 ． 3 ％ o ～ 一 1 8 ． 3 ‰范围， 平均为一3 0 ． 9 ％ o 3 5 ； 8 ”C 分布在 一 3 5 ． 2 ％ o 一 1 2 ． 5 ％ o 范 围， 平 均 为 一2 5 ． 0 ％ o 3 5 ； 8 1 3 C 分布 于 一2 9 ． 1 ％ o～一1 6 ． 1 ％ o 范 围， 平 均 为 一 2 3 ． 3 ％ o 3 2 。在平面上由北向南按构造带从冷湖 三号 、 冷湖 四号到冷湖五号 ， 再从南八仙到马北天 然气的组分含量 、 C ／ C 。 一C 比值和碳同位素值 有规律的升高或降低， 体现了不同构造天然气成因 的变化。 2 柴北缘天然气可划分为煤型气 、 油型气和 混 合气3 种成因类型。 伊克雅乌汝 、 南八仙 、 冷湖 五号 、 鄂博梁以及马北的部分样 品， 具有碳 同位素 较重的煤型气特征； 冷湖三号、 冷湖 四号及冷湖五 号个别样品 ， 具有天然气组分明显偏湿 ， 碳 同位素 较轻的油型气特征 ； 马北 的天然气样 品具有碳 同 位素值分布范 围广 ， 成因复杂的特征 。葫芦 山的 样品属于侵入较高成熟度煤型气的混合气。 3 柴北缘伊克雅乌汝、 南八仙 、 冷湖五号和鄂 博梁等煤型气样 品大多数处于高成熟演化 阶段 ， 少数处于成熟演化阶段； 冷湖三号和冷湖四号部 分油型气样品的成熟度较煤型气 的偏低 ， 大多数 处于成熟演化阶段 ； 葫芦 山的天然气为接 近过熟 阶段的高熟气； 马北天然气样品的成熟度变化范 围较大 ， 体现了成因复杂的特征。 4 气源判识结果表明冷湖三、 四、 五号、 鄂博 梁 、 葫芦山的天然气主要来 自于昆特依凹陷， 其 中 冷湖三号的天然气应源于昆特依凹陷偏腐泥型母 质 ， 而冷湖四、 五号 、 鄂博梁、 葫芦山的天然气应源 于昆特依凹陷偏腐殖 型母质 ； 南八仙的天然气主 要来 自于伊北 凹陷偏 腐殖型母质； 马北的天然气 来源比较复杂， 可能来自于伊北、 赛什腾、 鱼卡和 尕西等多个生烃凹陷。 参考文献 1 赵东升， 李文厚 ， 吴清雅 ， 等． 柴达木盆地天然气的碳同位素地 球化学特征及成因分析 [ J ] ． 沉积学报 ， 2 0 0 6， 2 4 1 1 3 5～1 4 0 2 胡勇， 刘平， 曹海防． 柴北缘侏罗系烃源岩地球化学特征及其 综合评价 [ J ] ． 大地构造与成矿学 ， 2 0 0 4， 2 8 4 4 6 4 4 6 9 3 徐永 昌． 天然气 成 因理论 及应 用 [ M] ． 北 京 科学 出版 社， 1 9 9 4 ． 9 7 ～1 0 6 4 戴金星． 天然气碳氢同位素特征和各类天 然气 鉴别[ J ] ． 天然 气地球科学 ， 1 9 9 3 ， 4 23 1 ～ 4 0 5 S t a l l I W J． C a r e y J r B D． S o u r c e r o c k id e n t ific a t i o n b y i s o t o p e a n a l y s e s o f n a t u r a l g a s e s f r o m fi e l d s i n t h e Va l Ve r d e a n d De l a wa rc b a s i n ， We s t T e x a s [ J ] ． C h e m i c a l G e do g y ， 1 9 7 5 ， 1 6 2 5 7 2 6 7 6 W h i t i c a r M． A g e o c h e mi c a l p ros p e r s p e e fi v e o f n a t u r al g a s a n d a t m o s p h e fi cm e t h a n e [ J ] ． O r g a n i c G e o c h e m i s t r y ， 1 9 9 0 ， 1 6 13 5 315 4 7 7 S c h o e l l M， Mu l t i p le o r i g i n s o f m e t h a n e i n t h e e a r t h [ J ] ， C h e mi c a l Ge o l o g y， 1 9 8 8， 71， 11 0 8 曾凡刚， 吴朝东． 吐哈盆地天然气成因类型探讨[ J ] ． 石油与天 然气地质， 1 9 9 8， 1 9 2 1 6 2～1 6 4 9 包建平 ， 朱翠 山， 张秋茶 ， 等． 塔里木盆地库车坳 陷不 同构造单 元天然气地