川东二叠-三叠系储层沥青成因探究取得进展

2010-11-30 11:02 来源: 中国科学院
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  油气藏储层沥青、稠油、凝析油中的硫与碳氢元素不同,既可以来自沉积岩中分散有机质(干酪根),也可能来自后期成岩作用无机硫并入作用。有机硫同位素分析是确定其成因的最有效方法。但是,以前很少综合分析母质干酪根、沥青等硫同位素组成,因而无从获知无机硫并入的比例。同时,热化学硫酸盐还原作用(TSR)研究中一直存在这样的困惑:实验室模拟中存在明显的硫同位素分馏效应,而在自然界中却很少发现。

  为探讨这些问题,中科院地质与地球物理研究所油气资源研究室蔡春芳研究员等人对川东二叠-三叠系储层沥青的成因开展了相关研究并发现:

  (1)自早寒武纪到晚二叠纪,川东潜在烃源岩干酪根δ34S值逐渐降低,到达P/T(二叠纪/三叠纪)边界急剧升高,而后降低,这与海水硫酸盐δ34S值分布规律相似。

  (2)储层沥青δ34S值远高于潜在的烃源岩(P3l、P3ch),但接近于(TSR)成因的H2S,证明沥青中硫主要来自TSR成因无机硫的并入作用。

  (3)川东气藏中产自水层或气-水过渡带的天然气,其H2S-δ34S值比气层轻约10‰,这一结果与加拿大Nisku气田类似;同时,发现与富32S值H2S伴生的硬石膏脉具有异常重的δ34S值(~40‰),于是提出TSR既可以发生在气-水过渡带,也可发生在气层中;气-水过渡带水量大,溶解的硫酸盐总量多,仅仅部分硫酸盐参与TSR反应,于是发生了硫同位素分馏效应;而气层中束缚水量少(取决于含气饱和度),溶解的硫酸盐全部被还原,硫同位素分馏效应不明显。

  (4)产自水层或气水混采的天然气,其H2S含量远高于气层,他们认为该值不是真实值,这是因为H2S、CO2的溶解度远高于甲烷等烷烃气,随着开采的进行温度、压力降低,从水中出溶H2S、CO2量也远高于甲烷。据此,他们认为,当前国内外文献中采用H2S、CO2含量来确定硫酸盐还原程度时,没有考虑天然气的产出位置,是不合适的。

  该研究成果近期发表在有机地球化学的权威刊物Organic Geochemistry(Cai et al. TSR origin of sulfur in Permian and Triassic reservoir bitumen, East Sichuan Basin, China. Organic Geochemistry, 2010, 41: 871-878)。

  图释:川东不同存在形式硫的δ34S值对比:储层沥青δ34S值远重于烃源岩,但接近于气层中H2S;气-水过渡带中H2S比气层中δ34S值轻得多,这些同位素值轻的H2S与富34S的硬石膏脉共生,很可能是TSR反应中硫酸盐被不完全还原形成的。