介绍了俄罗斯第聂伯―顿涅茨盆地不同构造―大地构造单元内深层气藏和凝析气藏甲烷碳同位素―地球化学调查结果,分析了甲烷碳同位素组成与深度、温度、压力、地质年代和含油率的关系,详细研究了甲烷碳同位素与其同系物碳同位素的关系。认为;深埋层气相系统的烃源既有有机质,又有盆地发育晚期沉降到深层的原始油藏,在以有机质为直接烃源的气相系统中,以温度为主的温压条件是构成该系统的主要条件;研究区甲烷的生成出现在超过5300m的深层,凝析气藏分布在浅于5000m深度;由原始油藏演化而形成的气相系统不仅在类型上,而且在气的碳同位素组成上均有很大差别。
在开放、变温热解实验中,对三个碳酸盐岩样品进行了在线特定化合物13C/12C 稳定同位素分析,其中三个样品分别取自德国西北(石炭系Westphalian煤岩,IH=286 mgHC/gTOC,Ro=0.72％)、西西伯利亚(白垩系Cenomanian页岩,IH=192mgHC/gTOC,Ro=0.36％)和马来西亚(三叠系Miocene煤岩,IH=190mgHC/gTOC,Ro=0.36％)。主要研究对象为甲烷、乙烷和丙烷+丙烯,测得的热解产物碳同位素值分布在热成因天然气范围内(―20‰～―40‰)。热解产物表现出随着热模拟温度升高,一般富集13C,然而,甲烷碳同位素在某些温度段表现出倒转现象。在实验数据分析基础上,利用平行一级反应和Arrhenius温度方程得出反应动力学参数,将Westphalian煤岩得到的动力学参数应用到地热演化史中建立德国西北盆地气藏中天然气生成与聚集过程中组份和同位素组成变化模型。热模拟甲烷计算获得的碳同位素值表现出与德国西北天然气田的碳同位素特征一致。同位素反应动力学结合区域热演化史能有效地解释在天然气聚集过程中同位素组成变化特征。
利用同位素模型预测甲烷、乙烷和丙烷的δ13C值(干酪根/油生成气态物的程度指标),并用于指示Ⅱ型干酪根的生气特征。通过把气体的多组份动力学模型与同位素模型相结合,可得到气体组份转化率与生成温度之间的相关性。δ13C1,δ13C2和δ13C3之间的关系式利用天然气的热解模型进行限制。通过西得克萨斯Delaware和Val Verde盆地海相腐泥型页岩(Ⅱ型干酪根)生成的气体数据对同位素模型进行验证与校对。这些气体相对不受运移和生物气的混合影响,所以,气体碳同位素比值的变化能初步反映成熟度的演化程度。因此,这些数据对解释气体生成温度和来源于Ⅱ型干酪根的气体δ13C值是有实际价值的。
根据理论和实验资料,提出了一种新的烃气稳定碳同位素比值数学模拟方法。动力学模型采用了一系列平行的一级天然气生成反应,发生同位素交换的与未发生同位素交换的化学键相对裂解率用方程式表示为: k*/k=(Af*/Af)exp(―△Ea/RT)式中R为气体常量,T为温度。利用量子化学计算估计不同简单分子均裂键裂解的熵(Af*/Af)和焓(△Ea)条件。例如,我们获得短链正构烷烃(≤C6)失去甲基官能团的平均△Ea为42.0 cal/mol,平均Af*/Af为1.021。甲烷的生成存在明显差异,预测在200℃的沉积盆地条件下短链正构烷烃产生13CH4的速率比产生12CH4的速率慢2.4％,但在500℃的实验室加热条件下仅慢0.7％。就其它分子均裂纹裂解所进行的类似计算也显示了相似的结果(除少数例外),△Ea值介于0～60 cal/mol之间,Af*/Af值介于1.00～1.04之间。大量数据处理结果揭示:(1)在△Ea值和化学键裂解能之间存在弱的波型曲线关系;(2)在△Ea值和Af*/Af值之间存在明显的正相关性。 这些发现的重要意义在于可以采用适当的动力学模型阐明在恒温密闭系统条件下正十八烷生成甲烷的化学和同位素数据。根据特殊温度文，校正后的模型可以提供与油型干酪根和原油裂解有关的甲烷碳同位素组成、总甲烷生成量和甲烷产率问的定圣关来。不同甲烷源宕动力学反应的明显变化，必须根据特殊研究区域的实验室数据来对这些模型进行应用并充分校准。根据这种方法，天然气碳同位素数据不但可以用于估计沉积盆地中生气的时间，而且可以用于评价形成有效聚集的源宕成熟度，以及恢复圈闭充琪史。
在近几年来,人们倾向于利用Rock-Eval热解法的氢指数来评价烃源岩,而忽略了用干酪根H/C比值评价烃源岩的优点。Rock-Eval热解法能快速、廉价、定量(mgHC/g岩石)地给出岩石中干酪根的热解数据。由于在数据分布上的普遍分散性,一般人们认为Rock-Eval热解法对烃源岩评价是一种筛选评价。描述了在烃源岩评价中应用H/C比值的优点,并确定了H/C比值与热成熟度、有机质转化率和排油量之间新的相关性。 热解干酪根的H/C比值与Ⅰ型、Ⅱ型干酪根的热转化率程度存在一定的相关性。定量计算的氢和碳损失与加水热解实验中的损失具有很好的一致性,表明干酪根H/C比值可作为干酪根端元热成熟度的一个好的指标。如果现在和原始H/C比值确定,那么这些数据同时也为评价有机质转化率提供了一种新的方法。现在H/C比值可通过微相有机质分析测试。对于生油源岩,Ⅰ型未熟干酪根的H/C比值为1.35～1.50,Ⅱ型H/C比值为1.20～1.35。 在加热水解实验中,油的排出量与H/C比值之间的相关性可为勘探工作者提供一种快速评价油的排出量的方法。依据加水热解实验、测试的H/C比值和计算的原始TOC(总有机碳)对Williston盆地(.Bakken页岩)、LosAngeles盆地 (Nodular页岩)和1llionis盆地(NewAlbany页岩)的成熟烃源岩进行了初步体积估算，其结果于已发表的该盆地油的评价值扑常吻合。
对世界上天然气最富区之一的伊朗南部天然气和凝析油的同位素地球化学特征进行了探讨,并分析了甲烷及其同系物的同位素组成,CO_2的碳同位素组成,天然气的化学组成和凝析油的同位素组成及其凝析油的轻烃组成。分析结果表明石膏层之上气藏具有相当一致的天然气化学组成和甲烷及其同系物同位素组成。例如,在该气藏剖面(上二叠统Dalan组D段和下三叠统Kangan组)的气样中甲烷的δ~(13)C值分布在―39.95‰～-41.28‰范围。证明Kangan组和Dalan组(D段)碳酸盐岩储层中气体代表同一天然气藏。而Dalan组(G段)的下部(石膏层之下)的天然气的特性具有很大的差异,这些天然气的~(12)C明显亏损,例如Homa油田深度为3 600～3 655 m的甲烷δ~(13)C 为―26.22‰。它们也表现出许多其它显著特征:氮的异常富集、轻CO_2碳同位素(δ~(13)C =21.87‰)以及乙烷和丙烷同位素反序列。这些特性显示了这个地区的天然气组成由于石膏层的热化学还原反应而变化。石膏层下气藏中的凝析油碳同位素组成几乎没有差别。天然气来源于Dalan组源岩或者奥陶系―志留系页岩。当奥陶系一志留系源岩进入成岩阶段，即相应的 Ro=1.0%~1.2%，可能岌生在休罗系晚期和白蚕系初期，天然气随着凝析油的产生而形成。这些气体的形成同时伴随着沉积层的连续理藏。包括二叠系在内的较新沉积岩进入了天然气生成阶段。在二受来一三登来储集体中聚集天然气，后成的天然气和凝析油聚集在下古生界地层中，同时在笔石页岩和石青岩层中，硫酸盐的热化学还原反应对天然气组分和有机质施加了相当大的影响.这直接导致了下古生界天然气明显的地球化学特征的形成，并与上古生界天然气地球化学特征存在很大的差异。
通过对西西伯利亚秋明SG―6超深井、中维柳依―27越深井和北美别尔塔罗杰斯超深井和拉利夫罗夫―1越深井剖面有机质数量和组分变化的研究,认为液态烃分布的深度下限不仅取决于岩石的生烃能力,而且取决于石油自身所出现的破坏作用,在富含腐泥型有机质的多马尼岩层,生烃潜势一直要保持到深成作用晚期第Ⅱ阶段;深层岩石中仍然存在着剩余石油,在现今开采技术条件下,这部分石油大部分还无法开采;在石油产物演化过程中,天然气起很大作用,在深层高温高压带条件下天然气可以完全溶解石油,特别是对大油藏,这一点表现得特别明显,其结果,流体变成了分子溶液,钻井开采和层压降低之后,在气藏里就出现了固相、轻液相和气相等三种相态,在气田开发中通常仅利用后两种相态。
通过分析中坝构造须二段气藏成藏主控条件,在系统分析古生物研究、井下测井和沿龙门山前缘层序地层追综资料,和在确认前人提出的印支运动一幕和晚幕观点基础上,探讨了诺尼克晚期发生的印支二幕及该幕运动与龙门山中南段前缘上三叠统天然气成藏的关系,对平落坝、邛西、丰谷镇、魏城镇须家河组气藏和周公山二叠系气藏的发现和侏罗系次生气藏成藏模式的建立,在勘探前进行的前期先导性研究中作出了较为符合客观实际的预测。
应用含油气系统理论,从源岩条件、储盖条件、远聚条件、成藏作用等几方面分析了川中震旦系吉隆起构造带的成藏机理,认为该区气源主要来自下寒武统筇竹寺组底部腐泥型暗色泥岩,其次为震旦系灯影组自生暗色藻白云岩,为早期成油晚期成气,该区最有利的储盖组合是灯四、三段储―下塞武统黑色页岩盖,其次是灯三段中部的云岩段储盖组合;多旋回的构造运动是控制油气运聚的主要因素,油气经过两次继承性运移聚集成藏,该构造带及华莹山构造带是有利勘探区。
运用重力勘探和深部地震勘探方法,研究了伏尔加―乌拉尔含油气区与西西伯利亚含油气省交汇区的深部(10～40km)构造,查明该区深部主要构造单元是前里菲纪高密度陆块和边缘克拉通坳陷,在陆块和边缘克拉通坳陷的中―下地壳存在有孔隙发育带,孔隙发育带与该两个含油气区古生界储集层内的工业油气聚集带之间存在着直接的关系。重点剖析了秋明含油气区边缘克拉通坳陷和前里菲纪陆块的深部构造对油气田分布的控制作用,认为地壳下―中部孔隙发育带对大型油田的控制是显而易见的,从而查明了该含油气区深部构造单元与油气工业区带之间的成因关系,指出在已知区找油和预测新油田时应对这一思想加以考虑。
以已查明的里海水域下沉积层不同相态烃类发育聚集和分布状况为例,说明了温度影响着烃的演化过度,控制着石油的成熟度和初次运移以及聚集成藏。而沉积盆地的温度环境则决定着油气藏本身存在的条件及其分布的垂向和横向分带性,具有高地温梯度和不稳定热流的地区均具有较高的烃类原始资源量。温度升高的非线性状态是沉积盆地含油气性前景大小的判据,而温度平稳升高则表明盆地无含油气远景,一般来说,油藏发育区段的温度低,在气藏和凝析气藏发育区段温度高,层温最低的区段是既无油藏又无气藏只有层间水的区段。
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