天然气地球科学
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天然气地球科学 ›› 2021, Vol. 32 ›› Issue (7): 1047–1060.doi: 10.11764/j.issn.1672-1926.2021.03.012

• 天然气地球化学 • 上一篇    下一篇

塔里木盆地顺北地区奥陶系超深层天然气地球化学特征及成因

马安来1(),何治亮2,云露3(),吴鲜3,李慧莉1,邱楠生4,常健4,林会喜1,曹自成3,朱秀香3,尤东华1   

  1. 1.中国石化石油勘探开发研究院，北京 102260
    2.中国石油化工股份有限公司科技部，北京 100728
    3.中国石化西北油田分公司，新疆 乌鲁木齐 830011
    4.中国石油大学（北京）地球科学学院，北京 102249
  • 收稿日期:2021-01-06 修回日期:2021-03-16 出版日期:2021-07-10 发布日期:2021-07-22
  • 通讯作者: 云露 E-mail:maal.syky@sinopec.com;yunl.xbsj@sinopec.com
  • 作者简介:马安来（1969-），男，安徽淮南人，副教授， 博士，主要从事油气地球化学与成藏机理研究.E-mail： maal.syky@sinopec.com.
  • 基金资助:
    国家自然科学基金项目(U1906003);中国石油化工股份有限公司科技部项目(P19024)

The geochemical characteristics and origin of Ordovician ultra-deep natural gas in the North Shuntuoguole area， Tarim Basin， NW China

An-lai MA1(),Zhi-liang HE2,Lu YUN3(),Xian WU3,Hui-li LI1,Nan-sheng QIU4,Jian CHANG4,Hui-xi LIN1,Zi-cheng CAO3,Xiu-xiang ZHU3,Dong-hua YOU1   

  1. 1.Petroleum Exploration & Production Research Institute，SINOPEC，Beijing 102260，China
    2.Ministry of Science & Technology，SINOPEC，Beijing 100728，China
    3.Northwest Oilfield Company，SINOPEC，Urumqi 830011，China
    4.School of Earth Science，China University of Petroleum （Beijing），Beijing 102249，China
  • Received:2021-01-06 Revised:2021-03-16 Online:2021-07-10 Published:2021-07-22
  • Contact: Lu YUN E-mail:maal.syky@sinopec.com;yunl.xbsj@sinopec.com
  • Supported by:
    The National Science Foundation of China(U19B6003);the Project of Science and Technology Department of SINOPEC(P19024)

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13

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384

摘要：

塔里木盆地顺托果勒地区奥陶系超深层油气藏相态分布复杂， 轻质油藏、挥发油藏、凝析油气藏和干气藏并存。根据天然气组分、组分碳氢同位素以及天然气轻烃等分析数据，研究了顺北地区奥陶系超深层天然气的地球化学特征及成因， 并与顺托、顺南、古隆、古城地区奥陶系天然气成因进行了对比。顺北地区奥陶系超深层天然气干燥系数低， 绝大多数天然气干燥系数分布范围在0.52~0.88之间， 天然气为湿气。天然气普遍含有微量的H2S， 天然气甲烷碳同位素值偏低，分布范围为-49.6‰~-44.7‰， 乙烷碳同位素值分布范围为-39.3‰~-32.5‰。天然气碳、氢同位素均具有正序系列。天然气轻烃甲基环己烷指数小于35%， C5-C7轻烃组成以正构烷烃和异构烷烃为主。顺托果勒地区奥陶系天然气均为油型气， 顺北地区奥陶系天然气以干酪根裂解气为主， 混有原油裂解早期阶段形成的湿气； 而顺托、顺南、古隆、古城地区奥陶系天然气为原油裂解气。2种不同成因的裂解气具有相同的气源岩——寒武系， 不同类型天然气的分布与不同地区奥陶系经历的最高古地温和（或）现今地温密不可分， 顺北地区奥陶系T74界面经历的最高古地温、现今地温分布范围分别在170~180 ℃、150~160 ℃之间， 低于顺托和顺南地区奥陶系T74界面经历的最高古地温和现今地温， 未达到原油大量裂解温度， 因而顺北地区奥陶系保存有轻质油藏和挥发油藏， 天然气以干酪根裂解气为主，而由顺托、顺南、古隆、古城地区，现今地温和（或）古地温高， 导致原油大规模裂解， 使得奥陶系油气藏由凝析油气藏至干气藏变化，天然气为原油裂解气。

关键词: 天然气, 奥陶系, 油型气, 超深层, 顺北地区, 塔里木盆地

Abstract:

Ultra-deep Ordovician strata in Shuntuoguole area， Tarim Basin have complex oil & gas phases， in which light oil， volatile oil， condensate and dry gas phases coexist. The study focused on the geochemical characteristics and origin of Ordovician ultra-deep natural gases in the North Shuntuoguole area and compared with that of the gases in Shuntuo， South Shuntuoguole， Gulong and Gucheng area using natural gas composition， carbon and hydrogen isotopes and light hydrocarbon data. The Ordovician ultra-deep natural gas in the North Shuntuoguole area is wet gas， with dryness indexes ranging from 0.52 to 0.88， containing trace content of H2S. The carbon isotopes of natural gas are relatively low， with δ13C1 and δ13C2 values ranging from -49.6‰ to -44.7‰， from -39.3‰ to -32.7‰， respectively. All the natural gas showed positive carbon and hydrogen isotope series. The C5-C7 light hydrocarbon is dominated by n-alkane and iso-alkane with methyl cyclohexane index of light hydrocarbon lower than 35%. All the Ordovician natural gases in Shuntuogule area are oil-type gases. The Ordovician natural gases in the North Shuntuoguole area are dominated with kerogen cracking gases， mixed with small amount of wet gases from the early stage of oil cracking. Whereas all the gases in Shuntuo， South Shuntuoguole， Gulong and Gucheng areas are oil cracking gas. Both types of cracking gases were originated from the Cambrian source rocks. The distribution of two types of cracking gases in Shuntuogule area is correlated with the maximum paleo-temperature and （or） present strata temperature of Ordovician. The maximum paleo-temperature and present strata temperature of Ordovician in North Shuntuoguole area are 170-180 ℃ and 150-160 ℃， respectively， lower than that in Shuntuo and South Shuntuoguole area， unreached the temperature of large amount oil cracking. Thus the light oil and volatile oil phrase were preserved in the North Shuntuoguole area with kerogen cracking gas dominated. Whereas from Shuntuo to South Shuntuoguole to Gulong to Gucheng area， due to large scale of oil cracking resulted of high present strata temperature and （or） paleo-temperature of Ordovician， the reservoir phases varied from condensate to dry gas phase and natural gases are oil-cracking gas.

Key words: Natural gas, Ordovician, Oil-type gas, Ultra-deep, North Shuntuoguole area, Tarim Basin

中图分类号: 

  • TE122.1+12

图1

塔里木盆地构造单元（a）和顺托果勒地区构造位置（b）"

表1

顺北地区奥陶系深层天然气组分组成"

断裂带井号深度/m层位含量/%C1/C1-5
CH4C2H6C3H8iC4nC4iC5nC5H2N2CO2C2-5

1号

断裂

SB1-3CH7 274.00~7 357.98O2yj83.736.993.250.711.040.270.240.011.162.5912.500.87
SB17 269.54~7 320.00O2yj+O1-2y84.182.430.410.030.060.321.5511.012.930.97
SB1CX7 268.24~7 318.70O2yj+O1-2y77.378.153.550.650.970.220.220.171.826.8713.760.85
SB1-237 495.00~8 070.39O2yj+O1-2y67.767.452.540.380.900.180.331.582.5316.3611.780.85
SB1-47 459.00~7 561.96O2yj80.359.053.980.701.010.210.190.02.202.3215.130.84
SB1-117 572.00~7 732.17O2yj78.128.323.160.420.910.120.180.021.996.7513.110.86
SB1-147 589.00~7 710.00O2yj77.3610.113.610.390.810.080.120.053.054.4315.120.84

1号

分支

SB1-97 372.74~7 630.00O2yj+O1-2y81.347.643.460.711.110.270.270.021.323.8613.460.86
SB1-87 415.50~7 571.64O2yj+O1-2y74.047.833.380.600.920.220.220.541.8110.4313.170.85

5号

北段

SB5-47 393.01~7 480.28O2yj58.6714.546.170.511.530.140.280.0311.346.7923.170.72
SB57 313.92~7 650.53O2yj+O1-2y54.4817.979.431.092.150.360.460.185.848.0631.460.63
SB5-27 460.33~7 527.16O2yj62.0618.008.701.081.900.320.330.192.365.0530.330.67

5号

中段

SB51X7 553.64~7 876.00O2yj70.9714.566.100.941.390.250.250.063.332.1323.490.75
SB5-77 562.80~7 635.57O2yj+O1-2y80.149.343.490.470.940.110.120.013.821.6514.370.85
SB5-107 639.00~8 038.27O2yj+O1-2y82.218.362.410.270.440.060.000.014.182.0711.540.88
SB5-157 632.00~7 877.63O2yj+O1-2y83.258.152.730.370.620.090.090.022.522.1512.050.87

5号

南段

SB53X7 738.00~7 915.31O2yj+O1-2y74.517.903.080.681.440.380.500.064.966.4913.980.84
SB53X7 738.00~7 915.31O2yj+O1-2y80.157.062.680.571.160.230.320.150.826.8612.020.87

7号

断裂

SB77 568.46~7 863.66O2yj+O1-2y46.8920.9214.781.414.920.590.970.761.856.9043.590.52
SB71X7 674.00~8 024.66O2yj+O1-2y52.6516.637.620.441.910.140.410.3011.698.2127.150.66

图2

顺北地区奥陶系天然气干燥系数和甲烷含量之间的关系"

表2

顺北地区奥陶系超深层天然气碳氢同位素组成"

断裂带井号深度/m层位δ13C/‰（VPDB）δD/‰（VSMOW）RO1/%RO2/%
C1C 2C 3iC4nC4CO2δD1δD2δD3δD4

1号

断裂

SB1-3CH7 274.00~7 357.98O2yj-44.7-33.3-30.8-34.2-29.00.1-170-140-116-1090.861.10
SB17 269.54~7 320.00O2yj+O1-2y-44.7-33.1-30.8-31.8-29.8-157-127-44.70.861.10
SB1CX7 268.24~7 318.70O2yj+O1-2y-46.0-34.4-32.1-32.4-31.4-2.8-161-111-105-960.750.96
SB1-237 495.00~8 070.39O2yj+O1-2y-48.1-34.8-32.3-32.9-32.0-1780.600.77
SB1-47 459.00~7 561.96O2yj-47.0-33.8-31.6-35.2-29.40.5-180-148-116-1000.680.86
SB1-117 572.00~7 732.17O2yj-46.6-34.1-32.0-32.4-31.4-6.4-156-113-1040.720.92
SB1-147 589.00~7 710.00O2yj-48.8-34.7-32.2-33-31.5-5.9-162-110-1010.560.71

1号

分支

SB1-97 372.74~7 630.00O2yj+O1-2y-46.4-34.2-31.9-31.9-31.2-2.1-156-113-1040.700.90
SB1-87 415.50~7 571.64O2yj+O1-2y-47.2-33.8-31.2-31.9-30.7-1.6-162-110-1010.660.85

5号

北段

SB5-47 393.01~7 480.28O2yj-49.2-39.1-35.1-33.9-33.1-7.8-205-195-1570.540.68
SB57 313.92~7 650.53O2yj+O1-2y-48.9-39.3-35.6-34.6-33.4-3.7-207-180-141-1230.550.71
SB5-27 460.33~7 527.16O2yj-49.0-37.7-34.1-33.9-32.2-2.00.550.70

5号

中段

SB51X7 553.64~7 876.00O2yj-49.6-35.0-32.5-33.1-31.8-2.00.510.66
SB5-77 562.80~7 635.57O2yj+O1-2y-47.8-33.6-30.9-31.1-29.71.20.620.79
SB5-107 639.00~8 038.27O2yj+O1-2y-47.5-33.5-30.7-31.8-29.4-1.10.640.82
SB5-157 632.00~7 877.63O2yj+O1-2y-47.6-33.3-30.6-30.8-29.5-0.50.630.81

5号

南段

SB53X7 738.00~7 915.31O2yj+O1-2y-47.7-33.4-31.7-31.4-30.4-13.8-1590.630.80
SB53X7 738.00~7 915.31O2yj+O1-2y-47.2-32.5-30.6-31.2-29.6-3.3-1630.660.85

7号

断裂

SB77 568.46~7 863.66O2yj+O1-2y-48.4-39.0-33.9-33.6-32.0-140.580.74
SB71X7 674.00~8 024.66O2yj+O1-2y-46.7-37.9-33.3-32.3-31.7-6.70.700.89

图3

顺北地区奥陶系超深层不同断裂天然气组分碳同位素δ13C—1/Cn之间的关系"

图4

顺北地区奥陶系天然气氢同位素分布曲线"

表3

顺北地区天然气轻烃参数"

断裂带井号

垂深

/m

层位庚烷值/%异庚 烷值K1K2甲基环己烷指数/%正庚烷/甲基环己烷甲苯/正庚烷

1号断裂

SB1-3CH7 274.00~7 357.98O2yj26.003.011.090.3127.651.910.17
SB1CX7 268.24~7 318.70O2yj+O1-2y32.912.861.080.2726.782.130.18
SB1-4H7 459.00~7 561.96O2yj24.902.571.060.2828.261.770.14
SB1-23H7 495.00~8 070.39O2yj+O1-2y28.433.041.090.2624.782.250.12
1号次级SB1-97 372.74~7 630.00O2yj+O1-2y20.152.531.050.3831.501.400.05
SB1-8H7 415.50~7 571.64O2yj+O1-2y27.314.831.100.3431.291.810.00
5号北段SB57 313.92~7 650.53O2yj+O1-2y26.672.351.060.2925.962.010.07
SB5-27 460.33~7 527.16O2yj19.281.941.010.3932.901.250.10
5号中段SB51X7 553.64~7 876.00O2yj26.503.011.060.3529.371.790.14
SB5-77 562.80~7 635.57O2yj+O1-2y24.153.171.030.3730.491.630.10
SB5-107 639.00~8 038.27O2yj+O1-2y23.332.911.020.3729.951.660.10
SB5-15H7 632.00~7 877.63O2yj+O1-2y22.903.251.040.3931.591.560.10
7号断裂SB77 568.46~7 863.66O2yj+O1-2y28.151.011.090.2131.201.430.05
SB71X7 674.00~8 024.66O2yj+O1-2y28.991.311.110.1930.041.600.09

图5

顺北地区奥陶系超深层天然气C7和C5-7轻烃组成三角图"

图6

使用C1/（C2+C3）、δ13C1同位素划分顺北及邻区天然气成因类型［（a）图版据文献［32］；（b）图版据文献［33］］"

图7

顺北及邻区奥陶系天然气甲烷碳、氢同位素间关系（底图据文献［34］）"

图8

顺北及邻区天然气甲烷和乙烷碳同位素相关（底图据文献［36］）"

图9

顺托果勒地区奥陶系天然气Ln（C1/C2）、Ln（C2/C3）之间的关系"

图10

顺托果勒地区奥陶系天然气（δ13C2—δ13C3）—（C2/C3）之间的关系"

图11

顺托果勒地区T74界面现今温度分布特征"

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