東海盆地麗水凹陷天然氣與二氧化碳成因來源

刁慧

（中海石油（中國）有限公司上海分公司，上海 200335）

1 基本地質(zhì)情況

東海陸架盆地是歐亞板塊東緣的弧后盆地，是在晚白堊-古新世時期拉張而形成的伸展盆地。麗水凹陷位于東海盆地西南部（圖1），為北東—南西向展布的東斷西超的典型的箕狀凹陷[1-2]，內(nèi)部被中央潛山-披覆構(gòu)造帶分割為東、西兩個次洼[3]。其構(gòu)造活動主要受太平洋板塊運動的制約，經(jīng)歷了三次構(gòu)造熱事件的作用，使得麗水凹陷經(jīng)歷了古新世的裂陷伸展、始新世的冷卻沉降坳陷、上第三紀(jì)-第四紀(jì)的區(qū)域水平沉降三個演化階段[4-5]。裂陷早期沉積了濱淺湖相下古新統(tǒng)月桂峰組地層，厚達(dá)2000余米。裂陷中晚期海水侵入，沉積充填了濱淺海相的砂泥巖含煤的上古新統(tǒng)靈峰組、明月峰組煤系地層，厚逾5000米。上、下古新統(tǒng)這兩套不同沉積環(huán)境沉積的湖相泥巖及煤系泥巖形成了麗水凹陷的烴源巖[6-8]。目前，在麗水凹陷東、西次凹及靈峰潛山周邊鉆探的10余口均有良好的油氣顯示，并在西次凹發(fā)現(xiàn)XW36氣田[9]。筆者通過對已鉆井天然氣和二氧化碳?xì)獾某梢?、來源分析，探討麗水凹陷有利勘探方向和?guī)避風(fēng)險，對麗水凹陷勘探具有一定指導(dǎo)意義。

圖1 麗水凹陷構(gòu)造—地層劃分Fig.1 Division of tectonic and stratigraphic units in the Lishui Sag

2 天然氣與二氧化碳的組成和碳同位素特征

麗水凹陷天然氣分為氣藏凝析氣和油藏溶解氣，氣藏凝析氣二氧化碳含量普遍較高，除了麗水36-1氣田外，其余井二氧化碳含量大于88%，氣藏凝析氣干燥系數(shù)在0.84～0.89之間，屬于濕氣。油藏溶解氣二氧化碳含量低，以烴類氣為主，占93%～99%，溶解氣干燥系數(shù)小于0.82（表1）。

天然氣同位素差別較大，甲烷碳同位素最輕可達(dá)-46‰，最重可達(dá)-29‰，乙烷碳同位素最輕的為-33‰，最重為-27.01‰。二氧化碳碳同位素表現(xiàn)為氣藏凝析氣與油藏溶解氣不同，氣藏凝析氣二氧化碳碳同位素重于-9.2‰，油藏溶解氣二氧化碳碳同位素為-22.2‰（表2）。

3 天然氣成因來源

表1 麗水凹陷天然氣組分Table 1 Natural gas components in Lishui Sag

表2 麗水凹陷天然氣碳同位素Table 2 Natural gas carbon isotope in Lishui Sag

圖2 麗水凹陷天然氣成因劃分Fig.2 Genetic classification of natural gas in Lishui Sag

圖3 麗水凹陷天然氣δ13C1-C1/C2+3天然氣成因分類Fig.3 Genetic classification of natural gas δ13C1-C1/C2+3 in Lishui Sag

圖4 麗水凹陷天然氣δ13C2-δ13C1分布及成熟度Fig.4 Distribution and maturity of δ13C2-δ13C1 of natural gas in Lishui Sag

Prinzhofer等研究表明[14-16]，具有氣源關(guān)系的氣源巖干酪根碳同位素比天然氣丁烷重1‰上下。氣、油、源碳同位素對比來看，麗水凹陷西次洼中北部DW13-1-1和XW36-1-1大部分天然氣丁烷同位素與XW36-1-1的全油碳同位素、湖相月桂峰組烴源巖趨近，西次洼中北部的天然氣與油同源，并來源于月桂峰組烴源巖。靈峰潛山ZY-1的天然氣同位素重于ZY-1全油碳同位素，表明靈峰潛山的天然氣與油不同源，天然氣可能來源于西次洼，而原油來源于東次洼。西次洼中南部的XW36-1-2部分、XW35-7-1d和DYX-1井天然氣碳同位素重于全油碳同位素，介于月桂峰組烴源巖和靈峰組烴源巖之間，天然氣來源于湖相月桂峰組和陸相靈峰組烴源巖混源（圖5）。

Pallasser等指出[17-18]，在氣藏沒有發(fā)生次生蝕變，如細(xì)菌氧化及逸散的情況下，同源天然氣的C1～C4烷烴δ13C值與它們的碳數(shù)倒數(shù)（1/Cn，n=1～4）應(yīng)呈線性關(guān)系。天然氣碳同位素折線圖（圖6）表明，靠近西次洼中心的ZY-1油藏溶解氣、XW36-1-1、XW36-1-2、XW35-7-1d井氣藏凝析氣折線近似直線，發(fā)生次生蝕變程度低，氣源較單一。遠(yuǎn)離西次洼中心DW13-1-1、DYX-1天然氣碳同位素倒數(shù)呈明顯折線，存在氣藏蝕變、天然氣逸散及混源。

圖5 麗水凹陷天然氣與原油、 烴源巖碳同位素值對比Fig.5 Natural gas, crude oil and source rock carbon isotope comparison in Lishui Sag

圖6 麗水凹陷天然氣碳同位素與碳數(shù)倒數(shù)折線圖Fig.6 Natural gas carbon isotope and carbon number reciprocal line chart in Lishui Sag

4 二氧化碳成因來源

麗水凹陷目前鉆探的井中均有二氧化碳，其中氣藏凝析氣中二氧化碳含量比例較高，占比31%～98%，油藏溶解氣中二氧化碳含量較低，占比1%左右，二氧化碳含量整體呈現(xiàn)出從凹陷邊緣向凹陷中心逐漸降低的趨勢（表1）。

從二氧化碳碳同位素可以看出，氣藏凝析氣二氧化碳碳同位素較重（-4‰～9.2‰），油藏溶解氣二氧化碳碳同位素輕，為-22.2‰（表2）。依據(jù)二氧化碳含量和二氧化碳碳同位素關(guān)系[19]，XW36-1-1、DW13-1-1、DYX-1和XW35-7-1d井氣藏凝析氣中為二氧化碳無機成因二氧化碳，ZY-1井油藏溶解氣中二氧化碳為有機成因二氧化碳（圖7）。

依據(jù)二氧化碳碳同位素和R/Ra關(guān)系[20]，XW36-1-2、DW13-1-1氣藏凝析氣中無機成因二氧化碳來源于火山活動溝通地幔的幔源二氧化碳（圖8）。二氧化碳碳同位素有從凹陷邊緣向凹陷中央逐漸變輕的趨勢，這與火山活動由凹陷邊緣向凹陷中央逐漸減弱一致[21]，這種趨勢反映了無機二氧化碳?xì)獾倪\移是由凹陷邊緣向凹陷中央運移。

圖7 麗水凹陷天然氣中二氧化碳成因鑒別Fig.7 Identification of carbon dioxide genesis in natural gas in Lishui Sag

圖8 麗水凹陷天然氣中二氧化碳來源鑒別Fig.8 Identification of carbon dioxide source in natural gas in Lishui Sag

5 結(jié)論與啟示

（1）麗水凹陷天然氣劃分為兩種類型：一種以月桂峰組湖相烴源巖為主要貢獻(xiàn)，為油型氣、Ⅱ型干酪根熱成因，天然氣成熟度在Ro1.3%左右，主要分布在東次洼、西次洼中北部及靈峰潛山帶；另一種以靈峰組煤系烴源巖為主要貢獻(xiàn)，為煤成氣或煤成氣與油型氣混合、Ⅲ型干酪根高溫裂解成因，天然氣成熟度高，在Ro2.0%左右，主要分布在西次洼中南部。麗水凹陷天然氣資源以第一種為主。

（2）麗水凹陷二氧化碳?xì)庥袃煞N類型：一種為無機成因幔源二氧化碳，二氧化碳的含量高，二氧化碳的含量受火山活動強弱控制明顯；另一種為有機成因二氧化碳，其含量低。麗水凹陷二氧化碳以第一種為主，影響油氣發(fā)現(xiàn)的商業(yè)性。

渠系受益村社作物種植復(fù)雜，地畝不連片，作物需水量多少極不均勻，黑河調(diào)水頻繁，夏秋季嚴(yán)重缺水，地下水和地表水混合使用，供需水矛盾尖銳，給測水量水工作帶來極大困難。

（3）天然氣、二氧化碳成因來源對勘探的啟示：一、麗水凹陷以湖相月桂峰組為主力烴源巖的天然氣是主要資源，其主要分布西次洼中北部及靈峰潛山帶，東次洼為少量的油資源；二、麗水凹陷以陸源靈峰組為主力烴源巖的天然氣是重要的資源，其主要分布在西次洼中南部；三、靠近西次洼中央，遠(yuǎn)離西北、南部火山活動活躍區(qū)，對減低二氧化碳對油氣勘探風(fēng)險十分必要。因此，圍繞西次洼中北部及靈峰潛山帶尋找構(gòu)造、巖性圈閉，并規(guī)避溝通火山的斷層通道及火山活躍地區(qū)，是油氣勘探的有利方向。

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