无机成因气
以甲烷为主的干气
无机成因气属于干气,以甲烷为主,有时含CO2、N2、HE及H2S、HG蒸汽等,甚至以它们的某一种为主,形成具有工业意义的非烃气藏。
地球深部岩浆活动、变质岩和宇宙空间分布的可燃气体,以及岩石无机盐类分解产生的气体,都属于无机成因气或非生物成因气
1. 甲烷�
无机合成:CO2 + H2 → CH4 + H2O 条件:高温(250℃)、铁族元素
地球原始大气中甲烷:吸收于地幔,沿深断裂、火山活动等排出�
板块俯冲带甲烷:大洋板块俯冲高温高压下脱水,分解产生的H、C、CO/CO2→CH4�
2. CO2
天然气中高含CO2与高含烃类气一样,同样具有重要的经济意义,对于CO2气藏来说,有经济价值者是CO2含量>80%(体积浓度)的天然气,可广泛用于工业、农业、气象、医疗、饮食业和环保等领域。我国广东省三水盆地沙头圩水深9井天然气中CO2含量高达99.55%,日产气量500万方,成为有很高经济价值的气藏。
目前世界上已发现的CO2气田藏主要分布在中—新生代火山区、断裂活动区、油气富集区和煤田区。从成因上看,共有以下几种:
无机成因 :
①上地幔岩浆中富含CO2气体当岩浆沿地壳薄弱带上升、压力减小,其中CO2逸出。
② 碳酸盐岩受高温烘烤或深成变质可成大量CO2,当有地下水参与或含有AL、MG、FE杂质,98~200℃也能生成相当量CO2,这种成因CO2特征:CO2含量>35%,Δ13CCO2>-8‰。
碳酸盐矿物与其它矿物相互作用也可生成CO2,如白云石与高岭石作用即可。
另外,有机成因有:
生化作用
热化学作用
油田遭氧化
煤氧化作用
3.N2
N2是大气中的主要成分,据研究,分子氮的最大浓度和逸度出现在古地台边缘的含氮地层中,特别是蒸发盐岩层分布区的边界内。氮是由水层迁移到气藏中的,由硝酸盐还原而来,其先体是NH4+。
N2含量大于15%者为富氮气藏,天然气中N2的成因类型主要有:
① 有机质分解产生的N2:100-130℃达高峰,生成的N2量占总生气量的2.0%,含量较低;(有机)
② 地壳岩石热解脱气:如辉绿岩热解析出气量,N2可高达52%,此类N2可富集;
③ 地下卤水(硝酸盐)脱氮作用:硝酸盐经生化作用生成N2O+N2;
④ 地幔源的N2:如铁陨石含氮数十~数百个PPM;
⑤ 大气源的N2:大气中N2随地下水循环向深处运移,混入最多的主要是温泉气。
从同位素特征看,一般来说最重的氮集中在硝酸盐岩中,较重的氮集中在芳香烃化合物中,而较轻的氮则集中在铵盐和氨基酸中。
4.H2S
全球已发现气藏中,几乎都存在有H2S气体,H2S含量>1%的气藏为富H2S的气藏,具有商业意义者须>5%。
据研究(ZHABREW等,1988),具有商业意义的H2S富集区主要是大型的含油气沉积盆地,在这些盆地的沉积剖面中均含有厚的碳酸盐一蒸发盐岩系。
自然界中的H2S生成主要有以下两类:
① 生物成因(有机):包括生物降解和生物化学作用;1
热化学成因(无机):有热降解、热化学还原、高温合成等。根据热力学计算,自然环境中石膏(CASO4)被烃类还原成H2S的需求温度高达150℃,因此自然界发现的高含H2S气藏均产于深部的碳酸盐—蒸发盐层系中,并且碳酸盐岩储集性好。
5.稀有气体(HE、AR、…)
这些气体尽管在地下含量稀少,但由于其特殊的地球化学行为,科学家们常把它们作为地球化学过程的示踪剂。
HE、AR的同位素比值3HE/4HE、40AR/36AR是查明天然气成因的极重要手段,因沿大气→壳源→壳、幔源混合→幔源,二者不断增大,前者由1.39×10-6→>10-5,后者则由295.6→>2000。
此外,根据围岩与气藏中AR同位素放射性成因,还可计算出气体的形成年龄(朱铭,1990)。
参考资料
最新修订时间:2024-02-06 00:55
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