莺歌海盆地底辟带DF区天然气地球化学特征差异及其成因.pdf

第 3 7卷第 2期 2 0 1 5年 3月 石 油 寥 劈弛届 P ETROLEUM GEOLOGY & EXPE RI M ENT Vo t 3 7， No 2 Ma r ， 2 01 5 文章编号 ： 1 0 0 1 - 6 1 1 2 ( 2 0 1 5 ) 1 ) 2 0 2 1 1 0 9 莺歌海盆 地底辟 带 D F区 d o i ： 1 0 7 6 0 3 s 4 0 9 7 2 -01 5 0 03 33 天然气 地球 化学特征差异及其成 因 吴红烛 ， 黄 志龙 ， 裴健翔。 ， 童传 新 ( 1 中国石 油大学 油气 资源与探测 国家重点实验室 北京 ， 朱建成 ， 刘 平 ， 朱珊珊。 1 0 2 2 4 9 ； 2 浙江省地球物理地球化学勘查 院 杭州3 1 0 0 0 5 ；3 中国海洋石油总公 司 湛 江分公司 ， 广东 湛江5 2 4 0 5 7 ) 摘要 ： 以现代天然气地质学理论为指导 ， 综合运用天然气地球化学分析技 术 、 流体包裹体技 术及油气 成藏储层示 踪技 术对 莺歌 海盆地中央底辟区中深层高温高压带天然气地球化学特征 、 成因类型 、 充注期次 、 碳 同位 素序 列局部倒转 的成闪及纵横 P l 天然气 地球化 7 - 特征差异形成原冈进行 了研究。结果表明 ： 高温超压带内天然气 皆为热成因煤 型气 ，其烷烃气碳 同位素 系列局部 倒转 是多期次- FIN成熟 度天然气混合所致 ； 高温超 压带 内存在 4期流体充注 ， 前 2期为成熟一高成熟烷 烃气 ，后 2期为 商一过成 熟烷 烃气和无机成 ( ： 02 ， 且 高一过 成熟 天然气充注期早 于无机成 凶 c o ， ： 底辟 活动影响强度 差异及 天然气运移 通道类 型和发 育方 式不同 ， 是形成不同地区高温高压带 天然气地球化学特征差异的主要原 因 ， 底辟 多期 活动 和超压带周期性愈合导致 D1 1 底辟核 部区及其周缘 DI 3 -1 区高温高压带内 、 外天然气地球化学特征差异， 、 关键 字 ： 多期混合作用 ； 碳 同位素倒转 序列； 高温高压带 ； 底辟带 DF区 ： 莺歌海盆地 中图分类号 ： T El 2 2 1 文献标识码 ： A Ca u s e s o f na t ur a l g a s g e o c h e m i c a l di f f e r e nc e s i n t h e h i g h- t e mpe r a t ur e a nd o v e r pr e s s ur e z o ne o f DF1 - 1 d i a pi r b e l t ，Yi ng g e ha i Ba s i n Wu H o n g z h u ，Hu a n g Z h i l o n g ，P e i J i a n x i a n g ， T o n g C h u a n x i n ，Z h u J i a n c h e n g ，L i u P i n g ， Z h u S h a n s h a n (I _ S t a t e K e y l x l b o r a t o r y o f P e t r o l e u m R e s o u r c e a n d P r o s p e c t i n g， C h i n a U n i v e r s i t y o f P e t r o l e u m， B e ij i n g 1 0 2 2 4 9 ， C h i n a ； 2 _ Z h e j i a n g G e o p h y s i c a l a n d G e o c h e m i c a l E x p l o r a t i o n l n s t i t a t e ，H a n g z h o u ， Z h e j i a n g 3 1 0 0 0 5 ，C h i n a ； 3 C N O O C Z h a n j i a n g B r a n c h ， Z h a n g fi a n g ，G u a n g d o n g 5 2 4 0 5 7 ，C h i n a ) Abs t r a c t：Na t u r a l g a s g e o c h e mi s t r y，flu i d i n c l u s i o n a n a l y s i s a n d g a s r e s e r v o i r a c c u mu l a t i o n t r a c e r s ，h a v e b e e n u s e d t o s t u d y na t u r a l g a s g e o c h e mi c a l c h a r a c t e r i s t i c s， g e n e t i c t y p e s ， fil l i n g p e r i o d， c a u s e o f c a r b o n i s o t o p e p a r t i a l i nv e r s e s e q u e n c e a n d t h e c a u s e s o f g a s v a r i a b i l i t y bo t h v e rti c a l l y a n d h o r i z o nt a l l y i n t h e h i g h t e mp e r a t u r e a n d hi g h p r e s s u r e b e l t i n t h e c e n t r a l d i a p i r i c z o n e o f t h e Yi n g g e h a i Ba s i nI n t h e h i g h t e mp e r a t u r e a n d o v e r p r e s s u r e a r e a，n a t u r a l g a s i s t h e r mo g e ni c c o a l t y p e g a s，a n d t h e pa r t i a l i n v e r s i o n o f c a r b o n i s o t o p e s o f a l k a ne g a s i s c a u s e d b y t h e mi x t u r e o f n mhi p e r i o d g a s e s t h a t a r e o f d i f f e r e n t n mt ur i t i e s Th e r e a r e f o u r p e r i o d s o f f l u i d f i l l i n g i n t h e h i g h- t e mp e r a t ur e a n d o v e r pr e s s u r e a r e a T he fir s t t wo p e r i o d s a r e ma t ur e o r hi g h ma t u r i t y a l k a n e g a s wh i l e t h e s e c o n d t wo p e r i o ds a r e h i g h ma t ur i t y o r o v e r ma t u r e a l k a n e g a s a n d i n o r g a n i c CO2 Th e f i l l i n g p e r i o d o l t he h i g h ma t u r i t y a n d o v e r - ma t u r e a l k a n e g a s i s e a r l i e r t ha n t h a t o f t h e i n o r g a ni c CO2 T he i n fl u e n c e o f d i f f e r e nt di a p i r i c a c t i v i t y，t o g e t h e r wi t h d i f f e r e n t g a s mi g r a t i o n c h a n n e l t y p e s a n d d e v e l o p me n t i s t h e ma i n r e a s o n f o r g a s di f f e r e n c e s i n d i f f e r e n t h i g h t e mp e r a t ur e a n d h i g h- p r e s s u r e z o n e s Mu l t i p e r i o d i c d i a p i r a c t i v i t y a n d p e r i o d i ( 。 o c c u r r e n c e o f o v e r p r e s s u r e c a u s e d t h e g a s c h e mi s t r y di f f e r e n c e s i n s i d e a n d o u t s i d e o f t h e h i g h t e mp e r a t u r e a n t i h i g h p r e s s u r e z o n e i n t he d i a p i r c o r e o f D1 1 a n d n e a r b y D1 3 1 Ke y wo r ds ： mu l t i p e r i o d mi x i n g； c a r b o n i s o t o p e i n v e r s e s e q u e n c e：h i g h t e mp e r a t u r e a n d o v e r p r e s s u r e z o n e； DF z o n e i n di a p i r b e h；Yi n g g e h a i Ba s i n 莺歌海盆地 中央底辟带具有优越 的天然气成 藏条件 ， 目前已在盆地异常高温高压带 ( 压力系 数1 8 ) 外部莺 歌 海组二 段上部一 乐东组 ( 称 浅 层 ) 中发现 了大量油气 ， 这些天然气成分复杂， 具有 收稿 日期 ： 2 01 4 0 3 2 4 ； 修订 日期 ： 2 0 1 5 - 0 1 一l l 。 作者简 介： 吴红烛 ( 1 9 8 5 一 ) ， 男， 博十 ， 从事 油气藏形成与分布研究 。E - m a i l ： w u h o n g z h u _ O 0 1 1 6 3 “ 基 金项 目： 围家科技重大项项 目“ 莺琼盆地低品位天然气成藏机制与潜力分析” ( 2 0 1 I Z X 0 5 0 2 3 0 0 4 0 0 8 ) 资助。 2l 2 石 油 寥 驺 沾 届 第 3 7卷 成藏期近 、 成藏时间短_ 2 _ 及高温幕式充注 4 等特 点 近年来 莺歌海盆地天然气勘探方向逐渐转向 中深层异常高温高压领域 有学者认为盆地中压力 系数大于 1 8的强超压区天然气难 以成藏_ 5 J 。 目 前 D l 1 、 D1 4和 W1等井 先后在 DI 一1 、 D1 3 一l和 D l 3 2区高温高压带黄流组和梅山组大型叠置海 底扇砂体储层中， 获得重大天然气突破 J 。笔者 通过对比分析 D1 一l 、 D1 3 1 、 D1 3 2气 田高温超压 带内外天然气组分和同位素特征 、 气藏储层包裹体 均一温度及黏土矿物含量 资料 。 结合前人成果 ， 对 盆地 中央底辟区中深层高温超压带天然气 成因类 型 、 充注期次 、 碳 同位素序列局部倒转的成因及纵 横向天然气地球化学特征差异形成原因进 行了研 究 。 以期丰富高温高压带天然气成藏理论 。 1 区域地质概况 莺歌海盆地是在前古近系基底上发育的新生 代高温高压盆地， 盆地以号断裂和黑水河大断裂 为界 可划分为 3个一级构造单元 ： 莺东斜坡 、 莺西 斜坡 、 中央坳 陷( 图 1 ) 。其 中， 中央坳陷 内的莺歌 海凹陷发育 5排底辟构 造 ( 底辟 构造所在 区域称 为中央底 辟带 ) ， 研 究 区位 于 底辟 带 北 部 ， 包 括 D I 一 1 底辟核部 区及底辟波及区的 D1 3 1 、 D 1 3 2 和 Dl 3 2 w区( 图 1 ) ， 目的层位黄流组 ( N h ) 和梅 山组 ( N， m) 处于高温超压带。前人研究表明， 盆地 存在 2套气源岩 ： 渐新统崖城组和中新统三亚一梅 山组 D 。崖城组是 一套海岸平原 含煤 烃源岩 ， 在临高地区及其东北可能有分布。中新统烃源岩 主要分布于中央坳陷区， 是底辟 区浅层气 田的主要 气源岩。截至 2 0 1 2年底 ， 研究区内成功钻探 2 0余 口高温高压探井 ， 在异常高温高压带发现大量岩性 气藏和构造一岩性气藏。 2 天然气地球化学特征及其差异 2 1 天然气 组分 特征 及其 差异 中央底辟区高温超压带天然气组分 南烃类 和 非烃类 2部分组成 其组成特征与浅层天然气相同 ( 表 1 ) ： ( 1 ) 天然气组成 中甲烷 和二氧化碳 含量差 异大 ： 底辟核部区 DI 一 1 气 田及其周缘 D1 3 1 气 田 天然气甲烷和 C O， 含量变化范围宽 ( 与该气田浅层 N ， Y天 然 气 特 征 相 似 ) ， 甲烷 含量 为 2 2 2 l 8 4 6 6 二氧 化碳 含量 为 1 9 4 6 9 4 0 ： 距 离 D1 1 较远的 D I 3 2气田天然气组 分变化范围相 对较窄 ， 以烃类为主， C O ， 含量低； D 2 9 1 气田超压带 内天然气组成与浅层的相似， 以低烃类含量和高 C O ， 含量为特征。( 2 ) 重烃含量低 ， 一般不超过3 0 ， 且 随碳数增加， 重烃含量逐渐降低。( 3 ) 天然气干燥系 数( C 。 C ) 介于0 9 5 0 9 9 ， 大都属典型干气。 目曰目固E 亘团l 禹 釜 粉 砂 岩 ； 墓 箍 鐾 泥 岩 盖 层 储 层 源 岩 图 l 莺歌海盆地区域构造划分与地层柱状图 据中海油湛江油田分公司( 1 9 9 9 ) ， 略修改。 F i g 1 R e g i o n a l t e c t o n i c d i v i s i o n a n d g e n e r a l i z e d g e o l o g i c a l c o l u mn o f Yi n g g e h a i B a s i n 第 2 期 吴红烛 等 莺歌海盆地底辟 带 D F区天然气地球化学特 征差 异及 其成因 2l 3 ( 4 ) 天然气中 N ， 含量介于 1 3 1 3 0 1 5 ， 多数气 藏 中 N ， 含量大于 5 0 。 2 2天然气组分同位素特征及其差异 与浅层天然气相比， 中深层高温超压带内天然 气组分碳同位素具有如下特征( 表 1 ) ： ( 1 ) 甲烷碳 同 位素( ” c ， ) 分布范围较窄( 一 3 9 2 7 。 一 3 0 2 8 。 ) ， 重 C 样品更 多， 未 见小于 一 4 0 0 。 样 品。 表明 中深 层高成熟度天然气会更多 ； ( 2 ) 乙烷和丙烷碳 同位 素分布范 同 明 显较 宽 ， 超 压带 内天然 气 C ， 为 - 2 4 0 e - 2 7 0 。 ， 6 ” C 3 为- 2 3 ， 0 。 - 2 7 0 c ， 6 C 2 和 ” C 较中浅层天然气偏轻 1 0 2 O ， 且有较 多的样品6 C ， 、 6 ” C 小于一 2 7 0 ， 反映深部气源贡献 更大 ； ( 3 ) 超压带 内天然气 C “ 为一 2 0 0 c 一 0 c ， 与 浅层的基本相同， 具有机和无机 2 种成因。 不同地 区高温超压带 内天然气组分碳同位素 还具有差异 ： 底辟波及区 D1 3 2气田天然气 6 ” C 明显轻于底辟核部 D1 一i气 田及其周 缘的 D1 3 1 气 田天然气( 表 1 ) ； Dl 3 - 2气 田天然气 6 ” C 值多 小于一 1 0 O ( 表 1 ) ， 以有机成因为主 ， D1 3 1气田 和 D1 1 气田天然气 C ， 为一l 0 5 一 0 6 5 ， 多数样品大于一 6 0 。 ， 为无机成因。说明距离底辟 较远的 D 1 3 2气田可能是一个相对独立的成藏 单 元 ， 受底辟影响很弱。 此外 ， 高温超压带内的天然气 多见碳同位素局 部倒转序列 ， 但倒转天然气样品数在不同地 区分布 也有差异 ： 底辟核部 Dl - l气田天然气多数样品局 部倒转 ， 底辟周缘 D 1 3 1 气田部分样品局部倒转， 距 离底辟区较远的 D 1 3 2气田则以正序列为主( 表 1 ) 。 表 1 莺歌海 盆地 D区浅层与高温高压带天 然气 组分 、 碳 同位素特征统计 Tab l e 1 Ch ar a c t e r i s t i c s o f g as c ompo ne nt s a nd c a r bo n i s o t o pe s i n s ha l l ow ，hi g h- t e m p e r a t u r e an d hi g h p r e s s ur e a r e a，Do ng f a ng bl o c k，Yi ng g e ha i Ba s i n + 表示未检测到 C a 烷烃气。 2 1 4 石 油 雾 弛 届 第 3 7卷 A ：煤 。 油 型 气 g C C 。 2 0 4 o 6 0 8 0 l 0 o c 0 】 含量， aD l 3 - 2 气田( N ) o D1 3 一 I 气 田( N ) - DI I 气藏( N m ) c 1 D I - I 气田( N ) 图 2 莺歌海盆地中央底辟区中深层高温超压带内烷烃气类型及二氧化碳成因 Fi g 2 Ge ne s i s i de n t i f i c a t i o n o f c a r bo n d i o x i de a n d t y p e s o f a l k a n e g a s i n h i g h t e mpe r a t u r e a n d o v e r p r e s s u r e z o n e o f me d i u m d e e p s t r a t a i n t h e c e n t r a l d i a p i r i e z o n e ，Yi n g g e h a i B a s i n 3 天然气地化特征差异形成原 因 3 1 天然气成因类型分析 戴金星等l l 认为 C ， 一 2 7 5 o 的烷烃气是 煤成气 ， 6 ” c ， 一 2 9 0 。 而研究 区 中深 层超 压 带 内的 天然 气 8 ”C ， 介 于 一 2 8 7 9 。 一 2 2 3 2 。 ， 若采用董伟 良等 的莺一琼 盆地煤型气划分标准 ( 6 C ， 一 2 8 0 ) ， 则 D 1 3 2 气田的 W4气藏和 D l l 气藏天然气为油型气( 6 C ， 一 2 9 0 c 更合适 ( 图 2 a ) 。此外 ， 天然气 i C n C 比值大小也能反映其成因类型 ， 煤型气该 值一般大于 0 8 _ 1 ， 研究 区天然气主要 是煤型气 ( 图 2 b ) 。天然气 6 C， 皆大于一 4 0 0 。 ， ” C ， 一 6 ” C 为4 6 c 1 1 9 c ， 不难判断其应为热成因气。 研究区各气藏中， C O ， 气体含量和同位素特征 差异较 大。D l l和 Dl 3一l气 田超 压 带 内 的 81 3 C ，介于一 9 3 7 c 0 6 5 c ( 一般重 于一 6 0 。 ) ， C O 含量都在 2 0 以上 ( 图 2 c ) ， 属于典型 的无机 成因气； 而 D1 3 2气 田超压带 内 C O ， 以有机成 因 为 主( 8 1 3 C a ，偏轻 ， 一般小于一1 0 。 ) ， 其含量低 ， 一 般不足 2 ， 与富甲烷烃类气体伴生 3 2 天然气来源与期次剖析 3 2 1高温超压带 内天然气来源 根据沈平等| I 建立的莺一琼盆地 8 1 3 C 一 R 关 系方程( C 。 = 6 0 2 1 l o g R 3 6 2 4 ) 和莺歌海盆地气 源岩埋深 D 关系方程 ( D= 4 8 0 1 一l o g R + 3 6 6 6 2 ) 东方区高温高压带天然 气主力气源 为 0 8 9 1 2 6 ， 埋深为 3 4 0 0 4 1 0 0 I l l ， 即烃类主要来 自黄 流组和梅一段上部泥岩 ， 这显然与本地区地质实际 情况不符。利用“ 九五” 梅山组岩样测定结果建立的 莺一琼盆地 ” C ， R 关系方程 ( 6 C =1 0 3 8 8 R 一 4 7 8 6 4 ) 计算 ， 发现其 尺 值较沈平等| I 8 公式计算结 果略高， D 1 1 和 D 1 3 1 气 田黄流组和梅山组天然气 为高成熟气( 对应 尺 ， 值为 1 3 4 1 6 9 ) ， D 1 3 2气 田黄流组 天然气为成熟一高成熟气 ( 对应 尺 、 值多 介于0 8 3 1 4 3 ) ， 推测其主力气源岩为梅山组 泥岩 ， 这与“ 十一五” 研究成果“ 烃类主要来 自梅 山 组” 和前人I 2 ， 研究认识基本一致 。 也符合东方 区成藏期近和幕式充注 的地质条件 。东方 区 目前 尚无中新统三亚一梅山组泥岩镜质体反射率数据 ， 但盆地高温高压带源岩演化受强超压抑制作用 已 被证实 。采用中央凹陷 D1 、 邻区 L D 2 2 一 卜 7和 受超压抑制作用明显的 L D 3 0 一 卜 l A l 2 。 0 3口井泥 岩 与深度关系， 推测东方地区( 不论是底辟区还 是 底辟波及区) 埋深小于 4 0 0 0 m 的黄流组 泥岩 尺 不足0 7 5 ( 图3 ) 。 因此 ， 中央底辟 区深层超压带 图 3 莺歌海盆地 中央底辟区 中深层高温 超压带 内天然气成熟度 与泥岩 成熟 度对 比 F i g _ 3 C o mp a r i s o n o f g a s ma t u r i t y a n d mu d s t o n e ma t u r i t y i n t h e h i g h t e mp e r a t u r e a n d o v e r p r e s s u r e z o n e o f me d i u m d e e p s t r a t a i n c e n t r a l d i a p i r i c z o n e ，Yi n g g e h a i B a s i n 抽 如 如 童 嚣鄹 第 2期 吴红烛 ， 等 莺 歌海盆地 底辟 带 D F区天然气地球 化学 特征差异及其成 因 2l 5 内天然气主要 来 自深部梅山一 亚组烃源岩或渐 新统烃源岩， 莺一黄组烃源岩贡献较小 3 2 2高温超压带内天然气充注期次 Dl 2井黄流组 气组储层包裹体均一温度表 明， 该气藏至少存在 2期流体充注 ( 图 4 a ) 。从气 藏现今的天然气组分含量和同位素来看 这 2期流 体是以烷烃气为主 ， C O ， 含量低 ， 2期天然气混合充 注也导致 了该 气藏 烷烃气 碳 同位 素的局 部倒 转 ( 表 1 ) 。此外 ， 从 D1 2井 黏土矿物 中伊利石含量 、 伊一蒙混层中蒙脱石含量随深度演化关 系看 气藏 所在储层 的伊利石含量 ( 4 2 ) ， 伊一蒙混层 中蒙脱石含量 ( 约 2 0 ) 高于围岩( 一 4 O ) 为主( 表 1 ) ， 气藏 C 0 ， 含量皆大于 4 0 ， 它对应于郝芳等l 4 】 分析的 D1 1 浅层气田第 四期充注 流体 ， 即 C O ， 为最后 一期 充 注。该气藏 C ， 一 4 0 ， 可能是深部无机碳 酸 盐岩分解形成的， 这期流体充注时温度很高 ( 1 9 0 q C) ， 导致气层段储层 黏土矿物转化 异常， 即黏 土 矿物 中伊利石含量明显高于周围的泥岩。 超压带 内 6 nC 。 一 3 4 0 。 的天然气 ( 对应 R 1 3 3 ) 既有与无机 成因 C O ， 伴生 的， 也有与有机 成因 C O ， 共生的 ( C O ， 含量都不 高) ( 图 5 ，表 1 ) ， 表明存在一期 C ， 一 3 4 0 的高一过成熟烷烃气 的充注 ， 这期天然气 与无机 C O ， ( 对应郝芳等 4 J 认 为的第 四期天然气 ) 并非 同一期充注 的， 它也有别 于 D 1 1中浅 层气 田第二 和第 期流体 ( 据 郝芳 等 J 研究 ， 其 ” c 介于一 4 0 0 一 3 6 0 ) 。前人 研究也指出， 中央底辟 区烷烃气充注早 ， 无机 C O ， 为晚期充注 2 。 ， 充注期在距今 0 4 Ma 之后_ 6 l 。综 合分析认为， 盆地深层超压带存在 4期充注， 其中， 前 3期为热成因烷烃气充注 ， 高一过成熟 天然气和 无机 C O ， 为最晚的 2期 ， 但高一过成熟天然气充注 要 早 于无机 成 因 C O ， 。 3 3 天然气碳同位素倒转成因 有机成因天然气碳同位素序列局部倒转成因 有 4种【 卜 ： ( 1 ) 烷烃气的某一或某些组分被细菌 氧化： ( 2 ) 有机成因气与无机成因气混合 ； ( 3 ) 油型 。 1 ， 牛I I 气组 l r 2 8 7 7m、 、 俐 1 f 8 0 1 o 0 l 2 0 1 4 0 1 6 0 I 帅2 0 0 2 2 0 2 4 0 包裹体均一温度F C 网4 莺歌海盆地中央底辟区深层高温超压带内气藏储层包裹体均一温度 F i g 4 I n c l u s i o n h o mo g e n i z a t i o n t e mp e r a t u r e o f t h e g a s r e s e r v o i r i n t h e h i g h t e mp e r a t u r e a n d o v e r p r e s s u r e z o n e o f d e e p s t r a t a i n t h e c e n t r a l d i a p i r i e z o n e ，Yi n g g e h a i B a s i n ” C ， D1 3 2 气 州 ，h ) OD1 3 - 1 气 田( N ，h ) ” C B ， oD1 1 气 田【 N h ) _DI l 气 藏 N ) 图 5 莺歌海盆地 中央底辟 区深 层高温超压带 内天然气充注期次分析 F i g 5 G a s fi l l i n g p e ri o d i n t h e h i g h t e mp e r a t u r e a n d o v e r p r e s s u r e z o n e o f d e e p s t r a t a i n t h e e e n t r d i a p i r i e z o n e ，Y i n g g e h a i B asi n 4 3 2 0 牛 鞯咂蘑 2 1 6 石 油 寥 嚣 弛 届 第 3 7卷 气与煤型气混合 ； ( 4 ) 同源不同期气或同期不同源 气的混合。 3 3 1 倒转不是 某组分被细菌氧化所致 目前 ， 这些碳 同位素倒转 的天然气 ， 随碳数增 大其烷烃气 含量依次减小 ， 故其碳 同位素倒转不是 细菌氧化作用造成 的。并且很多倒转序列气藏埋 深大于 2 0 0 0 n l ， 气藏温度在 9 5 1 4 5 o C之间， 缺乏 细菌氧化作用存在的条件 。此外 ， 在生物降解过程 中， 丙烷含量的降低速度较异丁烷的大得多。根据 天然气 C 2 i C 4 - C ， C 关系图( 图 6 a ) 不难看 出， 中 深层超压带天然气并未遭受过生物降解 ， 其组分含 量的变化 主要是热成熟度变化引起的。 3 - 3 2倒 转不是 有机 与无 机烷 烃气 的混合 有机与无机 成因气 ” C 一般为 一 3 0 0 。 ， 且无机成 因 气烷 烃碳 同 位素 系列 完 全倒 转 ( 即 c ” C ” C ” C ) ” 。目前， 莺歌海盆地所发 现的天然气 c 皆轻于一 3 0 0 o ， 也不存在完全倒转 的碳同位素系列 ， 说明并不存在无机成因烷烃气。 3 - 3 3倒 转 不是 油 型 气与煤 型 气的混合 目前 在盆地中央底辟 区浅层和中深层高温高 压带内所发现的天然气 ， 其 6 ” C ， 一 2 9 0 ， 多数样 品的 占 ” C 、 一 2 7 0 ， 主要为煤型气 ， 不存在确切的 油 气( 表 1 ) 。此外 ， 中新统和渐新统烃源岩有机 质类型皆为腐殖型 ， 缺乏腐泥型有机质 ， 即不具 备油型气肜成的物质基础。因此 ， 油型气和煤型气 混合也不是导致研究 区天然气碳 同位素倒转的主 要 原 因 3 3 4倒 转是 多期 混合 作 用的 结果 按照 J a m e s混合 气判 识 方程 ， D1 1气 田黄 流一梅山组和 D 1 3 1 气 田黄流组天然气皆落在高 演化阶段天然 气混 入区 D l 3 2气 田黄流组 天然 气则处于低演化 阶段天然气混入 区( 图 6 b ) ， 即 3 个气田的天然气是不同成熟度天然气混合形成的。 前文研究表明， 深层超压带 内存在 3期烃类充注 ， 前 2期成熟度相对较低 ， 后 1 期为高一过成熟天然 气 此外 前人研究也显示 D卜 1气田中浅层至少 有 3期流体充注 前 2期充注流体以 C H 为主， 仅 含少量有机 C O ， 并且第二期烃类碳同位素重于第 一 期 。 l 。因此 ， 东方地 区存在 多期富 甲烷天然气 充注 且各期天然气成熟度有较大差异 ， 这 可能是 导致研究区碳同位素倒转的主要原因。 3 4天然气地化特征分布差异的成因 3 4 1天然气地化特征平面差异及其成因 前文已述 ， 底辟核部 D卜 1 区和 D 1 3 一 l区存在 4期天然气充注 。而 DI 3 2区 W9井在莺 歌海组 中下部发现的气藏 中， 检测到天然气组分以无机成 因 C O ， 为主( 表 1 ) 。 证实该地区也存在第三期 和第 四期天然气充注 ， 说明不同地区超压带天然气在气 源和充注期次方面并无太大差异 。 底辟 活 动 影 响 强 度 可 用 距 离 远 近 来 反 映 ( 图 7 ) ， 随距底辟距离增大 ( 强度减弱 ) ， C H 含量 升高 ， C O ： 含量 降低 ， 6 ” c 减 小 ( 成熟 度 降 低 ) ， 6 ” c 也减小 ( 逐 渐变 成有机成 因为主 ) ， 说 明底 辟活动影响强度造成其周边不 同地 区的同一层段 ( 或带 ) 天然气地球化学特 征和聚集规律的差异。 同时 ， 由图 7可判断 D 1 1 底辟 的影 响范同应在距 核部 1 0 k m之 内， 1 0 k m之外影响可能很弱 ( 或 不 受其影响) ， 因此 ， Dl 3 2区天然气品质变好 ， 以发 育富烷烃天然气为主。 天然气地化特征 的这种平面差异与这 3个地 区的输导通道类型及组合方式的差异相关。D1 3 2 区以微断裂为主要垂 向输导通道 ， 这些近直立的微 断层不仅断距小 ， 其延伸长度也大小不一 ， 多发育 在 中新统地层内部 ， 地震剖面上表现为同相轴轻微 ( C - C) ， DI 3 2 mC N ) -Dl l 气藏( N m) 图6 莺歌海盆地中央底辟区深层高温超压带烷烃气碳同位素倒转成因 F i g 6 C a u s e o f a l k a n e g a s c a r b o n i s o t o p e i n v e r s i o n i n t h e h i g h t e mp e r a t u r e a n d o v e r p r e s s u r e z o n e o f d e e p s t r a t a i n t h e c e nt r a l di a p i r i c z o n e，Yi n g g e h a i Ba s i n 第 2期 吴红烛， 等 莺歌海盆地底辟带 D F区天然气地球化学特征差异及其成因 2 1 7 8 0 6 0 加 u 2 0 0 气田 ( 藏)距底辟距离k in 气 田 ( 藏 )距底辟距离 la n o D1 1 气田( N h ) - D l l 气藏( N ，m ) OD I 3 - 1 气 田( N h ) AD 1 3 - 2 气 田( N h ) D1 3 2 w - 2 气藏( N h ) 图 7 莺歌海盆地中央底辟区中深层高温超压带内天然气组分、 碳同位素与其距底辟距离的关系 F i g 7 Re l a t i o n s h i p a mo n g g a s c o mp o n e n t s ，c a r b o n i s o t o p e s a n d d i s t a n c e t o d i a p i r i n t h e h i g h t e mp e r a t u r e a n d o v e r p r e s s u r e z o n e o f me d i u m- d e e p s t r a t a i n t h e c e n t r a l d i a p i r i c z o n e，Yi n g g e h a i B a s i n 扭 曲， 被近年的勘探证实是真实存在的( 以前无 法 确认 ) ， 这种通道不利于幕式流体运移 。该区高温 高压带天然气的聚集与传统 的浮力作用下渗滤 型 充注模式相似 ， 聚集规律上表现为先充注形成的气 藏受后 期改造作 用弱 ( 如 W1 、 W3 、 W4等井 黄 流 组 ) ， 晚期生成的天然气则多 向浅层圈闭中进行 聚 集 ( 如 W9井莺歌海组 ) 。D1 1底辟核部及周缘 D1 3 1区则 以底辟 为主要运移通 道 ， 它 由密集微 断裂和裂缝组成 ， 跨越梅 山一三亚组 甚至有可能 沟通盆地深部渐新统烃源岩 有利于深部来源流体 垂向运移、 多期混合和改造， 即该地区在盆地异常 超压体破裂一愈合一再破裂一再愈合的循环过程 中， 既是天然气有利 运移和聚集 区， 也是 已聚集气 藏改造最为强烈地 区。因此 ，D1 1 、 D 1 3 1区多 形成这种 “ 高成熟度 、 富无机成 因 C O ， 组分 、 碳同位 素序列局部倒转” 的多期混合改造型天然气气藏 。 3 4 2天然气地化特征垂向差异及其成因 底辟核部 D 1 1 、 D 1 3 1 气 田天然气组成和 同 位素特征基本相似 ( 表 1 ，图 7 ) ， 说 明二者具有相 同的气源 。这 2个气 田高温高压带天然气 以后期 高一过成熟烷烃气、 富无机 C O ， 组分为主， 其浅层 还发育一类与有机 C O ， 伴生 的成 熟一高成熟 烷烃 气( 图 8 ) 。笔者认为， 这是 D1 1底辟 的多期活动 及盆地超压的周期性释放 4 形成的成藏特征 ： 即 早期未发育超压 的黄流组 ( 或梅 山组 ) 储层 中， 首 先聚集了成熟一高成熟天然气 ( 这种 天然气 以