松辽盆地天然气成因探讨

摘要/Abstract

摘要： 松辽盆地徐家围子断陷的天然气成因备受争议,焦点是有机成因气还是无机成因气。费托合成烃的反应可以发生如光合作用那样的碳同位素分馏作用,但未必显示碳同位素的反序分布。热液条件下费托反应在自然界更普遍,但其碳氢同位素的动力学分馏特征尚不十分清楚,碳同位素组成用于油气物源示踪识别仍有很大的不确定性。松辽盆地深部地壳特征表明,中地壳有一低速高导层,地幔流体 CO₂ 、H₂ 可在此进行费托合成烃的反应,这种超临界的流体的反应可形成烃和烃类化合物。根据这一思路,松辽盆地深部（不仅仅是火山岩,还有花岗岩等基底岩石）有更多的天然气尚待勘探与发现,也可在其他盆地寻找大油气田。

关键词: 松辽盆地, 天然气, 无机成因, 费托合成反应, 碳同位素, 中地壳, 低速高导层, 地幔流体

Abstract: The origin of natural gas of Xujiaweizi fault depression in Songliao basin is heavily debatable on that account whether it is biogenetic or abiogenetic. There are different interpretations on the origins of natural gas in the nature. The carbon isotopic fractionation can be taken place in Fischer-Tropsch synthesis just like in plants' photosynthesis possibly without indication of reverse distribution of carbon isotope. Fischer-Tropsch reaction under the hydrothermal conditions is very common in the nature, but the kinetic fractionation mechanism of carbon and hydrogen isotopes is not clear. Carbon isotope used for the trace distinguishing of oil-gas sources is still of great uncertainty. The deep crust structures of Songliao basin show that there exists a low velocity-high conductive layer in the mid-crust, in which the mantle fluids enriched with CO₂ , H₂ could take part in reactions of Fischer-Tropsch synthesis and generate hydrocarbon compounds. Based on this thought, much more natural gases could be explored and discovered in deep Songliao basin (including volcanic rocks, granites and other basement rocks). In addition, giant oil-gas fields could be found out in other domestic basins by such a thought.

Key words: Songliao basin, natural gas, inorganic origin, Fischer-Tropsch synthesis, carbon isotope, mid-crust, low velocity-high conductive layer, mantle fluid

中图分类号:

TE112.11

魏志平, 张景廉, 方乐华, 杜玉潭. 松辽盆地天然气成因探讨[J]. 新疆石油地质, 2009, 30(4): 537-542.

WEI Zhi-ping, ZHANG Jing-lian, FANG Le-hua, DU Yu-tan. Controversy of the Origins of Natural Gas in Songliao Basin[J]. Xinjiang Petroleum Geology, 2009, 30(4): 537-542.

参考文献

[1] 张景廉. 克拉2 大气田成因讨论[J]. 新疆石油地质,2002,23(1):71-73.
[2] 张虎权,卫平生,张景廉. 也谈威远气田气源—— — 与戴金星院士商榷[J]. 天然气工业,2005,25(7):4-7.
[3] 张景廉,石兰亭,卫平生,等. 鄂尔多斯盆地及西缘盆地的深部地壳与流体特征及油气成藏模式[J]. 新疆石油地质,2009,30(2):272-278.
[4] 刘文汇. 海相层系多种烃源及其示踪体系研究进展[J].天然气地球科学,2009,20(1):1-7.
[5] 杨华,张文正,昝川莉,等. 鄂尔多斯盆地东部奥陶系盐下天然气地球化学特征及其对靖边气田气源再认识[J].天然气地球科学,2009,20(1):8-14.
[6] 黄福堂,王军. 松辽盆地北部深层天然气的化学组成特征[J]. 大庆石油地质与开发,1992,11(2):11-17.
[7] 高瑞祺,冯子辉,孔庆方,等. 松辽盆地的一个潜在气源岩层—— — 基底浅变质板岩、千枚岩地层[A]. 欧阳自远主编.中国矿物岩石地球化学研究新进展[C]. 兰州:兰州大学出版社,1994:183-186.
[8] 郭占谦,王先彬. 松辽盆地非生物成因气的探讨[J]. 中国科学(B 辑),1994,24(3):304-309.
[9] 郭占谦,刘文彪,王先彬. 松辽盆地非生物成因气的成藏特征[J]. 中国科学(D 辑),1997,27(2):143-148.
[10] 胡桂兴,欧阳自远,王先彬,等. 原始太阳星云条件下费托反应中的碳同位素分馏[J]. 中国科学(D 辑),1997, 27(5):395-400.
[11] 杨玉峰,张秋,黄海平. 松辽盆地徐家围子断陷无机成因天然气及其成藏模式[J]. 地学前缘,2000,7(4):523-533.
[12] 侯启军,杨玉峰. 松辽盆地无机成因气及勘探方向探讨[J]. 天然气工业,2002,22(3):5-10.
[13] 侯启军,冯志强,林铁峰. 大气探区油气勘探新进展[J].大气石油地质与开发,2004,23(5):4-9.
[14] 霍秋立,杨步增,付丽. 松辽盆地北部昌德东气藏天然气成因[J]. 石油勘探与开发,1998,25(4):17-19.
[15] 付晓飞,宋岩. 松辽盆地无机成因及气源模式[J]. 石油学报,2005,26(4):23-28.
[16] 付晓飞,云金表,卢双舫,等. 松辽盆地无机成因气富集规律研究[J]. 天然气工业,2005,25(10):14-17.
[17] 戴金星. 非生物天然气资源的特征与前景[J]. 天然气地球科学,2006,17(1):1-6.
[18] 王先彬,妥进才,周世新,等. 论天然气形成机制与相关地球科学问题[J]. 天然气地球科学,2006,17(1):7-13.
[19] 戴金星,胡安平,杨春,等. 中国天然气勘探及其地学理论的主要新进展[J]. 天然气工业,2006,26(6):1-5.
[20] 任延广,朱德丰,丁传彪. 松辽盆地徐家围子断陷天然气聚集规律及下步勘探方向[J].大庆石油地质与开发,2004,13(5):26-29.
[21] 张居和,李景坤,阎燕. 徐深1 井深层天然气地球化学特征与各类气源岩的贡献[J]. 石油与天然气地质,2005,26(4):501-504.
[22] 付广,孟庆芬. 徐家围子地区(K₁sh+K₁yc)- K₁d₂ 含油气系统研究与评价[J]. 特种油气藏,2005,12(5):14-18.
[23] 付广,石巍. 徐家围子地区深层天然气成藏机制及有利勘探区预测[J]. 大气石油地质与开发,2006,25(3):23-26.
[24] 杨辉,张研,邹才能,等. 松辽盆地深层火山岩天然气勘探方向[J]. 石油勘探与开发,2006,33(3):274-281.
[25] 江涛,唐振兴,党立宏,等. 松辽盆地南部岩性油气藏勘探潜力与技术对策[J].中国石油勘探,2006,11(3):24-29.
[26] 刘朝露,李剑,夏斌,等. 松辽盆地南部深层天然气藏地化特征[J]. 天然气工业,2006,26(2):36-39.
[27] 杨友胜. 松辽盆地南部深层火山岩天然气勘探与开发综述[J]. 华东油气勘探,2006,24(3):54-58.
[28] 曹海虹,余文瑞,马楚杰. 腰英台深层构造腰深 1 井营城组天然气类型及成因类型[J].华东油气勘探,2007,25(3):24-32.
[29] 张虎权,王廷栋,卫平生,等. 煤层气成因讨论[J]. 石油学报,2007,28(2):29-34.
[30] MacDonald G.The many origins of natural gas[J]. Journal of Petroleum Geology,1983,5(4):341-362.
[31] 戴金星,戴春森,宋岩,等. 中国一些地区温泉中天然气的地球化学特征及碳、氦同位素组成[J].中国科学(B辑),1994,24(4):426-433.
[32] Jeffrey A W,Kaplan I R.Hydrocarbons and inorganic gases in the Gravberg-1 Well,Siljan Ring,Sweden[J]. Chemical Geology,1988,71:237-255.
[33] Horita J,Berndt M E.Abiogenic methane formation and iso-topic fractionation under hydrothermal conditions[J]. Sci-ence,1999,285:1 055-1 057.
[34] Hu Guixing,Ou Yang Ziyuan,Wang Xianbin,et al.Carbon isotope fractionation in the process of Fischer-Tropsch re-action in primitive solar nebula[J]. Science in China(series D),1998,41(2):202-207.
[35] Lancet M S,Anders M S.Carbon isotope fractionation in the Fischer-Tropsch synthesis and in meteorites[J]. Science,1970,170:980-982.
[36] MaCollom T M,Seewald J S. Carbon isotope fractionation of organic compounds produced by abiotic synthesis under hy-drothermal conditions[J]. Earth and Planetary Science Let-ters,2006,243:74-84.
[37] Du Jianguo,Jin Zhijun, Xie Hongsen, et al.Stable carbon isotope composition of gaseous hydrocarbons produced from high pressure and high temperature pyrolysis of ligyuite[J].Organic Geochemistry,2003,34:97-104.
[38] 唐修义,杨宜春,刘冬梅,等. 关于煤成气组分和甲烷同位素的几个问题[A]. 中国科学院兰州地质研究所生物、气体地球化学开发研究实验室研究年报[C]. 兰州:甘肃科学技术出版社.1998:240-252.
[39] 张学华,郑永飞. 无机成因天然气同位素组成变化的理论模式[J]. 矿物岩石地球化学通报,1997,16(2):81-85.
[40] Jenden P D,Hilton D R,Kaplan I R,et al.Abiogenic hydro-carbon and mantle helium in oil and gas field[A]. Howell D G. The future of energy gases[C]. US Geological Survey Professional Paper 1570,1993:31-56.
[41] 张景廉,刘小琦,张平中,等. 碳同位素与油气物源示踪[J]. 地质地球化学,1998,26(2):63-69.
[42] Дмитриевский А Н, Баланюк И Е,Сорхтин О Г, и др.洋壳蛇纹岩—— — 生烃源[J]. 新疆石油地质,2003,24(3):268-271.
[43] 沃里沃夫斯基 Б C,萨尔基索夫 Ю M. 世界最大含油气盆地[M]. 任俞,译. 北京:石油工业出版社,1991:76.
[44] 张景廉,赵应成,王新民,等. 大气田形成的一些控制因素探讨[J]. 海相油气地质,1999,4(1):43-48.
[45] 张景廉. 中国一些含油气盆地深部地壳结构与油气田关系的探讨[J]. 天然气地球科学,1998,9(5):28-36.
[46] 张景廉,于均民. 论中地壳及其地质意义[J]. 新疆石油地质,2004,25(1):90-94.
[47] 张荣华,胡书敏,王军,等. 实验研究岩石圈深部流体及相关科学问题[J]. 地球学报,2004,25(1):17-24
[48] 杨宝俊,穆石敏,金旭,等. 中国满洲里-绥芬河地学断面地球物理综合研究[J]. 地球物理学报,1996,39(6):772-782.
[49] 迟元林,云金表,蒙启安,等. 松辽盆地深部结构及成盆动力学与油气聚集[M]. 北京:石油工业出版社,2002:143-192.
[50] 葛肖红,马文璞. 东北亚南中区-新生代大地构造轮廓[J]. 中国地质,2007,34(2):212-228.
[51] 郭占谦. 大庆成为百年油田的理论和实践根据[J]. 大庆石油地质与开发,2005,24(1):1-4.
[52] 王连生,郭占谦,马志红,等. 大庆长垣伴生气中二氧化碳含量的变化及原因[J].新疆石油地质,2005,26(6):612-613.
[53] 郭占谦,刘俊峰,李贵顺. 对大庆油田深层气源的讨论[J]. 石油与天然气地质,2007,28(4):441-448.
[54] 马志红,王连生,郭占谦,等. 大庆长垣喇、萨、杏油田天然气动态机制及深部气源[J]. 吉林大学学报(地球科学版),2008,38(5):726-730.
[55] 方乐华,张景廉. 油气是可以再生的[J]. 石油勘探与开发,2007,34(4):508-512.
[56] 张水昌,朱光有. 中国沉积盆地大中型气田分布与天然气成因[J]. 中国科学(D 辑):地球科学,2007,37(增刊Ⅱ):1-11.
[57] 朱炳泉著. 地球化学省与地球化学急变带[M]. 北京:科学出版社,2001:68-80.