原油菌解气生成的定量研究

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1、原油菌解气生成的定量研究代谢生成甲烷，其形成过程可归结为有H2+CO2还原和乙酸发酵2条途径，最终由产甲烷菌完成甲烷的生成。实际上，从各种复杂有机物到形成甲烷是由多种细菌群落共同作用的复杂过程，产甲烷菌不能直接利用较大有机分子产生甲烷。在适当的地质条件下，这种生物气可以聚集成藏形成生物气藏。其形成往往在沉积物埋藏早期，有机质在甲烷菌的生物化学作用下生成于浅层的(<1000m)天然气。我国柴达木盆地三湖地区的第四系生物气就是著名的生物气藏，我国东南沿海的极浅层天然气藏(埋深仅30～50m)也是浅层生物气的典型。目前在世

2、界上已发现了10多个大型的生物气田，我国除了在柴达木盆地三湖地区取得了较好的勘探效益外，其它地区尚未取得大的突破，不过已在10多个盆地发现了生物气显示。前人的实验研究表明微生物活动主要受周围环境的制约。其中温度、养分、压力，地层水的矿化度和酸碱性是制约其生命活动的重要因素。在养分充足的条件下，最重要的条件是温度。适于微生物活动的温度范围为0～80℃之间。在0℃以下，微生物虽能存活，但其生理活动基本停止。目前也发现有在80℃以上存活的微生物，但其生理活动也十分微弱。在常压条件下，微生物在30～50℃时生理活动最为活跃。

3、在地下地质条件下，一般认为，微生物活动带在浅于2000m的范围内，而主要在浅于1500m地层中生命活动旺盛。因此生物气藏也主要形成于浅层。生物气一般具有很高的甲烷含量，乙烷以上重烃气体在烃类组分中的比例很少，绝大多数低于0.05%，C1/(C2+C3)通常大于1000。生物气的碳同位素在天然气系列中最轻，其甲烷碳同位素(δ13C1)一般小于-60‰，但也有学者将该值划-55‰甲烷氢同位素在-158‰～-368‰之间，其差别主要反映沉积环境和母质类型。如果生物成因气藏中含有一定量的乙烷以上重烃气体，其很可能是混有低温热

4、解成因气。(2)低熟气低熟气是指烃源岩演化早期尚未进入生油门限的未成熟-低成熟条件下形成的天然气(大概相当于R0为0.3%～0.6%)，是与原油裂解气和干酪根裂解气相对的一个概念，不同学者对它有不同的命名，如早期热成因气、低温热成因气或生物-热催化过渡带气等。王万春等[5]学者对此有详细的论述。如Galimov针对西西伯利亚超大型气田天然气的特征，提出了腐殖型有机质早期(R0=0.5%～0.7%)转化成烃的认识，认为Urengoy超大气田的天然气既不是生物成因气，也非深部来源的过成熟气，而是有机质热演化早期经热化学反

5、应生成的早期成熟阶段形成的天然气，即早期热成因气[6]。Rowe等对加拿大西部沉积盆地浅层源岩吸附气的研究发现，烃类气体具有很轻的碳同位素组成，认为浅层源岩吸附气中除甲烷气体中有生物成因气混入外，还认为重烃气体为低温热成因气，因此把它称为低温热成因气[7]。王万春等通过对辽河盆地天然气地质及地球化学特征的研究，认为该盆地东部凹陷甲烷δ13C值在-55‰～-50‰之间，埋深较浅，是自生自储气藏中的生物-热催化过渡带气[8]。徐永昌等经过进一步研究则认为过渡带气的甲烷具有较轻的碳同位素组成(δ13C1值为-60‰～-48

6、‰，有一定量乙烷以上的重烃，C1/C1-5比值在0.7～0.9之间)，过渡带气并非是典型的干气，过渡带气相应的源岩成熟度R0为0.4%～0.55%、个别达到0.7%，埋深在1000～2500m，部分埋深可达3000m[9]。刘文汇通过对我国10多个沉积盆地过渡带气组分和同位素组成的分析认为:过渡带气是以甲烷为主，含一定量重烃的烃类天然气，其δ13C1为-60‰～-45‰，各种类型的母质在演化的早期阶段均可形成过渡带气，但以偏腐殖型母质最为有利[10]。总之，经过中科院兰州地质所长期研究，形成了比较完善的生物-热催化过

7、渡带气理论，认为这类低熟气是沉积盆地中介于生物化学作用带与热解作用带之间，生物化学作用趋于结束而热解作用还未达到经典油气理论的干酪根晚期降解门限的层段，在温度不高、压力较小，而粘土矿物催化作用和构造应力引起的力2河北工业大学硕士学位论文化学作用极其活跃的条件下，特定成气有机质通过脱羧、脱基团和缩聚等作用形成小分子的烃类。王万春等概括指出，烃源岩在未成熟至低成熟演化阶段生成的低温热成因天然气是有机质经低温热作用生成的，是以甲烷为主要组分的且甲烷碳同位素组成较轻(δ13C1值为-60‰～-50‰)的天然气，但比生物气重，

8、含有少量C2～C4的重烃和非烃类气体，并常与轻质油或凝析油伴生，其烃源岩热演化程度在0.25%～0.7%的范围内，与传统生物气具有明显差异。(3)晚期生物成因气晚期生物气是指经过一定热演化程度的烃源岩，由于构造抬升而再次进入微生物作用带内，在适当的条件下由于微生物的作用而再次生成的生物气[11]，即二次埋深变浅，适宜于厌氧细菌的活动，属于再生型