天然气地球科学 >

2021 , Vol. 32 >Issue 8: 1117 - 1126

DOI: https://doi.org/10.11764/j.issn.1672-1926.2021.03.017

天然气地球化学

四川盆地中侏罗统沙溪庙组天然气地球化学特征及成因

  • 杨春龙 , 1, 2 ,
  • 谢增业 1, 2 ,
  • 李剑 1, 2 ,
  • 国建英 1, 2 ,
  • 张璐 , 1, 2 ,
  • 金惠 1 ,
  • 郝翠果 1 ,
  • 王晓波 1, 2 ,
  • 李志生 1, 2 ,
  • 李谨 1, 2 ,
  • 齐雪宁 1, 2
展开
  • 1. 中国石油勘探开发研究院，北京 100083
  • 2. 中国石油天然气集团有限公司天然气成藏与开发重点实验室，河北 廊坊 065007
张璐（1988-），女，山东东营人，工程师，硕士，主要从事天然气地球化学和成藏综合研究.E-mail：.

杨春龙（1989-），男，山东日照人，工程师，硕士，主要从事油气地球化学和油气成藏综合研究.E-mail：.

收稿日期: 2020-12-31

  修回日期: 2021-03-11

  网络出版日期: 2021-08-25

收起

Geochemical characteristics and genesis of natural gas in Shaximiao Formation of Middle Jurassic in Sichuan Basin

  • Chunlong YANG , 1, 2 ,
  • Zengye XIE 1, 2 ,
  • Jian LI 1, 2 ,
  • Jianying GUO 1, 2 ,
  • Lu ZHANG , 1, 2 ,
  • Hui JIN 1 ,
  • Cuiguo HAO 1 ,
  • Xiaobo WANG 1, 2 ,
  • Zhisheng LI 1, 2 ,
  • Jin LI 1, 2 ,
  • Xuening QI 1, 2
Expand
  • 1. Research Institute of Petroleum Exploration & Development，Beijing 100083，China
  • 2. Key Laboratory of Gas Reservoir Formation and Development，CNPC，Langfang 065007，China

Received date: 2020-12-31

  Revised date: 2021-03-11

  Online published: 2021-08-25

Supported by

The China National Science and Technology Major Project(2016ZX05007-003)

the China National Petroleum Corporation Science and Technology Project(2019B-0605)

Fold

本文亮点

四川盆地中侏罗统沙溪庙组是低油价形势下四川盆地天然气勘探的重要领域，但盆地内不同地区天然气来源尚不明确，影响下一步勘探部署决策，为此开展侏罗系沙溪庙组天然气地球化学特征及成因研究。结果表明：①沙溪庙组天然气属于干酪根降解气，甲烷含量>84%，含少量乙烷、丙烷等烃类气体及少量的氮气、二氧化碳等非烃气体，不含硫化氢，不同区域的天然气成熟度存在差别；②天然气δ13C1值为-39.2‰~-31.2‰、δ13C2值为-32.8‰~-22.3‰、δ13C3值为 -28.7‰~-19.5‰，天然气碳同位素未发生倒转，川西地区为煤成气，川中地区为油型气，川东地区为煤成气和油型气混合气，以油型气为主；③不同区域天然气δ13C1值、δ13C2值的差异，与其来源于不同类型烃源岩贡献比例大小有关。川西、川西南地区主力烃源岩为须五段煤系烃源岩，川中地区为下侏罗统湖相烃源岩，川东地区天然气来源于须五段和下侏罗统烃源岩。研究结果对四川盆地侏罗系沙溪庙组下一步天然气勘探部署决策具有重要的指导意义。

本文引用格式

杨春龙 , 谢增业 , 李剑 , 国建英 , 张璐 , 金惠 , 郝翠果 , 王晓波 , 李志生 , 李谨 , 齐雪宁 . 四川盆地中侏罗统沙溪庙组天然气地球化学特征及成因[J]. 天然气地球科学, 2021 , 32(8) : 1117 -1126 . DOI: 10.11764/j.issn.1672-1926.2021.03.017

Highlights

Shaximiao Formation of Middle Jurassic in Sichuan Basin is an important field of natural gas exploration in Sichuan Basin under the situation of low oil price. However， the source of natural gas in different areas of the basin is not clear， which affects the next exploration deployment decision. The geochemical characteristics and genesis of natural gas in Jurassic Shaximiao Formation are studied. The results show that： （1） The natural gas of Shaximiao Formation belongs to kerogen degradation gas， with methane content more than 84%， containing a small amount of ethane， propane and other hydrocarbon gases and a small amount of nitrogen， carbon dioxide， and other non-hydrocarbon gases， without hydrogen sulfide. The maturity of natural gas in different regions is different. （2） The natural gas δ13C1 values are from -39.2‰ to -31.2‰， δ13C2 values are from -32.8‰ to -22.3‰， and δ13C3 values are from -28.7‰ to -19.5‰. The carbon isotope of natural gas is not reversed. The west of Sichuan is dominated by coal-derived gas， central Sichuan is characterized by oil-type gas， and eastern Sichuan is dominated by mixed gas between coal-derived gas and oil-type gas， mainly oil-type gas. （3） The difference of δ13C1 and δ13C2 values in different regions is related to the contribution ratio of different source rocks. The main source rocks in western Sichuan Basin and southwest Sichuan Basin are the coal bearing source rocks of the 5th Member of Xujiahe Formation， the Lower Jurassic lacustrine source rocks in central Sichuan Basin， and the source rocks of natural gas in eastern Sichuan Basin are from the 5th Member of Xujiahe Formation and Lower Jurassic. The research results have important guiding significance for the next natural gas exploration and deployment decision-making of Jurassic Shaximiao Formation in Sichuan Basin.

0 引言

四川盆地纵向上自震旦系—侏罗系具有20多个产层［1］，其中侏罗系沙溪庙组浅层致密砂岩气藏具有埋藏浅、投资少、效益高等特点，在当前低油价形势下沙溪庙组在四川盆地陆相天然气勘探中占据重要地位。侏罗系浅层油气勘探起步较早，自大2井在沙溪庙组获2.61×104 m3/d工业气流后，在大兴场地区侏罗系沙溪庙组发现浅层致密砂岩气［2］。自2011年以来，围绕龙门山前缘三叠系须家河组生烃凹陷，沙溪庙组勘探先后发现一系列气藏，并在远离生烃凹陷的川南大塔场、川东北大巴山前缘五宝场地区及川中八角场地区也获得突破（图1）。改变了勘探需围绕须家河组生烃凹陷的思路，展示了沙溪庙组浅层致密气的良好勘探前景。在扩展了勘探范围的同时，仍有一些关键问题没有解决，特别是主力烃源岩到底是须家河组煤系烃源岩还是下侏罗统湖相烃源岩还没有达成一致的认识，以至于阻碍了侏罗系致密气的勘探进程。目前研究表明上三叠统烃源岩主要发育在须五段，其沉积时川西北地区处于剥蚀区，无烃源岩发育，川西中部与南部是其烃源岩主要发育区。四川盆地侏罗系多为氧化环境下的红色建造［3-4］，有机质保存条件及品质均较上三叠统差，但在下侏罗统自流井组深湖、半深湖相黑色页岩被认为是一套重要的烃源岩，而上侏罗统因不具备烃源岩形成条件或其有机碳含量低于陆相烃源岩标准下限，所以不具备生烃能力［3］。前人对于四川盆地浅层天然气气源进行过相关研究，认为其以烷烃气为主，重烃含量较高，干燥系数较低，天然气成因受测试方法影响较大，煤型气和油型气均有发现［2，5］，而对全盆地侏罗系沙溪庙组天然气地球化学特征和来源等问题鲜有针对性和系统性研究。为此，本文开展了沙溪庙组天然气地球化学特征的分析测试，分析不同地区天然气的主力烃源岩，以期为侏罗系致密气的勘探部署提供一定指导。
图1 四川盆地侏罗系沙溪庙组气田分布（a）及侏罗系地层综合柱状图（b）（底图据参考文献［1］）

Fig.1 Gas field distribution of Jurassic Shaximiao Formation（a） and the comprehensive stratigraphic histogram of Jurassic strata in Sichuan Basin（b）（base map according to Ref.［1］）

1 油气成藏地质条件

四川盆地在古生代—早中三叠世表现为统一的碳酸盐岩台地或被动大陆边缘盆地；晚三叠世，发育浅海台地向内陆湖盆转变的海陆过渡相沉积［1］；侏罗纪—古近纪为陆相沉积发育期，主要为厚层碎屑岩沉积［6］。沙溪庙组沉积时期，由于盆地西部抬升，沙溪庙组处于持续水退阶段，沉积物主要为陆相滨湖—三角洲沉积，多沉积紫红色、灰绿色泥岩，为有机质含量低于0.5%的非烃源岩［2-3］。
四川盆地陆相烃源岩主要发育在上三叠统须家河组，其次为下侏罗统烃源岩，上三叠统主要为一套陆相含煤建造，深色泥岩和煤层为主要烃源岩，下侏罗统烃源岩主要为湖相泥质烃源岩。沙溪庙组相关烃源岩主要为上三叠统须五段及下侏罗统烃源岩。由于沉积时川西北地区为剥蚀区，所以须五段烃源岩主要在川西中部和南部发育，厚度为150~350 m，川中地区烃源岩厚度整体为50~125 m，仅靠近川西地区烃源岩厚度较厚，可达200 m，川东地区烃源岩厚度整体小于50 m，从有机质丰度来看，川西地区TOC含量大于1%以上的占87%，川中地区为50%，川东地区仅为30%左右［7］，川西地区优于川中及川南地区，川东地区较差［图2（a）］，须五段烃源岩干酪根碳同位素值67.5%分布在-25.5‰~-22.5‰之间，32.5%分布在-28‰~-25.5‰之间，干酪根类型为II型与Ⅲ型，有机质类型以腐殖型为主，同时存在少量的腐殖—腐泥型干酪根［7-8］。烃源岩R O值为1%~1.7%，处于成熟—高成熟阶段，从川西南—川西中段—川北地区向东逐渐变小［图2（c）］。下侏罗统烃源岩主要为一套深湖—半深湖相沉积，黑色页岩、介壳灰岩发育，有机质丰富，是四川盆地侏罗系重要烃源岩，其厚度自东北部向西南方向递减，以川东地区规模最大，烃源岩有效厚度可达14.6~379 m，平均厚度为142 m，厚度大于上三叠统；川中地区有效厚度可达12~132 m，平均厚度为45 m，川西、川南地区烃源岩厚度较薄，生油气条件差。TOC含量主要在2%以下，相对于须五段，下侏罗统烃源岩整体TOC含量明显降低，其中川中、川东地区TOC含量在1%~2%之间，有机质丰度相对较高，川西地区下侏罗统TOC含量在0.2%~0.6%之间，川南地区在0.2%~0.4%之间［图2（b）］，多数未达到陆相烃源岩的丰度标准，因此下侏罗统有效烃源岩主要分布在川中、川东地区［9-10］。下侏罗统烃源岩干酪根碳同位素值50%分布在-25.5‰~-22.5‰之间，50%分布在-28‰~-25.5‰之间，干酪根类型为II型与Ⅲ型，有机质类型以腐殖型、腐泥型为主［7，9-12］，四川盆地下侏罗统烃源岩整体已达成熟至高成熟阶段，已达到大量生烃阶段，R O值为0.6%~1.6%，整体以成熟阶段为主。川中地区热演化程度最高，最高可达1.6%，其次为川东地区，整体为川中地区与川东地区高于川南地区与川西地区，东部高于西部，北部高于南部［图2（d）］。侏罗系气藏上覆地层为白垩系，白垩系为区域分布较为稳定的以泥岩为主的地层，厚度较大，泥岩钙质含量较高，具有较好的封盖性，同时在侏罗系内部，沙溪庙组上部蓬莱镇组中也发育较多分布稳定的泥岩层，也可以作为沙溪庙组的局部封盖层，因此白垩系是一套较好的区域封盖层，蓬莱镇组是一套较好的局部封盖层。
图2 四川盆地侏罗系沙溪庙组相关烃源岩平面分布(据参考文献[7]修改)

(a)四川盆地上三叠统须五段烃源岩厚度与有机碳含量等值线图;(b)四川盆地下侏罗统烃源岩厚度与有机碳含量等值线图;(c)四川盆地上三叠统须五段镜质体反射率等值线图;(d)四川盆地下侏罗统烃源岩镜质体反射率等值线图

Fig.2 Plane distribution of related source rocks of Jurassic Shaximiao Formation in Sichuan Basin（modified according to Ref.[7]）

2 天然气地球化学特征及成因

2.1　天然气组成

从实验及统计结果（表1）来看，天然气中以甲烷为主，含量为84.89%~97.34%，乙烷含量为2.04%~8.87%，丙烷含量为0.27%~3.32%；非烃气体主要包括N2、CO2，不含硫化氢，N2含量为0.05%~2.81%，CO2含量为0~1.6%。川西、川西南、川东地区天然气甲烷含量较高，一般为90.08%~97.34%，重烃含量较低，具有干气的特征；川中八角场地区天然气甲烷含量较低，一般为84.89%~88.93%，重烃含量较高，具有湿气的特征。不同地区的天然气组成差异主要与热演化程度有关，热演化程度高的区域，烃类中甲烷含量高，须五段镜质体反射率主要分布在1%~1.7%之间，处于成熟—高成熟阶段，从川西南—川西中段—川北地区向东逐渐变小。下侏罗统烃源岩整体已达成熟至高成熟阶段，R O值为0.6%~1.6%，整体以成熟阶段为主，川中地区与川东地区高于川南地区与川西地区，成熟度的平面分布与天然气的烃类组分含量特征一致。
表1 四川盆地侏罗系沙溪庙组天然气组分及碳氢同位素值数据

Table 1 Gas composition and hydrocarbon isotope data of Jurassic Shaximiao Formation in Sichuan Basin

地区 气田 井号 主要组分/% δ13C/‰（VPDB） 资料来源
CH4 C2H6 C3H8 N2 CO2 CH4 C2H6 C3H8
川中 八角场 角61-4 88.67 7.16 2.25 0.25 0.2 -38.2 -31.8 -22.8 文献［2］
角62 84.89 8.87 3.32 1.03 0.03 -37.7 -32.8 -22.9
角63-1 88.29 7.35 2.51 0.7 0.14 -37.6 -32.1 -22.9
角70 88.93 6.94 1.99 0.46 0.27 -37.9 -31.7 -22.9
川西 新场 川孝134 -32.7 -25.7 -23.6 文献［13-14］
川孝134-2 93.08 5.02 0.82 0.16 0.44 -36.7 -24.4 -23.4
川孝37 94.47 3.52 0.81 0.09 0.71 -36.1 -23 -25.5
川孝169 93.07 3.61 0.67 1.43 0.55 文献［15］
川孝 91.95 5.2 1.46 0.36 0 -33.4 -24.8 -22.3
川孝374 93.56 3.38 0.69 0.93 0.78
新814 93.5 2.99 0.58 1.41 0.78
川孝454 -35.0 -22.5 -19.1
马沙1 -33.5 -23.8 -19.8
川孝132 -33.6 -21.8 -21.5
川孝117 -34.8 -23.5 -21.0
川孝105 -33.0 -23.1 -21.0
川孝480-1 91.65 5.7 1.34 0.32 未测 -34.8 -23.7 -20.1
秋林 秋林200-H2 91.09 5.34 1.24 1.33 0 -35.1 -25.1 -22.2 本文
秋林207-5 91.60 5.75 1.32 0.34 0 -35.2 -25.1 -22.1
洛带—新都 龙652 -34.4 -23.5 -20 本文
龙651 -35.6 -23.7 -21.3
川西南 平落坝 平落2 93.55 4.01 0.57 1.62 0.02 -39.2 -25.5 -21.9 文献［16-17］
平落1-1 92.52 5.05 1.11 0.86 0.05 -38.3 -25 -21.4
平浅1 92.46 5.03 1.31 0.53 0.53 -38.5 -25 -21.7
平落13 93.04 4.73 1.12 0.4 0.4 -36.8 -23.5 -20.3
平浅9 96.4 2.14 0.28 0.95 0.95 -34.1 -23.8 -19.9
大兴场 大兴4 92.69 5.56 0.81 0.85 0.26 -33.5 -22.5 -22.8 文献［2］
大兴5 97.34 2.04 0.27 0.43 0.3 -33.3 -22.5 -21.4
白马庙 白马1 96.78 2.34 0.33 0.05 1.6 -33.9 -22.4 -19.8
白马2 92.96 4.09 0.92 0.05 1.49 -33.9 -22.3 -19.5
川东 渡口河 渡5 94.18 3.48 0.9 0.64 0.11 本文
渡5 90.08 3.37 0.79 0.59 0.11
渡21 94.65 3.06 0.74 0.61 0.27
渡21 93.94 3.42 0.83 0.95 0.22
渡21 94.5 3.43 0.83 0.6 0.01
渡21 94.72 3.21 0.78 0.6 0.05
渡21 94.77 3.28 0.79 0.56 0.01
渡21 93.58 4.08 1 0.57 0.04
渡浅1 96.45 2.56 0.32 0.33 0.16 -34.8 -26.9 -27
五宝场 五宝浅13 95.11 2.85 0.67 0.62 0 -33.3 -30.2 -27.3
五宝浅8 92.29 3.17 0.71 2.81 0.13 -31.2 -30.1 -27.9
五宝浅1-2 93.82 3.57 0.92 0.7 0 -33.8 -30.9 -27.7
五宝浅6-1 94.44 3.01 0.59 1.09 0 -31.7 -31.3 -28.7

注：表中空白处为没有检测或收集到数据

谢增业等［18］新建了考虑演化阶段的干酪根降解气和原油裂解气Ln（C1/C2）—Ln（C2/C3）判识图版，并将四川盆地各个层系天然气纳入该图版中，较好地解释并区分了原油裂解气和干酪根降解气，例如川中地区上三叠统须家河组自生自储型煤系天然气以干酪根降解气为主，R O值介于0.8%~1.5%之间，与川中地区须家河组烃源岩R O值整体小于1.6%且近源聚集的特征吻合［15，18］。本文利用该图版对四川盆地侏罗系沙溪庙组天然气进行了成因解释（图3），总体显示其为干酪根降解气，但不同构造区域其成熟度具有一定差异。川中地区沙溪庙组天然气成熟度最低，在1.0%左右，该区下侏罗统烃源岩镜质体反射率在1.1%左右［图2（f）］，川西、川西南地区沙溪庙组天然气成熟度明显高于川中地区，在1.1%~1.5%之间， 该地区须五段烃源岩镜质体反射率值在1.1%~1.5%之间［图2（e）］；川东北部地区沙溪庙组天然气成熟度在1.2%~1.4%之间，亦明显高于川中地区，该地区下侏罗统烃源岩则在1.3%~1.5%之间［图2（f）］，热演化程度与其更接近。
图3 四川盆地侏罗系沙溪庙组天然气组分成因判识（图版据文献［13］）

Fig.3 Gas components genetic identification of Jurassic Shaximiao Formation in Sichuan Basin（plate according to Ref.［13］）

2.2　天然气碳同位素组成

四川盆地侏罗系沙溪庙组天然气甲烷碳同位素（δ13C1）值为-39.2‰~-31.2‰，乙烷碳同位素（δ13C2）值为-32.8‰~-22.3‰，丙烷碳同位素（δ13C3）值为-28.7‰~-19.5‰，δ13C1、δ13C2和δ13C3呈正碳同位素序列（δ13C1<δ13C2<δ13C3）分布（图4）。同天然气组成一样，不同区域天然气碳同位素组成受热演化程度影响而存在差异。川西和川西南地区由于烃源岩热演化程度高，大多数样品的甲烷和乙烷碳同位素值均较高，甲烷碳同位素值一般介于-32.7‰~-39.2‰之间，乙烷碳同位素值普遍高于-25.7‰，最高达-22.3‰；川东地区样品的甲烷碳同位素值也较高，介于-34.8‰~-31.2‰之间，反映其热演化程度较高，乙烷碳同位素值普遍高于-31.3‰；川中地区由于热演化程度较低，天然气样品甲烷碳同位素值较低，一般介于-37.9‰~-38.2‰之间，乙烷碳同位素值普遍低于-31.7‰。
图4 四川盆地侏罗系沙溪庙组天然气碳同位素分析

Fig.4 Carbon isotope analysis of natural gas from Jurassic Shaximiao Formation in Sichuan Basin

乙烷碳同位素值则是判别其母质来源的主要依据。天然气碳同位素未发生倒转的前提下，煤成气的乙烷碳同位素值一般高于-27‰，油型气的乙烷碳同位素值一般低于-29‰，介于二者之间的一般为煤成气和油型气的混合气［19］。沙溪庙组具有完全的正碳同位素序列，川西、川西南地区天然气甲烷含量高，干燥系数大，乙烷碳同位素值均高于-27‰，具有典型的煤成气特征。此外，该地区须五段烃源岩镜质体反射率值在1.1%~1.5%之间，而通过天然气组分的Ln（C1/C2）—Ln（C2/C3）判识图版显示川西、川西南地区天然气为干酪根降解气，R O值为1.1%~1.3%，其热演化程度与须五段烃源岩热演化程度一致。但是该地区下侏罗统烃源岩R O值多小于1.0%且分布有限，故该地区沙溪庙组天然气应为煤成气且主要来自下部须五段烃源岩。川中地区沙溪庙组天然气甲烷含量低、具有湿气特征，天然气乙烷碳同位素明显低于川西地区，且均低于-29‰，具典型的油型气特征，该区下侏罗统烃源岩镜质体反射率在1.1%左右，天然气组分的Ln（C1/C2）—Ln（C2/C3）判识图版显示川中地区天然气为干酪根降解气，R O值为0.8%~1.1%，明显低于川西地区，故该地区沙溪庙组天然气应为油型气且主要来自下侏罗统烃源岩。川东地区沙溪庙组天然气甲烷含量处在川西与川中地区之间，乙烷碳同位素值在-26.9‰~-31.3‰之间，具有油型气与煤成气混合的特征，天然气组分的Ln（C1/C2）—Ln（C2/C3）判识图版显示天然气R O值为1.3%左右，该地区须五段烃源岩镜质体反射率在1.25%左右，且具有向北增大和向南减小的趋势，而下侏罗统烃源岩则在1.3%~1.5%之间，热演化程度与其更接近，故下侏罗统烃源岩贡献可能大于须五段烃源岩，乙烷碳同位素值虽有部分数据处在-27‰~-29‰之间，但整体偏低，与此吻合。

2.3　天然气轻烃组成

轻烃一般是指分子碳数为C5—C10的化合物［20-21］，天然气轻烃在C6—C7这一碳数范围内，异构体十分丰富，其提供的信息量远大于气态烃［22-23］。Ⅲ、Ⅱ2型干酪根富含芳香族结构，为煤成气主要来源，Ⅰ、Ⅱ1型干酪根富含脂肪族结构，为油型气主要来源，反映到天然气轻烃特征上，煤成气和油型气分别更富集芳香族组成和脂肪族组成［24-26］，因此可以根据母质类型差异回归出脂肪族与芳香族的演化曲线，并用这2条回归曲线确定天然气的成因类型［27-29］。四川盆地陆相天然气正庚烷值与异庚烷值关系图（图5）中，川西地区侏罗系沙溪庙组显示出明显的腐殖型气特征；而川中侏罗系沙溪庙组天然气庚烷值与异庚烷值较好地分布于脂肪族曲线附近，具有油型气特征，与天然气碳同位素分析结果一致。川东地区则显示出有别于川中和川西地区的分布特征，可能其下伏侏罗系自流井组湖相烃源岩和三叠系须家河组煤系烃源岩均有贡献。
图5 四川盆地中侏罗统沙溪庙组天然气庚烷值与异庚烷值关系（部分数据据文献［7，29］）

Fig.5 Relationship between heptane number and isoheptane number of Middle Jurassic Shaximiao Formation natural gas in Sichuan Basin（some data are based on Refs.［7，29］）

根据Mano轻烃成因理论［30］，同一类油气中的K 1=（2-甲基己烷+2，3-二甲基戊烷）/（3-甲基己烷+2，4二甲基戊烷）≈1，即同一类油气的K 1值约为不变的常数值，该理论已被广泛接受与应用［31］，除部分较咸的沉积水体环境其K 1值可能明显大于1之外［32］，大多数同一成因的油气的K 1值仍然分布在1附近，不同成因油气K 1值具有一定差异，因此通过对比不同天然气的K 1值可以确定天然气的成因［29-32］。从四川盆地天然气2-甲基己烷、2，3-二甲基戊烷与3-甲基己烷、2，4二甲基戊烷相对含量关系看，明显分为2组（图6），川中地区侏罗系天然气以及川南地区嘉陵江腐泥型来源的天然气［29］为一组；川西地区沙溪庙组天然气及川中其他侏罗系天然气为一组。前者K 1值较大，为腐泥型来源；后者K 1值较小，为腐殖型来源，川东地区沙溪庙组天然气K 1值更接近于前者。
图6 四川盆地天然气K 1值分布（部分数据来自文献［7，29］）

Fig.6 Distribution map of K 1 value of terrestrial natural gas in Sichuan Basin（some data are based on Refs.［7，29］）

C7轻经系列中的正庚烷（nC7）、甲基环己烷（MCC6）及甲基环戊烷（MCC5）有着不同的生源，他们与天然气成因有密切关系，常被用来判识天然气的成因及来源［33］。一般认为，甲基环己烷主要来源于高等植物木质素、纤维素、糖类等，并且热力学性质稳定，是指示有机质来源的良好参数，来源于腐殖型母质的天然气中甲基环己烷的含量比较高；各种结构的二甲基环戊烷主要来自水生生物的类脂化合物，它的大量出现是油型气轻烃的主要特征；正庚烷主要来自藻类和细菌，对成熟作用敏感，是良好的成熟度指标。从四川盆地C7轻烃化合物三角图可以看出（图7），侏罗系沙溪庙组天然气明显分为2组，一组为川中、川东地区天然气，主要为Ⅰ型和Ⅱ型烃源岩干酪根生成的天然气；另一组为川西、川西南地区的天然气，主要为Ⅲ型烃源岩或煤生成的天然气，与烃源岩分布、天然气碳同位素分析结果分析一致。
图7 四川盆地陆相天然气C7轻烃组成三角图（部分数据来自文献［29］）

Fig.7 Triangle diagram of C7 light hydrocarbon composition of terrestrial natural gas in Sichuan Basin（some data are based on Ref.［29］）

4 地质意义

通过四川盆地侏罗系沙溪庙组天然气地球化学特征及成因研究基本明确沙溪庙组天然气为干酪根降解气，川西地区主要为来源于须五段的煤成气，川中地区主要为来源于下侏罗统湖相烃源岩的油型气，川东地区为须五段和下侏罗统烃源岩的煤成气和油型气混合气，且以油型气为主。川西地区为须家河组烃源岩生烃凹陷发育区，气源充足，自沙溪庙组断穿至须家河组的断裂发育地区源储疏导条件优越，为有利区；川中地区北部及川东地区侏罗系烃源岩厚度较大地区具有较大资源潜力，研究成果对四川盆地侏罗系沙溪庙组下步天然气勘探部署决策具有重要的指导意义。

5 结论

（1）四川盆地侏罗系沙溪庙组天然气烃类组成以甲烷为主，为干酪根降解气，甲烷含量>84%，含少量乙烷、丙烷等烃类气体及少量的氮气、二氧化碳等非烃气体，不含硫化氢，不同区域的天然气成熟度存在差别，川中地区成熟度最低，川西、川东北地区成熟度明显高于川中地区。
（2）天然气δ13C1值为-39.2‰~-31.2‰、δ13C2值为-32.8‰~-22.3‰、δ13C3值为-28.7‰~-19.5‰，天然气碳同位素未发生倒转，结合轻烃分析认为川西地区沙溪庙组为煤成气，川中地区为油型气，川东北地区为煤成气和油型气混合，以油型气为主。
（3）通过天然气组分、同位素及轻烃特征综合分析，认为侏罗系沙溪庙组天然气在不同区域具有不同的来源特征。其中川西、川西南地区主力烃源岩为须五段煤系烃源岩，川中地区为下侏罗统湖相烃源岩，川东地区天然气来源于须五段和下侏罗统烃源岩。

参考文献

原文顺序 | 文献年度倒序 | 文中引用次数倒序
1
杨光，李国辉，李楠，等.四川盆地多层系油气成藏特征与富集规律［J］.天然气工业，2016，36（11）：1-11.

YANG G， LI G H， LI N， et al. Hydrocarbon accumulation characteristics and enrichment laws of multi-layered reservoirs in the Sichuan Basin［J］. Natural Gas Industry，2016，36（11）：1-11.

2
肖富森，黄东，张本健，等.四川盆地侏罗系沙溪庙组天然气地球化学特征及地质意义［J］.石油学报，2019， 40（5）：568-576，586.

XIAO F S， HUANG D， ZHANG B J， et al. Geochemical characteristics and geological significance of natural gas in Jurassic Shaximiao Formation， Sichuan Basin［J］.Acta Petrolei Sinica，2019，40（5）：568-576，586.

3
杜敏，陈盛吉，万茂霞，等.四川盆地侏罗系源岩分布及地化特征研究［J］.天然气勘探与开发，2005，28（2）：15-17，69，5.

DU M， CHEN S J， WAN M X， et al. Study on distribution and geochemical features of Jurassic source rocks in Sichuan Basin［J］.Natural Gas Exploration & Development，2005，28（2）：15-17，69，5.

4
韦腾强，吴长江，黄亚浩，等.流体包裹体拉曼定量技术在致密砂岩气藏研究中的应用——以四川盆地中部侏罗系沙溪庙组为例［J］.天然气地球科学，2021，32（2）：164-173.

WEI T Q， WU C J， HUANG Y H， et al. Application of fluid inclusion Raman quantitative technique to the study of tight sandstone gas reservoirs：Case study of Jurassic Shaximiao Formation in central Sichuan Basin［J］. Natural Gas Geoscience， 2021，32（2）：164-173.

5
王鹏，沈忠民，刘四兵，等.川中地区侏罗系天然气成因类型及气源［J］.成都理工大学学报：自然科学版，2013， 40（4）：431-437.

WANG P， SHEN Z M， LIU S B， et al. Genetic type and gas source of Jurassic natural gas in central Sichuan Basin， China［J］.Journal of Chengdu University of Technology： Natural Science Edition，2013，40（4）：431-437.

6
肖富森，韦腾强，王小娟，等. 四川盆地川中—川西地区沙溪庙组层序地层特征［J］.天然气地球科学，2020，31（9）：1216-1224.

XIAO F S， WEI T Q， WANG X J， et al. Research on the sequence stratigraphy of the Shaximiao Formation in Chuanzhong-Chuanxi area， Sichuan Basin［J］. Natural Gas Geoscience，2020，31（9）：1216-1224.

7
刘四兵. 四川盆地致密碎屑岩天然气成藏地球化学特征与富集规律［M］.北京：科学出版社， 2015.

LIU S B. Geochemical Characteristics and Enrichment Law of Natural Gas Accumulation in Tight Clastic Rocks in Sichuan Basin［M］. Beijing： Science Press， 2015.

8
凌跃蓉，陈礼平.川东上三叠统及侏罗系含油气系统分析［J］.天然气工业，2005，25（S1）：6-10，13-14.

LING Y R， CHEN L P. Hydrocarbon bearing analysis of Upper Triassic series and Jurassic system in east Sichuan Basin［J］. Natural Gas Industry，2005，25（S1）：6-10，13-14.

9
李军，陶士振，汪泽成，等.川东北地区侏罗系油气地质特征与成藏主控因素［J］.天然气地球科学，2010，21（5）：732-741.

LI J， TAO S Z， WANG Z C， et al. Characteristics of Jurassic petroleum geology and main factors of hydrocarbon accumulation in NE Sichuan Basin［J］. Natural Gas Geoscience，2010，21（5）：732-741.

10
徐宇轩，代宗仰，胡晓东，等.川东北沙溪庙组天然气地球化学特征及地质意义——以五宝场地区为例［J］.岩性油气藏，2021，33（1）：209-219.

XU Y X， DAI Z Y， HU X D， et al. Geochemical characteristics and geological significance of Shaximiao Formation in northeastern Sichuan Basin： A case study from Wubaochang area［J］. Lithologic Reservoirs，2021，33（1）：209-219.

11
王积宝.川东北天然气地球化学特征及气源分析［D］.杭州：浙江大学，2010.

WANG J B. Geochemical Characteristics and Origin of Natural Gases in Northeast Sichuan Basin［D］. Hangzhou： Zhejiang University， 2010.

12
胡炜.川北元坝地区天然气地球化学特征及气源研究［D］.杭州：浙江大学，2014.

HU W. Geochemical Characteristics and Origin of Natural Gases From Yuanba Area of the Northern Sichuan Basin［D］. Hangzhou： Zhejiang University， 2014.

13
秦胜飞，陶士振，涂涛，等.川西坳陷天然气地球化学及成藏特征［J］.石油勘探与开发，2007，34（1）：34-38，54.

QIN S F， TAO S Z， TU T， et al. Characteristics of natural gas geochemistry and accumulation in western Sichuan Depression［J］. Petroleum Exploration and Development， 2007，34（1）：34-38，54.

14
秦胜飞，戴金星，王兰生.川西前陆盆地次生气藏天然气来源追踪［J］.地球化学，2007，36（4）：368-374.

QIN S F， DAI J X， WANG L S. Different origins of natural gas in secondary gas pool in western Sichuan Foreland Basin［J］. Geochimica，2007，36（4）：368-374.

15
李剑，魏国齐，谢增业，等.中国致密砂岩大气田成藏机理与主控因素——以鄂尔多斯盆地和四川盆地为例［J］.石油学报，2013，34（S1）：14-28.

LI J， WEI G Q， XIE Z Y， et al. Accumulation mechanism and main controlling factors of large tight sandstone gas fields in China： Cases study on Ordos Basin and Sichuan Basin［J］. Acta Petrolei Sinica， 2013，34（S1）：14-28.

16
祝金利，邹越，陈冬霞.川西坳陷中段中、浅层天然气来源与碳同位素地球化学特征［J］.岩性油气藏，2011，23（6）：18-23.

ZHU J L， ZOU Y， CHEN D X. Origin and carbon isotope geochemistry characteristics of middle-shallow natural gas in the middle part of western Sichuan Depression［J］. Lithologic Reservoirs， 2011，23（6）：18-23.

17
樊然学，周洪忠，蔡开平.川西坳陷南段天然气来源与碳同位素地球化学研究［J］.地球学报，2005，26（2）：157-162.

FAN R X， ZHOU H Z， CAI K P. Carbon isotopic geochemistry and origin of natural gases in the southern part of the western Sichuan depression［J］. Acta Geoscientica Sinica， 2005，26（2）：157-162.

18
谢增业，李志生，魏国齐，等.腐泥型干酪根热降解成气潜力及裂解气判识的实验研究［J］.天然气地球科学，2016，27（6）：1057-1066.

XIE Z Y， LI Z S， WEI G Q， et al. Experimental research on the potential of sapropelic kerogen cracking gas and discrimination of oil cracking gas［J］. Natural Gas Geoscience， 2016，27（6）：1057-1066.

19
戴金星.天然气碳氢同位素特征和各类天然气鉴别［J］.天然气地球科学，1993，4（Z1）：1-40.

DAI J X. Hydrocarbon isotope characteristics of natural gas and identification of various types of natural gas［J］. Natural Gas Geoscience，1993，4（Z1）：1-40.

20
戴金星，裴锡古.中国天然气地质学·卷一［M］. 北京：石油工业出版社， 1992.

DAI J X， PEI X G. Natural Gas Geology of China·Volume 1［M］ .Beijing：Petroleum Industry Press， 1992.

21
谢增业，杨威，胡国艺，等.四川盆地天然气轻烃组成特征及其应用［J］.天然气地球科学，2007，18（5）：720-725.

XIE Z Y， YANG W， HU G Y， et al. Light hydrocarbon compositions of natural gases and their application in Sichuan Basin［J］. Natural Gas Geoscience， 2007，18（5）：720-725.

22
胡国艺，李剑，谢增业，等.天然气轻烃地球化学［M］. 北京：石油工业出版社，2018.

HU G Y， LI J， XIE Z Y， et al. Light Hydrocarbon Geochemistry of Natural Gas［M］.Bejing： Petroleum Industry Press， 2018.

23
胡惕麟，戈葆雄，张义纲，等.源岩吸附烃和天然气轻烃指纹参数的开发和应用［J］.石油实验地质，1990，12（4）：375-394，450.

HU T L， GE B X， ZHANG Y G， et al. Development and application of fingerprint parameters of source rock adsorbed hydrocarbon and natural gas light hydrocarbon［J］.Petroleum Geology and Experiment， 1990，12（4）：375-394，450.

24
BEHAR F， KRESSMANN S， RUDKIEWICZ J L， et al. Experimental simulation in a confined system and kinetic modelling of kerogen and oil cracking［J］.Organic Geochemistry，1992，19（1-3）：180-189.

25
王鹏，沈忠民，刘四兵，等.川中地区侏罗系天然气成因类型及气源［J］.成都理工大学学报：自然科学版，2013，40（4）：431-437.

WANG P， CHEN Z M， LIU S B， et al. Genetic type and gas source of Jurassic natural gas in central Sichuan Basin， China［J］. Journal of Chengdu University of Technology： Science & Technology Edition， 2013，40（4）：431-437.

26
戴金星.各类烷烃气的鉴别［J］.中国科学：B辑.化学，1992（2）：185-193.

DAI J X. Identification of various alkane gases［J］. Scientia Sinica： Chimica， 1992（2）：185-193.

27
THOMPSON K F M. Classification and thermal history of petroleum based on light hydrocarbons［J］. Geochimica et Cosmochimica Acta，1983，47（2）：303-316.

28
蔡开平，廖仕孟.川西地区侏罗系气藏气源研究［J］.天然气工业，2000，20（1）：36-41.

CAI K P， LIAO S M. Study on gas source of Jurassic gas reservoir in western Sichuan［J］. Natural Gas Industry， 2000，20（1）：36-41.

29
王顺玉，明巧，贺祖义，等.四川盆地天然气C4-C7烃类指纹变化特征研究［J］.天然气工业，2006，26（11）：11-13，168.

WANG S Y， MING Q， HE Z Y， et al. Study on fingerprint character of C4-C7 hydrocarbons in natural gas of the Sichuan Basin［J］. Natural Gas Industry， 2006，26（11）：11-13，168.

30
MANGO F D . The origin of light hydrocarbons in petroleum： Ring preference in the closure of carbocyclic rings［J］. Geochimica et Cosmochimica Acta， 1994， 58（2）：895-901.

31
马素萍，张晓宝，宋成鹏.天然气伴生凝析油Mango参数的成因内涵——以渤海湾盆地上古生界为例［J］.沉积学报，2006，24（6）：923-927.

MA S P， ZHANG X B， SONG C P. The genetic implications of the Mango parameter of condensate with gas： Take the upper Paleozoic in offshore Bohai bay basin as an example［J］. Acta Sedimentologica Sinica， 2006，24（6）：923-927.

32
王培荣，张大江，肖廷荣，等.江汉盆地原油轻烃的地球化学特征［J］.石油勘探与开发，2005，32（3）：45-47.

WANG P R，ZHANG D J，XIAO T R，et al.Geochemical cha-racteristics of the light hydrocarbons in Jianghan Basin，China［J］.Petroleum Exploration and Development，2005，32（3）：45-47.

33
张春明.石油中轻烃的成因及其应用［J］.石油天然气学报：江汉石油学院学报，2005，27（2）：146-148.

ZHANG C M. Origin and application of light hydrocarbons in petroleum［J］. Journal of Oil and Gas Technology， 2005，27（2）：146-148.

Options
文章导航

/

〈 〉

陇ICP备2021001824号-7　 甘公网安备 62010202000678号
版权所有 © 《天然气地球科学》编辑部
地址：甘肃省兰州市天水中路8号　
邮编：730000　
电话：(0931)8277790　
E-mail：geogas@lzb.ac.cn
总访问量 　 今日访问 　 在线人数
技术支持：北京玛格泰克科技发展有限公司