川西坳陷中段上三叠统—侏罗系天然气成藏地球化学研究

【摘要】：论文以油气成藏地球化学理论为指导,以川西坳陷中段上三叠统-侏罗系地层流体为主体,以天然气组分、轻烃、同位素、稀有气体与地层水水矿化度、离子组成、氢氧同位素等多项流体地球化学分析测试数据基础上,首先摸清了研究区的流体的基本地球化学特征；然后,结合成藏地质条件,剖析了天然气的成因及来源,探讨了地层水的成因及演化,明确了天然气的运移相态、运移方向及运聚期次,从地层水的角度对天然气的运聚过程进行了相应的佐证,确立了天然气运聚机制,总结了研究区气藏成藏模式及主控因素。论文取得了以下主要结论及创新性成果认识：(1)研究区天然气以烃类气为主,非烃气含量低,不含H2S,主体为干气,属成熟-高成熟天然气。(2)确定了川西坳陷烷烃气碳同位素倒转成因及差异,探讨了构造与碳同位素倒转的关系。川西坳陷天然气主体为正碳同位素特征,但也存在少量碳同位素倒转。根据川西坳陷不同地区烷烃气碳同位素倒转成因、样品比例、出现层系差异,结合不同地区构造差异,得到构造变形强度对川西坳陷烷烃气碳同位素的倒转的发生具有促进作用,使得构造变形强度相对较大的川西坳陷南段碳同位素倒转较中段、北段更为常见。(3)确立了研究区凝析水与地层水的矿化度(TDS)判别标准：凝析水TDS 10000mg/1,地层水TDS≥10000mg/1。研究区地层水矿化度特征：上三叠统地层水矿化度明显大于侏罗系,上三叠统地层水以卤水为主,侏罗系地层以盐水为主。明确了研究区地层水离子构成特征：Na+、Cl-是研究区地层水最主要离子,它们对地层水矿化度有明显的控制作用,研究区地层水阳离子含量关系表现为Na+Ca2+K+Mg2+,须二段-中侏罗统地层水阴离子含量表现为Cl-HCO3-SO42-,而上侏罗统则表现为Cl-SO42-HCO3-,显示出上侏罗统地层水与其它层系地层水的差异。(4)系统地探讨了研究区地层水的成因类型及其意义。须二段、须四段地层水主体为CaCl2型,反映上三叠统深埋深水体特征。中侏罗统地层水以CaCl2型为主,反映上三叠统深埋深地层水与中侏罗统原生陆相水体的混合水体,少量其他水型水体,代表中侏罗统原生水体。上侏罗统不同地区地层水成因类型存在明显差异,孝泉-新场地区主体为Na2SO4型,代表上侏罗统原生陆相水体；洛带、马井、合兴场地区以CaCl2型为主,地层水主体为上三叠统与上侏罗统混合水体；新都地区以Na2SO4型为主,同时存在较高比例的CaCl2、NaHCO3型水体,地层水以混合水体为主,同时存在一定的原生水体。(5)明确了研究区烃类气成因：上三叠统-侏罗系天然主体为煤型气,须二段存在少量原油裂解成因油型气。进一步对四川盆地其他地区上三叠统-侏罗系油型气特征进行了研究,发现在川中、川南也都存在油型气,对比发现川西、川中、川南三地区油型气分布特征、成因及来源都存在较大差异。(6)提出了研究区天然气中非烃气成因机制：稀有气体主要为壳源成因,N2主要为有机质成熟-高成熟阶段产物,CO2主要为无机成因,与地层中碳酸盐矿物的溶解有关,少量为有机成因。(7)从烃源岩生烃量、地层封闭条件、地层压力差及天然气地球化学特征等方面,认为研究区上三叠统-侏罗系不大可能有来自下伏海相地层的油气。上三叠统天然气主要来自上三叠统煤系烃源岩,侏罗系天然气主要来自须五段烃源岩,须四段及下侏罗统源岩也有一定贡献。通过利用稀有气体同位素证研究,发现上三叠统煤系烃源岩中煤与泥岩对天然气都有重要贡献。(8)对地层水组分、氢氧同位素、碳酸盐胶结物碳氧同位素、有机质姥植比综合分析,得到上三叠统地层水为海水与淡水的混合水体,各类化学特征更倾向海水。侏罗系地层水为上三叠统偏海水性质的混合水体与侏罗系大陆淡水的混合水体,部分侏罗系地层水仍保持其原始大陆淡水的特征。(9)以研究区侏罗系天然气为例,对天然气运移示踪指标有效性进行了探讨,确定CH4含量、Nz含量是较为有效的天然气运移示踪指标,而CO2含量与iC4/nC4值在研究区的示踪效果较差。(10)明确了研究区天然气运聚机制及差异。研究区上三叠统-中侏罗统天然气以水溶相运移为主,游离相为辅。洛带、马井、合兴场、孝泉-新场等地区,来自须五段的天然气随上三叠统地层水以水溶相进入中侏罗统地层,仅在洛带地区中侏罗统存在少量游离相天然气。洛带、马井、合兴场地区上侏罗统天然气与该区中侏罗统天然气一样,以水溶相随上三叠统地层水进入上侏罗统地层,孝泉-新场地区上侏罗统天然气以游离相运移。地层水化学特征佐证了研究区侏罗系天然气的运移过程。总结了研究区上三叠统与侏罗系气藏的成藏模式及主控因素。 【关键词】：成藏地球化学 天然气成因 地层水成因 运聚机制
【学位授予单位】：成都理工大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P618.13
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 引言11-27
• 1.1 选题目的与意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-21
• 1.2.1 相关领域研究现状12-20
• 1.2.2 研究区研究现状20-21
• 1.2.3 存在的问题21
• 1.3 主要研究内容与技术路线21-22
• 1.3.1 主要研究内容21-22
• 1.3.2 研究思路与技术路线22
• 1.4 完成的主要工作量22-24
• 1.5 取得的主要成果与创新点24-27
• 第2章 地质背景27-43
• 2.1 区域构造演化28-29
• 2.2 地层发育特征29-33
• 2.3 烃源岩特征33-39
• 2.3.1 烃源岩发育特征33-34
• 2.3.2 有机质丰度34-36
• 2.3.3 有机质类型36-37
• 2.3.4 有机质成熟度37-38
• 2.3.5 烃源岩综合评价38-39
• 2.4 储层特征39-40
• 2.5 盖层特征40-43
• 第3章 流体基本地球化学特征43-82
• 3.1 天然气地球化学特征43-54
• 3.1.1 天然气组分特征43-44
• 3.1.2 碳同位素特征44-52
• 3.1.3 轻烃特征52-54
• 3.2 地层水地球化学特征54-66
• 3.2.1 矿化度特征54-61
• 3.2.2 主要离子特征61-66
• 3.3 地层水类型66-82
• 3.3.1 须二段67-69
• 3.3.2 须四段69-71
• 3.3.3 中侏罗统71-74
• 3.3.4 上侏罗统74-79
• 3.3.5 上三叠统-侏罗系地层水成因类型及差异79-82
• 第4章 天然气成因及气源82-110
• 4.1 天然气成因类型82-98
• 4.1.1 烃类特征82-90
• 4.1.2 非烃特征90-98
• 4.1.3 天然气成因类型综合分析98
• 4.2 天然气气源98-110
• 4.2.1 上三叠统天然气与海相碳酸盐岩烃源岩关系99-102
• 4.2.2 上三叠统-侏罗系天然气与碎屑岩烃源岩关系102-110
• 第5章 地层水成因及演化110-126
• 5.1 上三叠统沉积相及沉积水体性质争议110-111
• 5.2 地层水化学组成111-116
• 5.2.1 上三叠统111-114
• 5.2.2 侏罗系114-116
• 5.3 地层水氢氧同位素特征116-120
• 5.4 碳酸盐胶结物碳氧同位素120-124
• 5.5 有机质沉积环境124
• 5.6 地层水成因及演化综合分析124-126
• 第6章 天然气运移聚机制及成藏模式126-146
• 6.1 运移通道126-127
• 6.2 运移相态127-129
• 6.3 运移方向129-135
• 6.3.1 部分示踪指标可能存在多解性或难以示踪天然气运移方向129-130
• 6.3.2 示踪机理及有效性探讨130-135
• 6.4 运聚期次135-140
• 6.4.1 烃源岩生烃史135-137
• 6.4.2 圈闭形成时期137-138
• 6.4.3 包裹体均一温度138-139
• 6.4.4 自生伊利石测年139-140
• 6.4.5 ESR测年140
• 6.4.6 断裂形成时间140
• 6.5 运聚机制140-142
• 6.6 成藏模式142-146
• 6.6.1 上三叠统气藏142-144
• 6.6.2 侏罗系统气藏144-146
• 结论146-148
• 致谢148-149
• 参考文献149-160
• 攻读学位期间取得学术成果160

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