準(zhǔn)噶爾盆地三臺(tái)油氣田原油菌解氣特征及成因

路俊剛，王力，陳世加，韓輝，張煥旭，黃囿霖，何曉波，占盼，周世穎，章安然，李嘯天

（1.西南石油大學(xué)地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院；2.四川省天然氣地質(zhì)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室）

準(zhǔn)噶爾盆地三臺(tái)油氣田原油菌解氣特征及成因

路俊剛1,2，王力1，陳世加1,2，韓輝1,2，張煥旭1，黃囿霖1，何曉波1，占盼1，周世穎1，章安然1，李嘯天1

（1.西南石油大學(xué)地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院；2.四川省天然氣地質(zhì)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室）

通過(guò)綜合分析天然氣組分、碳同位素組成和伴生原油的碳同位素組成、飽和烴色譜、色譜-質(zhì)譜等資料，對(duì)準(zhǔn)噶爾盆地三臺(tái)地區(qū)天然氣特征及其形成機(jī)制進(jìn)行了研究。三臺(tái)油氣田侏羅系天然氣乙烷碳同位素組成普遍較輕，原油碳同位素組成較輕、姥植比較小，甾烷分布以C29和C28甾烷含量較高、C27甾烷含量較低為特征，油、氣主要來(lái)自阜康凹陷二疊系平地泉組腐泥型烴源巖。天然氣組成以甲烷為主，甲烷碳同位素組成較輕，比典型的生物氣重，但比熱成因氣輕；氣藏埋藏較淺，與稠油伴生或鄰近；伴生的稠油遭較強(qiáng)生物降解，出現(xiàn)25-降藿烷，表明三臺(tái)油氣田侏羅系天然氣屬于典型的原油菌解氣。微生物降解原油的過(guò)程是在細(xì)菌和熱力學(xué)作用下由微生物參與的一種水-烴反應(yīng)，產(chǎn)甲烷菌利用CO2和H2優(yōu)先對(duì)輕碳同位素進(jìn)行還原反應(yīng)產(chǎn)生碳同位素組成較輕的甲烷氣。含油氣盆地中遭生物降解的稠油和油砂分布廣泛，原油菌解氣藏具有良好勘探前景。圖7表3參28

準(zhǔn)噶爾盆地；三臺(tái)油氣田；原油菌解氣；天然氣成因；碳同位素組成；微生物降解作用；水-烴反應(yīng)

0 引言

近年來(lái)，中國(guó)在一些含油氣盆地的淺層稠油分布區(qū)相繼發(fā)現(xiàn)了天然氣藏[1-2]，這類天然氣通常為干氣，其特征與熱成因天然氣和典型生物氣明顯不同，如其甲烷碳同位素組成比典型生物氣重，但比熱成因氣輕；常以原油溶解氣、帶油環(huán)氣頂氣或油藏上方氣層氣的形式出現(xiàn)[3-5]。研究發(fā)現(xiàn)這類天然氣的成因與生物降解作用密切相關(guān)[2-5]，為原油遭生物降解后的產(chǎn)物。生物降解作用是原油稠化的重要機(jī)制之一[6-8]，世界上絕大多數(shù)油田都存在原油生

物降解現(xiàn)象[9-10]。本文以準(zhǔn)噶爾盆地三臺(tái)油氣田侏羅系齊古組天然氣為例，詳述原油菌解氣特征及形成機(jī)制。

1 地質(zhì)概況

研究區(qū)準(zhǔn)噶爾盆地三臺(tái)油氣田以北為北三臺(tái)油田，以西為油氣富集的阜康凹陷，因隆升時(shí)間早，三臺(tái)地區(qū)一直以來(lái)都是油氣運(yùn)移的有利指向區(qū)。三臺(tái)油氣田位于三臺(tái)地區(qū)T3井?dāng)鄩K內(nèi)，南北分別以T39井?dāng)嗔押臀辶荷綌嗔褳榻纾ㄒ?jiàn)圖1），兩邊界斷裂均為東西向南傾的逆斷層。

圖1 準(zhǔn)噶爾盆地東部三臺(tái)油氣田位置和氣藏分布圖

據(jù)目前鉆揭資料，三臺(tái)油氣田自下而上地層可劃分為二疊系平地泉組（P2p），三疊系韭菜園子組（T1j）、克拉瑪依組（T2k）、黃山街組（T3hs），侏羅系八道灣組（J1b）、頭屯河組（J2t）、齊古組（J3q），古近系（E），新近系（N）和第四系（Q）。因受多期構(gòu)造旋回的作用，該區(qū)缺失侏羅系三工河組（J1s）、西山窯組（J2x）和白堊系（K）。

燕山運(yùn)動(dòng)一幕構(gòu)造抬升，三臺(tái)地區(qū)西山窯組、三工河組和八道灣組地層上部依次被剝蝕裸露[11]。中晚侏羅世—白堊紀(jì)，該區(qū)再次接受沉積，披覆厚度很大的上侏羅統(tǒng)和白堊系。燕山運(yùn)動(dòng)二幕導(dǎo)致該區(qū)急劇上升、塊斷，T3井?dāng)鄩K形成[11]。白堊紀(jì)末期地層再次抬升，白堊系被剝蝕殆盡。喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)期，該區(qū)沉積了厚約1 700 m的新生界[11]。

T10井為三臺(tái)油氣田侏羅系油氣藏的發(fā)現(xiàn)井，三臺(tái)油氣田由T15井區(qū)、T20井區(qū)、T19井區(qū)和T25井區(qū)4個(gè)井區(qū)組成（見(jiàn)圖1），產(chǎn)氣層主要為齊古組，自上而下發(fā)育J3q1、J3q2和J3q33個(gè)砂層組，主力產(chǎn)氣層為J3q2，其次為J3q3頂部。J3q3底部、J2t、J1b和三疊系以產(chǎn)油為主，天然氣較少。三臺(tái)油氣田及其周緣稠油廣泛分布，原油密度為0.90～0.95 g/cm3，黏度（50 ℃）為87.84～19 524.18 mPa·s，凝固點(diǎn)為2～22 ℃，含蠟量為0.83%～5.06%，屬于典型的高密度、高黏度、高凝固點(diǎn)、低含蠟量原油。

2 油氣來(lái)源

2.1 烴源巖

三臺(tái)—北三臺(tái)地區(qū)為一長(zhǎng)期發(fā)育的古隆起，本身烴源巖不發(fā)育，油氣主要來(lái)自阜康凹陷。阜康凹陷主要發(fā)育兩套烴源巖[12]：二疊系平地泉組和侏羅系（包括J1b、J1s和J2x）烴源巖。

平地泉組為半深湖—深湖相沉積，烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度高，類型較好（以Ⅰ型和Ⅱ1型為主），是準(zhǔn)噶爾盆地東部地區(qū)主要供烴源巖[13]。阜康凹陷平地泉組烴源巖在中晚侏羅世進(jìn)入生烴門限，早白堊世進(jìn)入成熟階段，古近紀(jì)早期進(jìn)入高成熟階段。該烴源巖生成原油的碳同位素和生成天然氣的乙烷碳同位素組成較輕（小于?30‰），類異戊二烯烷烴中姥姣烷占優(yōu)勢(shì)，姥植比一般小于2，烴源巖抽提物C29甾烷和C28甾烷含量相當(dāng)且均較高，而C27甾烷含量較低。

中下侏羅統(tǒng)烴源巖以煤為主，有機(jī)質(zhì)類型主要為Ⅲ型，有機(jī)質(zhì)豐度高但熱降解生烴能力較差?？拷房蛋枷葜行牡臒N源巖在侏羅紀(jì)晚期進(jìn)入生烴門限，在白堊紀(jì)晚期達(dá)到生烴高峰。該烴源巖生成原油的碳同位素組成和生成天然氣的乙烷碳同位素組成較重（一般大于?28‰），姥植比高，一般大于2，部分甚至達(dá)4以上，烴源巖抽提物甾烷分布以C29甾烷含量高、C27和C28甾烷含量較低為特征[12,14]。

2.2 天然氣組分及碳同位素組成

2.2.1 天然氣組分

三臺(tái)油氣田侏羅系齊古組不同井區(qū)、不同砂層組天然氣組成特征基本一致，普遍較干，甲烷含量為91.51%～98.34%，重?zé)N（C2+）含量為1.23%～5.19%，干燥系數(shù)為0.95～0.99，均值為0.98（見(jiàn)表1），屬典型干氣。

表1 三臺(tái)油氣田侏羅系天然氣及周緣其他地區(qū)天然氣組分及碳同位素組成

2.2.2 天然氣碳同位素組成

如表1、圖2所示，三臺(tái)油氣田侏羅系天然氣甲烷碳同位素組成普遍較輕，主體分布在?51.4‰～?45.7‰，比典型的生物氣甲烷碳同位素組成（一般輕于?55.0‰）重，明顯不屬于原生生物氣。北三臺(tái)油田與三臺(tái)油氣田地質(zhì)背景一致，構(gòu)造演化和油氣來(lái)源相同，從北三臺(tái)油田原油伴生氣（為阜康凹陷二疊系平地泉組烴源巖成熟階段的產(chǎn)物）特征來(lái)看（見(jiàn)表1、圖2），其甲烷碳同位素組成為?45.6‰～?42.9‰，與之對(duì)比，三臺(tái)油氣田侏羅系天然氣甲烷碳同位素組成明顯偏輕；而且，三臺(tái)油氣田侏羅系天然氣為典型的干氣，說(shuō)明三臺(tái)油氣田侏羅系天然氣與北三臺(tái)油田原油伴生氣成因不同。

圖2 三臺(tái)油氣田侏羅系天然氣與周緣其他地區(qū)天然氣碳同位素組成對(duì)比圖

三臺(tái)油氣田侏羅系天然氣乙烷碳同位素組成分布范圍較寬，為?33.1‰～?26.7‰，說(shuō)明不同井天然氣來(lái)源存在差異，可能為多源產(chǎn)物。按天然氣乙烷碳同位素組成特征，可將三臺(tái)油氣田侏羅系天然氣分為3類。第1類（見(jiàn)圖2，A區(qū)）：乙烷碳同位素組成小于?30‰，屬于典型的平地泉組腐泥型有機(jī)質(zhì)來(lái)源天然氣，也是三臺(tái)油氣田侏羅系多數(shù)天然氣氣源；第2類（見(jiàn)圖2，B區(qū)）：乙烷碳同位素組成為?30‰～?28‰，目前只有兩口井天然氣具此特征，這類天然氣乙烷碳同位素組成輕于侏羅系烴源巖生成的天然氣，但又重于二疊系平地泉組烴源巖生成的天然氣，屬混源氣；第3類（見(jiàn)圖2，C區(qū)）：乙烷碳同位素組成大于?28‰，該類天然氣只在T10井（1 983.0～1 991.0 m，J3q2）有發(fā)現(xiàn)，該井位于研究區(qū)西部，靠近阜康凹陷，屬典型的侏羅系烴源巖生成的天然氣。

2.3 原油地球化學(xué)特征及其來(lái)源

2.3.1 碳同位素組成

對(duì)于嚴(yán)重生物降解的原油，輕烴、正構(gòu)烷烴、類異戊二烯烴和甾萜烷均會(huì)有不同程度的損失，甚至消失，這將嚴(yán)重影響油源對(duì)比的效果。雖然碳同位素組成也會(huì)受生物降解的影響，但其變化范圍一般小于2‰，對(duì)有機(jī)質(zhì)類型差別較大的烴源巖產(chǎn)物而言，仍能有效判識(shí)其來(lái)源[12,14]。如表2所示，三臺(tái)油氣田侏羅系稠油和正常原油碳同位素組成均較輕，主體小于?30‰，應(yīng)屬于典型二疊系平地泉組烴源巖生成的原油。

表2 三臺(tái)油氣田侏羅系原油地球化學(xué)參數(shù)統(tǒng)計(jì)表

2.3.2 姥植比

姥植比（Pr/Ph）通常與沉積環(huán)境有關(guān)，是油源對(duì)比的常用指標(biāo)[15-17]。但值得注意的是，姥姣烷和植烷在嚴(yán)重生物降解時(shí)也會(huì)損失，影響對(duì)比效果。如表2所示，三臺(tái)油氣田原油姥植比為1.21～1.57，與平地泉組烴源巖生成的原油姥植比特征（一般小于2）相似，但明顯低于侏羅系烴源巖生成的原油姥植比（一般大于2）。

2.3.3 甾烷分布特征

如圖3所示，三臺(tái)油氣田侏羅系原油甾烷分布與二疊系烴源巖抽提物基本一致，均是以C29甾烷和C28甾烷含量較高、C27甾烷含量較低為特征，但與侏羅系烴源巖抽提物存在明顯差別。

綜上所述，三臺(tái)油氣田油氣及其周緣地區(qū)原油主要來(lái)自阜康凹陷二疊系平地泉組烴源巖，侏羅系烴源巖生成的天然氣只在三臺(tái)油氣田西端個(gè)別井（T10井，J3q）有發(fā)現(xiàn)。

圖3 三臺(tái)油氣田原油和烴源巖抽提物甾烷分布對(duì)比圖

3 天然氣成因

有機(jī)天然氣的形成伴隨整個(gè)生烴過(guò)程，烴源巖不同演化階段都有天然氣生成，包括生物氣、生物-熱成因過(guò)渡帶氣、熱解氣（包括成熟階段原油伴生氣、高成熟階段凝析氣和過(guò)成熟階段干酪根熱解氣）和原油高溫裂解氣，除此之外，原油次生變化也可生成天然氣，如原油遭生物降解產(chǎn)生的甲烷氣[4-5]。不同類型的天然氣組成存在明顯差異，如生物氣和過(guò)成熟階段天然氣通常為干氣，甲烷含量高，重?zé)N氣含量較低，干燥系數(shù)通常大于0.95；原油伴生氣和高成熟階段凝析氣為濕氣，甲烷含量相對(duì)較低，重?zé)N氣含量相對(duì)較高，干燥系數(shù)小于0.95。

3.1 準(zhǔn)噶爾盆地陸梁油氣田白堊系原油菌解氣特征

準(zhǔn)噶爾盆地受多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響，淺層原油遭生物降解的現(xiàn)象非常普遍[18]。其中，盆地腹部陸梁地區(qū)淺層白堊系天然氣與深層侏羅系原油伴生氣特征明顯不同，隨埋藏深度變小具有天然氣干燥系數(shù)變大、甲烷碳同位素組成變輕的特征（見(jiàn)圖4、表3）。該區(qū)白堊系天然氣甲烷含量較高（為94.99%～96.34%），干燥系數(shù)大（大于0.976），甲烷碳同位素組成明顯較輕（為?54.8‰～?49.0‰），且氣層底部原油或伴生原油存在嚴(yán)重生物降解（見(jiàn)圖5），與典型生物氣和熱成因氣均不同；而侏羅系天然氣干燥系數(shù)明顯較?。?.838～0.924），甲烷碳同位素組成相對(duì)較重（為?43.2‰～?40.6‰），屬于典型的原油伴生氣。

圖4 陸梁油氣田油氣水分布剖面圖

表3 白堊系及侏羅系天然氣組分及碳同位素組成

前人曾做過(guò)研究，認(rèn)為陸梁油氣田天然氣屬于侏羅系烴源巖本身低演化階段的產(chǎn)物[19]，但這無(wú)法解釋該區(qū)天然氣特征隨深度變化的現(xiàn)象，也無(wú)法解釋該區(qū)干氣與生物降解油藏共生的特征。因此陸梁油氣田白堊系天然氣應(yīng)屬于典型的原油遭生物降解而形成的天然氣。

3.2 三臺(tái)油氣田侏羅系天然氣成因

3.2.1 天然氣組分

前已述及，三臺(tái)油氣田侏羅系天然氣為典型干氣，結(jié)合工區(qū)烴源巖演化特征，天然氣明顯不是烴源巖干酪根過(guò)成熟階段熱解氣，而且天然氣甲烷碳同位素主體為?51.4‰～?45.7‰，明顯比典型的生物氣重，與陸梁油氣田白堊系生物降解成因氣特征基本一致。

3.2.2 氣藏埋藏深度

三臺(tái)油氣田侏羅系天然氣主要產(chǎn)氣層為齊古組，埋深較小，一般小于2 000 m，與陸梁油氣田白堊系氣藏埋深相近。

3.2.3 伴生原油物性特征

T10井和T15井齊古組氣藏底部廣泛分布稠油，如T10井J3q2（1 983～1 991 m和2 023～2 046 m）為氣藏，底部J3q3（2 096.5～2 210 m）和J2t（2 195～2 210 m）為稠油，原油密度為0.90～0.93 g/cm3，黏度為135.70～557.63 mPa·s；T15井J3q2（2 011.0～2 032.5 m）為氣藏，底部J3q3（2 053～2 150 m和2 396～2 402 m）和J2t（2 560～2 567 m）為稠油，原油密度為0.91～0.93 g/cm3，黏度為231.99～610.83 mPa·s；除此之外，

T16井、T20井和T25井也有類似現(xiàn)象。

圖5 陸梁油氣田深、淺層原油飽和烴色譜和萜烷m/z 177分布圖

3.2.4 伴生原油的生物降解特征

如圖6所示，三臺(tái)油氣田稠油大部分遭生物降解，正構(gòu)烷烴嚴(yán)重?fù)p失，甚至出現(xiàn)了25-降藿烷（見(jiàn)圖7）。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道[4-5]，溫度在80 ℃以內(nèi)，厭氧條件下，微生物可降解原油并生成甲烷氣。研究區(qū)地?zé)崽荻认鄬?duì)較低，為2.1 ℃/100 m，目前侏羅系地層溫度為60～80 ℃，符合厭氧條件下生物降解的條件。

圖6 三臺(tái)油氣田侏羅系氣藏底部稠油及儲(chǔ)集層抽提物飽和烴色譜圖

綜上所述，三臺(tái)油氣田侏羅系天然氣組成干，屬典型干氣；甲烷碳同位素組成為?51.4‰～?45.7‰，輕于該區(qū)原油伴生氣，但比典型的生物氣重；氣藏埋藏較淺，與稠油伴生或鄰近；伴生稠油均遭較強(qiáng)生物降解，正構(gòu)烷烴全部或大部分被降解，出現(xiàn)25-降藿烷。天然氣組分組成、碳同位素組成及其伴生原油特征與準(zhǔn)噶爾盆地陸梁地區(qū)白堊系氣藏特征基本一致，屬于典型的原油遭生物降解成因氣。

4 原油菌解氣成因機(jī)制及其地質(zhì)意義

4.1 原油菌解氣特征

目前對(duì)原油遭生物降解作用產(chǎn)生的天然氣有多種稱謂，主要包括稠油降解氣和二次生物氣（次生生物氣）。筆者認(rèn)為，上述兩種稱謂均未能對(duì)原油遭生物

降解而產(chǎn)生的天然氣進(jìn)行完整概括。首先，“稠油降解氣”概念并未指出稠油降解的主體是細(xì)菌作用；此外，生物降解過(guò)程中原油稠化的程度受生物降解程度的控制，在生物降解程度較輕的情況下，原油可能尚未稠化到形成“稠油”的程度。其次，“二次生物氣（次生生物氣）”概念未能突出生物降解的物質(zhì)為“油藏中原油”這個(gè)基礎(chǔ)。筆者認(rèn)為，對(duì)于油藏中原油遭生物降解產(chǎn)生的天然氣應(yīng)定義為“原油菌解氣”更為恰當(dāng)，這個(gè)概念不僅突出了生物降解的物質(zhì)基礎(chǔ)，也突出了降解作用的主體（微生物）。

圖7 三臺(tái)油氣田侏羅系儲(chǔ)集層抽提物萜烷m/z 177分布

基于原油菌解氣成因的特殊性，其特征既不同于原生生物氣，也不同于熱成因氣，具有特殊的地質(zhì)地球化學(xué)特征，主要包括以下幾點(diǎn)：①天然氣組分組成往往較干，甲烷含量通常大于95%；②甲烷碳同位素組成輕，通常小于?45‰，介于熱成因甲烷和典型生物甲烷之間；③氣藏埋深小，一般小于2 500 m，地層溫度低于80 ℃；④與生物降解油伴生或鄰近，生物降解油一般為烴源巖低成熟—成熟階段產(chǎn)物；⑤通常含有一定量N2和少量CO2氣體，且CO2碳同位素組成通常較重[2-3]。

4.2 原油菌解氣形成機(jī)制

過(guò)去對(duì)于原油菌解氣的研究及其認(rèn)識(shí)往往只局限于喜氧細(xì)菌降解的層面[20-21]，大量的實(shí)驗(yàn)也是基于喜氧細(xì)菌對(duì)原油的破壞作用展開(kāi)的，認(rèn)為是因?yàn)橛筒乇４鏃l件差，氧氣進(jìn)入油層，導(dǎo)致喜氧細(xì)菌大量繁殖并伴隨原油的快速降解，但對(duì)油層在缺氧條件下厭氧細(xì)菌的降解作用研究較少。實(shí)際上，地下原油的生物降解過(guò)程包括了有氧環(huán)境和缺氧環(huán)境兩個(gè)階段。細(xì)菌對(duì)原油的降解作用具有典型的兩面性，它既能使原油品質(zhì)變差，又可生成某些輕組分烴類（主要是甲烷），在具良好保存條件的部位形成規(guī)模較大的氣藏（原油菌解氣藏）。

地下原油的生物降解過(guò)程除受油層溫度、原油本身特征控制外，還受油層中氧氣含量、細(xì)菌種群等因素影響，油層中氧氣充足時(shí)，喜氧細(xì)菌的降解作用占主導(dǎo)地位，隨著氧氣的緩慢耗盡，厭氧細(xì)菌大量繁殖并主導(dǎo)后續(xù)的降解過(guò)程，因此喜氧和厭氧微生物共同主導(dǎo)了原油菌解氣的形成。

Larter等研究指出[4-5]，微生物對(duì)原油組分的降解具有明顯的選擇性和時(shí)序性，首先消耗的是正構(gòu)烷烴，原油遭輕微生物降解時(shí)（降解級(jí)別為1～2級(jí)[6]），低分子量正構(gòu)烷烴（C3—C7）損失更大；當(dāng)原油遭輕度生物降解時(shí)（降解級(jí)別為2～3級(jí)[6]），原油中的C8—C16正構(gòu)烷烴大量損失，隨著降解程度的進(jìn)一步增大，高分子正構(gòu)烷烴甚至其他類型化合物開(kāi)始損失[5]，因此原油遭生物降解往往導(dǎo)致其密度、黏度增大。

隨著地層中原油遭喜氧細(xì)菌和厭氧細(xì)菌的先后降解，原油變稠，伴隨產(chǎn)生大量CO2。同時(shí)，地層中的硫酸鹽還原菌和發(fā)酵菌繼續(xù)降解原油中的烴類而產(chǎn)生H及乙酸，并再次通過(guò)水解作用而產(chǎn)生大量H2。最后，產(chǎn)甲烷菌利用CO2和儲(chǔ)集層內(nèi)的H2還原產(chǎn)生CH4。產(chǎn)甲烷菌屬于典型的厭氧細(xì)菌，其在生成甲烷的過(guò)程中優(yōu)先消耗輕碳同位素（12C），導(dǎo)致形成的原油菌解氣甲烷碳同位素組成較輕[9]。

綜上所述，原油菌解氣的形成過(guò)程實(shí)際上是地層條件下存在微生物（后期主要是厭氧細(xì)菌）參與的一種水-烴反應(yīng)。在細(xì)菌（包括喜氧細(xì)菌和厭氧細(xì)菌）降解原油的過(guò)程中，原油品質(zhì)變差、稠化，同時(shí)伴隨甲烷氣（厭氧環(huán)境下產(chǎn)甲烷菌的作用）的生成。因此，原油菌解氣藏往往分布在稠油（生物降解殘余油）區(qū)或鄰近稠油區(qū)，這也是原油遭生物降解成氣必然導(dǎo)致的結(jié)果。

4.3 原油菌解氣地質(zhì)意義

Finkelstein等研究指出[22]，超過(guò)50%的油氣田曾遭受過(guò)生物降解作用。準(zhǔn)噶爾盆地自形成至今遭受多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響，原油遭生物降解的現(xiàn)象普遍存在[23-25]。盆地西北緣、腹部、陸東和準(zhǔn)東地區(qū)中上侏羅統(tǒng)和白堊系均發(fā)現(xiàn)具嚴(yán)重生物降解的稠油分布，且因地?zé)崽荻鹊停瑑?chǔ)集層溫度普遍處于小于80 ℃的范圍內(nèi)，從成藏至今一直處于厭氧細(xì)菌的降解過(guò)程中，產(chǎn)生了大量天然氣，可形成資源量可觀的天然氣藏。據(jù)研究，準(zhǔn)噶爾盆地西北緣淺層聚集的原油菌解氣儲(chǔ)量預(yù)計(jì)有1 000×108m3[24]。

在中國(guó)其他含油氣盆地中，原油菌解氣也有巨大勘探潛力。松遼盆地西斜坡、長(zhǎng)垣及其南部地區(qū)均發(fā)現(xiàn)了原油菌解氣藏，如阿拉新氣田、二站氣田、平洋氣田等[2,26]。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前在松遼盆地探明的原油菌解氣地質(zhì)儲(chǔ)量已超過(guò)300×108m3[27]。此外，在塔里木盆地、柴達(dá)木盆地、吐哈盆地、四川盆地和渤海灣盆地中淺層發(fā)現(xiàn)了大量稠油[28]，在羌塘盆地及中國(guó)南方廣西、貴州及浙西等地方發(fā)現(xiàn)了大量分布的油砂，這些稠油和油砂普遍具有生物降解特征，生物降解過(guò)程中可產(chǎn)生大量天然氣，只要存在較好的封蓋條件便可成藏。這類天然氣藏資源量巨大，可有效拓寬天然氣勘探領(lǐng)域。

5 結(jié)論

三臺(tái)油氣田侏羅系天然氣乙烷碳同位素組成主體小于?30‰；油氣藏底部及其周緣地區(qū)原油碳同位素主體小于?30‰，姥植比較小，為1.21～1.57，甾烷分布以C29甾烷和C28甾烷含量較高、C27甾烷含量較低為特征，油氣主要來(lái)自阜康凹陷的平地泉組腐泥型烴源巖。天然氣組成以甲烷為主，干燥系數(shù)均值為0.98；甲烷碳同位素組成較輕，比該區(qū)周緣構(gòu)造原油伴生氣輕，但比典型的生物氣重；氣藏埋藏較淺，與稠油伴生或鄰近；伴生的稠油遭較強(qiáng)生物降解，正構(gòu)烷烴全部或大部分損失，屬于典型的原油菌解氣。

微生物降解原油的過(guò)程是在細(xì)菌和熱力學(xué)作用下由微生物參與的一種水-烴反應(yīng)，喜氧和厭氧微生物共同主導(dǎo)了原油菌解氣的形成過(guò)程。細(xì)菌對(duì)原油組分的降解具有選擇性和時(shí)序性，隨著降解作用的進(jìn)行，原油品質(zhì)變差，后期產(chǎn)甲烷菌利用CO2和H2優(yōu)先對(duì)輕碳同位素進(jìn)行還原反應(yīng)產(chǎn)生碳同位素組成較輕的甲烷氣。

原油菌解氣在封蓋條件較好的儲(chǔ)集層中可形成規(guī)模氣藏，含油氣盆地中遭生物降解的稠油和油砂分布廣泛，資源量巨大，原油菌解氣藏具有較好勘探前景。

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（編輯 黃昌武）

Features and origin of oil degraded gas of Santai field in Junggar Basin,NW China

Lu Jungang1,2,Wang Li1,Chen Shijia1,2,Han Hui1,2,Zhang Huanxu1,Huang Youlin1,He Xiaobo1,Zhan Pan1,Zhou Shiying1,Zhang Anran1,Li Xiaotian1
(1.School of Geoscience and Technology,Southwest Petroleum University,Chengdu 610500,China; 2.Sichuan Key Laboratory of Natural Gas Geology,Chengdu 610500,China)

Based on comprehensive analysis of the natural gas composition,carbon isotopes and associated oil carbon isotopes,saturated hydrocarbon chromatography,and gas chromatography-mass spectrography,the features and formation mechanisms of natural gas in Santai area,Junggar Basin are studied.The Jurassic natural gas in Santai area is characterized by light ethane carbon isotopes,and the features of associated oil are light carbon isotopes,low Pr/Ph ratio,high C29and C28sterane value and low C27sterane value,which shows that the hydrocarbons were mainly derived from the sapropelic source rock of the Permian Pingdiquan Formation in Fukang sag.The natural gas composition is dominated by methane.The methane carbon isotope value of the natural gas is higher than that of biogenic gas,but it is lower than that of thermogenic gas.Natural gas reservoirs were buried shallowly and always associated with or close to heavy oil which was subjected to serious biodegradation,with occurrence of 25-norhopane.All above indicate that the natural gas in Santai area is typical oil degraded gas by bacteria.Biodegradation was a process of water-hydrocarbon reaction which was affected by the bacteria and thermodynamics.The methane bacteria made use of CO2and H2to reduce light carbon isotopes preferentially to generate methane of light carbon isotopic compositions.Biodegraded heavy oil and oil sand are widely distributed in the petroliferous basin,therefore,reservoir oil degradation gas has good exploration prospects.

Junggar Basin; Santai field; oil degraded gas; natural gas origin; carbon isotopic composition; biodegradation; water-hydrocarbon reaction

國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃（973）項(xiàng)目“中國(guó)陸相致密油（頁(yè)巖油）形成機(jī)理與富集規(guī)律基礎(chǔ)研究”（2014CB239005）；國(guó)家科技重大專項(xiàng)“四川盆地致密油氣成藏機(jī)理與富集規(guī)律”（2011ZX05001-001）；中國(guó)石油天然氣股份有限公司科學(xué)研究與技術(shù)開(kāi)發(fā)課題“典型油氣藏形成機(jī)制與模式”（2014A-0214）

TE122.2

A

1000-0747(2015)04-0425-09

10.11698/PED.2015.04.03

路俊剛（1980-），男，山東濰坊人，博士，西南石油大學(xué)地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院講師，主要從事油氣地質(zhì)與地球化學(xué)方面的研究及教學(xué)工作。地址：四川省成都市新都區(qū)新都大道8號(hào)，西南石油大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，郵政編碼：610500。E-mail: lujungang21@aliyun.com

聯(lián)系作者：陳世加（1964-），男，廣東大埔人，博士，西南石油大學(xué)地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院教授，主要從事油氣地質(zhì)和地球化學(xué)研究及教學(xué)工作。地址：四川省成都市新都區(qū)新都大道8號(hào)，西南石油大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，郵政編碼：610500。E-mail: chensj1964@swpu.edu.cn

2014-10-31

2015-06-12