非常规气藏中生物甲烷源碳的识别.pdfVIP

非常规气藏 中生物 甲烷源碳的识别 AltonBrown 摘要 文 中提出了一种方法，利用共生二氧化碳 (CO，)和甲烷 中碳的同位素和组分质 量平衡，识别由碳酸盐还原反应生成的生物甲烷的碳源。在沥青或石油的微生物甲烷生成 反应 中，甲烷的生成数量要多于CO ，因此 甲烷和CO 的碳 同位素组成相对较重，与热成 因甲烷的碳同位素组成相似。而在 以干酪根或现代有机物为碳源的微生物甲烷生成反应中， CO 的生成数量要多于甲烷，因此，这类 甲烷和CO 的碳 同位素组成较轻，这是浅层生物 甲烷 的典型特征。 根据三篇文献记载的实例对这个概念作 了定量分析和验证，以确定是否能够以足够高 的准确度计算CO，的相对生成量，进而预测页岩气藏和煤层气藏中甲烷的源碳类型和生成 温度。安特里姆页岩气 (密歇根州I)被证实主要源 自现代储层温度或更低温度条件下页岩 中的不成熟沥青。圣胡安盆地西部弗鲁特兰煤气主要源 自现代储层温度条件下成熟度已进 入油窗的煤中的沥青。而印第安纳州西南部 出产的煤气主要源 自现代储层温度或更高温度 条件下未达到热成熟的干酪根 。 识别甲烷的碳源和生成温度，有助于圈出微生物甲烷的成藏有利区，而这类有利区的 分布取决于生物气的生成能力。温度数据有助于确定生物甲烷现今是否仍在活跃生成抑或 是早期生成的生物气的残留物。 有利区的识别 ，很大程度上是依据钻探结 1．引言 果而不是钻前预测 (Ayers，2002)。如果 几 口井 的测试结果不理想或者测定 的含气 非常规气藏维系着北美天然气产量的 量偏低，一些层段甚至整个盆地都可能被 持续增长 (Pollastro，2007)。富有机碳 完全放弃，其原因在于很少有方法能够根 的非常规气储层诸如煤层或富有机物页岩 据这些比较差的测试结果确定下一步的钻 产出的天然气似乎是 自源生成的 (Ayers， 探 目标。制约非常规气经济开采的因素很 2002；Curtis，2002)，然而，并非所有 多，例如渗透率低、产层厚度小、天然气 这类富有机碳地层都具有经济规模的储量 储量不足、不利的力学性质等等。在有些 或经济开采价值。盆地 中 “甜点”或成藏 情况下，制约因素来 自生气量不足以形成 24 石油地质科技动态 经济气藏，这个 问题正是本次研究的重点 生物气生成 的概念 ，然后重点介绍质量平 所在。 衡 (MB)方法背后的理论。通过三个例子 一 些煤层或富有机质页岩 中的天然气 说 明这种方法在不 同条件下的运用 。最后 ， 既有热成因也有生物成因的 (Rice，1993； 以对该方法的一般应用及其局限性作结。 Scott等，1994；Martini等，1996；Pollastro， 2007)。热成因气生成作用对成藏有利区 2．背景 的控制 ，可 以根据区域热成熟度模式、埋 藏历史、有机碳含量等进行预测 ，诸如 很早 以来 ，天然气 的全岩和 同位素 对 巴尼特组页岩所作 的预测 (Pollastro， 组成就被用于识别天然气的成因 (Stahl， 2007)。已建立 了概念模型 ，用于解释非 1977；Scholl，1980；Whiticar，1994)。 常规煤层气藏和页岩气储藏 中生物气的生 热成因气是 由干酪根生成的，油则是高 成 (Scott等 ，1994；Martini等，2003)。 温裂解 的产物 。甲烷也是厌氧微生物新 这些模型尽管在理论上成立 ，却无法解释 陈代谢 的副产物 。纯生物气 以乙烷浓度 为什么一些地 区和地层 中