2021-4-9 | 地质学论文
一、气藏基本特征
川中地区已发现了八角场、龙女寺、南充、广安等与侏罗系天然气有关的油气田（藏）。这些油气藏有着良好的成藏条件：侏罗系发育的烃源岩是这些气藏的重要物质来源，同时存在部分断层沟通下伏须家河组气藏；储集体大面积分布，储盖组合优越，盖层封盖能力较好；圈闭类型多样，且与油气生成时间匹配较好。从川中地区侏罗系油气藏中天然气组分特征来看（表１），天然气以烃类气体为主，烃类气体中又以甲烷、乙烷、丙烷占绝对优势。天然气中甲烷的平均体积分数（φ）为８５％左右，乙烷的平均体积分数为７．４％左右，天然气中重烃含量相对较高。侏罗系天然气干燥系数平均值均为０．８８，以湿气为主。侏罗系天然气不含Ｈ２Ｓ，为陆相成因气。对比川中地区中、下侏罗统天然气组分特征参数可以发现，中、下侏罗统甲烷含量、乙烷含量、总烃含量、干燥系数等参数均较为相似，表明中、下侏罗统天然气可能有相同的气源。
二、天然气成因类型
１.组分与天然气成因类型
实验模拟干酪根裂解气与油裂解气发现不同成因天然气烷烃组分有明显的差异：干酪根裂解气Ｃ２／Ｃ３值变化较小，Ｃ１／Ｃ２值逐渐增大；油裂解气Ｃ２／Ｃ３值变化较大，Ｃ１／Ｃ２变化较小。从川中地区侏罗系天然气Ｃ２／Ｃ３值与Ｃ１／Ｃ２值关系图来看（图１），侏罗系天然气Ｃ２／Ｃ３值变化相对较小，Ｃ１／Ｃ２值逐渐增大，表现出干酪根裂解气的特征。这说明川中地区中、下侏罗统石油对侏罗系天然气来源没有贡献，其原因可能主要是侏罗系埋藏较浅，储层中的石油还未达到裂解成气的阶段。从川东地区下三叠统油裂解气烷烃含量变化特征来看（图１），Ｃ１／Ｃ２值变化较小，Ｃ２／Ｃ３值变化较大，表现出典型的油裂解气的特征。对比川东地区油裂解气Ｃ１／Ｃ２值与Ｃ２／Ｃ３值变化特征，研究区侏罗系天然气干酪根裂解气的特征更为明显。
２.碳同位素与天然气成因类型
川中地区侏罗系天然气碳同位素特征，总体表现为δ１３Ｃ１＜δ１３Ｃ２＜δ１３Ｃ３的正常系列分布特征，肯定了研究区天然气的有机成因。从侏罗系天然气δ１３Ｃ１和Ｃ１／（Ｃ２＋Ｃ３）关系图来看（图２），以热成因气为主，不存在生物成因气。从天然气母质来源看，川中地区上三叠统与侏罗系天然气整体分布在Ⅱ型与Ⅲ型干酪根热成因气区域内，相对而言上三叠统天然气更靠近Ⅲ型干酪根热成因气，表明其主要为煤型气；而侏罗系天然气更靠近Ⅱ型干酪根热成因气，表明其可能主要为油型气；同时，侏罗系部分天然气落在了Ⅲ型干酪热成因气区间内，表明部分侏罗系天然气为煤型气。
不同母质类型的干酪根具有不同的碳同位素值，而干酪根中的碳同位素又能较好地传递给它们生成的烷烃气，从而使得不同母质来源天然气中烷烃气碳同位素具有一定的差异。天然气主要烷烃气中，又以乙烷对母质碳同位素的继承性最好，刚文哲等通过实验模拟证实了该结论。乙烷碳同位素对母质良好的继承性，使其成为天然气成因类型划分的重要指标。但是，对于利用乙烷碳同位素区分煤型气与油型气的界限值，不同的学者有不同的观点。然而，不同界限值差异较小，因此本文采用较常用的界限值（油型气δ１３Ｃ２值＜－２８‰，煤型气δ１３Ｃ２值＞－２８‰）来判别研究区天然气的成因类型。从川中地区上三叠统与中、下侏罗统天然气δ１３Ｃ２与δ１３Ｃ２－１关系图来看（图３），以δ１３Ｃ２＝－２８‰能较好地将上三叠统与中、下侏罗统天然气成因类型进行区分：上三叠统天然气都分布在δ１３Ｃ２值＞－２８‰的区域内，天然气成因类型为煤型气；中、下侏罗统天然气则主要分布在δ１３Ｃ２值＜－２８‰的区域内，天然气成因类型为油型气；部分中、下侏罗统天然气样品与上三叠统天然气有较为相似的δ１３Ｃ２与δ１３Ｃ２－１值，落在了δ１３Ｃ２值＞－２８‰的区域内，表现出煤型气的特征。因此，川中地区中、下侏罗统天然气以油型气为主，部分为煤型气。
天然气中甲烷的碳同位素较其他烷烃气具有更好的热成熟继承性，且甲烷碳同位素值随热成熟作用增加而增大，很多学者提出了它们之间的关系式（δ１３Ｃ１??遥铮??庑┕叵凳匠１挥美垂浪闾烊黄?某墒於取⒆纷偬烊黄?睦丛础Ｍ?保?捎诶醋韵嗤?墒於鹊牟煌?钢世嘈偷奶烊黄?ㄓ托推?⒚盒推?┘淄樘纪?凰刂得飨圆煌??虼怂?谴嬖诓煌??delta;１３Ｃ１??遥锕叵凳健Ｈ衾?妹盒推?delta;１３Ｃ１??遥锕叵凳郊扑阌托推?墒於戎祷蛴糜托推?delta;１３Ｃ１??遥锕叵凳郊扑忝盒推?墒於戎担?扑憬峁???蓟嵊胩烊黄?导食墒於戎荡嬖诮洗蟛钜欤?踔敛环?嫌谢???砺邸Ｋ?裕?杂诓荒芘斜鹗欠裎?托推?蛎盒推?奶烊黄??梢越?浼淄樘纪?凰刂捣直鸫?胗托推?朊盒推?delta;１３Ｃ１??遥锕叵凳剑?扑闾烊黄?墒於戎担?岷鲜导侍烊黄?墒於戎担?浣优斜鹛烊黄?梢蚶嘈汀Ｗ髡叻直鸶?荩樱簦幔瑁欤ǎ保梗罚担?ⅲ疲幔猓澹颍ǎ保梗福罚?⒋鹘鹦牵ǎ保梗梗常┑拿盒推?胗托推?delta;１３Ｃ１??遥锕叵凳郊扑懔舜ㄖ械厍??尴堤烊黄?墒於戎担ū恚玻??盒推?delta;１３Ｃ１??遥锕叵凳郊扑愕某墒於龋?遥铮┲捣植挤段Х直鹞?海埃?埃叮ァ?埃?保梗ァⅲ埃?埃担ァ?埃?保罚ァⅲ埃?保罚ァ?埃?担担ィ?匀徽庑┙峁?胭?尴等瘸梢蛱烊黄?环?２煌?托推?delta;１３Ｃ１??遥锕叵凳交竦玫奶烊黄?墒於戎档姆植挤段в肫骄?到衔?恢拢?烊黄?妊莼?潭确植荚诔墒煊敫叱墒熘?洌?猿墒旖锥挝?鳎ū恚玻??肭叭瞬捎闷渌?椒ǖ玫降难芯壳?烊黄?墒於忍卣饕恢隆Ｕ馑得饔糜托推?delta;１３Ｃ１??遥锕叵导扑阗?尴堤烊黄?墒於戎凳强煽康模??币菜得髁速?尴堤烊黄?梢蚶嘈臀?托推?
３.轻烃与天然气成因类型
煤型气主要来自富含芳香族结构的Ⅲ、Ⅱ２型干酪根，油型气主要来自富含脂肪族结构的Ⅰ、Ⅱ１型干酪根，所以煤型气更富集芳香族组成，油型气更富脂肪族组成。Ｔｈｏｍｐｓｏｎ根据母质类型的差异回归出了脂肪族与芳香族演化曲线，油型气主要分布在脂肪族曲线附近，煤型气则主要分布在芳香族曲线附近。从川中地区上三叠统煤型气、川西地区下三叠统油型气、川南地区上二叠统油型气与川中地区侏罗系天然气庚烷值与异庚烷值关系图来看（图４），川中地区上三叠统天然气分布在芳香族曲线附近，与其煤型气成因类型相符；川中地区侏罗系天然气与川西地区下三叠统油型气、川南地区上二叠统油型气均分布在脂肪族曲线附近，表明研究区侏罗系天然气以油型气为主。
由于不同成因天然气?耍敝担ㄍ迹抵泻嶙?暧胱葑?甑谋戎担┯幸欢ǖ牟钜欤??耍敝涤氤墒於任薰兀?士梢岳?闷渑惺睹盒推?胗托推?４哟ㄎ鞯厍?先??持料掳综淹秤氪ㄖ械厍??尥诚怠⒋ㄎ鞯厍?氯??场⒋?系厍?隙??程烊黄?耍敝捣植继卣骼纯矗ㄍ迹担??ㄎ鞯厍?裕?Ｋ天然气?耍敝的夂辖虾茫?源ㄎ魈烊黄?梢蚍治鲆驯砻髌渲饕???承透衫腋?梢蛎盒推?４ㄖ校省⒋ㄎ鳎裕薄⒋?希校蔡烊黄?耍敝的夂瞎叵到虾茫??氪ㄎ鳎裕?Ｋ煤型气?耍敝的夂锨?呙飨圆煌???ㄎ鳎裕薄⒋?希校蔡烊黄??托推???愿?荽ㄖ匈?尴堤烊黄?耍敝涤氪ㄎ髅盒推?⒋ㄎ饔氪?嫌托推?耍敝抵?涞墓叵担?梢耘卸洗ㄖ匈?尴堤烊黄??托推?
在生物体中，五员环结构（环戊烷系列的基本结构）仅见于甾类、萜类化合物、前列腺素等生长激素以及饱和、不饱和脂肪酸中，富集在腐泥型有机质中；六员环结构（环己烷系列的基本结构）更多地可以由木质素和纤维素的六员含氧环演化而来，与腐殖型有机质的关系更密切，因此根据天然气中Ｃ６轻烃组成可以判别天然气成因类型。在Ｃ６轻烃化合物组成三角图中（图６），川中地区上三叠统煤型气相对靠近代表腐殖型母质来源的环己烷端元，这与其煤型气成因类型相符。下侏罗统天然气相对远离环己烷端元，表现出与腐泥型有机质更好的相关性。根据环己烷指数判识天然气成因类型标准（图６），侏罗系天然气主要表现为腐泥型干酪根成因气，即油型气。
４.天然气成因类型综合分析
烷烃组分特征表明，川中地区侏罗系天然气主要为干酪根裂解气，肯定了其有机热成因类型。甲烷碳同位素值与烷烃含量关系也证实了研究区天然气为有机热成因气，可能主要为油型气，部分为煤型气。天然气的甲烷、乙烷碳同位素证据表明，研究区侏罗系天然气主要为油型气，有少量的煤型气。利用δ１３Ｃ１??遥锕叵凳揭菜得髁速?尴堤烊黄?饕??托推?Ｌ烊黄?崽??橹涤胍旄?橹怠?耍敝怠ⅲ茫肚崽?槌删?砻餮芯壳??尴堤烊黄?饕??托推?４由鲜鼋峁?煽闯觯?煌?姆治龇椒ɑ竦玫奶烊黄?梢蚶嘈陀幸欢ǖ牟钜欤?銎镜シ矫娣治鼋峁?岩宰既氛莆仗烊黄?梢蚶嘈停?虼耍?匦胱酆隙嘀址治龇椒ǖ慕峁?拍芑竦米既贰⒖煽康奶烊黄?梢蚶嘈托畔ⅰＷ酆咸烊黄?榉帧⑻纪?凰丶扒崽?卣鞣治鼋峁??芍?芯壳?烊黄?梢蚶嘈鸵愿衫腋?呀獬梢蛴托推??鳎??贝嬖谏倭康拿盒推?
三、天然气来源
从川中地区烃源岩发育特征来看，陆相上三叠统至侏罗系发育了２套烃源岩：上三叠统烃源岩，母质类型为腐殖型，成烃方向主要是煤型气；侏罗系烃源岩主要发育于中、下侏罗统，母质类型以腐泥型为主，成烃方向主要是油与油型气。因此，从烃源岩发育层位与烃源岩成烃方向来看，侏罗系油型气主要来自侏罗系自身烃源岩，少量侏罗系煤型气来自上三叠统烃源岩。同时，川中地区存在部分沟通上三叠统与侏罗系的断层，它们可能是上三叠统煤型气进入侏罗系油气藏的主要通道。
从川中地区三叠系与侏罗系天然气组分特征参数（甲烷含量与干燥系数）来看（图７），下三叠统、中三叠统、上三叠统及侏罗系甲烷含量与干燥系数明显不同，下三叠统、中三叠统天然气甲烷含量与干燥系数相对最高，而且它们的这２项组分特征参数值十分相似，表明它们可能有相似的来源，前人研究证实它们主要来自二叠系海相烃源岩。上三叠统与侏罗系天然气甲烷含量与干燥系数明显小于下—中三叠统，而且上三叠统与侏罗系天然气不含Ｈ２Ｓ，中下—中三叠统天然气普遍含Ｈ２Ｓ，这说明上三叠统与侏罗系天然气中没有二叠系海相烃源岩贡献，它们来自比二叠系埋藏更浅的烃源岩，即上三叠统与侏罗系烃源岩。同时，对比上三叠统与侏罗系天然气组分特征参数可以发现，上三叠统组分特征参数十分一致，说明它们有相似的来源；侏罗系组分特征参数也十分一致，说明侏罗系天然气也有相似的来源；上三叠统天然气组分特征参数明显不同与侏罗系天然气，说明上三叠统与侏罗系天然气有不同的来源；侏罗系天然气组分特征参数明显小于上三叠统天然气。因此，结合川中地区陆相烃源岩发育特征及上三叠统与侏罗系天然气组分特征，可知上三叠统天然气主要来自上三叠统烃源岩，侏罗系天然气主要来自侏罗系烃源岩。综合上述分析，不难得出川中地区侏罗系天然气主要来自侏罗系烃源岩，少量的煤型气来自上三叠统烃源岩。
四、结论
１．川中地区侏罗系天然气以烷烃气为主，重烃含量相对较高，天然气干燥系数较低，天然气主要为湿气。２．组分分析表明研究区侏罗系天然气主要为干酪根裂解气，侏罗系石油对其天然气来源没有贡献；碳同位素分析表明侏罗系天然气主要为油型气，部分为煤型气；轻烃分析表明侏罗系天然气为煤型气。利用不同方法获得的天然气成因类型存在一定的差异。综合不同方法分析结果，得到川中地区侏罗系天然气成因类型主要为干酪根裂解成因油型气，少量为煤型气。３．侏罗系天然气主要来自侏罗系腐泥型烃源岩，仅少量的煤型气来自上三叠统腐殖型烃源岩。（本文图、表略）
本文作者：王鹏 沈忠民 刘四兵 朱童 单位：油气藏地质及开发工程国家重点实验室（成都理工大学）