川东不同存在形式硫的δ34S值对比:储层沥青δ34S值远重于烃源岩,但接近于气层中H2S;气-水过渡带中H2S比气层中δ34S值轻得多,这些同位素值轻的H2S与富34S的硬石膏脉共生,很可能是TSR反应中硫酸盐被不完全还原形成的
油气藏储层沥青、稠油、凝析油中的硫与碳氢元素不同,既可以来自沉积岩中分散有机质(干酪根),也可能来自后期成岩作用无机硫并入作用。有机硫同位素分析是确定其成因的最有效方法。但是,以前很少综合分析母质干酪根、沥青等硫同位素组成,因而无从获知无机硫并入的比例。同时,热化学硫酸盐还原作用(TSR)研究中一直存在这样的困惑:实验室模拟中存在明显的硫同位素分馏效应,而在自然界中却很少发现。为探讨这些问题,地质地球所油气资源研究室蔡春芳研究员等人对川东二叠—三叠系储层沥青的成因开展了相关研究并发现:
(1)自早寒武纪到晚二叠纪,川东潜在烃源岩干酪根δ34S值逐渐降低,到达P/T(二叠纪/三叠纪)边界急剧升高,而后降低,这与海水硫酸盐δ34S值分布规律相似。
(2)储层沥青δ34S值远高于潜在的烃源岩(P3l、P3ch),但接近于(TSR)成因的H2S,证明沥青中硫主要来自TSR成因无机硫的并入作用。
(3)川东气藏中产自水层或气-水过渡带的天然气,其H2S-δ34S值比气层轻约10‰,这一结果与加拿大Nisku气田类似;同时,发现与富32S值H2S伴生的硬石膏脉具有异常重的δ34S值(~40‰),于是提出TSR既可以发生在气-水过渡带,也可发生在气层中;气-水过渡带水量大,溶解的硫酸盐总量多,仅仅部分硫酸盐参与TSR反应,于是发生了硫同位素分馏效应;而气层中束缚水量少(取决于含气饱和度),溶解的硫酸盐全部被还原,硫同位素分馏效应不明显。
(4)产自水层或气水混采的天然气,其H2S含量远高于气层,他们认为该值不是真实值,这是因为H2S、CO2的溶解度远高于甲烷等烷烃气,随着开采的进行温度、压力降低,从水中出溶H2S、CO2量也远高于甲烷。据此,他们认为,当前国内外文献中采用H2S、CO2含量来确定硫酸盐还原程度时,没有考虑天然气的产出位置,是不合适的。
该研究成果近期发表在有机地球化学的权威刊物Organic Geochemistry(Cai et al. TSR origin of sulfur in Permian and Triassic reservoir bitumen, East Sichuan Basin, China. Organic Geochemistry, 2010, 41: 871-878)。
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