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1、生物气生物气低熟气资源与分布低熟气资源与分布汇汇 报报 提提 纲纲一、生物气一、生物气低熟气资源分布概况低熟气资源分布概况二、生物气二、生物气低熟气分布的基本地质特征低熟气分布的基本地质特征三、生物气三、生物气低熟气的主要控藏因素低熟气的主要控藏因素四、三点启示与建议四、三点启示与建议一、生物气低熟气资源分布概况1 1、基本概念、基本概念天然气形成模式天然气形成模式（ Galimov,1988年）年）生物气：生物气：沉积有机沉积有机质经厌氧细菌降解质经厌氧细菌降解而形成的气态产物而形成的气态产物生物生物热催化热催化过渡带气过渡带气：生物作用和热力作用生成生物作用和热力作用生成的天然气，具有生物
2、气和的天然气，具有生物气和热解气之间的过渡性质热解气之间的过渡性质（徐永昌，（徐永昌，1987)腐殖型有机质一、生物气低熟气资源分布概况1 1、基本概念、基本概念生物气、过渡带气形成示意图（据黄第藩改生物气、过渡带气形成示意图（据黄第藩改,1998,1998） 生物高分子厌氧降解生成甲烷图（据生物高分子厌氧降解生成甲烷图（据Large.PLarge.P G,1983 G,1983） 一、生物气低熟气资源分布概况1 1、基本概念、基本概念不同类型生物气的鉴别图版（不同类型生物气的鉴别图版（W.J.Whiticar,1986,1999W.J.Whiticar,1986,1999）生物气：生物气：C
3、198%，含少量含少量N2和和CO2，13C1：-90-5513D：6060亿亿m m3 3，气田集中在北部。，气田集中在北部。气层紧靠生气层的上部气层紧靠生气层的上部（胡朝元，（胡朝元，2004） 。110亿米亿米3/公里公里2以下以下 210-30亿米亿米3/公里公里2 330-60亿米亿米3/公里公里2 46 0亿米亿米3/公里公里2以上以上 5盆地边界盆地边界 6泥欧克姆统赛诺曼泥欧克姆统赛诺曼 阶海相层发育区阶海相层发育区7剖面线剖面线 8气田气田 9油气田油气田10油田油田二、生物气低熟气分布的基本地质特征意大利北部各种天然气的成因模式（根意大利北部各种天然气的成因模式（根Luig
4、i Mattavelli等，等，1983）7 7、生物成因气与热成因气混合现象普遍、生物成因气与热成因气混合现象普遍 在许多气田内，在许多气田内，原生的热成因气存在原生的热成因气存在于下部储层中，而生于下部储层中，而生物成因气普遍出现在物成因气普遍出现在浅部。显然，成气系浅部。显然，成气系统的垂向充注是导致统的垂向充注是导致气源气体混合的控制气源气体混合的控制性因素，因此，混合性因素，因此，混合气藏的形成常受断层气藏的形成常受断层发育状况的制约。发育状况的制约。汇汇 报报 提提 纲纲一、生物气一、生物气低熟气资源分布概况低熟气资源分布概况二、生物气二、生物气低熟气分布的基本地质特征低熟气分布的
5、基本地质特征三、生物气三、生物气低熟气的主要控藏因素低熟气的主要控藏因素四、几点启示与建议四、几点启示与建议三、生物气低熟气的主要控藏因素嗜温产嗜温产甲烷菌甲烷菌嗜热产嗜热产甲烷菌甲烷菌2100300温度条件温度条件354060651mMNa+Nacl0.006盐度条件盐度条件3MNa+Nacl17.64PH值值9中性环境：环境：严格厌氧，还原环境严格厌氧，还原环境7.07.2最宜最宜1 1、生成条件、生成条件物理物理化学条件化学条件三、生物气低熟气的主要控藏因素p 腐殖型母质是生物气的最佳母质；腐殖型母质是生物气的最佳母质； 浅层的抑制作用有利于深部成气并保存成藏；浅层的抑制作用有利于深部成
6、气并保存成藏；p 较快的沉积速度，一般大于较快的沉积速度，一般大于0.5mm/a ；p 未成熟源岩是生物气产生的基础，气源岩埋藏未成熟源岩是生物气产生的基础，气源岩埋藏 深度一般深度一般2000m，镜质体反射率，镜质体反射率Ro0.6 。1 1、生成条件、生成条件地质条件地质条件三、生物气低熟气的主要控藏因素2 2、三角洲、三角洲滨海、滨浅湖、海地区，生储盖层组合优滨海、滨浅湖、海地区，生储盖层组合优 越，形成生物气越，形成生物气低熟气藏有利低熟气藏有利胡朝元（胡朝元（2004）三、生物气低熟气的主要控藏因素3 3、水溶相远距离侧向运移成藏是形成大气田重要的成藏机制、水溶相远距离侧向运移成藏是
7、形成大气田重要的成藏机制西西伯利亚盆地浅层气成藏模式图（据西西伯利亚盆地浅层气成藏模式图（据P.LittkeP.Littke et al et al，19991999）天然气溶解于水中，天然气溶解于水中，随着地下水沿地层随着地下水沿地层上倾方向运移或随上倾方向运移或随地壳抬升，溶解于地壳抬升，溶解于水中的天然气由于水中的天然气由于温度和压力的降低温度和压力的降低或矿化度的提高使或矿化度的提高使得溶解度降低而析得溶解度降低而析离出来，在浅部地离出来，在浅部地层中形成天然气藏。层中形成天然气藏。三、生物气低熟气的主要控藏因素三湖坳陷东部地区南北向成藏模式图（据李本亮等，三湖坳陷东部地区南北向成藏模
8、式图（据李本亮等，2003）3 3、水溶相远距离侧向运移成藏是形成大气田重要的成藏机制、水溶相远距离侧向运移成藏是形成大气田重要的成藏机制三、生物气低熟气的主要控藏因素4 4、圈闭条件、圈闭条件中国及世界上部分生物气藏（田）基本地质参数中国及世界上部分生物气藏（田）基本地质参数p国外主要以大型背斜型国外主要以大型背斜型为主，如西西伯利亚北为主，如西西伯利亚北部、北高加索、美国库部、北高加索、美国库克湾等地区。也有底辟克湾等地区。也有底辟盐丘型的，如美国墨西盐丘型的，如美国墨西哥湾盆地赛耳牛轭湖气哥湾盆地赛耳牛轭湖气田。田。p中国生物气藏圈闭类型中国生物气藏圈闭类型主要有背斜、断背斜、主要有背斜
9、、断背斜、岩性和构造岩性和构造- -岩性复合岩性复合型型4 4种类型，其中以背种类型，其中以背斜型为主，圈闭类型相斜型为主，圈闭类型相对简单。对简单。三、生物气低熟气的主要控藏因素p生物气保存条件除盖层之外，地质构造运动及断裂发育程度也是一个重生物气保存条件除盖层之外，地质构造运动及断裂发育程度也是一个重要的方面。无疑，构造稳定、断裂少的盆地和地区有利于气藏的形成和生要的方面。无疑，构造稳定、断裂少的盆地和地区有利于气藏的形成和生物气的富集，相反，则不利于成藏。物气的富集，相反，则不利于成藏。p我国浅层生物气气藏受构造运动的影响较弱，表现在两个方面。一是此我国浅层生物气气藏受构造运动的影响较弱
10、，表现在两个方面。一是此类气藏地层沉积晚，成藏更晚，只受喜马拉雅期构造运动影响，而中生界、类气藏地层沉积晚，成藏更晚，只受喜马拉雅期构造运动影响，而中生界、古生界气藏则受多期、多幕构造运动的影响。二是此类气藏绝大多数分布古生界气藏则受多期、多幕构造运动的影响。二是此类气藏绝大多数分布在新近系和第四系，成藏后处于构造运动相对平稳阶段。在新近系和第四系，成藏后处于构造运动相对平稳阶段。5 5、保存条件、保存条件三、生物气低熟气的主要控藏因素6 6、生物气的生成与散失达到动态平衡便形成气藏、生物气的生成与散失达到动态平衡便形成气藏p郝石生（1994）指出从地质历史来看，地下天然气的聚集往往是气体不断
11、散失和源岩不断补充达到某种程度相对平衡造成的结果。p张义纲（1991）对天然气的动态平衡成藏进行了系统研究，指出必须从动态平衡的观点来认识天然气的成藏条件，不仅要考虑天然气的生成，还要考虑天然气的保存和散失，考虑天然气的生成量和散失量之间的动态平衡。p柴达木盆地第四系生物气是在整个生化产甲烷过程中，不断聚集、不断突破、不断散失、不断再聚集的循环中建立起的一种动态平衡。汇汇 报报 提提 纲纲一、生物气一、生物气低熟气资源分布概况低熟气资源分布概况二、生物气二、生物气低熟气分布的基本地质特征低熟气分布的基本地质特征三、生物气三、生物气低熟气的主要控藏因素低熟气的主要控藏因素四、三点启示与建议四、三
12、点启示与建议三、几点启示与建议类型类型11寒冷气候环境寒冷气候环境p西西伯利亚北部地区气候寒冷，第四系下部为冰川沉积，目前有永久冻土西西伯利亚北部地区气候寒冷，第四系下部为冰川沉积，目前有永久冻土带带450m，不仅是永久盖层，而且使主力气层地下温度，不仅是永久盖层，而且使主力气层地下温度1641.5，仍适宜，仍适宜于甲烷菌生存，生物气的晚期缓慢产生，对圈闭成藏极为有利。于甲烷菌生存，生物气的晚期缓慢产生，对圈闭成藏极为有利。p美国伊利诺依州等地第四系冰碛层中的粉砂岩气藏深度美国伊利诺依州等地第四系冰碛层中的粉砂岩气藏深度40m，已广泛为当，已广泛为当地居民生活用，地居民生活用，13C1很低，生
13、气层为第四系，年龄为很低，生气层为第四系，年龄为2.22.8万年。万年。p柴达木盆地东部气区第四系主要含气层系，为寒冷半干旱气候，微咸水沉柴达木盆地东部气区第四系主要含气层系，为寒冷半干旱气候，微咸水沉积环境当时抑制了甲烷生成菌的大量繁殖。而当气源岩经过一定埋藏，地温积环境当时抑制了甲烷生成菌的大量繁殖。而当气源岩经过一定埋藏，地温达到达到3040时，甲烷生成菌大量活动，此时生成的生物气有利于圈闭形成时，甲烷生成菌大量活动，此时生成的生物气有利于圈闭形成生物气藏。否则，浅表条件下产生的大量生物气必然散逸掉，不能成为有效生物气藏。否则，浅表条件下产生的大量生物气必然散逸掉，不能成为有效气源。气源
14、。1 1、生物气、生物气低熟气藏可能的四种不同形成环境低熟气藏可能的四种不同形成环境三、几点启示与建议类型类型22原油降解型原油降解型1 1、生物气、生物气低熟气藏可能的四种不同形成环境低熟气藏可能的四种不同形成环境 在一定的条件下，原油经生物降解，可以形成以甲烷为主要成在一定的条件下，原油经生物降解，可以形成以甲烷为主要成分，甲烷碳同位素较轻，干燥系数大的天然气，也是一种重要的生分，甲烷碳同位素较轻，干燥系数大的天然气，也是一种重要的生物气类型。物气类型。 Scott （1994）将原油降解气定义为）将原油降解气定义为“Secondary Biogenic Gas”即即“次生生物气次生生物气
15、”。 Larter等（等（1999）认为北海油田周边聚集）认为北海油田周边聚集的天然气属于原油细菌降解成因。的天然气属于原油细菌降解成因。 松辽盆地西斜坡发现的大量与重油和沥青砂伴生的天然气，其松辽盆地西斜坡发现的大量与重油和沥青砂伴生的天然气，其组成以甲烷为主，干燥系数组成以甲烷为主，干燥系数1/(2+3)为为10010000，天然气碳，天然气碳同位素值为同位素值为-75-50，可能是原油降解的产物（冯子辉等，可能是原油降解的产物（冯子辉等，2003）。）。 在渤海湾盆地和准噶尔盆地，这种类型的天然气都有发现。在渤海湾盆地和准噶尔盆地，这种类型的天然气都有发现。 我国的大型含油盆地中，由生物
16、降解产生的甲烷气可能有巨大我国的大型含油盆地中，由生物降解产生的甲烷气可能有巨大勘探潜力。勘探潜力。三、几点启示与建议类型类型33以无机以无机CO2CO2为碳为碳源的生物气源的生物气1 1、生物气、生物气低熟气藏可能的四种不同形成环境低熟气藏可能的四种不同形成环境 研究中发现，我国很多生物气藏与研究中发现，我国很多生物气藏与无机成因无机成因CO2有密切关系：有密切关系： 莺歌海盆地莺歌海盆地 阳信凹陷阳信凹陷 汤原、方正断陷汤原、方正断陷 苏北盆地苏北盆地 CO2是微生物产生甲烷的重要基质，是微生物产生甲烷的重要基质，无机无机CO2的存在是否对生物气藏的形成的存在是否对生物气藏的形成有一定控制
17、作用，需要进行进一步研究。有一定控制作用，需要进行进一步研究。 在我国沿郯庐断裂带，有众多无机在我国沿郯庐断裂带，有众多无机成因的成因的CO2气藏分布，可能会有较多无气藏分布，可能会有较多无机机CO2来源的生物气藏存在。来源的生物气藏存在。四、三点启示与建议1 1、生物气、生物气低熟气藏可能的四种不同形成环境低熟气藏可能的四种不同形成环境类型类型44湿热气候环境湿热气候环境 在温暖湿润的气候条件下，沉积物中的有机质在很浅的埋藏深度，经过氧化带和硫酸在温暖湿润的气候条件下，沉积物中的有机质在很浅的埋藏深度，经过氧化带和硫酸盐还原带后，就进入生物甲烷大量生成阶段。在具备一定封盖条件的情况下，就会就
18、近聚集，盐还原带后，就进入生物甲烷大量生成阶段。在具备一定封盖条件的情况下，就会就近聚集，形成生物气藏。形成生物气藏。受保存条件限制，这样的生物气藏储量丰度较低，规模一般较小。受保存条件限制，这样的生物气藏储量丰度较低，规模一般较小。萧山夹灶第四系气藏剖面图萧山夹灶第四系气藏剖面图四、三点启示与建议1 1、生物气、生物气低熟气藏可能的四种不同形成环境低熟气藏可能的四种不同形成环境中国生物气低熟气分布图中国生物气低熟气分布图寒冷气候寒冷气候 温热气候温热气候CO2还原还原原油降解原油降解建议建议 重点开展中国北方地区生物气重点开展中国北方地区生物气低熟气的研究工作。三个主要领域：低熟气的研究工作
19、。三个主要领域：柴达木、松辽、准噶柴达木、松辽、准噶尔、河套盆地等低熟烃源岩分布区；尔、河套盆地等低熟烃源岩分布区；沿郯庐断裂分布的与沿郯庐断裂分布的与无机成因无机成因CO2气相关的地区；气相关的地区；渤海渤海湾、松辽西斜坡重油分布区。湾、松辽西斜坡重油分布区。四、几点启示与建议2、未熟源岩分布广泛，厚度大，资源潜力巨大、未熟源岩分布广泛，厚度大，资源潜力巨大p松辽盆地滨北地区嫩江组松辽盆地滨北地区嫩江组p准噶尔盆地南部塔西河组及部分安吉海组准噶尔盆地南部塔西河组及部分安吉海组p莺歌海盆地莺歌海盆地莺歌海盆地莺歌海盆地 莺黄组莺黄组 p渤海湾中部东营组渤海湾中部东营组p武清凹陷、枣阳凹陷、阳信
20、凹陷、临河凹陷、花海凹陷等武清凹陷、枣阳凹陷、阳信凹陷、临河凹陷、花海凹陷等加大研究力度加大研究力度四、几点启示与建议3、重新认识生物气低熟气、重新认识生物气低熟气p阳信凹陷早在阳信凹陷早在1960年即在其西南部的沙河街构造钻遇渤海湾盆地主要的烃源岩年即在其西南部的沙河街构造钻遇渤海湾盆地主要的烃源岩沙沙河街组的暗色泥岩，厚达河街组的暗色泥岩，厚达630m，TOC为为1.8 %。60年代会战期又钻井数口，因生油岩年代会战期又钻井数口，因生油岩成熟度低（成熟度低（Ro0.380.51）而暂停勘探。本世纪以来，相继在凹陷中部阳）而暂停勘探。本世纪以来，相继在凹陷中部阳1、16井沙一段井沙一段130
21、9-1526m获工业气流，产量获工业气流，产量9498及及48437m3/d。气体成分。气体成分CH498.09%、97.7%，13C1为为-60及及13C1-56.4。p大港油田大港油田70年在沧市构造上钻探沧年在沧市构造上钻探沧1井，岩屑、取心、录井均无显示。气测于井，岩屑、取心、录井均无显示。气测于1820m沙一段见到异常。全烃由沙一段见到异常。全烃由0.09上升为上升为5，重烃，重烃0.01-0.03，电测在，电测在1819.21821.6m，解释可能气层，解释可能气层1层层2.4m。下套管试油，日产水。下套管试油，日产水0.92m3，见少量气。三次酸，见少量气。三次酸化压裂后，产气化
22、压裂后，产气1.61万万 m3/d 。1971年年3月投产至月投产至1998年，累积采气年，累积采气0.7亿亿m3，气组份，气组份CH498.79， 13CCH4-58。说明生物气低熟气埋深不大，识别较难，容易漏掉，。说明生物气低熟气埋深不大，识别较难，容易漏掉，须须重视勘探工艺技术工作，才能发现气层重视勘探工艺技术工作，才能发现气层。但一经发现，虽产量低，仍有较高经济效。但一经发现，虽产量低，仍有较高经济效益（胡朝元，益（胡朝元，2004）。）。结 束 语任何一项伟大事业的开端源于勇气、责任与勤奋任何一项伟大事业的开端源于勇气、责任与勤奋 培根培根共同努力，寻找中国第二个生物气大气区共同努力，寻找中国第二个生物气大气区参加工作的有：李本亮 郭泽清 张 英 罗 霞 史占祯
