轻烃地球化学研究进展及发展趋势

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1、第２５卷第１２期２０１４年１２月天然气地球科学ＮＡＴＵＲＡＬＧＡＳＧＥＯＳＣＩＥＮＣＥＶｏｌ．２５Ｎｏ．１２Ｄｅｃ．２０１４综述与评述ｄｏｉ：１０．１１７６４／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７２－１９２６．２０１４．１２．１８７５轻烃地球化学研究进展及发展趋势段毅１，２，３，赵阳１，２，３，姚泾利４，张伯祥５，吴应忠１，２，３，曹喜喜１，２，３，徐丽６（１．甘肃省油气资源研究重点实验室，甘肃兰州７３００００；２．中国科学院地质与地球物理研究所油气资源研究重点实验室，甘肃兰州７３００００；３．中国科学院大学，北京１０００４９；４．中国石油长庆油田分公司勘探开发研究院，陕西西安７１００１８

2、；５．甘肃省地质调查院，甘肃兰州７３００００；６．中国石油勘探开发研究院院西北分院，甘肃兰州７３００２０）摘要：轻烃分析是油气地球化学中一种重要的研究方法，在油气藏的勘探和开发中得到了广泛的应用。通过回顾国内外学者对轻烃理论和应用的研究，系统总结了轻烃地球化学研究现状、存在问题及发展趋势。认为目前在轻烃的形成机理方面主要存在２大理论体系，即热裂解成因论和催化成因论。前者强调在轻烃形成过程中热动力占据主导作用，后者强调过渡金属的催化作用是形成轻烃的主要机制。但是，目前轻烃成因理论的研究仍然存在局限性和片面性，热裂解成因论忽视了沉积岩中催化物质对轻烃形成的促进作用，而催化成因论则忽

3、视了热力学作用对催化物质活性的激发影响。在应用方面，轻烃在天然气成因、有机质类型与形成环境和成熟度的判识，以及油气源岩对比和油气藏次生变化、油气运移和油气藏保存条件与连通性判识等方面起到了重要作用。未来轻烃地球化学理论研究趋势是加强轻烃成因理论的基础研究，并重视吸纳其他学科的理论优点；在轻烃地球化学应用研究方面，则应与单体烃同位素和生物标志化合物等方法结合，并充分考虑地质等因素和轻烃分析测试方法的影响。关键词：轻烃成因；天然气；沉积环境；成熟度；油源对比中图分类号：ＴＥ１２２．１＋１４文献标志码：Ａ文章编号：１６７２－１９２６（２０１４）１２－１８７５－１３引用格式：ＤｕａｎＹ

4、ｉ，ＺｈａｏＹａｎｇ，ＹａｏＪｉｎｇｌｉ，ｅｔａｌ．Ｒｅｓｅａｒｃｈａｄｖａｎｃｅａｎｄｔｅｎｄｅｎｃｙｏｆｌｉｇｈｔｈｙｄｒｏｃａｒ－ｂｏｎｇｅｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ［Ｊ］．ＮａｔｕｒａｌＧａｓＧｅｏｓｃｉｅｎｃｅ，２０１４，２５（１２）：１８７５－１８８７．［段毅，赵阳，姚泾利，等．轻烃地球化学研究进展及发展趋势［Ｊ］．天然气地球科学，２０１４，２５（１２）：１８７５－１８８７．］０引言油理解为轻烃［２］。Ｍａｎｇｏ［３］认为Ｃ—Ｃ组分在石１９油中占据了最大部分，即所谓的轻烃；Ｏｄｄｅｎ［４］将轻［５］轻烃是石油、天然气中重要的组成部分，其中蕴烃的范围延伸至Ｃ１３；郭瑞

5、超等则将Ｃ１—Ｃ４的化含了丰富的地球化学信息，在油气成因类型、成熟度和油气源对比等研究中发挥着重要作用。由于常规合物定义为天然气，而将Ｃ４—Ｃ７的部分划为轻烃；沈忠民等［６］指出轻烃为ＣＣ５—１０部分的化合物。综油气色谱（ＧＣ）分析一般是从Ｃ１３开始，将Ｃ１２以下的挥发组分归为轻烃，Ｃ１—Ｃ５归为气态烃，所以狭义合这些学者的研究，轻烃化合物的定义集中在Ｃ１—＋Ｃ１３之间，而且对Ｃ５—Ｃ９化合物研究较深入。虽然上轻烃指Ｃ５—Ｃ１２。但是，不同学者对轻烃的定义天然气与Ｃ５化合物相态不同，但液态轻烃的生成有所不同。戴金星［１］认为，轻烃系指沸程在２００℃以前的汽油烃，即分子

6、碳数为Ｃ５—Ｃ１０的烷烃化合物，同时可以把天然气中伴生的部分凝析油和轻质和演化过程与天然气息息相关，因此将气态烃划入轻烃系列是对轻烃研究的重要补充，可使轻烃研究更加全面。笔者在调研前人研究成果的基础上，系收稿日期：２０１４－０５－２０；修回日期：２０１４－０７－２１．基金项目：国家自然科学基金项目（编号：４１４７２１２１；４１２７２１２５）资助．作者简介：段毅（１９５６－），男，甘肃镇原人，研究员，博士生导师，主要从事油气地球化学、石油地质学和有机地球化学研究．Ｅ－ｍａｉｌ：ｄｕａｎｙ＠ｌｚｂ．ａｃ．ｃｎ．１８７６天然气地球科学Ｖｏｌ．２５统总结了轻烃在成因机理和应用研究方

7、面的进展，并且提出了轻烃地球化学未来的研究方向。１轻烃形成机理在轻烃研究初期，由于仪器的限制，一直未能在近代沉积物中检测到痕量的轻烃。随着仪器测量精度的提高，Ｈｕｎｔ［７］检测到了１０－９级别的轻烃，并且注意到埋藏温度约为７５℃的始新世沉积物中轻烃的浓度要比埋藏温度低于４５℃的浅层沉积物中的高，因此强调了温度在轻烃形成过程中的作用。Ｈｕｎｔ等［８］又提出生物降解作用可能是近代沉积物中微量轻烃形成的原因，为此，他通过实验证明了自己的观点。Ｗｈｅｌａｎ等［９］在沉积时间较短（＜４００年）、低温（