天然气地球科学 Vol 16 形成的生物气,属于次生型生物气。我国已发现的大藏储量具有正相关关系 量浅层重质油田(藏)大部分是细菌降解的结果,但 原油降解气和浅层次生蚀变改造天然气都属于 是过去的研究和认识都只局限于喜氧细菌的降解作次生型的生物气,其分布都与稠油有密切的关系,几 用而忽视了厌氧细菌的降解作用。实际上我国东部乎都是和稠油油藏共生,以溶解气、气顶气、油环气 各含油气盆地中,与生物气共生的重质油藏也存在或是油藏上方气层气的形式出现,它们都不属于未 厌氧降解作用,而且原油的厌氧细菌降解作用也很成熟烃源岩中的原生生物气,也不是过渡带气,而是 普遍,但是它和喜氧细菌对原油的单一破坏作用不浅层油藏受厌氧细菌降解或喜氧细菌降解再生的生 同,厌氧细菌对原油既有破坏性的一面,又有建设性物气 的一面,即它能使原油性质变差,又能再生某些烃 类并能形成可供勘探开发的新的烃类资源形成生3生物气的运移聚集和保存 物气。我国东部各含油气盆地中已发现了不少这类 生物气是沉积物中的有机质在还原环境下经厌 生物气藏,几乎都是和油藏共生的,这些生物气都是氧微生物作用所形成的富甲烷气体,它可以大规模 以油藏的溶解气、气顶气、油环气或是油藏上方气层广范围地生成。但是,地层中所生成的大量生物气却 气的形式出现,它们都不属亍未成熟烃源岩中的原只有少量能大规模地聚集起来,因此研究生物气成 生生物气,也不是过渡带气,而是浅层油臧受厌氧细藏意义重大 菌降解再生的生物气。如松辽盆地北部西斜坡区 我国已经发现了约30个生物气藏,大多以 分布的稠油埋藏深度为20σ~-8σ0m(分布层位为萨中小型规模气藏为主(如杭州湾地区、洞庭楼地区、 尔图油层和高台子油层),油藏流体地球化学分析表钱塘江口地区、云南陆良盆地、云南保山盆地、广西 明,该地区稠油形成主要与厌氧细菌的生物降解作百色盆地等均发现的生物气藏),唯独柴达木盆地东 用有关。由于松辽西部斜坡的稠油是从齐家古龙部的三湖地区气田例外。柴达木盆地东部的三湖地 凹陷长距离运移而来,齐家古龙凹陷主要烃源岩青区是新生代晚期形成的大型沉积坳陷,面积为 段和嫩一段地层的镜质体反射率一般在110%37000km2。本区自20世纪50年代开始勘探以来 以上,处于成熟阶段的生油高峰期,而西斜坡发现了共发现各类地面构造10余个,并多已开展了钻探 大量与稠油伴生的天然气,其组成以甲烷为主,碳同已探明气田6个,其中涩北一号、涩北二号和台南气 位素值为-75‰~-50‰左右,甲烷是靠细菌厌氧田为储量近千亿m3的大型生物气田。由于该区特 分解石油形成的 有的第四系大型生物气田,自“六五”以来的科技攻 25浅层次生蚀变改造型天然气 关研究一直没有间断21,取得的认识主要有:该区 浅层次生蚀变改造型天然气是指已形成油气藏生物气烃源岩包括第四系和上第三系狮子沟组2套 中的烃类组分被微生物(细菌)有选择性地降解后的地层N23+Q),气源岩类型包括暗色泥岩和碳质泥 气体。这一过程与原油降解气的最大区别是该过程岩,其分布严格受沉积相带的控制,储层为第四系松 是在氧化环境下完成的,主要是由喜氧细菌参与完散胶结粉砂岩、泥质粉砂岩,盖层为第四系泥岩膏 成,其结果是使残留的烃类组分碳同位素组成变重。盐层,以平缓、低幅度背斜气藏为主;含气系统以第 如甲烷被甲烷氧化菌氧化时,轻同位素C比重同位四系自生自储式为主。该区气源岩有机质丰度较低, 素'℃C较快地被消耗灬。同时微生物对储层中烃有机质类型主要是陆源为主的腐殖型和含腐泥腐殖 类组分的改造更多地作用于湿气组分。强烈的微生型,单位体积源岩的生气量不大,但前人研究认为该 物改造能够使湿气组分几乎全部消失而导致气藏中区源岩厚度较大,补偿了质量上的不足,能够形成丰 的天然气成为干气。而这种干气又容易与过成熟干富的天然气资源,为大型生物气藏的形成提供了物 气相混淆。在微生物改造天然气的初始阶段,丙烷组质基础。虽然已经查明柴达木盆地东部生物气大气 分优先被破坏,使残余气体丙烷组分减少且丙烷碳田,然而一些核心的勘探问题至今尚未很好地解决, 同位素组成显著变重。由于天然气中的重烃组分受影响了该区的天然气勘探开发进程。 微生物的选择性降解,天然气的碳同位素系列分布 总体来看,生物气藏通常埋藏都很浅,盖层固结 出现局部反序现象。这种浅层次生蚀变改造天然气程度差、易渗透,盖层突破压力和渗透率的细微变化 在我国许多含油气盆地都有分布,且主要分布在稠能导致天然气聚集或散失3。如果生物气是早期生 油油藏的上方或上倾方或者附近,其储量与稠油油成的,大部分浅层生物甲烷在深埋和盖层发育过程 o199-4-2008ChinaAcademicournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://nnvcnkiner形成的生物气, 属于次生型生物气。我国已发现的大 量浅层重质油田(藏) 大部分是细菌降解的结果, 但 是过去的研究和认识都只局限于喜氧细菌的降解作 用而忽视了厌氧细菌的降解作用。实际上我国东部 各含油气盆地中, 与生物气共生的重质油藏也存在 厌氧降解作用, 而且原油的厌氧细菌降解作用也很 普遍, 但是它和喜氧细菌对原油的单一破坏作用不 同, 厌氧细菌对原油既有破坏性的一面, 又有建设性 的一面, 即它能使原油性质变差, 又能再生某些烃 类, 并能形成可供勘探开发的新的烃类资源, 形成生 物气。我国东部各含油气盆地中已发现了不少这类 生物气藏, 几乎都是和油藏共生的, 这些生物气都是 以油藏的溶解气、气顶气、油环气或是油藏上方气层 气的形式出现, 它们都不属于未成熟烃源岩中的原 生生物气, 也不是过渡带气, 而是浅层油藏受厌氧细 菌降解再生的生物气[ 18 ]。如松辽盆地北部西斜坡区 分布的稠油埋藏深度为 200～ 800 m (分布层位为萨 尔图油层和高台子油层) , 油藏流体地球化学分析表 明, 该地区稠油形成主要与厌氧细菌的生物降解作 用有关[ 48 ]。由于松辽西部斜坡的稠油是从齐家古龙 凹陷长距离运移而来, 齐家古龙凹陷主要烃源岩青 一段和嫩一段地层的镜质体反射率一般在 1. 10% 以上, 处于成熟阶段的生油高峰期, 而西斜坡发现了 大量与稠油伴生的天然气, 其组成以甲烷为主, 碳同 位素值为- 75‰～ - 50‰左右, 甲烷是靠细菌厌氧 分解石油形成的。 2. 5 浅层次生蚀变改造型天然气 浅层次生蚀变改造型天然气是指已形成油气藏 中的烃类组分被微生物(细菌) 有选择性地降解后的 气体。这一过程与原油降解气的最大区别是该过程 是在氧化环境下完成的, 主要是由喜氧细菌参与完 成, 其结果是使残留的烃类组分碳同位素组成变重。 如甲烷被甲烷氧化菌氧化时, 轻同位素12C 比重同位 素13C 较快地被消耗[ 49, 50 ]。同时微生物对储层中烃 类组分的改造更多地作用于湿气组分。强烈的微生 物改造能够使湿气组分几乎全部消失而导致气藏中 的天然气成为干气。而这种干气又容易与过成熟干 气相混淆。在微生物改造天然气的初始阶段, 丙烷组 分优先被破坏, 使残余气体丙烷组分减少且丙烷碳 同位素组成显著变重。由于天然气中的重烃组分受 微生物的选择性降解, 天然气的碳同位素系列分布 出现局部反序现象。这种浅层次生蚀变改造天然气 在我国许多含油气盆地都有分布, 且主要分布在稠 油油藏的上方或上倾方或者附近, 其储量与稠油油 藏储量具有正相关关系。 原油降解气和浅层次生蚀变改造天然气都属于 次生型的生物气, 其分布都与稠油有密切的关系, 几 乎都是和稠油油藏共生, 以溶解气、气顶气、油环气 或是油藏上方气层气的形式出现, 它们都不属于未 成熟烃源岩中的原生生物气, 也不是过渡带气, 而是 浅层油藏受厌氧细菌降解或喜氧细菌降解再生的生 物气。 3 生物气的运移聚集和保存 生物气是沉积物中的有机质在还原环境下经厌 氧微生物作用所形成的富甲烷气体, 它可以大规模 广范围地生成。但是, 地层中所生成的大量生物气却 只有少量能大规模地聚集起来, 因此研究生物气成 藏意义重大。 我国已经发现了约 30 个生物气藏[ 51 ] , 大多以 中小型规模气藏为主(如杭州湾地区、洞庭楼地区、 钱塘江口地区、云南陆良盆地、云南保山盆地、广西 百色盆地等均发现的生物气藏) , 唯独柴达木盆地东 部的三湖地区气田例外。柴达木盆地东部的三湖地 区是新生代晚期形成的大型沉积坳陷, 面积为 37 000 km 2。本区自 20 世纪 50 年代开始勘探以来, 共发现各类地面构造 10 余个, 并多已开展了钻探, 已探明气田 6 个, 其中涩北一号、涩北二号和台南气 田为储量近千亿m 3 的大型生物气田。由于该区特 有的第四系大型生物气田, 自“六五”以来的科技攻 关研究一直没有间断[ 52 ] , 取得的认识主要有: 该区 生物气烃源岩包括第四系和上第三系狮子沟组 2 套 地层(N 223+ Q ) , 气源岩类型包括暗色泥岩和碳质泥 岩, 其分布严格受沉积相带的控制; 储层为第四系松 散胶结粉砂岩、泥质粉砂岩; 盖层为第四系泥岩、膏 盐层; 以平缓、低幅度背斜气藏为主; 含气系统以第 四系自生自储式为主。该区气源岩有机质丰度较低, 有机质类型主要是陆源为主的腐殖型和含腐泥腐殖 型, 单位体积源岩的生气量不大; 但前人研究认为该 区源岩厚度较大, 补偿了质量上的不足, 能够形成丰 富的天然气资源, 为大型生物气藏的形成提供了物 质基础。虽然已经查明柴达木盆地东部生物气大气 田, 然而一些核心的勘探问题至今尚未很好地解决, 影响了该区的天然气勘探开发进程。 总体来看, 生物气藏通常埋藏都很浅, 盖层固结 程度差、易渗透, 盖层突破压力和渗透率的细微变化 能导致天然气聚集或散失[ 53 ]。如果生物气是早期生 成的, 大部分浅层生物甲烷在深埋和盖层发育过程 084 天 然 气 地 球 科 学 V o l. 16 © 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net