《天然气地球科学》2014-1期封面及目次
自1979年煤成气理论在中国产生以来，研究取得以下4个方面重要进展：①煤系成烃以气为主以油为辅（RO=0.5%~1.5%），中国的煤以腐殖煤为主，其原始物质组分中纤维素和木质素占60%~80%决定了以生气为主的低H/C值（原子）占优势；同时，腐殖型有机物化学结构上以甲基和缩合芳烃为主而利于生气；腐殖煤模拟煤化作用实验以生气为主。②对中国鄂尔多斯盆地和四川盆地等含煤盆地开展了含气潜力评价，中国西北地区中、下侏罗统盆地群、东南部大陆架上第二盆地带煤成气资源丰富，生气强度大,有利区多，形成大气田条件优等推进了气区的发现。③煤成气成因鉴别取得重大进展，在碳同位素系列、轻烃组分和生物标志化合物3个方面，建立了24类鉴别指标和3个鉴别图版。④开展了大气田形成的定量和半定量主控因素（如生气强度、晚期成藏和低气势）研究，加速了大气田的发现。煤成气研究推动了中国天然气工业的迅速发展：①中国从贫气国走向天然气大国，1978年中国天然气总地质储量和年产量分别为2 264×108m3和137.3×108m，至2011年分别提高至1978年的36倍和7.5倍，成为世界第6产气大国。②煤成气是中国天然气储量和产量的主体，1978年煤成气总储量和年产量仅分别占全国总储量和年产量的9%和2.5%，而2011年则分别提高为69.7%和63.2%。③中国大气田以煤成气田为主，2011年底发现大气田总共48个，其中煤成气大气田31个。④目前，中国储量最大和年产量最高的苏里格气田的气源是煤成气。
近几年，在黄骅坳陷石炭系—二叠系煤系发育区发现了多个“古生古储”型煤成气藏，表明黄骅坳陷煤成气勘探具有很大潜力。从黄骅坳陷的潜山类型、生气条件、储层特征、供储关系及保存条件等方面分析了煤系发育区煤成气的成藏条件，同时对典型气藏的天然气成因类型进行了分析。在成藏条件和区带综合评价的基础上，指出黄骅坳陷存在羊二庄—埕海潜山、孔店潜山、乌马营潜山、东光潜山和泊镇潜山5个煤成气勘探有利目标区。
通过对四川盆地含硫天然气中H2S、噻吩、硫醇和氧硫化碳等硫化合物的分析测试，认为四川盆地天然气中H2S来源于原油裂解和TSR，高H2S含量(大于5%)主要是由TSR后期改造造成的。噻吩是烃类在热力作用下分解而形成的，与干酪根类型和TSR后期改造关系不明显。噻吩热稳定性好，在高温度气藏中仍能有效保存。凝析气藏中，大量硫醇类化合物则主要通过热力或热催化作用以及TSR改造形成，而高含H2S(大于15%)可能会抑制硫醇类化合物的形成或者硫醇化合物在高演化条件下发生热分解。氧硫化碳(COS)的形成不同于噻吩和硫醇，主要是SO2在镧催化作用下形成的，且COS可能是H2S形成过程中伴随的中间产物。
深水和非常规油气的快速发展，改变了原有的世界油气供给格局。总结和梳理年度油气勘探新发现和分布特征是了解世界油气供给格局特点、研判世界油气未来发展趋势的主要手段之一。2012年海洋新发现油气储量占全年新增储量的90%，东非和南美东部海域成为世界最主要油气储量增长区，南里海和东地中海等油气热点潜力地区勘探不断突破，北极巴伦支海等油气战略接替区勘探进展提速，美洲非常规油气供给带初步形成。发展关键技术、加大深水风险勘探力度、持续拓展非常规油气成为未来世界油气领域的主要发展方向。
随着全球页岩气等非常规油气勘探的不断加强，烃源岩排气效率的研究越来越受到关注。根据页岩或煤中实测或理论计算的含气量数据，以及在不同热演化阶段的生气量，探讨了不同母质类型烃源岩在不同热演化阶段的排气效率。煤系烃源岩和海相Ⅰ—Ⅱ1型烃源岩排气效率随着成熟度的增加，排气效率逐渐增加，但两者存在很大的差异，煤系烃源岩排气效率很高，在RO=1.0%时为75%，在RO=5.5%时高达90%以上，高排气效率表明，煤系烃源岩生成的天然气绝大部分都运移到了储层，成为常规天然气和致密砂岩气的主要气源。与煤系烃源岩相比，海相Ⅰ—Ⅱ1型烃源岩排气效率较低，大部分低于70%，低排气效率结果表明，在页岩体系中生成的天然气相当一部分仍滞留在烃源岩中，残留在页岩中的天然气为页岩气的富集提供了物质基础。
轮南地区是塔里木盆地重要的油气产区之一，目前已发现了一批大中型油气田。该区含油气层位众多，奥陶系、石炭系和三叠系中均发现了天然气。地球化学特征研究表明，轮南地区天然气以甲烷为主，重烃气含量较低，轮南、塔河、解放渠东等油气田天然气主要为湿气，而轮古东地区、桑塔木地区以干气为主，吉拉克气田三叠系和石炭系天然气主体分别为湿气和干气;甲烷碳\,氢同位素值分别为-46.7‰~-32.0‰和-190‰~-127‰，δ13C2值主体介于-39.6‰~-31.6‰之间，烷烃气碳、氢同位素系列主体表现出正序特征，受同型不同源气混合的影响，部分样品发生了甲烷、乙烷同位素部分倒转。轮南地区天然气为油型气，其中轮南油田、塔河油气田和解放渠东油田天然气主体均为干酪根裂解气，混有部分原油裂解气;而轮古东气田、桑塔木气田天然气则主要为原油裂解气;吉拉克气田三叠系天然气主体为干酪根裂解气，混有部分原油裂解气，而石炭系天然气则为典型原油裂解气。轮南油田和塔河油气田天然气则来源于寒武系—下奥陶统和中上奥陶统烃源岩，而轮古东气田、桑塔木气田、解放渠东油田和吉拉克气田天然气主体来自寒武系—下奥陶统烃源岩。
塔里木盆地乌什凹陷乌参1井、神木1井和神木2井的相继突破，揭示了该区具有广阔的油气勘探前景。通过饱和烃和轻烃气相色谱对乌什凹陷原油地球化学特征进行了全面的分析，并与塔里木盆地典型的陆相原油和湖(海）相原油进行了对比。神木2井和乌参1井原油Pr/Ph值分别为2.35和3.53，表现出典型的煤成烃特征。乌什凹陷原油具有相对较高的芳烃(苯和甲苯）、甲基环己烷和环己烷含量，而环戊烷和无环烃类相对含量较低，说明陆源有机质贡献较大。乌什凹陷原油庚烷指数介于25.0%~27.6%之间，异庚烷指数介于2.5%~2.7%之间，处在高成熟早期阶段。乌什凹陷原油未经历水洗和生物降解作用，但发生了较为明显的蒸发分馏作用，导致轻烃组分中芳烃含量增加，而正构烷烃含量减少。通过OCSD—C7轻烃星状图和C7轻烃系统三角图分析，乌什凹陷原油和迪那2气田凝析油同属于陆相原油，来源于腐殖型有机质，和克拉苏构造带及塔中1气田来源于腐泥型有机质的湖(海）相原油存在明显差别。综合上述分析，乌什凹陷原油主要为来自于侏罗系煤系烃源岩的煤成油。
塔里木盆地东河砂岩是海相油气的重要勘探领域。为研究东河砂岩天然气成因、油藏类型及油气运移方向，以哈得逊油田东河砂岩油藏原油伴生气为研究对象，在天然气组分数据可靠性评估基础上，对烷烃气组分和非烷烃气组分的含量、同位素特征及分布规律进行了详细研究，探讨了天然气组分成因，详细分析了东河砂岩油藏类型，并对油气运移路径进行了推测，形成以下主要认识:①哈得逊油田东河砂岩油藏原油伴生气为油型气，总体具有N2含量高、干燥系数低及CO2含量低的特征;高含量N2为腐泥型有机质在成熟阶段热解生成，CO2是有机和无机成因的混合物。②哈得逊油田东河砂岩油藏由西南侧哈得4井区油藏、东南侧哈得1井区油藏和北部井区油藏（哈得113井—哈得111井—哈得4-51井）3个相对独立的油藏共同组成，油藏类型分别为构造油藏、构造—岩性油藏和岩性—地层油藏。③与哈得1井区油藏天然气相比，哈得4井区油藏天然气干燥系数低，N2和CO2含量高，δ13C1值、δ15N值和δ13CCO2值偏高，且烷烃气δ13C值部分倒转;这可能是成藏后期哈得4油藏天然气的泄漏导致。④现今哈得逊油田东河砂岩油藏已基本达到平衡，自北向南大规律油气运移难于形成现今天然气组分和同位素分布规律。推测哈得逊东河砂岩油藏可能是经下伏断裂，由下部奥陶系古油藏调整而来。
天然气碳、氢同位素组成是研究天然气成因和来源最直接、有效的方法。四川盆地中坝气田主要产气层为上三叠统须家河组二段和中三叠统雷口坡组三段，但关于中三叠统雷口坡组三段气藏的气源目前还存在争议。因此，对中坝气田天然气碳、氢同位素组成以及轻烃和凝析油组分碳同位素特征进行了研究，同时分析了四川盆地不同层位天然气氢同位素特征并与之进行对比，结果表明中坝气田须家河组天然气显示出典型的煤成气特征，而雷口坡组天然气则显示油型气特征。结合该区烃源岩条件认为，须家河组天然气属须家河组自生自储，雷口坡组天然气来源于下伏二叠系碳酸盐岩。
四川盆地须家河组天然气的干燥系数、甲烷碳同位素、乙烷碳同位素和甲烷氢同位素在平面上具有相似的分布特征，即“西高东低、北高南低”。在纵向上，干燥系数和甲烷碳同位素有随深度变浅而变小(低)的特点，与须一段、须三段和须五段烃源岩的演化特征一致，说明须家河组天然气都属于就近运移成藏。川西须家河组天然气碳同位素出现了部分倒转现象，天然气碳同位素的倒转可能与高—过成熟演化、多期天然气充注以及煤系烃源岩中煤和暗色泥岩生气贡献率不同有关。海相成因天然气的氢同位素值高于陆相成因天然气，氢同位素值高于-160‰的天然气基本为海相成因，而低于-160‰为陆相成因，同时，氢同位素也受成熟度的影响。
通过分析、对比鄂尔多斯盆地和渤海湾盆地67个来源于石炭系—二叠系煤系天然气的组分、稳定碳同位素组成，并结合实际地质背景分析，取得以下认识：鄂尔多斯盆地和渤海湾盆地来源于石炭系—二叠系烃源岩的天然气绝大部分是煤成气，靖边气田少量油型气来源于二叠系太原组灰岩。鄂尔多斯盆地天然气主要为干气，而渤海湾盆地天然气主要为湿气。鄂尔多斯盆地20%天然气样品发生倒转，主要倒转形式为δ13C2>δ13C 3高成熟阶段生成;渤海湾盆地石炭系—二叠系煤成气主要是成熟阶段的产物，少量天然气为烃源岩在高—过成熟阶段所生成，这部分天然气主要分布在东濮坳陷。成熟度和母质组成的差异使得2个盆地甲烷碳同位素组成存在差别，随着成熟度的增加，2个盆地重烃气与甲烷碳同位素差值逐渐减小。
地质演化过程中，天然气藏储层中放射性元素衰变产生的3He和4He会在气藏中逐渐积累，使气藏中He同位素组成3He/4He）产生变化。以松辽盆地徐家围子断陷和长岭断陷深层火山岩储层天然气藏为研究对象，对火山岩储层天然气和储层流体包裹体中的He同位素进行研究。当火山岩储层无Li元素含量异常时，放射成因3He产率很低，基本可以忽略，放射性元素衰变产生的3He不会影响CH4/3He值和CO2/3He值2项地球化学指标。当火山岩储层中放射性元素丰度高于沉积岩层中时，在地质历史中会产生更多的4He，对气藏中He同位素的影响较大。营城组火山岩每克岩石每年生成4He约为5.1×10-12cm3。在不考虑扩散的情况下，Xs1-1井营城组火山岩初始的3He/4He值为3.51×10-6，即R/Ra值为2.51，现今R/Ra值为1.1，当R/Ra值减小到初始值的43.8%时，幔源He的比例相应从原来29.9%减少到目前的10.75%，即幔源He的比例减小到原始的1/3。
碳酸盐岩成岩过程和孔隙类型复杂，储层物性特征变化大，岩石结构组分、世代胶结物和交代物也比较复杂多样，因此对碳酸盐岩储层研究提出挑战。微区地球化学研究方法就是应碳酸盐岩储层研究需要而发展起来的一套综合研究方法，其也是今后碳酸盐岩储层研究的重要发展方向。其中微区元素分析和微区同位素分析是近年来在储层地球化学研究领域中的热点和焦点，微区元素分析技术已形成了从主量和次量组分到痕量和超痕量组分分析的一个完整技术体系，包括电子探针(EMPA)、扫描电镜(SEM)及核探针(SNM)，同步X-射线探针(SRXRM)和二次离子探针质谱(SIMS)以及激光溶蚀等离子质谱仪(LA-ICP-MS)等；碳酸盐岩微区同位素分析技术主要介绍了激光显微取样C\,O同位素分析技术、多接收激光等离子质谱分析技术(LA-MC-ICP-MS)和热电离子同位素比质谱分析技术(TIMS)。通过2个实例的剖析，说明了微区地球化学研究方法在碳酸盐岩储层研究中的重要意义，并指出微区多参数地球化学研究方法将是碳酸盐岩储层研究的重要发展趋势。
牙哈凝析气田经过11年的循环注气部分保压方式开采，各项开发指标均优于开发方案，取得了非常好的开发效果，但近年来气窜井逐渐增多，控制气窜、稳定气油比成为气田开发调控的主要目标。基于牙哈凝析气田注入气在地层中的流动主要遵循组分梯度理论的认识，通过生产动态监测、示踪剂监测与井间调控以及修井测试等方法和技术，分析总结出现有注采井网下存在低注高采、高注低采和跨高点两翼注采等3种气窜模式，并以此基础开展控窜措施试验，通过优化注采井网和封堵上部生产层段的方法，使得气油比上升速度得到有效控制，达到了凝析油稳产的目的。
利用露头、钻井、岩心等资料，以构造、沉积、地球化学、储层和含气性等研究为重点，对湖南花垣区块下寒武统牛蹄塘组页岩气形成的地质条件与特征进行了初步探索，指出区块构造简单，深水陆棚、半深海—深海沉积环境控制牛蹄塘组页岩发育与分布，富有机质页岩厚度大，有机质类型为Ⅰ型，有机碳含量一般大于2.5%，有机质成熟度RO值大于2.0%，达到高—过成熟阶段;页岩的矿物以石英和黏土矿物为主，硅质含量较高、碳酸盐含量低、黏土矿物中主要以伊利石和伊/蒙混层为主，利于后期压裂改造和吸附气的大量富集;储层具有致密非渗特征，但含气性较好;目的层顶\,底板具有封盖性，保存条件较好。通过地质评价和资源量计算，花垣区块牛蹄塘组页岩气资源量较为丰富，勘探有利区面积大，具备较好的页岩气形成地质条件，是较现实的页岩气勘探开发区域。
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