Controlling factors of natural gas carbon isotope distribution and its charging models in the HY area in the central and southern Xihu Sag， East China Sea Basin
Received date: 2024-01-04
Revised date: 2024-03-21
Online published: 2024-04-07
Supported by
The Major National Science and Technology Projects of the 13th Five Year Plan(2016ZX05027-001)
the National Oil and Gas Resource Evolution of the 14th Five Year Plan(QGYQZYPJ2022-3)
the Major Science and Technology Project of CNOOC(KJZX-2023-0101)
HY area is an important natural gas exploration area in the central and southern Xihu Sag of East China Sea Basin， with a relatively low level of exploration. Insufficient understanding of the natural gas reservoir formation mechanism has constrained further exploration expansion. Integrated utilization of laboratory data of natural gas， source rocks， and reservoirs were used to clarify the process of natural gas accumulation. Taking natural gas carbon isotopes as the research object， the controlling factors of its distribution were analyzed and the natural gas charging model was established in the HY area， and the favorable exploration directions were pointed out. The following research results are obtained. First， the natural gas of HY area is coal-type gas， derived from humic-type kerogen. Second， the carbon isotope composition and thermal evolution degree of kerogen in source rocks are the main factors controlling the planar distribution of natural gas carbon isotopes in the HY area. The lateral migration characteristics of natural gas are not significant， showing downward generation and upward storage， vertical migration， and near source charging characteristics. Third， the relationship between the early and late stages of gas charging and the time of reservoir densification is an important reason for the vertical distribution of carbon isotope. The first stage reservoir has not been densified， and the carbon isotope is “light in the upper and heavy in the lower” distribution. In the second stage of deep reservoir densification， the carbon isotope is “upper heavy and lower light” distribution. Fourth， there are two kinds of natural gas charging modes， early and late， in HY area. In conclusion， the intensity of natural gas injection and the effectiveness of traps determine the scale of gas reservoirs in the early charging mode dominated area. Natural gas charging intensity， trap effectiveness and reservoir physical properties determine the scale of gas reservoirs in the late charging mode dominated area.
Key words： Xihu Sag; HY area; Natural gas; Carbon isotope; Charging model
Fei DING , Wei ZOU , Jinshui LIU , Hui DIAO , Wu ZHANG , Hong ZHAO , Zhongkun YU . Controlling factors of natural gas carbon isotope distribution and its charging models in the HY area in the central and southern Xihu Sag， East China Sea Basin[J]. Natural Gas Geoscience, 2024 , 35(11) : 2029 -2039 . DOI: 10.11764/j.issn.1672-1926.2024.03.012
| 1 |
戴金星. 天然气中烷烃气碳同位素研究的意义［J］.天然气工业，2011，31（12）：1-6.
DAI J X. Significance of the study on carbon isotopes of alkane gases［J］. Natural Gas Industry，2011，31（12）：1-6.
|
| 2 |
戴金星，倪云燕，黄士鹏，等.煤成气研究对中国天然气工业发展的重要意义［J］.天然气地球科学，2014，25（1）：1-22.
DAI J X， NI Y Y， HUANG S P， et al. Significant function of coal-derived gas study for natural gas industry development in China［J］. Natural Gas Geoscience，2014，25（1）：1-22.
|
| 3 |
刘文汇，刘全有，徐永昌，等.天然气地球化学数据的获取及应用［J］.天然气地球科学，2003，14（1）：21-29.
LIU W H， LIU Q Y， XU Y C， et al. The gaining and applying of data in natural gas geochemistry study［J］. Natural Gas Geoscience，2003，14（1）：21-29.
|
| 4 |
LIU W H，CHEN M J， GUAN P， et al. Ternary geochemical-tracing system in natural gas accumulation［J］.Science in China（Series D：Earth Sciences），2007，37（10）：1494-1503.
|
| 5 |
刘文汇，王杰，腾格尔，等.油气同位素地球化学研究现状与进展［J］.地质学报，2015，89（S1）：160-163.
LIU W H， WANG J， TENG G R， et al. Research and progress of oil and gas isotope geochemistry［J］. Acta Geological Sinica，2015，89（S1）：160-163.
|
| 6 |
戴金星，夏新宇，秦胜飞，等.中国有机烷烃气碳同位素系列倒转的成因［J］.石油与天然气地质，2003，24（1）：1-6.
DAI J X， XIA X Y， QIN S F， et al. Causation of partly reversed orders of δ13C in biogenic alkane gas in China［J］. Oil & Gas Geology，2003，24（1）：1-6.
|
| 7 |
戴金星，李剑，罗霞，等.鄂尔多斯盆地大气田的烷烃气碳同位素组成特征及其气源对比［J］.石油学报，2005，26（1）：18-26.
DAI J X， LI J， LUO X， et al. Alkane carbon isotopic composition and gas source in giant gas fields of Ordos Basin［J］. Acta Petrolei Sinica，2005，26（1）：18-26.
|
| 8 |
杨计海，黄保家.莺歌海凹陷东斜坡L气田天然气成因及运移模式［J］.石油勘探与开发，2019，46（3）：450-460.
YANG J H， HUANG B J. Origin and migration model of natural gas in L gas field， eastern slope of Yinggehai Sag， China［J］. Petroleum Exploration and Development，2019，46（3）：450-460.
|
| 9 |
于聪，黄士鹏，龚德瑜，等.天然气碳、氢同位素部分倒转成因——以苏里格气田为例［J］.石油学报，2013，34（S1）：92-101.
YU C， HUANG S P， GONG D Y， et al. Partial reversal cause of carbon and hydrogen isotope compositions of natural gas：A case study in Sulige Gas Field，Ordos Basin［J］.Acta Pe-trolei Sinica，2013，34（S1）：92-101.
|
| 10 |
CHEN J P， WANG X L， CHEN J F， et al. New equation to decipher the relationship between carbon isotopic composition of methane and maturity of gas source rocks［J］. Science China（Earth Sciences），2021，64（3）：470-493.
|
| 11 |
彭威龙，刘全有，胡国艺，等.天然气形成过程中碳同位素分馏机理——来自热模拟实验的地球化学证据［J］.石油勘探与开发，2020，47（5）：972-983.
PENG W L， LIU Q Y， HU G Y， et al. Mechanisms of carbon isotope fractionation in the process of natural gas generation：Geochemical evidence from thermal simulation experiment［J］.Petroleum Exploration and Development，2020，47（5）：972-983.
|
| 12 |
DU J， JIN Z， XIE H， et al， Stable carbon isotope compositions of gaseous hydrocarbons produced from high pressure and high temperature pyrolysis of lignite［J］. Organic Geochemistry，2003，34：97-104.
|
| 13 |
TANG Y， PERRY J K， JENDEN P D， et al. Mathematical modeling of stable carbon isotope ratios in natural gases［J］. Geochimica et Cosmochimica Acta，2000，64（15）：2268-2673.
|
| 14 |
张玉红，周世新，左亚彬.碳同位素在天然气运移路径示踪中的应用研究进展［J］.矿物岩石地球化学通报，2018，37（6）：1198-1204.
ZHANG Y H， ZHOU S X， ZUO Y B. A review of the application of carbon isotopes in tracing the pathway of natural gas migration［J］. Bulletin of Mineralogy， Petrology and Geochemistry，2018，37（6）：1198-1204.
|
| 15 |
QIN S F， TANG X Y， SONG Y， et al. Distribution and fractionation mechanism of stable carbon isotope of coalbed methane［J］. Science in China（Series D：Earth Sciences），2006，36（12）：1252-1258.
|
| 16 |
TILLEY B，MCLELLAN S，HIEBERT S，et al. Gas isotope reversals in fractured gas reservoirs of the western Canadian Foothills： Mature shale gases in disguise［J］. AAPG Bulletin，2011，95（8）：1399-1422.
|
| 17 |
倪云燕，廖凤蓉，龚德瑜，等.吐哈盆地台北凹陷天然气碳氢同位素组成特征［J］.石油勘探与开发，2019，46（3）：509-520.
NI Y Y， LIAO F R， GONG D Y， et al. Stable carbon and hydrogen isotopic characteristics of natural gas from Taibei Sag， Turpan-Hami Basin，NW China［J］.Petroleum Exploration and Development，2019，46（3）：509-520.
|
| 18 |
孙健，程鹏，盖海峰.同源不同成熟度天然气的混合对天然气碳同位素的影响［J］.地球化学，2018，47（4）：354-362.
SUN J， CHENG P， GAI H F. Effects of mixing of gas generated from the same source rock with different maturities on its carbon isotopic characteristics［J］.Geochimica，2018，47（4）：354-362.
|
| 19 |
李友川，孙玉梅，兰蕾.用乙烷碳同位素判别天然气成因类型存在问题探讨［J］.天然气地球科学，2016，27（4）：654-664.
LI Y C， SUN Y M， LAN L. Discussion on the recognition of gas origin by using ethane carbon isotope［J］. Natural Gas Geoscience，2016，27（4）：654-664.
|
| 20 |
韩中喜，李剑，垢艳侠，等.甲、乙烷碳同位素用于判识天然气成因类型的讨论［J］.天然气地球科学，2016，27（4）：665-671.
HAN Z X， LI J， GOU Y X， et al. The application of methane and ethane carbon isotopes as an identification index for gas origin study［J］. Natural Gas Geoscience，2016，27（4）：665-671.
|
| 21 |
王丽顺，王岚.西湖凹陷苏堤构造带含油气条件分析［J］.中国海上油气，2000，14（6）：27-32.
WANG L S， WANG L. Petroleum geology in Sudi structural belt，Xihu Trough［J］.China Offshore Oil and Gas，2000，14（6）：27-32.
|
| 22 |
李昆，张沛，张萍，等.东海西湖凹陷中央背斜带花港组成藏条件及主控因素分析——以H3气藏为例［J］.海洋地质与第四纪地质，2020，40（5）：127-135.
LI K， ZHANG P， ZHANG P， et al. Analysis of reservoir-forming conditions and key controlling factors of Huagang Formation in the central anticlinal belt of Xihu Sag of East China Sea：Taking the reservoir H3 for example［J］. Marine Geology & Quaternary Geology，2020，40（5）：127-135.
|
| 23 |
曹冰，秦德文，陈践发.西湖凹陷低渗储层“甜点”预测关键技术研究与应用——以黄岩A气田为例［J］.沉积学报，2018，36（1）：188-197.
CAO B， QIN D W， CHEN J F. The key technique research and application of “sweet spots” predication in the Xihu Depression of low permeability and porosity reservoir：A case study from the Huangyan-A gas field［J］. Acta Sedimentologica Sinica，2018，36（1）：188-197.
|
| 24 |
付振群，赵军，周瑞琦，等.东海盆地西湖凹陷平湖—黄岩地区花港组上二亚段高分辨率层序地层分析［J］.地层学杂志，2015，39（4）：416-422.
FU Z Q， ZHAO J， ZHOU R Q， et al. High-resolution sequence stratigraphy of the second-upper submember of Huagang Formation in the Pinghu-Huagang area of the Xihu Sag in the East China Sea Basin［J］. Journal of Stratigraphy，2015，39（4）：416-422.
|
| 25 |
蔡全升，胡明毅.西湖凹陷黄岩构造带花港组砂岩储层成岩作用研究［J］.科学技术与工程，2013，13（30）：9012-9017.
CAI Q S， HU M Y. Diagenesis of sandstone of Huagang Formation in Huangyan tectonic belt， Xihu Sag［J］. Science Technology and Engineering，2013，13（30）：9012-9017.
|
| 26 |
苏奥，陈红汉，胡飞，等.西湖凹陷中央构造带中南部油气成藏条件、特征及富集规律［J］.地质科技情报，2015，34（2）：123-129.
SU A， CHEN H H， HU F， et al. Conditions， characteristics and enrichment regulation of oil and gas accumulation of the south central of central anticlinal zone in the Xihu Sag， East China Sea Basin［J］. Bulletin of Geological Science and Technology，2015，34（2）：123-129.
|
| 27 |
姜玉涵，侯读杰，刁慧，等.东海盆地西湖凹陷不同构造带原油陆源生物标志化合物特征及其指示意义［J］.地质科技通报，2020，39（3）：89-98.
JIANG Y H， HOU D J， DIAO H， et al. Characteristics and indication of terrestrial biomarkers of crude oil in different local structures of Xihu Depression， East China Sea［J］. Bulletin of Geological Science and Technology，2020，39（3）：89-98.
|
| 28 |
李文俊，段冬平，蒋云鹏，等.西湖凹陷黄岩区深层低渗天然气藏差异聚集规律及成因浅析［J］.西安石油大学学报（自然科学版），2022，37（2）：9-15，72.
LI W J， DUAN D P， JIANG Y P， et al. Differential accumulation law and genesis of deep low permeability natural gas reservoirs in Huangyan area of Xihu Sag［J］. Journal of Xi’an Shiyou University（Natural Science Edition），2022，37（2）：9-15，72.
|
| 29 |
周心怀，蒋一鸣，唐贤君.西湖凹陷成盆背景、原型盆地演化及勘探启示［J］.中国海上油气，2019，31（3）：1-10.
ZHOU X H， JIANG Y M， TANG X J. Tectonic setting， prototype basin evolution and exploration enlightenment of Xihu Sag in East China Sea Basin［J］.China Offshore Oil and Gas，2019，31（3）：1-10.
|
| 30 |
周心怀.西湖凹陷地质认识创新与油气勘探领域突破［J］.中国海上油气，2020，32（1）：1-12.
ZHOU X H. Geological understanding and innovation in Xihu Sag and breakthroughs in oil and gas exploration［J］. China Offshore Oil and Gas，2020，32（1）：1-12.
|
| 31 |
DAI J X， NI Y Y， HU G Y， et al. Stable carbon and hydrogen isotopes of gases from the large tight gas fields in China［J］. Science China（Earth Sciences），2014，57（1）：88-103.
|
| 32 |
葛海波.东海陆架盆地西湖凹陷天外天—黄岩地区平湖—花港组层序地层及沉积相研究［D］.成都：成都理工大学，2014.
GE H B. The Study of Pinghu and Huagang Formation Sequence Stratigraphy and Sedimentation Facies Feature in Tianwaitian and Huangyan Region of Xihu Sag， East China Sea［D］. Chengdu： Chengdu University of Technology，2014.
|
| 33 |
薛丹，胡明毅，邓猛.西湖凹陷Y气田平湖组上段沉积相特征及有利砂体预测［J］.科学技术与工程，2014，14（24）：40-47.
XU D，HU M Y， DENG M. Sedimentary facies characteristics and sandstone body prediction of the upper part of Pinghu Formation，Y Gas Field［J］. Science Technology and Engineering，2014，14（24）：40-47.
|
| 34 |
丁飞，刘金水，蒋一鸣，等.东海陆架盆地西湖凹陷孔雀亭区油气来源及运移方向［J］.海洋地质与第四纪地质，2021，41（2）：156-165.
DING F， LIU J S， JIANG Y M， et al. Source and migration direction of oil and gas in Kongqueting area， Xihu Sag， East China Sea Shelf Basin［J］.Marine Geology & Quaternary Geology，2021，41（2）：156-165.
|
| 35 |
PETERS K E， WALTERS C C， MOLDOWAN J M. The Biomarker Guide： Volume 2， Biomarkers and Isotopes in Petroleum Systems and Earth History［M］.Cambridge：Cambri-dge University Press，2005
|
| 36 |
朱扬明，李颖，郝芳，等.四川盆地海、陆相烃源岩有机质稳定碳同位素组成变化及其地球化学意义［J］.沉积学报，2017，35（6）：1254-1264.
ZHU Y M，LI Y，HAO F， et al. Compositional variations and geochemical significances of stable carbon isotope for organic matters from marine and terrestrial source rocks in Sichuan Basin［J］. Acta Sedimentologica Sinica，2017，35（6）：1254-1264.
|
| 37 |
沈伟锋，于仲坤，刁慧，等.西湖凹陷热流演化史模拟及成藏意义［J］.中国海上油气，2020，32（1）：42-53.
SHEN W F， YU Z K， DIAO H， et al. Simulation of heat flow evolution history in Xihu Sag and its significance for hydrocarbon accumulation［J］. China Offshore Oil and Gas，2020，32（1）：42-53.
|
| 38 |
傅宁，李友川，刘东，等.东海平湖气田天然气运移地球化学特征［J］.石油勘探与开发，2005，32（5）：34-37.
FU N， LI Y C， LIU D， et al. Geochemical characteristics of natural gas migration in Pinghu Gas Field， East China Sea［J］. Petroleum Exploration and Development，2005，32（5）：34-37.
|
| 39 |
徐陈杰，叶加仁，刘金水，等.东海西湖凹陷天然气成藏时期的关键证据：气烃包裹体［J］.天然气工业，2021，41（11）：64-73.
XU C J， YE J R， LIU J S， et al. Key evidence of gas accumulation period in Xihu Sag of the East China Sea Shelf Basin： Gas hydrocarbon inclusion［J］. Natural Gas Industry，2021，41（11）：64-73.
|
| 40 |
张武，侯国伟，肖晓光，等.西湖凹陷低渗储层成因及优质储层主控因素［J］.中国海上油气，2019，31（3）：40-49.
ZHANG W， HOU G W， XIAO X G， et al. Genesis of low permeability reservoirs and main controlling factors of high quality reservoirs in Xihu Sag， East China Sea Basin［J］. China Offshore Oil and Gas，2019，31（3）：40-49.
|
| 41 |
蔡全升，胡明毅，胡忠贵，等.东海盆地西湖凹陷中央隆起带古近系花港组储层特征及成岩孔隙演化［J］.天然气地球科学，2013，24（4）：733-740.
CAI Q S， HU M Y， HU Z G， et al. Reservoir characteristics and evolution of diagenetic porosity of Huagang Formation of Paleogene in the central anticlinal belt of Xihu Sag， Donghai Basin［J］. Natural Gas Geoscience，2013，24（4）：733-740.
|
| 42 |
赵晓明，代茂林，刘舒，等.西湖凹陷中南部花港组下段储层成岩-孔隙演化［J］.西南石油大学学报（自然科学版），2024，46（1）：21-34.
ZHAO X M，DAI M L，LIU S， et al. Diagenetic pore quantitative evolution of the reservoir from Lower Formation in the south-central Xihu Sag［J］.Journal of Southwest Petroleum Uni-versity（Science & Technology Edition），2024，46（1）：21-34.
|
| 43 |
刘德汉，肖贤明，田辉，等.含油气盆地中流体包裹体类型及其地质意义［J］.石油与天然气地质，2008，29（4）：491-501.
LIU D H， XIAO X M， TIAN H， et al. Fluid inclusion types and their geological significance in petroliferous basins［J］. Oil & Gas Geology，2008，29（4）：491-501.
|
/
| 〈 |
|
〉 |
甘公网安备 62010202000678号