CO₂-烃类流体与天然气藏

Question

如题所述

Answer 1

在弧盆系统，热水成因的天然气主要由CO₂和低碳数烃类组成。它们主要被圈闭在活动热水区附近，局部沿断裂裂隙上升并从天然气水合物管道中排泄出来。冲绳海槽弧后盆地系统便是热水流体与天然气共存的最佳实例。在JADE区，正在喷出的富CO₂流体（气体），含CO₂81%～93%,H₂S3.0%～5.5%,CH₄+H₂3.0%～12%，富CO₂流体包裹体的CO₂含量高达73mol%。化学成分总体上与一些油田（如胜利油田等）的富CO₂天然气成分（CO₂+CO>60%；郝英等，1996）基本相当。富烃流体包裹体含烃高达70mol%，并以低碳数（C¹～C⁴）烃为主，激光拉曼光谱分析也检测到少量的苯烃类组分。这种富烃端员在成分上与我国威远气田的天然气成分（CH₄>60%；储同庆等，1995）基本相当。这些CO₂-烃类流体与盐水流体在金属硫化物中同时共存，表明在硫化物堆积阶段，流体系统就发生了两相分离。天然气水合物在近海底沉积物中固结成层，富CO₂流体作为气泡排泄，揭示相分离后的

烃类流体形成了相对独立的气流，并被圈闭在天然气水合物层之下，形成以CO₂为主的天然气藏（图8-13）。

冲绳海槽富CO₂流体的化学成分和碳、硫同位素证据表明，CO₂气流主要来源于岩浆排气（Sakai et al.,1990）。与洋中脊系统相比，弧盆系统热水流体极度富气，其根本原因就在于弧岩浆系统较洋中脊岩浆系统更为富含挥发分。然而，富CO₂流体的δ¹³

和氦同位素证据表明，富CO₂-烃类流体中的CH₄气体具有两源性，即岩浆源和有机质源。氦同位素是鉴别流体系统是否存在幔源物质贡献的指示剂（Lupton et al.,1980）。由于氦气就像大多数惰性气体一样，难以独立运移，通常随其他主要气流一同迁移，而CH₄等最可能是主携带气流。冲绳海槽的氦同位素资料证实，含CO₂的海底热水流体系统的³He/⁴He比值较MORB明显偏低（Sakai et al.,1990;Chiba et al.,1993;Hou and zhang,1998），接近于陆相弧火山气体和地热气体（Ishibash and Urabe,1995），反映了壳源放射成因氦的贡献和混染。很可能，惰性气体与CO₂-CH₄主要来自岩浆源，热水循环过程中也接受了地壳有机质的少量贡献。

图8-13　海底热水流体系统与天然气捕成因联系示意图（Hou et al.,1999）