普光氣田的天然氣可能是無(wú)機成因的

地質(zhì)與探天然氣工業(yè)2008年11月普光氣田的天然氣可能是無(wú)機成因的石蘭亭12鄭榮才張景廉2衛平生2張虎權2(1成都理工大學(xué)2.中國石油勘探開(kāi)發(fā)研究院西北分院)石蘭事等普光氣田的天然氣可能是無(wú)機成因的,天然氣工業(yè),2008,28(11):8-12.擴要普光氣田天然氣的成因由于地質(zhì)儲量和氣源等認識有待深入而備受關(guān)注。普光氣田的深部中地殼存在一個(gè)低速層,該低速層是一個(gè)塑性層,具流變性質(zhì),是充滿(mǎn)氣體及離子的熱液流體。一方面,熱液流體與橄欖巖等超基性巖發(fā)生蝕變反應,生成Fe2'、Mg2及V、Ni等;另一方面,CO2(或CO)與H2在中地殼的恰當溫度、壓力下,在VNi等金屬的催化下,發(fā)生費一托合成烴的反應,這時(shí),攜帶K+、Na+、Cl、Fe2+、Mg2+的熱液體上升到沉積地層,當遇到碳酸鹽巖時(shí),便發(fā)生Mg2交代或Fe2、Mg2+交代形成鐵白云石及鹽巖等,當遇到砷屑巖(硅釀鹽)時(shí),便發(fā)生綠泥石化(Mg2+交代)伊利石化(K+交代),蒙脫石化(Mg2交代)作用并生成鹽類(lèi)礦物。費一托反應生成的烴可沿斷裂系統上升到儲層中(如白云巖及砂巖)而成藏,研究結果表明,普光氣田天樓氣的成因及成藏模式可能就是通過(guò)上述途徑實(shí)現的,即普光氣田的天然氣可能是無(wú)機成因的。川東地區還是一個(gè)地球強烈排氣的區城,那些尚沒(méi)有圈閉成藏的天然氣彩響了當地氣侯(如酷熱、森林大火等)。結論認為:尋找普光氣田型的天然氣藏(生物礁一白云巖一膏鹽組合)是21世紀四川盆地天然氣勸探的主要目標主題詞普光氣田氣藏形成無(wú)機成因低速帶塑性瀧體費一托反應生物礁白云巖引言烷的碳同位素值難以確定其氣源鑒于上述情況,金之鈞教授等曾撰文認為“普光最近,馬永生教授撰文,論述了“四川盆地普光氣田的氣源不清。并指出這是海相油氣勘探的大型氣田的形成機制”1,筆者擬從新的視角來(lái)分析主要問(wèn)題之一。因此,深入探討普光氣田天然氣的普光氣田的深部地質(zhì)地球物理背景,并論述普光氣氣源及成因十分必要。田的天然氣可能是無(wú)機成因的自普光氣田發(fā)現以來(lái),以馬永生教授為主的項二、普光氣田的儲層與蓋層目組先后在《地質(zhì)論評》、《地質(zhì)學(xué)報》、《石油實(shí)驗地普光氣田是一個(gè)生物礁灘型氣田。質(zhì)》、《石油大學(xué)學(xué)報》、《石油與天然氣地質(zhì)》、《地學(xué)1.白云巖儲層前緣》《海相油氣地質(zhì)》等刊物發(fā)表了一系列論普光構造位于碳酸鹽巖臺地邊緣,主要發(fā)育鮞文21,全面論述了普光氣田的沉積、層序地層、儲粒白云巖殘余鮞粒白云巖和糖粒狀殘余鮞粒白云層、礁灘及成藏模式也有專(zhuān)門(mén)論述二疊系長(cháng)興組生巖。這種白云巖總厚度約250m,為普光氣田的主物礁的],但深人討論普光氣田氣源的文章則還沒(méi)力儲層。如此巨厚的白云巖,Mg2+的來(lái)源一直困惑有。蔡勛育等從瀝青地球化學(xué)的角度認為該氣田氣著(zhù)沉積學(xué)家及石油地質(zhì)學(xué)家(孫樞、張景廉,《白云體源于上二疊統烴源巖干酪根印;馬永生根據烴源石、白云巖成因研究述評》,2004年)。根據筆者的研巖的演化史、儲層流體包裹體分析資料所卻確定的究,當地幔熱液上升到底辟于花崗巖層與玄武巖層油氣成藏期,提出普光氣田的主力烴源巖為中、下志的超基性巖時(shí),會(huì )發(fā)生廣泛的蛇紋石化釋放出大量留統及二疊系口1,但這種分析有諸多的不確定性。的Mg2+與Fe2+。這種熱液繼續上升,如進(jìn)入碳酸馬永生在文獻[12]中認為,普光氣田天然氣干燥系鹽巖地層便發(fā)生白云石化鐵白云石化;如上升到硅數大乙烷含量過(guò)低,無(wú)法準確分析碳同位素組成,酸鹽巖地層則發(fā)生綠泥石化;而當陸相地層也有碳而天然氣又受到TSR的蝕變和改造。因此僅憑甲酸鹽巖時(shí),則會(huì )發(fā)生白云石化如柴達木盆地西部的作者簡(jiǎn)介:石蘭亭,1963年生,高級工程師博士研究生;主要從事石油地質(zhì)、油氣藏描述等工作。地址:(730020)甘肅省蘭州市雁兒灣路535號。電話(huà):(0931)8686135。E-mail:lanzhousltt@163.com第28卷第11期天然氣工業(yè)地質(zhì)與勘探古近系、濟陽(yáng)坳陷古近系、江漢盆地古近系南陽(yáng)盆需要找生物礁灘(有好的構造),第二找礁體內白云地古近系及酒泉盆地下白堊統的白云巖5。在普光巖(好的儲集體)第三找巨厚的膏鹽(好的封蓋氣田埋深5000m的白云巖孔隙度最大可達27.9%,層)1。普光氣田就滿(mǎn)足上述條件。最大滲透率可達1000×10-3pm2,而這種熱液交代的白云巖在國內尚不多見(jiàn)。、普光氣田深部地殼構造特征2.膏鹽蓋層1.宣漢一靈寶地質(zhì)地球物理剖面四川盆地的三疊紀是一個(gè)主要的成鹽期。對于20世紀80年代,原地質(zhì)礦產(chǎn)部第一綜合物探大膏鹽,一直被認為是蒸發(fā)成因的,幾乎從未被懷隊第二綜合物探大隊進(jìn)行了四川宣漢到河南靈寶疑過(guò)剖面的地質(zhì)、地球物理調查工作隨著(zhù)油氣勘探的深入,發(fā)現含鹽盆地的古氣候從圖1可以看出:①商丹斷裂一帶有正磁異常;并非干旱,而是十分濕熱,鹽巖分布受深大斷裂控②在宣漢一帶有一個(gè)重力低異常;③從四川宜漢到制;濱里海盆地十分發(fā)育的鹽穿刺構造,北非中生代陜西山陽(yáng),在深20~25km處有一個(gè)較穩定的低速盆地的鹽底辟、鹽穿刺構造,西南非 Aptian期盆地層,其v=5.7~6.0km/s,其上部的v=6.3~6.5的鹽構造等均表明:這些鹽可能是熱的濃鹵水所生km/s(地質(zhì)解釋為角閃巖相),下部v=6.5~6.7成的它們由富含Na+K+、Cl的地幔流體所生成,km/s(地質(zhì)解釋為麻粒巖相)。在圖1中我們注意這便是熱鹵水成鹽模式1。因此目前在沉積相研究到,在山陽(yáng)深約25km處有一條斷層沿低速層平緩中,常常把膏鹽認作是干旱環(huán)境形成的蒸發(fā)巖,這顯延伸直到宣漢地區附近,看來(lái)這是一個(gè)拆離構造,它然是一個(gè)錯誤,需要予以更正。正是這種熱鹵水形在深部遇到低速層(塑性層),角度變得十分平緩成的膏鹽對油氣藏起到了十分重要的封蓋作用。2.中地殼低速層與天然氣生成模式3.生物礁(灘)一白云巖一膏鹽根據沃里沃夫斯基、薩爾基索夫對世界上9個(gè)根據上述白云巖、膏鹽的形成模式,以及國外碳大油氣田的研究表明,這種盆地的深部中地殼斷續酸鹽巖油氣勘探的經(jīng)驗張景廉等陸續發(fā)表了3篇分布有低速一高導層。對這種低速一高導層有諸多論文,論述了在中國西部尋找古生代大型油氣田的不同的地質(zhì)解釋沃里沃夫斯基等認為:上地幔的超勘探方向,即要在碳酸鹽巖地區尋找大油氣田第一基性巖漿上升底辟到花崗巖與玄武巖“層”中,由于揚子塊一華北塊川東北岔地大巴家2商斯裂洛南火1-56 kn576ma2220角相角閃巖相v=62kms麻粒巖相7.14k高角閃巖相y=65-67kms高角閃巖相v=66kms上地幔巖石圈m愿,m圓黑圖1宣漢一靈寶地質(zhì)地球物理綜合解釋剖面圖據原地礦部第一綜合物探大隊,1986年;原地礦部第二綜合物探大隊1987年改編)地質(zhì)與勸探天然氣工業(yè)2008年11月地幔熱液的蝕變超基性巖成為蛇紋石,即所謂蛇紋鍵是構造圈閉、儲層以及蓋層的耦合石化橄欖巖(21這種地幔熱液通常是富含鹵素的鹵普光氣田不僅儲量大,其豐度也遠遠高出川東水富含K+、Na+、CO2(或CO)、H2等(2)。在超基其他氣田口,就在于它的優(yōu)質(zhì)儲層(白云巖)優(yōu)質(zhì)蓋性的橄欖巖蝕變成蛇紋石的過(guò)程中釋放出大量的層(膏鹽)和有效圈閉(生物礁灘),更重要的是有充FeMg、Ni、V等金屬離子。足的無(wú)機成因的氣體。因此,富含CO2(或CO)、H2的流體在FeNi、V5.成藏模式討論等金屬元素的催化作用下(在中地殼合適的溫度與張景廉曾就克拉2氣田、威遠氣田的成藏模式壓力下)可發(fā)生費一托合成烴的反應。CO2(或進(jìn)行了討論232,相比起來(lái),普光氣田與克拉2氣田CO)、H2的比例不同,金屬催化劑的種類(lèi)不同,反應和威遠氣田有一些共同之處:克拉2構造儲集了的溫度,壓力不同均會(huì )影響產(chǎn)物烴的組成,并且影響2800×10°m3的優(yōu)質(zhì)天然氣,儲集層是砂巖(少量到烴的碳同位素組成230。詳細論述可見(jiàn)文獻[25]。白云巖),蓋層是厚逾200m的青鹽層;威遠氣田則上述模式可解釋碳酸鹽巖不能成為有效烴源巖儲集于震旦系藻白云巖中,也可稱(chēng)作為藻礁,基底為的困惑2,也解釋了普光氣田如此一個(gè)大氣田“氣源一個(gè)花崗巖體,此巖體富含烴。上述2個(gè)氣田天然不清”的疑惑。氣均源于中地殼,且中地殼均有低速、高導層低速層與白云巖、膏鹽的生成另一方面,Mg2+、K+Na及鹵素等上升到上地四、川東地區是一個(gè)地球強烈排氣區殼的沉積地層,當有碳酸鹽時(shí),便發(fā)生Mg2+交代,形2006年,川東地區接連發(fā)生一些特異的自然現成白云石(巖),K+、Na及鹵素便形成鹽巖等;當進(jìn)象及地質(zhì)災害,值得關(guān)注。入硅酸鹽等泥質(zhì)礦物時(shí),Mg2-則形成綠泥石及蒙脫(1)森林大火石,K+交代形成伊利石Na交代則形成鈉長(cháng)石(如2006年8月28日,重慶大足縣玉龍鎮南家煤礦酒泉盆地)。區發(fā)生森林大火,當地政府曾組織2千余名軍民撲這一模式成功地解釋了巨厚白云巖及膏鹽的生火;2006年8月30日,重慶北碚和渝北區交界的大成,更解釋了白云巖不僅存在于海相地層,也可存在耳鎮發(fā)生森林大火,威逼相國寺氣田相4井,曾有20于陸相地層的現象。這一模式還解釋了陸相碎屑地余米高的火舌,大火到9月2日方被撲滅層廣泛發(fā)育的伊利石化、蒙脫石化、高嶺石化等。(2)瓦斯爆炸4.天然氣成藏模式2006年5月20日,四川達州市一家低瓦斯煤礦圖1可解釋普光氣田天然氣的成藏模式。中地發(fā)生了瓦斯爆炸。殼的低速層為天然氣的發(fā)生器;所生成的天然氣沿(3)酷熱斷層上升,當有合適的圈閉便可形成氣藏(圖2)。若據報道,重慶市2006年夏季有持續近2個(gè)月的斷層開(kāi)啟,直到地表便造成天然氣的大量泄漏(下酷熱,最高溫度曾達到4.5℃·酷熱導致大旱,農節會(huì )討論)。而圖2的大灣構造與毛壩場(chǎng)構造的業(yè)生產(chǎn)遭受?chē)乐負p失。這種酷熱難以用傳統的氣象F1、FF斷裂如果與普光構造F斷裂是同一個(gè)系學(xué)理論予以合理解釋統,就會(huì )有氣藏。因此,筆者認為,川東地區石炭系(4)天然氣井噴、井漏及溢流的天然氣,也可用上述模式來(lái)解釋其形成機理。關(guān)2003年12月23日,四川開(kāi)縣羅家16H井發(fā)生特大H2S井噴事故。與羅家16H井同屬一個(gè)氣田、同一氣藏的羅家1H井測試日產(chǎn)氣量達300×10膏巖蓋層m2,無(wú)阻流量超過(guò)100×10md061年3月25日,四川開(kāi)縣高橋鎮羅家2號井發(fā)生井漏,與上述事故發(fā)生地相隔僅幾米;2006年12月21日,四川宣漢清溪1井發(fā)生天然氣溢流事件,直到2007年1月日第3次壓封井,才使溢流得到控制。(5)川東地區深部地球排氣上述現象看似互不相關(guān),實(shí)際上它們是互相有圖2普光一大灣一毛壩場(chǎng)構造成藏模式剖面圖(據馬永生)聯(lián)系的。張景廉分析了大興安嶺地區及廣東三水地第28卷第11期天然氣工業(yè)地質(zhì)與勘探區的森林大火,可能與地球深部氣體有關(guān)0;而酷熱作為一種自然災害,杜樂(lè )天教授認為是地球排氣五、勘探前景作用所致0(杜樂(lè )天,《對當代西方地球科學(xué)理論的據最新報道,普光氣田大灣2井在飛仙關(guān)組懷疑與新見(jiàn)》,《地學(xué)哲學(xué)通訊》,2006(1):1118)。段一二段,井深4804.4~4900m獲日產(chǎn)586×上已述及的森林大火中20余米高的火舌,顯然參與10m3的天然氣流。普光氣田儲量進(jìn)一步擴大。截有燃燒的天然氣。四川開(kāi)縣、宣漢地區的天然氣井至2007年2月,普光氣田探明儲量達到3561×10°噴、井漏、溢流事件表明:該地區深部有強大的氣源m3),預計探明儲量還將進(jìn)一步增加體,一方面表現為高壓氣流,另一方面表明了天然氣按天然氣的無(wú)機成因觀(guān)點(diǎn),川東地區將會(huì )有更是可以再生的大發(fā)現。一方面生物礁常呈帶狀分布19,還會(huì )有更綜上可以認為,川東地區是一個(gè)地球強烈排氣多生物礁體被發(fā)現;另一方面,油氣是可以再生區。事實(shí)上,在中央電視臺的天氣預報節目中我們的,如前所討論的川東地區地球強烈排氣區。目不時(shí)可看到川東地區的森林火險預報(或興安嶺地前在川東找到的氣田,如滾子坪、羅家秦鐵山坡渡區),那是衛星熱紅外探測的情報表明這里正在排口河鐵山福成寨、臥龍河大池干井沙坪場(chǎng)五百氣其原因便在于中地殼是一個(gè)巨大的氣源,一部分梯、龍門(mén)、西河口高峰場(chǎng)及普光氣田等均是被圈閉氣體儲集于構造中成為氣藏氣田,而另外相當一部成藏的天然氣,而更多的天然氣可能都已散失。普分氣體則到達地表而散失了。光氣田之所以在諸多氣田中“鶴立雞群”,在于它有據趙文智等的研究目前我們在川東地區共優(yōu)質(zhì)的儲層及蓋層外加有一個(gè)優(yōu)良的生物礁構造發(fā)現氣田14個(gè),探明天然氣地質(zhì)儲量5950×10這在陸相地層也如此,克拉2氣田便是由于巨厚的2,尚沒(méi)有包括H2S、CO2的儲量;這些便是參加成青鹽封蓋而保存了巨量的天然氣1),推而廣之,藏作用的天然氣,更多的天然氣則是參與了上述自東地區的石炭系作為儲層的氣田也均是無(wú)機成因然現象。據計算,四川盆地(江油一渠縣以南,華鎣的,為同一氣源山斷褶帶以西,隆川一自貢一沭川一線(xiàn)以北)的下古如果說(shuō),20世紀50年代以來(lái)的半個(gè)世紀,我們生界海相地層在陽(yáng)新世前的油氣散失量為256×的石油工業(yè)是靠淺部地震找構造發(fā)展到20世紀90102m310。這種計算包括了剩蝕作用對早期油氣年代的利用地震一測井一層序地層等找巖性地層圈藏的破壞,但至少表明了油氣散失是十分嚴重的。閉而進(jìn)行油氣勘探的話(huà),那么到了21世紀,我們的(6)川東地區天然氣的碳同位素組成石油工業(yè)將靠深部地震(超過(guò)10km)探測中地殼的低速一高導層,進(jìn)而尋找大型、超大型油氣田。憑借戴金星院土在北京“中國油氣論壇200”會(huì )議上這一創(chuàng )新思維,中國及世界的油氣前景將迎來(lái)第二公布了川東北地區一些氣田的碳同位素數據;普光次革命。重要的是,生物礁中的白云巖作為儲層,不氣田甲烷C1>-29‰,毛壩氣田甲烷B3C1會(huì )隨深度增加而使儲層物性變差。因此,在生物礁23‰~28‰%,河壩氣藏甲烷8C1=-26%,1G中找油氣將是21世紀油氣藏勘探的主要目標之一氣藏甲烷8C1=-23‰;他認為,這些甲烷的碳同鄂爾多斯塔里木盆地的下古生界也是如此位素組成相當重,為煤成氣(戴金星,《中國天然氣勘探的現狀及其特征》“中國油氣論壇2007”,北京,六、結論年普光氣田深部的中地殼有低速一高導層,這是據馬永生研究成果,宣漢一達州地區天然氣無(wú)機油氣的發(fā)生器,重要的是有斷層把低速一高導甲烷的碳同位素組成較重,大多集中在-29‰~層與上地殼的PT地層連通,白云巖作為優(yōu)質(zhì)儲34%‰之間;東岳寨氣田有3個(gè)氣樣的碳同位素組層膏鹽作為優(yōu)質(zhì)蓋層,又有生物礁作為一個(gè)構造成呈反序分布8C>8C2>8C·上述現象曾被使普光氣田的儲量豐度達到55×10m3/km2,居川解釋為高成熟度或混源作用東各氣田之首,探明地質(zhì)儲量也位列川東各氣田之筆者認為,川東地區天然氣甲烷的碳同位素組首。川東地區的石炭系、二疊系、三疊系的氣田均為成特征恰恰表明了這些氣體可能為無(wú)機成因的。碳同一氣源,為無(wú)機成因。川東地區是地球強烈排氣同位素組成用于判斷天然氣的成因尚存在諸多問(wèn)區,這些天然氣是尚未被圈閉的天然氣。川東地區題筆者擬另文討論。將有更大的氣田被發(fā)現,而川東地區深部生物礁大地質(zhì)與勘探天然氣工業(yè)2008年11月氣田的勘探將是未來(lái)的主要目標之一。渝昌,主編中國含油氣盆地分析—朱夏學(xué)術(shù)思想研討文集北京:石油工業(yè)出版社,1993:60-86[21]C沃里沃夫斯基,KoM薩爾基索夫世界最大含油氣[1]馬永生四川盆地普光超大型氣田的形成機制[J石油盆地[M].任俞,譯北京:石油工業(yè)出版社,1991:1-71.學(xué)報,2007,28(2):9-14[22]杜樂(lè 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