天然气中烷烃气碳同位素研究的意义

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1、第31卷第12期地质勘探天然气中烷烃气碳同位素研究的意义戴金星中国石油勘探开发研究院戴金星．天然气中烷烃气碳同位素研究的意义．天然气工业，2011，31(12)：i-6．摘要天然气中烷烃气的碳同位素值蕴含丰富的科学信息，为研究其重要理论及实践意义，分析、总结了国内外学者对烷烃气中单组分(甲烷、乙烷)碳同位素值的研究成果。结果认为：依据”c一R。回归方程能对勘探目的层天然气的类型或成熟度作出推断；煤成气的”c基本上重于一28．O‰，油型气的。Cz基本上轻于一28．5％o，而介于一28．O‰～一28．5‰之间是上述两类气的共存区，且以煤成气为主。此外，还重点讨论了烷烃气碳同位素系列所反映的油

2、气地质和地球化学信息，认为具有正碳同位素系列的烷烃气属于有机成因气，负碳同位素系列的烷烃气基本上属于无机成因气；但在沉积盆地中个别出现的负碳同位素系列是由于正碳同位素系列次生改造(扩散分馏、相态转换分馏)所致，其烷烃气不是无机成因的。关键词烷烃气碳同位素值甲烷乙烷回归方程碳同位素系列倒转天然气成因DOI：1O．3787／i．issn．1OOO一0976．2011．12．001天然气中蕴含科学信息最多的是烷烃气，因为其是最早获得广泛应用的。有CH、CH、C。H和CH。共4个组分，同时丁烷1．1国外研究情况还有正丁烷和异丁烷2种异构体，故烷烃气在天然气世界上早期的同位素质谱仪功能较为简单，只

3、能中含科学信息是最丰富的。值得指出的是有的学者把分析甲烷或全烷烃气的碳同位素值。因此，世界上开戊烷(CH。)也归人烷烃气中，笔者认为不妥。因为发研究¨C最多，这些大量的研究成果对天然气勘戊烷有3种异构体：在常温常压下，正戊烷为无色易燃探具有重要的意义。液体；异戊烷又名2一甲基丁烷，也是无色易燃液体；新1)Stahl等综合研究西北欧和北美有机成因甲烷戊烷又名2，2一二甲基丙烷，是无色可燃气体，或易挥碳同位素值和其烃源岩成熟度(R。)关系，提出了回归发可燃液体。基于上述原因，烷烃气只能包括甲烷、乙方程_1J：烷、丙烷和丁烷。煤成气回归方程¨C≈141gR。一28天然气中的烷烃气组分不仅比其他

4、组分蕴含更多油型气回归方程坞C≈171gR。一42的科学信息，而且烷烃气还比其他组分含量大，在天然2)Claypoo[提出北美¨C一R。回归方程：气中可见率很高。在含油气盆地的天然气中，几乎百煤成气回归方程¨C≈151gR。一35分之百都含有烷烃气。因此，对烷烃气碳同位素的研1．2国内研究情况究，能对天然气的研究和勘探提供大量的信息。以下在中国也有许多学者提出了¨C一R。回归方将以烷烃气中单组分(如甲烷或乙烷)以及烷烃气组合程。的碳同位素研究的实例，说明其重要的意义。1)戴金星不仅提出了¨C一R。回归方程，同时还提出了C。一R。和C。一R。煤成气回归1甲烷碳同位素值研究方程¨2]：在烷烃

5、气碳同位素研究中，甲烷碳同位素(¨C)煤成气回归方程”C≈14．121gR。一34．39作者简介：戴金星，中国科学院院士，教授级高级工程师，本刊第七届编委会顾问；1961年毕业于南京大学地质系，现为《石油勘探与开发》和《天然气地球科学》主编，《中国科学：地球科学》编委，已在国内外刊物发表论文264篇，出版专著26部。地址：(100083)北京市海淀区学院路2O号。E-mail：djx@petrochina．corn．crl天然气工业20i1年I2月油型气回归方程¨C≈I5．801gR。一42．20般重于一29％。，油型气的”C一般轻于一29％o。介煤成乙烷回归方程坞C。≈8．161gR。

6、一25．71于一29‰～一2sX。之间仅有个别油型气与煤成气重煤成丙烷回归方程¨C≈7．121gR。一24．03叠。戴金星等1992年认为，”C。<一28．8‰是油型2)沈平等在研究鄂尔多斯盆地、四川盆地和东濮气，玛C。>一25．1‰为煤成气_s]。凹陷有机成因艿¨CR。关系后，提出了连续沉积、无王世谦1994年研究了四川盆地侏罗系震旦系大抬升侵蚀作用聚煤盆地煤成甲烷回归方程]：天然气的地球化学特征后，指出¨C。>一29X。为煤成艿¨C1≈8．61IgR。一32．8气口。戴金星等2005年指出，¨C。<一29％。是油型3)刘文汇于1999年提出腐殖型有机质形成煤成气，¨C。>一27．5‰

7、为煤成气口。戴金星等2009年气的¨C一R。回归方程l_5]，与以前诸学者不同，他指研究了四川盆地9个产气层，发现¨C。最重的是由上二叠统龙潭组和上三叠统须家河组煤系烃源岩形成出在R。一0．9前后有2个回归方程：的煤成气，其¨C介于一2O．7‰～28．3‰，主要产”C1≈48．771gR。一34．1(R。≤0．9)在须家河组、长兴组和飞仙关组中(图1)l】。¨Cl≈22．421gR。一34．8(R。>0．9)最近戴金星等对中国气田或