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科学探秘天然气成因
浏览次数 1096 , 日期 2011-04-30 , 燃气设备 加入收藏
《中国天然气成因及鉴别》提出煤系烃源岩以成气为主成油为辅，形成了完善的煤成烃理论；建立了中国无机成因二氧化碳地质理论，发现并证实了世界上第一个无机成因烷烃气工业气藏，推动指导天然气理论由二元论走向多元论；建立了含硫化氢天然气的形成机制和预测技术，发现TSR对储层具有明显的溶蚀改造作用、对原油裂解的发生具有驱动和催化作用等建设性作用。
该项目创造性地发展了各类天然气的鉴别理论和方法，形成了完善的天然气成因鉴别理论，使我国天然气成因鉴别理论处于国际前沿水平，对指导中国天然气成因判识与气田的预测和发现发挥了重要作用。
“十二五”刚刚开启，中国石油科技领域传来好消息，由中国石油勘探开发研究院中科院院士戴金星率领张水昌、郝芳、李剑、朱光有等完成的“中国天然气成因及鉴别”重大成果荣获国家自然科学二等奖(一等奖空缺)。
30年来，《中国天然气成因及鉴别》研究项目组，围绕三大科学问题，即煤系能否成为天然气勘探的主体和无机成因烷烃气能否形成商业性天然气藏、原油裂解成气过程中硫酸盐热还原作用（TSR），先后从石油与天然气地质学、有机地球化学、实验地球化学等方面，对煤成烃作了连续深入的研究，取得了“三个重要科学发现”，建立了被国际公认的“一套鉴别方法”。
在这三个重要理论和一套鉴别方法的指导下，中国在煤成气领域、无机成因气领域和含硫化氢天然气领域均取得重大勘探突破和发现，中国煤成气地质储量较煤成气理论出现前增长了217倍，煤成气储量在全国探明天然气储量中占的比例从9%增长到69%。
如果说陆相生油理论的提出，支撑了半个世纪以来中国石油工业的快速发展；那么天然气成因理论的建立，则成为支撑中国现在和将来天然气工业发展的重要理论，与陆相生油理论并驾齐驱，推动中国油气工业快速可持续发展。
煤系能否成为天然气勘探的主体？
从一元论走向二元成气论，我国煤成气理论日趋完善，改变了单一成因的油型气勘探历史和勘探方向，为开辟中国天然气勘探新领域奠定了扎实的理论基础
天然气的来源和成因是决定天然气资源潜力的重大理论问题。长期以来，世界上主体天然气资源一直以有机的油型烷烃气为主，直到上世纪40年代，德国人提出煤系（煤与其中泥岩）不仅能形成天然气，而且可运移出来形成气田。煤成气在世界上引起重视。
上世纪80年代之前，我国陆相生油理论占主导地位的观点是“低等水生生物来源的有机质(腐泥型有机质)生油、高等植物来源的有机质成煤，有工业价值的天然气主要来源于腐泥型有机质及原油裂解(油型气)”，煤系可形成瓦斯气（以甲烷为主），但煤系没有被作为气源岩，被视为油气勘探的禁区。
基于传统认识，我国指导勘探天然气理论的是只有腐泥型泥质岩和碳酸盐岩才是气源岩，即以油型气理论指导勘探天然气（一元论），中国天然气勘探进展相当缓慢，而且主要限于四川盆地。1978年我国天然气累计探明储量为2264亿立方米，仅相当于2009年以前累计天然气储量的3.5％。
我国煤炭资源十分丰富，煤系有机质生气机理是什么？煤系能否形成大量天然气并聚集成藏，成为勘探新领域？上世纪70年代末，戴金星开始研究煤系成烃，特别是80年代初煤成气的开发研究被国家确立为重点科技攻关以来，针对拓展天然气勘探领域的关键科学问题，揭示出煤成气理论“在成煤的过程中成烃作用，以气为主，以油为辅”的本质。80年代中期，戴金星运用煤成气理论先后预测了5个大气田，但由于当时地质界对煤成气认识所限，这些论点在以后的十几年中才逐渐得以证实。其中，克拉2是现在中国储量最大、丰度最高的气藏。煤成气研究被勘探证实后，豁然开朗。
从一元论走向二元成气论，我国煤成气理论日趋完善，改变了单一成因的油型气勘探历史和勘探方向，为开辟中国天然气勘探新领域奠定了扎实的理论基础。
经典生烃理论建立于正常压力环境，项目组发现了超压对煤系有机质热演化和天然气生成过程的抑制作用，并系统论证了超压抑制作用的产生条件、动力学机理及其对天然气组成的影响，突破了传统生油气窗的界限，为深部发现大量天然气提供了理论依据。在煤成气理论的指导下，中国天然气地质储量近30年来快速增长，对国民经济的健康发展具有不可替代的作用。
无机成因天然气能否形成有工业价值的气藏？
世界上首例具有商业价值的无机成因烷烃气藏——松辽盆地昌德气田的存在得到证实，成为无机成因烷烃气藏勘探的典型范例，将成为全球无机成因油气勘探的新起点
油气有机或无机成因理论争论两个多世纪，特别是油气无机成因理论至今仍然是科学研究的热点之一。
近几十年来，科学界已肯定存在无机成因的天然气，并发现一批无机成因二氧化碳气藏（田）。在油气能源日益短缺，特别是能源枯竭担忧日益明显的今天，是否存在能源和科学上有重大意义的无机成因烷烃气（田），一直是科学界十分关心的。无机成因天然气能否形成有工业价值的气藏，已成为中国乃至全世界关注的焦点。
针对天然气成因理论的重大国际前沿问题，戴金星率项目组通过对火山期后温泉、泥火山和大量油气井的天然气调查和研究，论证了松辽盆地昌德气田含量达90%的烷烃气是无机成因的，成为有充分地球化学依据的世界上第一个无机成因烷烃气藏。世界上首例具有商业价值的无机成因烷烃气藏的存在得到证实，成为无机成因烷烃气藏的勘探的典型范例，将成为全球无机成因油气勘探的新起点。近3年来，项目组又论证了松辽盆地的兴城气田和升平气田是无机成因烷烃气藏。
高含硫化氢天然气如何高效勘探开发？
通过进一步揭示TSR反应机理，建立了一套识别硫化氢成因机制和分布预测的方法和手段，使高含硫化氢气藏的安全勘探与生产成为现实；发现了TSR对原油裂解与甲烷的大规模生成具有重要的驱动、催化和促进作用
硫化氢是剧毒气体，在人们的印象中是要人命的“破坏分子”。但气藏中的硫化氢是怎样形成的？与烃类气体有何关系？如何预测硫化氢的分布？此类研究是实现高含硫化氢天然气安全勘探开发的关键一步。
多数学者认为，高含硫化氢天然气属于硫酸盐热还原作用（TSR）成因。自上个世纪70年代首次提出TSR以来，多数学者将TSR反应的本质表述为烃类的消耗和非烃类的生成，认为TSR对油藏主要起破坏作用、影响天然气的工业价值，对TSR一直是负面评价，在油气勘探中更多的是回避。
因为硫化氢的成因机制及分布预测难度大，含硫化氢天然气勘探遭遇重大安全难题。从21世纪开始，中国石油对含硫化氢气田勘探开发进行立项研究。项目组通过研究，不仅进一步揭示了TSR反应机理，建立了一套识别硫化氢成因机制和分布预测的方法和手段，使高含硫化氢气藏的安全勘探与生产成为现实，而且修正了国际学术界认为的TSR对油气藏只是一个负面因素的传统认识，发现了TSR对原油裂解与甲烷的大规模生成具有重要的驱动、催化和促进作用，即在形成硫化氢的同时，也促使原油快速裂解和天然气的大规模生成。原油裂解成气的新模型改变了传统认识，我国深层天然气的勘探潜力大大提高。
他们还发现，TSR过程对碳酸盐岩储层具有的明显溶蚀改造作用，促进了碳酸盐岩次生孔洞的发育和高孔高渗优质集层的形成；并在实验室中证实了这一过程，从而提出碳酸盐岩深层存在一个由TSR作用形成的次生孔隙发育带，油气勘探深度下限会有较大幅度下移的认识，为深层油气勘探提供了重要依据。
天然气身份如何鉴定?
对天然气进行DNA鉴定，是预测天然气资源量和分布的基础。论证并研制的一系列判识指标、理论公式和经验图版，使中国天然气的成因鉴别有了一套可行的标准规范和科学依据
天然气组分与石油相比，分子结构和组成元素均简单。天然气组分看不见摸不着、无色无味，对其成因鉴别比石油的难度大得多。如何科学、有效地鉴别不同成因的天然气，一直是国际难题。
几十年来，戴金星等通过在我国油气井、煤矿井下、温泉、泥火山取得3000多个气样，分析组分、碳、氢、硫、氦、氩同位素5万多个第一手数据；同时开发了从天然气中提取轻烃检测和分析技术，从天然气伴生的凝析油和储层沥青提取生物标志物的检测与分析技术，使天然气鉴别指标从以往单一以气相分子扩展到液相（凝析油、轻质油）和固相（储层沥青、干酪根），即从与天然气相关的气液固三相中提取有关鉴别因子分子，使其从简单的元素组成和结构扩展到多元素分子和复杂结构，不仅扩大了鉴别指标的信息范围，而且提高了鉴别精度。
对天然气进行DNA鉴定，是预测天然气资源量和分布的基础。论证并研制的一系列判识指标、理论公式和经验图版，使中国天然气成因鉴别有了可行的标准规范和科学依据。
该项目创造性地发展了各类天然气的鉴别理论和方法，形成了完善的天然气成因鉴别理论，使我国天然气成因鉴别理论处于国际前沿水平，对指导中国天然气成因判识与气田的预测和发现发挥了重要作用。
“十二五”刚刚开启，中国石油科技领域传来好消息，由中国石油勘探开发研究院中科院院士戴金星率领张水昌、郝芳、李剑、朱光有等完成的“中国天然气成因及鉴别”重大成果荣获国家自然科学二等奖(一等奖空缺)。
30年来，《中国天然气成因及鉴别》研究项目组，围绕三大科学问题，即煤系能否成为天然气勘探的主体和无机成因烷烃气能否形成商业性天然气藏、原油裂解成气过程中硫酸盐热还原作用（TSR），先后从石油与天然气地质学、有机地球化学、实验地球化学等方面，对煤成烃作了连续深入的研究，取得了“三个重要科学发现”，建立了被国际公认的“一套鉴别方法”。
在这三个重要理论和一套鉴别方法的指导下，中国在煤成气领域、无机成因气领域和含硫化氢天然气领域均取得重大勘探突破和发现，中国煤成气地质储量较煤成气理论出现前增长了217倍，煤成气储量在全国探明天然气储量中占的比例从9%增长到69%。
如果说陆相生油理论的提出，支撑了半个世纪以来中国石油工业的快速发展；那么天然气成因理论的建立，则成为支撑中国现在和将来天然气工业发展的重要理论，与陆相生油理论并驾齐驱，推动中国油气工业快速可持续发展。
煤系能否成为天然气勘探的主体？
从一元论走向二元成气论，我国煤成气理论日趋完善，改变了单一成因的油型气勘探历史和勘探方向，为开辟中国天然气勘探新领域奠定了扎实的理论基础
天然气的来源和成因是决定天然气资源潜力的重大理论问题。长期以来，世界上主体天然气资源一直以有机的油型烷烃气为主，直到上世纪40年代，德国人提出煤系（煤与其中泥岩）不仅能形成天然气，而且可运移出来形成气田。煤成气在世界上引起重视。
上世纪80年代之前，我国陆相生油理论占主导地位的观点是“低等水生生物来源的有机质(腐泥型有机质)生油、高等植物来源的有机质成煤，有工业价值的天然气主要来源于腐泥型有机质及原油裂解(油型气)”，煤系可形成瓦斯气（以甲烷为主），但煤系没有被作为气源岩，被视为油气勘探的禁区。
基于传统认识，我国指导勘探天然气理论的是只有腐泥型泥质岩和碳酸盐岩才是气源岩，即以油型气理论指导勘探天然气（一元论），中国天然气勘探进展相当缓慢，而且主要限于四川盆地。1978年我国天然气累计探明储量为2264亿立方米，仅相当于2009年以前累计天然气储量的3.5％。
我国煤炭资源十分丰富，煤系有机质生气机理是什么？煤系能否形成大量天然气并聚集成藏，成为勘探新领域？上世纪70年代末，戴金星开始研究煤系成烃，特别是80年代初煤成气的开发研究被国家确立为重点科技攻关以来，针对拓展天然气勘探领域的关键科学问题，揭示出煤成气理论“在成煤的过程中成烃作用，以气为主，以油为辅”的本质。80年代中期，戴金星运用煤成气理论先后预测了5个大气田，但由于当时地质界对煤成气认识所限，这些论点在以后的十几年中才逐渐得以证实。其中，克拉2是现在中国储量最大、丰度最高的气藏。煤成气研究被勘探证实后，豁然开朗。
从一元论走向二元成气论，我国煤成气理论日趋完善，改变了单一成因的油型气勘探历史和勘探方向，为开辟中国天然气勘探新领域奠定了扎实的理论基础。
经典生烃理论建立于正常压力环境，项目组发现了超压对煤系有机质热演化和天然气生成过程的抑制作用，并系统论证了超压抑制作用的产生条件、动力学机理及其对天然气组成的影响，突破了传统生油气窗的界限，为深部发现大量天然气提供了理论依据。在煤成气理论的指导下，中国天然气地质储量近30年来快速增长，对国民经济的健康发展具有不可替代的作用。
无机成因天然气能否形成有工业价值的气藏？
世界上首例具有商业价值的无机成因烷烃气藏——松辽盆地昌德气田的存在得到证实，成为无机成因烷烃气藏勘探的典型范例，将成为全球无机成因油气勘探的新起点
油气有机或无机成因理论争论两个多世纪，特别是油气无机成因理论至今仍然是科学研究的热点之一。
近几十年来，科学界已肯定存在无机成因的天然气，并发现一批无机成因二氧化碳气藏（田）。在油气能源日益短缺，特别是能源枯竭担忧日益明显的今天，是否存在能源和科学上有重大意义的无机成因烷烃气（田），一直是科学界十分关心的。无机成因天然气能否形成有工业价值的气藏，已成为中国乃至全世界关注的焦点。
针对天然气成因理论的重大国际前沿问题，戴金星率项目组通过对火山期后温泉、泥火山和大量油气井的天然气调查和研究，论证了松辽盆地昌德气田含量达90%的烷烃气是无机成因的，成为有充分地球化学依据的世界上第一个无机成因烷烃气藏。世界上首例具有商业价值的无机成因烷烃气藏的存在得到证实，成为无机成因烷烃气藏的勘探的典型范例，将成为全球无机成因油气勘探的新起点。近3年来，项目组又论证了松辽盆地的兴城气田和升平气田是无机成因烷烃气藏。
高含硫化氢天然气如何高效勘探开发？
通过进一步揭示TSR反应机理，建立了一套识别硫化氢成因机制和分布预测的方法和手段，使高含硫化氢气藏的安全勘探与生产成为现实；发现了TSR对原油裂解与甲烷的大规模生成具有重要的驱动、催化和促进作用
硫化氢是剧毒气体，在人们的印象中是要人命的“破坏分子”。但气藏中的硫化氢是怎样形成的？与烃类气体有何关系？如何预测硫化氢的分布？此类研究是实现高含硫化氢天然气安全勘探开发的关键一步。
多数学者认为，高含硫化氢天然气属于硫酸盐热还原作用（TSR）成因。自上个世纪70年代首次提出TSR以来，多数学者将TSR反应的本质表述为烃类的消耗和非烃类的生成，认为TSR对油藏主要起破坏作用、影响天然气的工业价值，对TSR一直是负面评价，在油气勘探中更多的是回避。
因为硫化氢的成因机制及分布预测难度大，含硫化氢天然气勘探遭遇重大安全难题。从21世纪开始，中国石油对含硫化氢气田勘探开发进行立项研究。项目组通过研究，不仅进一步揭示了TSR反应机理，建立了一套识别硫化氢成因机制和分布预测的方法和手段，使高含硫化氢气藏的安全勘探与生产成为现实，而且修正了国际学术界认为的TSR对油气藏只是一个负面因素的传统认识，发现了TSR对原油裂解与甲烷的大规模生成具有重要的驱动、催化和促进作用，即在形成硫化氢的同时，也促使原油快速裂解和天然气的大规模生成。原油裂解成气的新模型改变了传统认识，我国深层天然气的勘探潜力大大提高。
他们还发现，TSR过程对碳酸盐岩储层具有的明显溶蚀改造作用，促进了碳酸盐岩次生孔洞的发育和高孔高渗优质集层的形成；并在实验室中证实了这一过程，从而提出碳酸盐岩深层存在一个由TSR作用形成的次生孔隙发育带，油气勘探深度下限会有较大幅度下移的认识，为深层油气勘探提供了重要依据。
天然气身份如何鉴定?
对天然气进行DNA鉴定，是预测天然气资源量和分布的基础。论证并研制的一系列判识指标、理论公式和经验图版，使中国天然气的成因鉴别有了一套可行的标准规范和科学依据
天然气组分与石油相比，分子结构和组成元素均简单。天然气组分看不见摸不着、无色无味，对其成因鉴别比石油的难度大得多。如何科学、有效地鉴别不同成因的天然气，一直是国际难题。
几十年来，戴金星等通过在我国油气井、煤矿井下、温泉、泥火山取得3000多个气样，分析组分、碳、氢、硫、氦、氩同位素5万多个第一手数据；同时开发了从天然气中提取轻烃检测和分析技术，从天然气伴生的凝析油和储层沥青提取生物标志物的检测与分析技术，使天然气鉴别指标从以往单一以气相分子扩展到液相（凝析油、轻质油）和固相（储层沥青、干酪根），即从与天然气相关的气液固三相中提取有关鉴别因子分子，使其从简单的元素组成和结构扩展到多元素分子和复杂结构，不仅扩大了鉴别指标的信息范围，而且提高了鉴别精度。
对天然气进行DNA鉴定，是预测天然气资源量和分布的基础。论证并研制的一系列判识指标、理论公式和经验图版，使中国天然气成因鉴别有了可行的标准规范和科学依据。
