四川盆地龙岗气田长兴组和飞仙关组气藏天然气来源

摘要
关键词
引言
图1（Fig.1）
1 地质背景
1.1 地层
1.2 构造
1.3 气藏类型
2 天然气地球化学特征
2.1 天然气组分
2.2 天然气碳同位素
3 天然气来源
3.1 长兴组和飞仙关组不具备生烃条件
3.2天然气并非来自寒武系和志留系烃源
表1（Table 1）
图2（Fig.2）
图3（Fig.3）
表2（Table 2）
3.3 天然气并非直接来自原油裂解气
图4（Fig.4）
3.4 天然气来自龙潭组煤系烃源岩
4 甲烷碳同位素组成偏重的原因探讨
4.1 甲烷碳同位素组成异常偏重的现象
表3（Table 3）
4.2 甲烷碳同位素与H₂S含量关系
4.3 甲烷碳同位素组成偏重的原因
图5（Fig.5）
图6（Fig.6）
表4（Table 4）
5 结论
参考文献

引用本文

Qin Shengfei,Yang Yu,Lü Fang，et al.The gas origin in Changxing-Feixianguan gas pools of Longgang Gasfield in Sichuan Basin[J].Natural Gas Geoscience,2016,27(1):41-49.[秦胜飞,杨雨，吕芳，等.四川盆地龙岗气田长兴组和飞仙关组气藏天然气来源[J].天然气地球科学，2016,27(1):41-49.]
doi:10.11764/j.issn.1672-1926.2016.01.0041

四川盆地龙岗气田长兴组和飞仙关组气藏天然气来源

秦胜飞¹，杨雨²，吕芳¹，周慧¹，李永新¹

（1.中国石油勘探开发研究院，北京100083;2.中国石油西南油气田分公司，四川成都610051）

作者简介：秦胜飞（1969-），男，安徽五河人，高级工程师，博士，主要从事天然气地质与地球化学和油气成藏研究.E-mail：qsf@petrochina.com.cn.

基金项目：国家自然科学基金项目（编号：41372150）;中国石油勘探开发研究院科技创新项目（编号：2012Y-001）;中国石油天然气股份有限公司科技项目（编号：2014B-0608）;重大专项（编号：2014E-3201）联合资助.

摘要

采用地球化学方法对龙岗气田长兴组和飞仙关组天然气来源进行了详细研究，天然气干燥系数很高，乙烷等重烃含量极低，非烃气体中除了少量的N₂和CO₂以外，普遍含有H₂S气体。气田范围内长兴组和飞仙关组本身不具生烃能力。天然气地球化学特征与来自志留系和寒武系烃源岩天然气差异很大，也不可能来自志留系和寒武系烃源岩。气藏中普遍含有储层沥青，被认为是原油裂解的产物。因储层沥青与甲烷碳同位素之间没有明显分馏关系，甲烷并非直接来自原油裂解气。气藏中甲烷和乙烷碳同位素组成都很重，为高—过成熟的煤型气，天然气主要来自龙潭组煤系。与川西坳陷高—过成熟须家河组煤系烃源岩生成的天然气相比，龙岗气田甲烷碳同位素组成异常偏重，是由于烃源岩高演化程度和水溶气脱气混入这2个因素叠加而成，并不是目前多数研究者认为的是由TSR作用造成，因为甲烷碳同位素值和H₂S含量没有明显的相关性。

关键词：四川盆地龙岗气田长兴组—飞仙关组天然气气源

中图分类号:TE122.1 文献标志码:A 文章编号:1672-1926(2016)01-0041-09

The gas origin in Changxing-Feixianguan gas pools of Longgang Gasfield in Sichuan Basin

Qin Sheng-fei¹，Yang Yu²，Lü Fang¹，Zhou Hui¹，Li Yong-xin¹

（1.PetroChina Research Institute of Petroleum Exploration and Development,Beijing 100083,China;2.PetroChina Southwest Oil and Gas Company,Chengdu 610051,China）

Abstract

The origin of natural gas in Changxing-Feixianguan Formations of Longgang Gasfield was studied in detail using geochemical methods in this paper.The gas has a very high dryness coefficient,very low ethane and other heavy hydrocarbons.Apart from a small amount of N₂ and CO₂,the non-hydrocarbon gases,it generally contains H₂S.Within the field location,Changxing-Feixianguan Formations themselves do not have hydrocarbon-generation potential.Near the edge of the Kaijiang-Liangping Trough,there developed Dalong Formation,but it also has very low TOC content in the area of Longgang Gasfield,cannot act as effective source rock.The geochemistry of natural gas is much different from the gases generated by Silurian and Cambrian source rocks.So it is impossible that the gas in Longgang Gasfield is from Silurian and Cambrian source rocks.Gas reservoirs generally contain bitumen,which is considered a product of crude oil cracking.That the carbon isotope fractionation between the bitumen and methane is not distinct indicates that the gas is not directly from oil cracking.The carbon of methane and ethane has isotopically heavy value,which is considered from high-over mature coal-formed gas,mainly from Longtan Formation coal measures.Compared with the gas from high-over mature Xujiahe coal measure source rock in western Sichuan Depression,the methane in Longgang Gasfield has abnormal heavier carbon isotopic value.It is due to the superposition of these two factors together:Higher evolution of source rocks and mixing of gas degassing from water.It is not caused by TSR that most researchers believed at present because the methane carbon isotopic values have no relationship with H₂S content.

Key words： Sichuan Basin; Longgang Gasfield; Changxing-Feixianguan Formations; Natural gas; Gas origin;

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引言

四川盆地龙岗气田位于川中地区东北部，开江—梁平海槽西侧，是近期发现的以长兴组(P₃ch)和飞仙关组(T₁f)礁滩为主力气层的大型气田，也是目前川中地区在二叠系—三叠系礁滩储集层中最大的发现。气田由一系列的独立气藏组成，主要分布于台缘带（图1）。其天然气来源、成因及成藏方面的研究受到广泛的关注。由于气田范围内可能发育多套烃源岩，再加上天然气甲烷碳同位素组成又异常偏重，所以关于天然气来源、天然气成藏等问题存在不少疑问。首先，对于长兴组和飞仙关组气藏天然气来源，有观点认为天然气来自龙潭组煤系，也有观点认为天然气可能来自长兴组和飞仙关组本身海相灰岩，还有人认为龙岗地区可能存在下志留统龙马溪组和下寒武统筇竹寺组烃源岩，天然气有没有可能来自下古生界高—过成熟的海相烃源岩？其次，龙岗长兴组和飞仙关组气藏普遍含有演化程度较高的沥青，被公认为是原油裂解的产物。这种情况下，人们也往往认为天然气也是原油裂解气。是否果真如此？第三，龙岗气田天然气甲烷碳同位素组成异常偏重，由于气藏中普遍含有H₂S，并且很多学者认为四川盆地长兴组和飞仙关组气藏H₂S是TSR所致，TSR作用在生成H₂S的同时，使甲烷碳同位素组成变重^[1-5]。不难想象，如果TSR作用是造成甲烷碳同位素组成变重的主要因素，随TSR作用增强，生成的H₂S会增加，甲烷碳同位素组成变重的程度也会随之加深。但通过进一步研究发现，H₂S含量与甲烷碳同位素并没有上述关系。甲烷碳同位素组成异常偏重的问题，也有待于另做解释。

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图1 龙岗气田位置和油气系统
Fig.1 Location of Longgang Gasfield and petroleum systems

针对上述问题，本文在研究龙岗气田长兴组—飞仙关组天然气来源的基础上，对甲烷碳同位素组成偏重的问题进行探讨。

1 地质背景

1.1 地层

龙岗气田礁滩气藏发育在三叠系和二叠系中。三叠系自上而下包括上三叠统须家河组(T₃x)、中三叠统雷口坡组(T₂l)、下三叠统嘉陵江组(T₁j)和飞仙关组(T₁f)。须家河组以煤系为主，发育多层煤系烃源岩与砂岩互层^[6,7];雷口坡组以灰白色中厚层泥晶白云岩、微晶白云岩、泥质白云岩、灰质白云岩、含云质灰岩为主，夹浅灰色石膏和薄层灰黑色页岩，是全区优质盖层;嘉陵江组以灰色泥晶灰岩与泥晶白云岩互层，夹石膏层、云质石膏和泥质云岩，也是全区优质的盖层;飞仙关组顶部为泥岩、云质泥岩、石膏、泥晶云岩和泥晶灰岩及泥灰岩，中下部为溶孔鲕粒云、灰岩，具有较好的孔渗性能，是区域性的优质储集岩类^[8-10]。上二叠统(P₃)自上而下包括长兴组(P₃ch)和龙潭组(P₃l)。长兴组以生屑泥晶灰岩、礁灰岩、白云岩为主，也是川中地区重要的储集层^[11];龙潭组以海陆过渡相煤系、海相生物灰岩为主，是区域重要的烃源岩层系。

1.2 构造

龙岗气田主要经历过东吴运动、印支运动、燕山运动与喜马拉雅运动^[12]。但对气藏起最终定型作用的是喜马拉雅运动。东吴运动使扬子准地台在经历了早二叠世海盆沉积以后再次抬升为陆，从晚二叠世早期开始，扬子准地台发生的局部张裂运动，造成开江—梁平海槽于长兴期形成，到飞仙关末期断裂活动基本停止。该期张裂运动造成岩相古地理环境的重要分异，环开江—梁平海槽边缘带是发育长兴组陆棚边缘礁和飞仙关组台缘鲕粒滩、坝的有利环境，为龙岗气田长兴组生物礁、飞仙关组鲕滩气藏的形成奠定了基础^[13]。印支运动整个川中地区地壳由张裂变为压实活动，海相沉积结束，转变为陆相沉积^[14]。由于印支和燕山运动期间，龙岗气田接受巨厚沉积，烃源岩埋藏深度快速增加，至白垩纪末达到最大埋深。此时烃源岩演化达到过成熟阶段，储集层中古油藏发生彻底裂解，留下储层沥青和部分天然气。喜马拉雅运动期间，气田整体发生幅度不等的抬升，平均抬升幅度为2 500m，气藏中的气、水重新分布，气藏最终定型。

1.3 气藏类型

龙岗气田长兴组和飞仙关组气藏受礁、滩中的储集体控制，礁、滩内部非均质性很强，除发育储集体，在其内部以及礁滩体之间还发育非储层，导致气藏横向分割较强，形成了“一礁、一藏”、“一滩、一藏”的气藏分布模式。其中，长兴组生物礁以岩性气藏为主，飞仙关组以构造—岩性复合气藏为主。印支早幕运动使上扬子地台上升为陆，海水退出，大型内陆湖盆开始出现，是四川盆地由海相沉积转为内陆湖相沉积的重要转折时期。早侏罗世，四川盆地为安定环境下的湖盆沉积，中侏罗世为快速沉积的平原河流和浅水湖相，是陆盆主要沉积期。晚侏罗世渐变为一动荡的湖泊相与河流相沉积。喜马拉雅运动沉积盖层全面褶皱抬升，构造格局基本定型^[15]。喜马拉雅运动在在川中地区表现为整体抬升，未出现大的断裂系统，对后期的天然气保存和水溶气的脱气成藏比较有利。

2 天然气地球化学特征

文中天然气样品用1L容量的双头气阀钢瓶在井口取样，样品基本涵盖了气田内目前绝大多数的开发井。天然气组分分析采用Agilent GC6890N气相色谱仪，以He作为载气，用双TCD检测器来进行测试。碳同位素检测用的是MAT252气体同位素质谱仪，根据SY/T 5238-2008 中华人民共和国中国石油天然气行业标准，将气体组分进行分离，把单组分气体用CuO高温氧化转变成CO₂，测试由单组分转变而来的CO₂的碳同位素。以He作为载气，以标定好的CO₂作为标准气在质谱仪中进行测试。

2.1 天然气组分

龙岗气田长兴组和飞仙关组气藏2个层系中的天然气地球化学特征基本一致（表1）。天然气都以烷烃气为主，烷烃气中几乎全是甲烷，乙烷等重烃含量很低，多数样品乙烷含量低于0.10％，丙烷及以上的烃类气体几乎检测不出，因此天然气干燥系数(C₁/C_1⁺)很高，几乎为1。非烃气体中，N₂含量较低，CO₂含量稍高，前者含量为0.09%～2.84％，平均为0.84%;后者为0.79%～16.78％，平均为5.35%。气藏普遍含H₂S气体，现场测试含量为0.04%~9.09%，平均为2.79%。

2.2 天然气碳同位素

长兴组和飞仙关组礁滩气藏甲烷和乙烷碳同位素值都很高，平均分别为-29.2‰和-25.0‰，根据天然气类型判别标准^[16]，乙烷碳同位素值高于-28.0‰，应为煤型气，样品与来自侏罗系烃源岩、志留系烃源岩和寒武系等腐泥型烃源岩生成的天然气分布在不同区域（图2）。CO₂碳同位素组成除龙岗1井、龙岗001-2井和龙岗12井较轻外，其余样品都高于-8‰，根据判识指标^[17]，龙岗1井、龙岗001-2井和龙岗12井CO₂为有机成因，其他钻井为无机成因。

3 天然气来源

由于龙岗气田下伏地层较多，可能存在多套烃源岩，所以对长兴组和飞仙关组气藏天然气来源还有争议。除了龙潭组被认为是可能烃源岩以外，长兴组和飞仙关组本身是否存在烃源岩一直困扰着勘探家。另外，龙岗气田靠近川东北地区的志留系龙马溪组烃源岩分布区，天然气有没有可能来自龙马溪组？寒武系在四川盆地广泛分布，天然气有没有可能来自下寒武统筇竹寺烃源岩？对此，笔者对部分相关层系有机碳进行了研究，并结合气—气对比，来确定龙岗礁滩天然气来源。

3.1 长兴组和飞仙关组不具备生烃条件

通过对四川盆地477个飞仙关组灰岩样品分析表明，飞仙关组灰岩有机碳含量很低，绝大多数样品TOC含量小于0.2％，含量大于0.2%的样品只有12.17％，大于0.4%的样品只有5.24％，远达不到烃源岩的标准（图3）。通过对龙岗3井、龙岗8井、龙岗9井中的飞仙关组样品的分析表明，有机碳含量也很低，最高为0.52％，最低为0.05％，平均为0.17％也未达烃源岩标准;对龙岗11井的长兴组灰岩进行有机碳分析，平均含量仅有0.07％，也远未达烃源岩标准（表2）。所以通过以上分析，在龙岗气田，无论是飞仙关组还是长兴组，都不能作为本区天然气有效的气源岩。

3.2天然气并非来自寒武系和志留系烃源

寒武系在四川盆地普遍发育，志留系主要发育在川东北、川东和川南地区，在龙岗气田分布区都有可能发育寒武系筇竹寺组和志留系龙马溪组烃源岩。龙岗气田天然气是否也有可能来自筇竹寺组和龙马溪组烃源岩？针对这个问题，把威远气田震旦系储集层来自寒武系烃源岩的天然气以及川东石炭系储集层来自志留系天然气碳同位素与龙岗气田长兴组和飞仙关组天然气进行对比，不难发现，龙岗气田天然气与来自四川盆地寒武系和志留系烃源岩的天然气差别很大，长兴组和飞仙关组甲烷和乙烷碳同位素组成明显偏重，符合腐殖型母质生成的天然气特征;来自寒武系和志留系天然气符合腐泥型天然气特征。因此，龙岗气田长兴组和飞仙关组气藏

表1 龙岗气田长兴组和飞仙关组天然气组分和碳同位素
Table 1 Molecular and stable carbon isotopic values of natural gases in Longgang Gasfield

井号	层位	深度/m	天然气组分/％									δ¹³C/‰
井号	层位	深度/m	He	H₂	N₂	CO₂	H₂S	CH₄	C₂H₆	C₃H₈	C₁/C_1⁺	CH₄	C₂H₆	CO₂
龙岗001-2	P₃ch	6 735~6 828	0.02	0	2.28	3.76	未测	93.88	0.06		0.999	-28.8	-25.4	-9.7
龙岗001-3	P₃ch	6 353.01	0.01	0.01	0.44	5.35	5.36	88.80	0.04		1.000
龙岗1	P₃ch	6 202~6 240	0.02	0.01	0.70	4.41	2.48	92.33	0.07		0.999	-29.4	-24.3	-17.2
龙岗2	P₃ch	6 112~6 124	0.01	0	0.31	6.07	4.52	89.03	0.06		0.999	-28.5	-21.7	1.2
龙岗6	P₃ch	5 111~5 189.3	0.03	0.14	0.94	8.63	3.34	86.85	0.07		0.999
龙岗6	P₃ch	5 305~5 339	0.03	0.02	0.40	11.19	0.09	85.23	0.04		1.000
龙岗8	P₃ch	6 713~6 731	0.02	0.02	0.25	8.63	7.24	83.80	0.05		0.999	-29.0	-22.1	1.6
龙岗11	P₃ch	6 045~6 143	0.01	0	0.17	6.08	9.09	84.56	0.07	0.01	0.999	-27.8	-27.0	2.8
龙岗26	P₃ch	5 774~5 796	0.02	0	0.64	4.71	1.67	92.88	0.08		0.999	-29.4	-23.0	-0.5
龙岗26	P₃ch	4 904~4 953	0.02	0	0.74	5.62	4.15	89.41	0.06		0.999
龙岗28	P₃ch	5 996.7	0.02	0	0.58	2.48	0.70	96.15	0.07		0.999	-29.3	-24.7	-24.7
龙岗29	P₃ch	6 020~6 244	0.01	0.13	1.46	4.98	4.78	88.52	0.10	0.01	0.999	-29.3	-25.2	-1.5
龙岗39	P₃ch	6 459~6 490										-30.3	-23.8	0.4
龙岗62	P₃ch	6 351.6~6 480	0.02	0	0.22	4.23	5.61	89.86	0.03	0.03	0.999
龙岗63	P₃ch	6 988.1~7 045	0.02	0.1	0.52	16.78	2.56	79.87	0.03	0.03	0.999
龙岗001-1	T₁f	6 015.5	0.03	0	0.92	2.40	1.21	95.38	0.07		0.999
龙岗001-3	T₁f	6 104.41	0.01	0	0.68	3.74	2.68	92.82	0.07		0.999	-29.8	-28.3	-0.9
龙岗001-3	T₁f	6 141.77	0.02	0	1.21	2.32	1.44	94.94	0.07		0.999	-29.4	-28.3	-3.4
龙岗001-6	T₁f	6 086.55	0.04	0	0.76	2.31	1.24	95.58	0.07		0.999	-28.6	-24.7	-8.0
龙岗001-6	T₁f	6 069.11	0.03	0	0.64	2.95	1.16	95.15	0.07		0.999	-28.3	-25.7	-5.1
龙岗001-6	T₁f	6 094.08	0.04	0	1.15	2.47	1.22	95.05	0.07		0.999	-28.2	-25.1	-3.9
龙岗001-6	T₁f	6 090~6 130	0.02	0	1.49	3.42	1.89	93.10	0.07		0.999
龙岗001-11	T₁f	5 946.7~6 088										-29.2	-23.1	-1.0
龙岗2	T₁f	5 953~5 990	0.02	0	0.20	4.77	3.06	91.90	0.05		0.999	-28.5	-24.3	1.5
龙岗3	T₁f	5 905~5 917	0.03	0.26	1.76	15.84	0.04	81.96	0.11		0.999
龙岗3	T₁f	5 984~5 998										-30.2	-21.0	-5.6
龙岗6	T₁f	4 854~4 890	0.02	0.11	0.44	3.34	2.58	93.44	0.06	0.01	0.999
龙岗12	T₁f	6 046.4	0.01	0	0.49	2.37	未测	97.01	0.12		0.999	-30.4	-27.6	-27.6
龙岗12	T₁f	6 130.1	0.04	0.21	2.84	1.12	未测	95.70	0.09		0.999	-30.5	-27.3	-11.4
龙岗12	T₁f	6 314	0.03	0.15	1.23	0.79	未测	97.74	0.07		0.999
龙岗26	T₁f	5 558.98	0.01	0	0.26	4.27	0.13	95.23	0.10		0.999	-31.1	-29.8	-1.6
龙岗26	T₁f	4 694~4 728	0.02	0	0.59	7.09	2.75	89.48	0.06	0.01	0.999	-29.1	-25.8	-1.0
龙岗27	T₁f	4 772~4 795										-29.5	-26.0	-26.0
龙岗61	T₁f	6 261~6 330	0.02	0.01	0.09	1.84	3.01	94.95	0.08		0.999	-27.4	-22.2	1.9

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图2 龙岗气田长兴组和飞仙关组气藏天然气成因类型
Fig.2 Genetic types of natural gases in Longgang Gasfield

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图3 四川盆地飞仙关组灰岩有机碳含量分布直方图
Fig.3 Histogram of TOC of Feixianguan Formation limestone in Sichuan Basin

表2 龙岗气田长兴组和飞仙关组机碳含量
Table 2 The TOC values of Upper Permian and Lower Triassic limestone in Longgang region

井号	层位	井深/m	岩性	TOC/％
龙岗11	P₃ch	6 060.93	灰色灰岩	0.07
龙岗11	P₃ch	6 058.78	灰色灰岩	0.08
龙岗8	T₁f	6 522.26	灰色鲕粒灰岩	0.15
龙岗8	T₁f	6 529.06	灰色鲕粒灰岩	0.25
龙岗9	T₁f	6 003.89	灰色灰岩	0.07
龙岗9	T₁f	6 011.45	灰色灰岩	0.05
龙岗9	T₁f	6 018.27	灰色灰岩	0.08
龙岗3	T₁f	5 939.8	云质鲕粒灰岩	0.52

天然气与来自寒武系和志留系烃源岩的天然气不同源，说明气源并非来自可能的寒武系和志留系烃源（图4）。

3.3 天然气并非直接来自原油裂解气

龙岗气田长兴组和飞仙关组气藏普遍发育沥青，多分布在孔隙和溶蚀孔洞中，肉眼可以直接观察到，无疑是原油裂解的产物，该现象与川东北地区类似^[18]。储层沥青普遍发育很容易让人们联想到天然气也是来自古油藏的裂解。根据碳同位素分馏原理，原油裂解成沥青和天然气，碳同位素分馏后的排列顺序为：δ¹³C_烷烃气<δ¹³C_原油<δ¹³C_沥青，并且三者之间碳同位素分馏现象会比较明显。原油完全裂解成沥青和天然气后，甲烷碳同位素和沥青之间分馏现象

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图4 龙岗气田长兴组和飞仙关组烷烃气系列碳同位素与震旦系、石炭系对比
Fig.4 Comparison on alkane carbon isotope between Chan- gxing- Feixianguang Formations and Sinian and Carboniferous

会更加明显，但从表1和表3的数据来看，δ¹³C_沥青值在-32.3‰～-28.2‰之间，平均为-29.2‰;δ¹³C₁ 值在-31.1‰～-27.4‰之间，平均为-29.2‰，和储层沥青完全一致。龙岗气田长兴组和飞仙关组储层沥青碳同位素和甲烷之间并没有发现分馏现象，说明天然气并不是直接来自古油藏的二次裂解。

3.4 天然气来自龙潭组煤系烃源岩

四川盆地发生过2期典型的聚煤期，分别发育了上二叠统龙潭煤系和上三叠统须家河组煤系，这与中国南方的聚煤期是一致的^[21]。龙岗地区勘探实践也证实了须家河组煤系的存在，但龙潭煤系由于埋藏较深，钻探还未完全证实。但从区域聚煤环境来看，龙岗气田范围内龙潭煤系是存在的^[21]。此外，在开江—梁平海槽东侧的普光气田，其长兴组—飞仙关组天然气也主要来自龙潭组煤系烃源岩^[1]，并且在普光气田PG-2井中龙潭组取出的天然气样品，甲烷、乙烷碳同位素值分别是-30.6‰、-25.2‰，与龙岗气田长兴组和飞仙关组天然气相当，也是典型的煤型气。因此，从多方面分析，龙岗气田长兴组和飞仙关组气藏天然气来自龙潭组煤系烃源岩，并且主要为干酪根裂解气。

4 甲烷碳同位素组成偏重的原因探讨

4.1 甲烷碳同位素组成异常偏重的现象

从图2中看出，同属于煤成气，由于川西坳陷须家河组已处于高—过成熟阶段^[22,23]，演化程度远高于川中地区，所以川西坳陷须家河组天然气主要是干气，川中须家河组主要是凝析气。川西坳陷甲烷碳同位素组成也明显重于川中地区，与地质背景完全相符。但同属于煤成气的龙岗气田长兴组和飞仙关组天然气甲烷碳同位素组成又明显重于川西坳陷，显示出甲烷碳同位素组成异常偏重的现象。

表3 龙岗气田长兴组和飞仙关组储层沥青碳同位素
Table 3 Carbon isotope of reservoir bitumen in Changxing-Feixianguan Formations of Longgang Gasfield

井号	岩性	层位	深度/m	δ¹³C/‰
龙岗2	含沥青白云岩	P₃ch	6 119.50	-28.6
龙岗2	含沥青白云岩	P₃ch	6 121.80	-28.9
龙岗2	含沥青白云岩	P₃ch	6 122.20	-28.8
龙岗2	含沥青白云岩	P₃ch	6 130.95	-29.0
龙岗2	含沥青白云岩	P₃ch	6 131.20	-28.9
龙岗8	含沥青白云岩	T₁f	6 523.30	-32.2
龙岗8	含沥青白云岩	T₁f	6 529.40	-32.3
龙岗68	含沥青白云岩	T₁f	7 060.40	-29.9
龙岗68	含沥青白云岩	T₁f	7 062.40	-29.6
龙岗68	含沥青白云岩	T₁f	7 063.50	-29.7
龙岗82	含沥青白云岩	P₃ch	4 220.20	-28.4
龙岗82	含沥青白云岩	P₃ch	4 220.70	-29.0
龙岗82	含沥青白云岩	P₃ch	4 221.50	-28.5
龙岗82	含沥青白云岩	P₃ch	4 223.80	-28.7
龙岗82	含沥青白云岩	P₃ch	4 234.50	-28.7
龙岗82	含沥青白云岩	P₃ch	4 253.62	-28.2
龙岗001-10	含沥青白云岩	T₁f	5 857.50	-28.4
龙岗001-10	含沥青白云岩	T₁f	5 864.10	-28.7
龙岗001-10	含沥青白云岩	T₁f	5 871.30	-28.5

4.2 甲烷碳同位素与H₂S含量关系

龙岗气田长兴组和飞仙关组天然气普遍含有H₂S。很多研究人员对川东和川东北天然气H₂S的成因进行研究，认为H₂S是由TSR作用形成，并且随TSR作用增强，甲烷同位素组成变重^[2-4]。本文不打算讨论H₂S的形成机理，但从龙岗气田天然气H₂S含量与甲烷碳同位素关系图上可以看出（图5），二者没有明显的相关性。所以，龙岗气田长兴组和飞仙关组天然气甲烷碳同位素组成明显重于须家河组，TSR作用可能不是主因，而是由其他因素造成。

4.3 甲烷碳同位素组成偏重的原因

根据表1中钻探资料，龙岗气田长兴组气藏产层埋深5 111～7 045m，目前钻井深度仍未达到龙潭组煤系烃源岩。由于整个川中地区在喜马拉雅期整体抬升2 000～2 500m^[24,25]，据此判断，在地层发生抬升之前，龙潭组烃源岩埋藏深度至少比现今的长兴组储集层大2 000m以上，这样的深度足以使龙潭组烃源岩达到高—过成熟阶段。另外，对龙岗2井长兴组6 118.84~6 119.89m井段储层沥青进行测试，反射率达2.81％，也达到过成熟阶段。所以，笔者更倾向于认为，长兴组和飞仙关组天然气甲烷碳同位素组成偏重，烃源岩演化程度高是其原因之一。

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图5 龙岗气田长兴组—飞仙关组气藏H₂S含量与δ¹³C₁关系
Fig.5 Relationship of H₂S content and δ¹³C₁ in Chang- xing-Feixianguan Formations of Longgang Gasfield

另外，如果气藏中混有一部分自水中释放出的溶解气，也会使气藏中甲烷碳同位素组成变重。因为从气田水中释放出的天然气，甲烷碳同位素组成比相同层位的游离气藏中甲烷碳同位素组成明显偏重^[26]。喜马拉雅期的构造运动，地层发生抬升，水溶气经过减压脱溶，释放出甲烷混入到游离气藏中，作为补充气源给圈闭供气。研究表明，龙岗气田长兴组和飞仙关组具备很好的水溶气成藏条件。首先，龙岗气田长兴组和飞仙关组气藏大面积含水，水量充沛。储集层含水饱和度高（图6），多数样品含水饱和度超过40％。丰富的地下水可以溶解大量的天然气，形成资源量相当可观的水溶气。其次，龙岗气田储集层中的气田水具有很好的

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图6 龙岗地区长兴组—飞仙关组储集层含水饱和度分布频率
Fig.6 Water-maturation of Changxing- Feixianguan Formations in Longgang Gasfield

保存条件。只有气田水很好地保存下来，溶解在其中的天然气才能较好地保存下来。根据气田水的分析资料来看（表4），尽管气田水地球化学性质非均质性较强、矿化度差异较大，但水型都是CaCl₂型水，未受地表水的干扰，反映出保存条件较好。另外，气田水非均质性较强，也间接发映出水的流动性差，保存条件较好。最后，龙岗气田后期经历过大幅度抬升，有利于水溶气的释放。喜马拉雅运动使四川盆地的沉积盖层全面褶皱，并把不同时期不同地域的褶皱和断裂连成一体，从此盆地格局基本定型^[15]。由于构造运动使龙岗地区地层再次抬升。抬升、剥蚀作用使气藏埋深变浅、温度降低，烃源岩终止生气，储集层温

表4 龙岗气田长兴组和飞仙关组地层水主要离子含量和矿化度
Table 4 Main ion contents and salinity of Changxing-Feixianguan reservoir water in Longgang Gasfield

井号	层位	井段/m	离子含量/(mg/L)						矿化度/(g/L)	水型
井号	层位	井段/m	K⁺	Na⁺	Ca²⁺	Mg²⁺	Cl^-	SO^2-₄	矿化度/(g/L)	水型
龙岗001-1	T₁f	6 015.5	465	18 113	4 726	342	31 498	6 277	61.4	氯化钙
龙岗001-1	T₁f	6 069.5	3 157	26 624	4 034	361	50 187	4 148	88.5	氯化钙
龙岗001-6	T₁f	6 090~6 130	374	11 280	7 774	3 599	42 370	449	67.1	氯化钙
龙岗001-10	T₁f	5 862.7	1 360	39 861	710	181	52 667	15 030	110.0	氯化钙
龙岗2	T₁f	5 953~5 990	716	13 991	7 168	2 909	39 257	29	64.3	氯化钙
龙岗3	T₁f	5 905~5 917	361	13 622	5 817	37	31 429	14	52.9	氯化钙
龙岗6	P₃ch	5 111~5 189	1 294	6 285	25 308	5 314	73 724	604	116.0	氯化钙
龙岗7	P₃ch	6 632.7	1 871	19 216	1 289	80	32 575	1 896	57.1	氯化钙
龙岗12	T₁f	6 130.1	3 104	39 670	2 703		66 529	5 572	118.0	氯化钙
龙岗13	T₁f	5 530~5 545	694	12 189	7 039	1 258	34 709		56.9	氯化钙
龙岗16	T₁f	5 836.1	1 945	34 836	2 320	352	62 462	527	106.0	氯化钙

度和压力降低。在高温、高温状态下水中溶解的大量天然气开始释放，为天然气后期成藏补充了部分气源。

5 结论

尽管四川盆地发育多套海相烃源岩，但龙岗气田长兴组和飞仙关组气藏天然气来自龙潭组高过成熟的煤系烃源岩，与寒武系和志留系烃源岩无关，也并非来自长兴组和飞仙关组本身，因其有机碳含量很低，不具备有效的生烃能力;尽管储层中普遍发育由古油藏裂解后留下的沥青，但天然气并非来自油的裂解气，而是以干酪根晚期裂解气为主。气藏中甲烷碳同位素异常偏重，并非是由TSR作用造成,而是由高过成熟的干酪根裂解生成的天然气混入了水中脱出的天然气所致。龙岗气田具备很好的水溶气成藏以及后期构造抬升致水溶气脱气释放的地质条件。

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