第一章 油气藏中流体

石油及天然气地质学中国地质大学（武汉）2015年3月PetroleumandNaturalGasGeology授课老师：王芙蓉E-mail:wfr777@163.com油气藏中有哪些流体？第一章油气藏中的流体天然气地层水问题：为什么气居上、油居中、水在下方？石油第一节石油（原油）CrudeOil第二节天然气NaturalGas

第三节油气田水OilandGasFieldWater第四节油气显示OilandGasShows第五节油气的碳、氢稳定同位素CarbonandHydrogenStableIsotopes一、石油的概念及组成（一）石油的概念石油：以液态形式存在于地下岩石孔隙中的可燃有机矿产。成分上以烃类为主，并含有非烃化合物及多种微量元素；相态上以液态为主，并溶有大量烃气和少量非烃气以及固态物质。石油没有固定的化学成分和元素含量，但元素含量有一定的范围。（二）石油的元素组成石油的元素组成主要是C、H，其次是S、N和O，并含有几十种微量元素。根据Hunt(1979)，石油元素含量如下表：第一节石油(CrudeOil)元素CHSNO

TraceElements含量变化（%）83-8711-140.01-100-1.70.1-4.5几十种平均含量（%）84.5130.650.50.5<n/10000备注>1%高硫石油<1%低硫石油>0.25%高氮石油<0.25%贫氮石油海相石油V/Ni>1陆相石油V/Ni<1原油产地井号井深（m）层位w(C)/%w(H)/%w(S)/%w(N)/%w(O)/%H/C原子比南阳凹陷魏1911335.8-1478.0Eh381.2916.040.410.232.032.37魏1251408.8-1435.6Eh283.4915.492.22张13031893.0-2102.0Eh283.5315.750.310.150.262.26泌阳凹陷古4705610.0-638.8Eh383.7313.990.531.270.472.01杨21218794.0-812.0Eh384.3813.170.261.181.001.87双T306L1375.6-1380.3Eh382.2715.930.240.580.982.32泌2523227.9-3421.6Eh382.8115.140.800.640.602.19江陵凹陷陵761771.6-1780.0Ex84.5214.280.450.340.412.03鄂深142544.0-2546.8Es85.0614.482.04鄂深72696.5-2698.5Ej83.3713.151.690.850.941.89平均值83.4514.740.510.560.742.12我国若干含油凹陷原油元素组成表石油中硫含量平均为0.65%，大多数含量小于1%，属于低硫石油；海相环境和陆相蒸发岩环境中的沉积有机质形成的石油硫含量高，可达5%，被严重降解的石油硫含量可高达10%。（三）石油的馏分组成

石油的馏分：原油在一定沸点区间蒸馏产生的各烃类化合物的混合物。

石油炼制上为人们所常用石油的馏分如下表（据Hunt，1979；潘钟祥，1986）馏分轻馏分中馏分重馏分石油气汽油煤油柴油重瓦斯油润滑油渣油温度（oC）<

3535-190190-260260-320320-360360-530（500）<

530（500）各馏分体积（%）（35度API）0C1-C427C5-C1013C11-C1312C14-C1810C19-C2520C26-C4018C40（四）石油的组分和化合物组成

石油中不同组分的化合物由于分子结构的差异，对吸附剂和有机溶剂具有选择性吸附和溶解的性能。石油可分成饱和烃、芳烃、胶质和沥青质4种组分。石油的化合物组成主要可分为烃和非烃两大类：

/正构、异构烷烃（石蜡烃）\环烷烃

芳烃－芳烃和环烷芳烃

/胶质\

\沥青质/据Hunt（1979）对比重为35°API的环烷型石油的分析，各类化合物的质量百分比为：石蜡烃25％，环烷烃50％，芳烃17％、非烃（胶质和沥青质）8％。饱和烃

/烃\非烃

/石油\含硫、氮、氧化合物多环芳烃双环芳烃单环芳烃异构烷烃＋环烷烃正构烷烃液相色谱、氧化（或层析）胶

质芳

烃饱和烃元素分析红外光谱核磁共振气相色谱气相色谱、质谱色谱－质谱联机5×10-10m分子筛（或尿素络合）烃类＋胶质沥青质＞210℃馏分轻馏分原

油（正庚烷冲洗）（苯冲洗）（吸附在色层柱内）液相色谱氧化铝、硅胶柱（或层析）元素分析红外光谱核磁共振用正己烷沉淀气相色谱蒸馏气相色谱气相色谱、质谱、色－质联机气相色谱、质谱、色－质联机石油组分分析流程图沉淀物可溶物（五）石油馏分组成与化合物组成关系

石油不同馏分中各种化合物含量百分比不同。特点：（1）随馏分沸点增加，化合物分子量增大，化合物C数增加；（2）随馏分沸点增加，石蜡烃和芳香烃含量明显减少，胶质含量明显增加。沸点增加，C数增加，分子量增加二、石油的化合物组成

（一）正构烷烃（CnH2n+2）

石油中正构烷烃主要是C1-C45，可分离鉴定出C90以上的正烷烃，大部分小于C35。正烷烃一般占石油质量的15~25%，轻质石油可达到30%以上，重质油可小于15%。在常温常压下，C1-C4为气态，C5-C15为液态，C16以上为固态。不同成因石油的正构烷烃分布曲线不同，主要有三类。1.主峰小于C15的前峰型，且主峰区较窄；2.主峰在C15-C25之间的中峰型，且主峰区较宽；3.主峰大于C25的后峰型，且主峰区较宽。（二）异构烷烃（CnH2n+2）石油中的异构烷烃以≤C10的为主，C11-25较少，且以类异戊间二烯型烷烃最重要。石油中的类异戊间二烯型烷烃一般认为是由叶绿素的侧链即植醇演化而来，为生物标志化合物。其中最丰富的是姥鲛烷(Pr)和植烷（Ph）。（三）环烷烃（CnH2n）低分子量（<C10）的环烷烃，其中尤以环戊烷和环己烷及其衍生物是石油的主要组分，中等到大分子量C10-35）的环烷烃可以是单环到六环。环烷烃以单环和双环最为重要，占质量的50%-55%，三环占20%，四环以上占25%左右。

四-五环的环烷烃结构与生物体中的四环甾族化合物和五环三萜烯类化合物有明显的相似性，并具旋光性，是石油有机成因的重要证据之一。（四）芳烃和环烷芳烃石油中芳香烃有苯（一环CnH2n-6型）、萘（二环CnH2n-12型）、蒽和菲（三环CnH2n-18型）和苯并蒽和屈（四环CnH2n-24型）。其中以苯、萘、菲三种化合物含量最多。石油中环烷芳烃主要是茚满和萘满以及它们的甲基衍生物。最重要的是四环和五环的环烷芳烃，它们大多与甾萜化合物有关，是生物标志化合物。（五）含硫、氮、氧化合物1.低-中分子量化合物：含S：硫醇、硫醚、二硫化物和噻吩类；含N：喹啉、苯并喹啉、吡啶和咔、唑及其衍生物；含O：有机酸、酚和酮。2.高分子量化合物：主要在胶质和沥青中（如卟啉），这部分化合物研究程度差。

生物标志化合物：沉积物和石油中来自生物体的原始生化组成，其碳骨架在各种地质作用过程中被保留下来的有机化合物。又称“分子化石”、“指纹化合物”或“地球化学化石”。主要有：正构烷烃、类异戊间二烯烷烃、萜类和甾类以及卟啉化合物。（六）生物标志化合物三、石油的分类

（一）分类原则和方法

原则：（1）石油类型与石油的成因应该有联系；（2）简明、方便。（二）石油分类

与其它分类一样，石油分类有很多，我们推荐的分类是Tissot和Welte（1979；1984）分类。他们发现石油饱和烃含量在不同成因类型石油中含量有所不同。

根据上述思想，1978年提出了他们的分类方案。芳烃+NSO：60%正+异构烷烃：20%环烷烃：20%问题：芳烃+NSO：20%正+异构烷烃：50%环烷烃：30%四、海相与陆相石油的基本区别

1、海相石油以芳香—中间型、石蜡—环烷型为主；陆相石油以石蜡型为主，部分为石蜡—环烷型。2、海相石油以低蜡为特征（均小于5%）；陆相石油以高蜡为特征（普遍大于5%）。3、海相石油一般高硫（一般大于1%）；陆相石油以低硫为特征（一般小于1%）。4、海相石油V、Ni含量高，且V/Ni大于1；陆相石油V、Ni含量较低，且V/Ni小于1。5、海相石油一般比陆相石油的δ13C高。例如，第三纪海相石油δ13C一般大于-27‰；而第三纪陆相石油δ13C较小，一般小于–29‰。（注：δ13C=（RS/Rr—1）׉（RS（样品）=13C/12C，Rr（相对标准）=13C/12C）石蜡型石蜡-环烷型环烷型芳香-中间型芳香-沥青型芳香-环烷型陆相海相五、石油的物理性质（一）颜色

在透射光下，乳白、浅黄、褐黄、褐、浅红、棕、黑绿和黑色。石油颜色与胶质和沥青的含量有关，含量愈高颜色愈深。

（二）密度和相对密度

1、密度：多为0.75—0.93g/cm3。2、相对密度：有两类：（1）地质上的，d420=do20C/dw4C（无量纲），或ρor=do60F/dw4C（无量纲），其中：<0.9称为轻质石油，0.9—0.93称为中质石油；>0.93称为重质石油。相对密度随化合物分子量和胶质、沥青含量的增大而增大。（2）商业上的，API=141.5/ρ60F—131.5（度）。API与ρ60F呈相反关系。（三）粘度（油的粘度取决于石油的化学组成、温度和压力）

1、动力粘度（绝对粘度μ）：μ=K·F·P/Q·L（Pa·S)；当常温常压下石油的动力粘度大于10Pa·S时，归为天然沥青。2、运动粘度（ν）：ν=μ/ρ=(ρ为流体密度）（m2s-1)。3、相对粘度（又称恩氏粘度）（Et）：在恩氏粘度计中200ml的石油与20C的蒸馏水在直径2.8mm的细管流出时间（约50s）之比。

问题：石油的颜色、成份、密度和粘度之间有什么关系？密度<0.9，轻质油0.9-0.93，中等原油0.93-0.98，重质油>0.98，特重油重质油及以上原油用常规方法是不能开采的。粘度：几-几十mPa.S，正常原油100-10000，普通稠油10000-50000，特稠油>50000，超稠油（四）溶解性

石油可溶解于多种有机溶剂，例如溶剂：苯、氯仿、二硫化碳、四氯化碳、乙醚等等。在水中溶解度很低，但随水中二氧化碳和烃气的含量增加，溶解度明显增加，有利于初次运移。（五）凝固和液化石油没有明确的凝固点，当温度降低时，常出现固态与液态之间的过渡状态。例如：富含石蜡的石油降低到一定的温度（结蜡点）时，固态蜡从油中析出，开始凝固，温度进一步降低才完全凝固；富含沥青的石油随温度逐渐降低变稠，温度进一步降低才完全凝固。凝固温度与含蜡量和烷烃化合物碳原子数成正相关。（六）导电性石油基本上是绝缘体。（七）荧光性荧光性：在紫外光照射下发出荧光的特性。石油的荧光颜色随非饱和烃含量及其化合物分子量的增加而加深。芳烃呈天蓝色，胶质呈黄色，沥青质呈褐色。（八）旋光性旋光性：旋转偏振光震动面的特性。分右旋和左旋。大多石油旋光性为右旋。旋转角小于几度。石油的旋光性与结构不对称的生物标志化合物有关，因此，石油的旋光性是石油有机成因的证据。（九）热值单位体积或质量石油的发热量（单位1kcal-4.186kJ）。石油的热值1—1.1×104×418.6J/kg。1kg碳燃烧可放出8000kJ热量，1kg氢可到34200kJ。（十）界面现象石油与其他物质一样，都有各种界面现象。燃料热值（J/kg）干木柴焦炭酒精木炭（完全燃烧成CO2）木炭（不完全燃烧成CO）12.6×106

29.8×106

30.2×106

33.5×106

10.5×

106煤气高炉煤气发生炉煤气水煤气沪州天然气专用燃料油41.9×106

3.7×106

5.0×106

1.1×106

36.1×106

41.3×106

柴油石油煤油汽油氢气泥煤褐煤烟煤无烟煤硝棉火药硝棉（干）硝化甘油火药硝化甘油42.7×106

44.0×106

46.1×106

46.1×106

142.5×106

13.8×106

16.8×106

29.3×106

33.5×106

3.8×106

4.6×106

5.1×106

6.3×106

标准燃料29.3×106（J/kg）石油沥青矿物是指石油在热力、氧化和细菌等一系列物化和生物作用下次生变化的产物。与油气关系不大物理分异可以指示油气凝析油（condensate）

1、凝析油的概念

凝析油是指在地层特殊温压条件下，液态烃逆蒸发形成的凝析气被开采到地面后，由于温度和压力降低而逆凝结为液态烃即凝析油，它的密度小，一般在0.8g/cm3以下，胶质、沥青质含量低以及含蜡量低，甚至不含。正常蒸发情况下，随压力增加，液相增加，气相减少。正常凝结情况下，随压力降低，液相减少，气相增加。逆蒸发：随压力增加（或随温度降低），液态烃转变为气态烃的现象。

逆凝结：随压力降低（或随温度增加），气态烃转变为液态烃的现象。地区或井号产出层位产出深度（m）产出物塔里木柯克亚Nx3200-3900凝析油塔里木沙雅∈-O5300轻质油准噶尔夏子街T21500凝析油鄂尔多斯胜利井P13900凝析油四川盆地中坝T2-3凝析油四川盆地八角场J1-32900-3650凝析油东濮文留Es2900凝析油辽河界3井J32000凝析油黄骅板桥2970凝析油苏北黄桥Ny370凝析油苏北黄桥D2290凝析油苏北黄桥S22620凝析油南海琼东南3500-3900凝析油济阳弧岛Nm760-780凝析油松辽黎参1井K1450凝析油吐哈盆地J凝析油从产层深度来看，最浅的仅370m左右，最深者则5000m以上。从地区来看，几乎我国所有的含油气盆地和地区都有凝析油的分布。

2、凝析油的成因与有机质类型、有机质成熟度、油气运移分馏作用和混合作用等因素有关。

海相腐泥型有机母质生成的凝析油，出现在高成熟阶段（镜质体反射率Ro=1.35%～2.0%）（Tissot和Welte，1984）；陆相湖盆混合型有机母质生成的凝析油，主要出现在成熟-高成熟阶段（镜质体反射率Ro=0.7%～2.0%）；海陆过渡相及内陆沼泽相煤系地层腐殖型有机母质生成的凝析油，可出现在低成熟阶段（镜质体反射率Ro=0.5%～0.7%），也可出现在成熟-高成熟阶段。烃类的运移作用也可以形成凝析油气藏。在垂直运移过程中，下部油藏中的烃类气体和轻质组份，由于扩散或渗透作用，从储层顶部盖层逸出到上部层位。到达上部层位后，如果存在相对更好的盖层时就会聚集形成凝析油气藏。高蜡凝析油的形成被认为主要与煤系地层中腐殖型烃源岩热演化生烃（如吐哈盆地西部凹陷部分高蜡凝析油田或轻质油田）、运移分馏作用（黄骅坳陷千米桥古潜山高蜡凝析油气田）以及混合作用或气洗作用（如苏北盆地盐城凹陷盐城1井区高蜡凝析油藏和塔里木盆地柯克亚凝析油气田）等有关。凝析油的类型饱和烃(%)芳香烃(%)饱/芳煤系腐殖质生成的凝析油76.5-83.916.2-23.63.2-5.2陆相混合型有机质生成的凝析油89.5-93.56.5-10.48.6-14.5海相腐泥质生成的凝析油92.2-94.85.2-7.811.8-18.2凝析油一般以饱和烃含量为主，芳烃含量变化较大，胶质含量低，大部分没有沥青质。不同母质类型形成的凝析油族组成存在一定差异。我国凝析油中烃类组份（据陈践发等1995）3、凝析油的化学组成特征地区井号层位主峰碳数最大碳数东濮凹陷文12Es2nC12nC29文31Es4nC9nC29鄂尔多斯盆地任6PnC9nC25任4PnC7兔1PnC9nC26四川盆地中24TrnC9nC28中23TrnC8nC27川46J1znC10nC28川43J1znC9nC29济阳坳陷胜坨10-8EnC6nC21我国部分凝析油的正构烷烃主峰碳数和最大碳数的分布范围比正常原油要窄，碳数分布相对要低，其最大碳数均在nC20以上，最高可达nC29。主峰碳一般为nC9，最低者为nC6，最高者为nC12。碳数分布上存在的这种差异一般与母质和成熟度有关。我国一些凝析油正构烷烃分布特征（据徐永昌，1994）我国不同类型的凝析油中姥鲛烷和植烷的含量也具有明显差异，煤系地层腐殖型有机质生成的凝析油其姥鲛烷/植烷（Pr/Ph）相对较高，在2.3-6.8之间，通常该比值都大于3。而海相腐泥型母质生成的凝析油Pr/Ph值则相对较低，为0.1-1.4左右，一般均小于1。而陆相混合有机质生成的凝析油（Pr/Ph）值介于二者之间，为1.4—3.8。造成这种差异的原因主要是与生成凝析油的母质类型以及源岩的沉积环境有关。煤系地层其形成环境为沼泽相，通常为氧化环境，在沉积作用过程中有利于姥鲛烷的生成；而海相烃源岩则偏还原环境，在沉积作用过程中有利于植烷的形成。陆相湖泊沉积则为弱氧化一弱还原环境。由于这三者的环境不同而造成（Pr/Ph）值的明显差异。稠油（heavyoil）

1.稠油的概念及分类稠油是相对于原油的粘度而言的，当原油的粘度在100-10000mPa·s之间时称为稠油，稠油的密度分布在0.935-1.000g/cm3之间，故稠油亦为重质原油。稠油是一种分布广泛、资源量巨大的能源。据Deming（2001）估计全世界稠油资源量可达8600×108吨。

1982年2月，第二届国际重质原油（稠油）及沥青砂学术会议讨论制定了重质原油和沥青砂油(沥青)的定义：重质原油是指在原始油藏温度下脱气油粘度由100-10000mPa·s或者在15.6℃及大气压下密度为934-1000kg/m3（10oAPI）的原油；沥青砂油是指在原始油藏温度下脱气油粘度超过10000mPa·s，或者在15.6℃及大气压下密度大于1000kg/m3(小于10oAPI)的石油。法国石油公司及委内瑞拉能源矿业部对重质原油提出了不同的分类标准；前者按密度0.935-0.965、0.966-0.993、0.994-1.040g/cm3或者粘度100-1200，8000—1500，1300-15000mPa·s（37.8℃）将重质原油分为I、II,III类，后者将密度为0.934-1.000g/cm3、粘度小于10000mPa划分为重质原油（稠油），密度大于1.000g/cm3、粘度大于10000mPa·s划为特重原油（特稠油），密度大于1.000g/cm3，且粘度大于10000mPa·s划为天然沥青（超稠油）。分类第一指标第二指标开采方式粘度（mPa·s）相对密度(20℃)普通稠油50*(或100)～1000050*～150*150*～10000>0.9200>0.9200>0.9200可以先注水特稠油10000～50000>0.9500热采超稠油(天然沥青)>50000>0.9800热采我国稠油沥青质含量低、胶质含量高、金属含量低，稠油粘度偏高，相对密度则较低。在分类标准中，以原油粘度为第一指标。相对密度为其辅助指标，当两个指标发生矛盾时则按粘度进行分类。我国稠油分类标准2.稠油的成因（1）原生稠油

原生稠油指未遭受过生物降解、水洗、氧化等作用的稠油，原生稠油的形成主要与生烃母质的生源构成、沉积环境和原油的早期生成等因素有关。生源构成是指形成原生稠油的生烃母质多以低等水生生物为主，如藻类、细菌等，这类有机质中不仅含有丰富的类脂物，具有早期生烃的特点，还含有较丰富的胶质、沥青质类生物有机大分子，胶质、沥青质类化合物均为含硫、氮、氧等杂原子的化合物，组成复杂，分子量较高。由于原生稠油主要形成于有机质演化的未成熟一低成熟阶段，有机质热演化程度低，因此化学组成保留了较多的胶质、沥青质类化合物，原油的高密度特点主要与高胶质和沥青质含量有关。

（2）次生稠油次生稠油一般地说，来自正常的液态原油。严格地说，所有原生原油经过次生改造都可以成为次生稠油。原生原油在储集层中，通过生物降解作用、水洗作用、挥发物的损失和无机氧化作用等一种或几种过程而发生降解，造成原油中轻质端的减少，链烷烃和低分子量的烷烃基本损失，使稳定的苯并噻吩及其衍生物，多环芳烃、胶质和沥青质的含量增加。在某些条件下通过厌氧细菌的作用，从硫化物中分离出来的硫与烃类反应，增加了原油中硫的含量和重组分的丰度。3.稠油的化学组成特征原生稠油与次生稠油在化学组成上最显而易见的差别是原生稠油保持了完整的正构烷烃系列分布（C13～C35）和类异戊二烯烷烃系列分布（iC15～iC21）。次生稠油的正构烷烃、类异戊二烯烷烃则由于次生作用不同而发生程度不同的损失，在较严重生物降解稠油中正构烷烃以及类异戊二烯烷烃将全部损失。对比：原生稠油与次生稠油的本质差异在于成藏后是否经过次生改造，如果原生稠油也经过了次生改造，将变得更稠。稠油与常规轻质原油相比主要有以下特点：

1)粘度高、密度大、流动性差。

2)稠油中轻质组分含量低，而胶质、沥青质含量高。

3)稠油粘度对温度敏感，随着稠油温度的降低其粘度显著增大，这是稠油热采的主要机理，当温度每增高10℃，其原油粘度降低—半。国家油田原油相对密度组份(%)油质胶质沥青质中国辽河高升胜利孤岛0.94-0.960.94645.4加拿大AthabaskaColdlakePeaceRiver1.1050.9941.02643.4953.5750.0023.3928.3230.5018.015.019.5委内瑞拉Jobo1.02025.408.6稠油组分对比思考题1、解释下列名词：石油、稠油、石油馏分、相对密度和API度、恩氏粘度、旋光性、石油荧光性、稠油、凝析油。2、石油由哪些元素组成？其含量如何？3、石油有哪几个组分？4、石油馏分和化合物组成关系。5、石油的分类。6、海相与陆相石油的基本区别。7、石油的物理性质有哪些方面？8、凝析油的成因。9、稠油的成因及分类。第二节天然气（gas）一、天然气的概念及产状（一）天然气的概念

广义的天然气：自然界中的一切气体。如：大气、地表沉积物中气、沉积岩中气、海洋中溶解气、变质岩中气、岩浆岩中气、地幔排出气、宇宙气。

狭义的天然气：地壳上部各种天然气体，主要是指聚集成气藏的烃类或非烃类气体，包括聚集型、分散型和非常规的烃类和非烃类气体。（二）天然气的产状

按相态分：游离态、溶解态、吸附态、天然气水合物

按形成地质条件和成藏要素分：常规气、非常规气

按与石油产出关系分：伴生气、非伴生气

1、聚集型天然气以游离状态聚集的天然气。进一步分三类：（1）气藏气：在圈闭中独立成为具有一定工业价值的天然气。（2）气顶气：与油共存于油气藏呈游离态存在于油藏顶部的天然气。（3）凝析气：在地下较高温压条件下，凝析油因逆蒸发作用而气化，呈单一气相存在。采出后因地表温压条件降低逆凝结作用呈液态产出，与凝析气藏中的天然气分离。含有凝析油的气藏气（是一种特殊的气藏气）。

气藏气特别是巨大的非伴生气藏是石油地质研究的重点，部分气藏气可以存在于油气田中，在垂向与横向上与油气藏保持一定的联系气顶气在分布上和成因上与石油都有密切的联系，特点主要为：重烃气含量多大于5%，个别高于甲烷。重烃气的含量多少取决于石油的组成和密度2、分散型天然气（1）油溶气：溶于石油中的天然气。（2）水溶气：溶于水中的天然气。（3）固态气水合物：烃类气体化合物分子与水分子结合形成的固态化合物。俗称可燃冰。

气水化合物分子中，水的冰晶体格架扩展为包括天然气分子的晶体。主要有：较小的单位晶胞中含有46个水分子和8个甲烷分子；较大单位晶胞中含有136个水分子和8个丙烷或丁烷分子。标准温、压条件下，每立方米气水合物含有近60～164m3甲烷。油溶气存在于任一油藏内，每吨油溶气的数量从几立方米到上千立方米，采油时分离出的天然气可以回注于油藏或做燃料水溶气富集程度受地下温度、压力、水矿化度、二氧化碳含量和储层水数量等因素控制。成分主要为甲烷，含有少量的二氧化碳、氮气、乙烷、丙烷和稀有气体。分为低压水溶气和高压地热型水溶气气水合物形成于特定的温压条件下：较低的温度和较高的压力。因此，气水合物分布在冻土、极地和深海沉积物分布区。天然气水合物资源地域分布图3.非常规天然气（1）页岩裂缝中气（fracturedshalegas）——指页岩裂缝和孔隙系统中的生物气和热解气，它可以是有机和无机颗粒表面的吸附气，也可以是裂缝和孔隙中的游离气，有时与油伴生。（2）浅层生物气（shallowbiogenicgas）——一般指埋深不大于1000m的沉积物和烃源岩中的有机质在未成熟阶段由厌氧菌作用下形成的以生物甲烷为主的天然气，有时混有热解气。（3）盆地中心气（basin-centeredgas）——指发育在盆地浅处和深部的储存在致密砂岩中的热成因气，有时称深盆气和致密砂岩气。（4）煤层气（coalbedgas）：煤层中吸附和游离态的天然气，又称为瓦斯。4.伴生气和非伴生气1、伴生气位置上伴生气：气顶气、油溶气和油藏周围（上、中、下方）的气。成因上伴生气：成油过程中形成的各种天然气。2、非伴生气：位置上非伴生气：与油藏分布没有关系。例如：某些气藏气。成因上非伴生气：煤系有机质或未成熟的有机质形成的生物成因天然气。（三）非烃类组成

气藏气中常见的非烃气有N2、CO2、H2S、H2、CO、Hg蒸气及惰性气体，有时还含有少量有机硫、氧、氮化合物。非烃气的含量一般小于10%，但亦有少量非烃气的含量超过10%，极少数是以非烃气为主的气藏，如N2气藏，CO2气藏、H2S气藏。

除上述外，还有痕量到微量的稀有气体，如氦、氖、氪、氩、氙、氡等惰性气体，它们在沉积圈中含量较低，不能单独形成气藏，而常与其它气体共存于气藏中，少部分则溶于石油及地层水中。在泉水中微量稀有气体，具有医疗价值。但要使稀有气体作为气藏来开采，必须含有相当大的浓度，而且数量相当大时，才有经济价值。2003年12月23日晚10时，重庆市开县高桥镇境内由川东石油钻探公司承钻的中国石油天然气集团公司西南油气田分公司川东北气矿罗家16H井发生天然气井喷事故，造成人员严重伤亡。气荒？1、天然气发电，具有缓解能源紧缺、降低燃煤发电比例，减少环境污染的有效途径，且从经济效益看，天然气发电的单位装机容量所需投资少，建设工期短，上网电价较低，具有较强的竞争力。2、天然气是制造氮肥的最佳原料，具有投资少、成本低、污染少等特点。天然气占氮肥生产原料的比重，世界平均为80%左右。3、可作居民生活用燃料。随着人民生活水平的提高及环保意识的增强，大部分城市对天然气的需求明显增加。天然气作为民用燃料的经济效益也大于工业燃料。4、以天然气代替汽车用油，具有价格低、污染少、安全等优点。5、天然气曾被视为最干净的能源之一，再加上1990年中东的波斯湾危机，加深美国及主要石油消耗国家研发替代能源的决心，因此，在还未发现真正的替代能源前，天然气需求量自然会增加。“春晓”气田占地面积达2.2万平方公里，几乎相当于一个台湾省，是一个四方合作项目，包括中海油，中石化，优尼科和英荷壳牌，中海油和中石化合起来绝对控股。2003年5月，项目合作签字仪式由中国总理温家宝亲自主持在北京举行，整个项目估计投产两年后可年产气达24.96亿立方米。而在距离这个巨型气田五公里的地方，则经常有日本的飞机在上空盘旋，“春晓”天然气田的位置距离日本单方面划定的所谓两国东海“中间线”只有5公里，日本担心他们境内的资源通过矿脉发生吸管效应流向中国一方。“春晓”开采设施建成后，通过海底管道每年可向浙江省和上海地区输送25亿立方米的天然气。据日本的考察，这些海域中埋藏着足够日本消耗320年的锰、1300年的钴、100年的镍、100年的天然气以及其他矿物资源和渔业资源，这些资源足以使日本从天然资源贫乏国家摇身一变为“天然资源大国”。另外一方面，按照国际惯例，地下资源横跨好几个国家时，要根据储量的比例分摊利益。

为了避免大地震之后出现核灾难，日本4座核电站的11个核反应堆目前已经停止运作，开始使用天然气来取代核反应堆发电。地震后，日本已向俄罗斯发出能源求助信号。俄罗斯表示，萨哈林海域的石油天然气项目“萨哈林2号”将增加对日本的液化气供应。俄方可以紧急提供最多15万吨液化天然气(LNG)，还可以增加煤炭供应。相比于燃煤和燃油发电，燃气发电更加清洁高效。日本燃气应急发电需求增加，或刺激国际天然气价上行。二、天然气的化学组成

（一）概述气藏和油气藏中天然气，无论是气藏类型，还是气体中化合物组成，都是以烃类气体为主。（二）烃类组成1、甲烷：是烃类气体主要化合物。2、重烃气（乙烷及其以上，C2+）：其中以乙烷和丙烷为主。有时有少量的环烷烃和芳香烃。根据烃类天然气中甲烷气和重烃气含量，常将其分两类：（1）干气：C2+<5%。（2）湿气：C2+>5%。天然气组成（体积%）资料来源CH4C2H6C3H8C4H10＞C5H12非烃典型湿气典型干气84.696.06.42.0Heron，（1964）表2－4典型干、湿气烃类组成表三、天然气的物理性质（一）天然气基本物理性质1、分子大小

表2-6石油、天然气的各种化合物分子长度

表2-7天然气、水和液-固态烃类和非烃类化合物分子有效直径

由上表可以看出，天然气化合物分子的长度和有效直径要比石油化合物分子长度和有效直径一般要小，前者更有利于运移。

组成甲烷/硫化氢二氧化碳乙烷丙烷/异丁烷正烷烃杂环化合物沥青质长度（10-10m）6.54.2-4015-30>50分子有效直径（10-10m）分子有效直径（10-10m）分子有效直径（10-10m）氦2.0二氧化碳3.3正烷烃4.8氢2.3氮3.4环烷烃5.4氩2.9甲烷3.8杂环化合物10-30水3.2苯4.7沥青质50-1002、表观分子量表观分子量（Mg）：天然气中各种化合物平均分子量，按公式计算：

Mg=∑Yi·Mi上式中，Yi、Mi分别是第i种化合物的摩尔分数和分子量。3、密度和相对密度（1）密度是指单位体积气体的质量（g）：

g=P·Mg/ZRT上式中，P-压力，Mg-表观分子量，Z-压缩因子（理想气体等于1），R-通用气体常数，T-绝对温度。天然气混合物的密度：在地表一般0.7—0.75kg/m3；在地下可达150—250kg/m3，凝析气可达225—450kg/m3。（2）相对密度（rg）天然气的相对密度一般是指相同温度和压力条件下，天然气的密度（ρg）和空气的密度（ρa）之比。

rg=g/a=Mg/MaMa为空气的表观分子量（28.97）。天然气中各烃类组分的相对密度为甲烷0.5539至丁烷2.0068，因此烃气混合物的相对密度0.56—1.0之间，随重烃及CO2、H2S的含量增加而增大。因此，它们通常比空气要轻。4、溶解度

天然气溶解度：单位体积的溶剂溶解天然气的体积。（1）在水中溶解度天然气在水中溶解度（Q）用亨利公式表示：Q=C·PP为压力，C为溶解系数或亨利系数（即：一个大气压下单位体积水溶解天然气的体积）。天然气溶解度与压力成正比。各种化合物的溶解系数是不同的，与温度和水中其它溶质浓度含量有关。当水中含溶解有二氧化碳时，烃类气体溶解度会增加。表2－8常见的天然气组分在纯水的溶解系数（20℃，1×105Pa）天然气组分甲烷乙烷丙烷丁烷异丁烷二氧化碳硫化氢氮气溶解系数0.0330.0470.0370.0360.0250.872.580.016（2）在石油中溶解度天然气在石油中的溶解度是指在地层温压条件下液态原油中所溶解的、并在温压降低后析出的气体数量。单位m3/m3.烃类天然气在石油中溶解度（或溶解系数）大大高于在水中溶解度（溶解系数），影响因素主要是温度、压力天然气的组成和原油轻组分含量。压力越大，溶解度越大；温度增加，溶解度降低；烃气碳数增加，溶解度增加；重烃气含量越多，溶解度越大。相同条件下，低碳数烃含量高的轻质原油较重质原油有更大的溶解天然气能力。

5、粘度混合气体的动力粘度（g）用下式表示：

g=∑

i·

Yi·

Mi0。5/∑Yi·

Mi0。5

i、Yi、Mi分别是第i种气体化合物的粘度、摩尔分数和分子量。天然气的动力粘度要比石油小得多，一般只有后者百分之几。随非烃气含量增加而增大。6、吸附作用天然气被岩石吸附的现象。单位质量岩石吸附天然气量大小与岩石类型和天然气化合物类型以及压力温度等有关。常温下甲、丙、丁烷的吸附值如表2-9。

表2-9岩石对气态烃吸附值7、热值烃类天然气是优质的燃料。气体岩石压力（mmHg※）吸附含量（cm3/kg）甲烷砂岩粘土685.8762.2529.671.8丙烷砂岩粘土73.87725.07600.61,012.9丁烷砂岩粘土791.53690.401,152.31,643.9（二）烃类气、液相态1、单组分相图（1）露点：相图中气体开始液化的点（图2-13中A和A’点）。（2）泡点：相图中液体开始汽化的点（图2-13中B和B’点）。（3）临界点（K）：泡点线和露点线的交点。（4）临界温度（Tk）：临界点对应的温度。高于此温度，无论压力多大，都不产生液相。或者说，不产生液相（只产生气相）的最低温度。（5）临界压力（Pk）：临界点对应的压力。或者说，气液共存的最大压力。换言之，高于此压力，无论温度多少，都不能产生气液共存。2、多组分相图（1）临界凝析温度点（K1）：PT相图中产生液相最高温度点。换言之，高于此温度，无论压力多大，都不产生液体（和凝析油气）。（2）临界凝析压力点（K2）：PT相图中能产生其液相共存的最高压力点。换言之，高于此压力，无论温度多少，都不能产生气液共存（只是或液或气或凝析油气）。（3）逆蒸发：随压力增加（或随温度降低），液态烃转变为气态烃的现象。（4）逆凝结：随压力降低（或随温度增加），气态烃转变为液态烃的现象。石油天然气化学组成分子量大（75～275），结构复杂，H/C原子比相对低（1.4～2.2），碳同位素的分馏作用弱分子量小（小于20），结构简单，H/C原子比高（4～5），碳同位素的分馏作用显著物理性质可包容气、液、固三相而以液相为表征的混合物；石油粘度为n～n×10-3mPa·s，只含有极少量液态烃和水的单一气相；密度比石油小得多，既易压缩，又易膨胀；粘度仅n×10-2～10-3mPa·s，天然气的扩散能力和在水中的溶解度均大于石油。“世界上已探明的天然气储量中，约有90%都不与石油伴生，而是以纯气藏或凝析气藏的形式出现，形成含气带或含气区。这说明天然气地质与石油地质虽然有某些共同性，也有密切的联系，但天然气毕竟有它自身发生、发展、形成矿藏的地质规律”（包茨，1988）。思考题1、解释下列名词：天然气、煤层气、固态气水合物、干气、湿气、天然气表观分子量、泡点和露点、临界温度、临界压力。2、天然气的产状。3、天然气的化学组成。4、天然气的物理性质。第三节油田水（(oilandgasfieldwater）一、油田水的概念及产状（一）油田水的概念广义的油田水：油田区域内的地下水，包括油层水和非油层水。狭义的油田水：油田区域与油层直接连通的地下水（油层水）。（二）油田水的产状1、按油田水与平面分布2、按油田水与油气藏上下位置关系范围关系油气藏（1）底水（2）边水（1）上层水（2）夹层水（3）下层水

3、按油田水在岩石孔隙中存在状态分：

（1）吸附水：吸附在矿物表面的水，在一般温压条件下不能自由移动。（2）毛细管水：在地质条件下不能自由流动的水。（3）自由水：在重力作用下可以自由流动的水。（4）气态水：充满在未被水饱和的岩石孔隙中，通过蒸发和凝结作用与液态水相互转化。二、油田水来源和形成（一）油田水来源（1）沉积水：早期沉积物孔隙水保留下来的水。（2）渗入水：大气降雨渗入地下形成的水。（3）转化水：沉积物在成岩过程中或有机质成烃作用中产生的水。（4）深成水：岩浆作用或变质作用形成的水，或称内生水、原生水。（二）油田水的形成国内外学者提出的主要成因有：沉积成因说、有机成因说、渗滤成因说和原生成因说。油气田水可以看作由沉积水、渗入水、转化水和深成水的某一种为主或它们以不同比例混合而形成的水。一般认为油气田水主要起源于沉积水和转化水，也有少部分来自渗入水和深成水。海相或陆相沉积作用将沉积水和沉积物一起埋藏下来后，只有少部分水与沉积物一起被埋藏到更大的深度，形成沉积岩中的孔隙水（成岩水）。由于地下温度、压力的增加，孔隙水除了经历封闭和浓缩作用以外，岩石中的可溶物质在水中的溶解度增加，并发生离子交换作用，使水中的矿化度升高，离子组成发生改变。因此，在大多数情况下，油气田水的矿化度比沉积水的矿化度要高，甚至高得多。三、油田水的化学组成及矿化度（一）油田水化学组成1、无机组成溶质主要组成：Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-、HCO3-、CO32-。溶质微量组成：I、Br、B、Ba、Sr、F、Fe、Li、Al、Sn、V、Ni、NH4+。溶解的气体：O2、N2、CO2、He。

2、有机组成烃类：油层水较非油层水溶解有较多的烷烃和芳香烃化合物。酚类：油层水较非油层水溶解有较多的酚类化合物，以甲酚和邻甲酚为主。有机酸：油田水中可溶解有环烷酸、脂肪酸和氨基酸。

3、溶解气除气态烃外，还有O2、H2、CO2、H2S、He（二）油田水的矿化度

矿化度是指单位体积油气田水中溶解固体物质的总和。海相石油的油田水矿化度一般较高，70%的海相石油矿化度大于100g/l，但有的接近淡水。陆相石油的油田水矿化度一般较低，一般小于50g/l。（A）硫酸钠型：（Na+—Cl-）/SO42-<1。大陆水。（B）重碳酸钠型：（Na+—Cl-）/SO4

2->1。大陆水。（C）氯化镁型：（Cl-—Na+）/Mg2+<1。海水。（D）氯化钙型：（Cl-—Na+）/Mg2+>1。深层水。四、油田水的类型（一）油田水的分类推荐的分类为Sulin（1946）的油田水分类。该分类以Na+、Mg2+、Cl-和SO42-离子的含量（毫克当量百分数）将油田水分成：（二）油田水的成因类型分布Sulin（1946）认为：（1）油田水中以氯化钙型为主，重碳酸钠型次之，硫酸钠型和氯化镁型罕见。（2）油田剖面油田水自上而下，一般有下列规律：重碳酸钠型、氯化镁型（有时缺损）、氯化钙型。水的类型成因系数(毫克当量%表示浓度比)Na/Cl(Na-Cl)/SO4(Cl-Na)/Mg大陆水硫酸钠型>1<1<0重碳酸钠型>1>1<0海水氯化镁型<1<0<1深成水氯化钙型<1<0>1表2-11Sulin水分类思考题1、解释名词：油田水、吸附水、束缚水、自由水、沉积水、渗入水、转化水、渗成水。2、油田水的产状。3、油田水的来源。4、油田水的化学组成和矿化度5、油田水的Sulin成因分类和一般分布规律。第四节油气显示（oilandgasshows）一、油气显示的概念和成因类型（一）油气显示的概念油气显示：石油、天然气、石油沥青矿物在地表的天然露头或钻井的人工露头。按相态分：气态、液态、固态；按观察和分析方法分：显微显示、间接显示、宏观直接显示。西段：四棵树泥火山塔里木盆地油苗沥青《易经》：“泽中有火”,“上火下泽”。泽，指湖泊池沼。“泽中有火”，是石油蒸气在湖泊池沼水面上起火现象的描述。此书在西周时（公元前十一世纪至公元前771年）已编成，距今三千多年。一千九百年以前东汉文学家、历史学家班固（公元32~92年）所著的《汉书·地理志》。书中写道：“高奴县有洧水可燃”。高奴县指现在的陕西延安一带，洧水是延河的一条支流。这里明确记载了石油的产地，并说明石油是水一般的液体，可以燃烧。南朝（公元420~589年）范晔所著的《后汉书·郡国志》。此书在延寿县（指当时的酒泉郡延寿县，即今甘肃省玉门一带）载有：“县南有山，石出泉水，大如，燃之极明，不可食。县人谓之石漆”。清朝乾隆年间，在渤海海面上曾经出现一次奇观-平静的大海突然起火，海水沸腾，民众争相观看，以为是张羽煮海的神话传说再现。清代的海上大火无疑是从海底冒出的石油和天然气。《天津县志》载“烧海凡三日不熄”，这是中国海域油气资源的最早记载。K1tgJ1s5029m取芯深度：4963-4971mP=5.23%，K=0.224md浪成波纹交错层理，4965.11-4965.35m取芯深度：5106.12-5114.36mP=10.38%，K=2.79md河口坝，5109.41-5109.84m取芯深度：5060-5066mP=10.92%，K=4.43md分流河道，5109.41-5109.84m（二）油气显示的成因类型

1、与地下油气藏有关的显示可能有多种成因地下油气藏中的石油和天然气可沿断裂面、不整合面、岩层层面、裂隙、节理或刺穿岩体周围等运移通道溢出到地表。2、与含油层出露有关的显示含油层出露有各种原因出露地表：导致这类含油气层出露的主要原因是地壳抬升剥蚀，或是河流的侵蚀切割，也可以是断层的错断上升。3、与生油层出露有关的显示生油层出露地表也可以产生石油显示，生油层本身亦可含油或储油，如泥岩裂缝含油或油侵，灰岩中的晶洞油苗等。

二、油气显示主要类型的特征1、油气苗：油、气（流）的地表天然露头。油气苗是最可靠、最直接的油气显示类型之一。油苗可以从出露的油层中直接渗出，也可以从地下油层中沿断层面和不整合面等运移到地面；气苗常常在水中呈连续或断续的气泡冒出。著名的京山古油藏2、含油和沥青岩石：含油岩石是指被液态原油浸染的岩石。含油岩石：被液态原油浸染的岩石。主要是含油砂岩，按其被浸染的程度可分为：油砂——全部被原油所饱和浸润；油斑——局部被原油浸染，浸染部位往往是岩石粗粒结构部分或各种缝隙；油迹——岩石被原油局部轻微浸染。含沥青岩石：在岩石孔隙中充填有分散固态沥青的岩石。分散沥青一般以基质或胶结物形式而存在，个别情况下固态沥青也可能是再沉积的颗粒。塔河油田三叠系油浸砂岩彼奇湖是一个自然的沥青湖，位于拉贝亚，在特立尼达岛西南方。这个湖没有一滴水，有的却是天然的沥青，因此人们称其沥青湖。彼奇湖被认为为旅游胜地，每年吸引大约20,000位参观者。它已经被比作“坏停车场”并且已经被叫为“在加勒比海里的最丑陋的旅游胜地”。3、泥火山：地下聚集的高压气体和（液体）与沉积物（或岩石）混合喷发到地表形成的锥状体。

泥火山的气体常是高压的可燃性天然气，有时还伴有原油和地下水。但泥火山的气体有时主要是非烃气。4、油矿物：原油氧化或热变质产生的矿物。油矿物是较之石油更复杂的有机化合物的混合物，故它没有固定的化学成分和物理常数。它们的成因包括：（1）物理分异：地蜡；（2）氧化成因：各种沥青；（3）热变质：碳沥青、次石墨等。应说明，变质成因的沥青矿物中有些与石油并没有成因联系，至少没有明确的成因联系，称之为准油矿物。泥火山位于独山子城区西南部的一个山峰上，主要有两个喷出口两者相距约100余米，由于气候原因，两个喷口现已围上铁栅栏。较大的一个喷口直径约60厘米，高出地面1米余。喷口内是粘稠的泥浆，泥浆呈灰绿色，略带油气味，不停的向外翻泥泡，汇集的泥浆沿西南侧的开口外溢。三、油气显示评价油气显示评价：可说明所在地区或盆地地史中曾经发生过油气生成和运聚过程，且油气藏已遭受一定程度或全部的破坏。油气显示的发现，特别是新探区油气显示的发现，对于油气前景评价和进一步勘探有重要的指导意义。另外，要十分重视钻井中人工油气显示的研究。评价油气显示与油气藏可能存在的关系。油气显示可从质和量两个方面评价，但从质的方面即对油气显示类型与油气藏关系进行评价和认识是最主要的。油气显示评价主要依据油气显示成因类型。液态和气态显示是典型的直接显示。只要发现活的油气苗，就是地下油气藏存在的直接证据。灰岩晶洞中死油苗主要说明灰岩本身有生油能力，但能否在附近形成油气藏，还要看有无运移、储存和圈闭条件。对于气苗还应注意区分油型气与沼气、浅层生物气和煤成气。沼气一般无工业价值，浅层生物气一般不伴有石油，煤成气可能仅伴有少量的石油。这几种气体成因可通过气体的成分分析和同位素指标加以区别。固体显示与地下油气藏可以相关，也可以无关，这取决于出现的固体显示是油矿物还是准油矿物及其变质程度如何。一般说，物理分异和氧化形成的油矿物与地下油气藏相关性大，且可为出露地表的油气层形成沥青封闭条件。思考题1、解释名词：油气显示、含油岩石、含沥青岩石、油矿物。2、油气显示的成因类型及其主要特征。3、油气显示评价的主要依据。第五节油气的碳、氢稳定同位素

（carbonandhydrogenstablelsotopes）一、有关同位素的基本概念1、同位素效应：物质参与生物、化学和物理的作用过程中，其中元素的一种同位素被另一种同位素所取代，从而引起物质的物理、化学性质变化的现象。同位素效应可以明显地影响分子扩散迁移速率，化学反应速率等。同位素效应的根本原因是同位素质量上的差异，这种差异越大，则同位素效应越显著。2、同位素分馏作用：参与生物、化学和物理作用的各种物质之间同位素发生转移和分配作用，以达到同位素稳定平衡的过程。

二、碳、氢稳定同位素在自然界的丰度、比值、标准和δ值

（一）碳、氢稳定同位素在自然界的丰度、比值和标准原油中常见的碳、氢的稳定同位素在自然界的分布、比值符号和标准。原子序数同位素丰度（%）同位素比比值标准及符号δ值符号11H99.9852H0.0152H/1H1.5×10-4标准平均大洋水缩写号SMOWδD（‰，SMOW）612C98.89213C1.10813C/12C1.12×10-2南卡罗来纳州白垩系皮狄组美洲板箭石缩写代号PDBδ13C（‰，PDB）表2-12自然界中碳、氢稳定同位素的符号、丰度、同位素比值及标准简表自然界不同的含碳、氢物质的同位素丰度有着明显的区别，同位素的比值D／H，13C/12C也各不相同。利用这一特性可确定油气的成因，进行油气源对比和油气运移等研究。（二）δ值的定义和不同标准δ值换算

同位素比值的测量和对比单位一般是用千分数来表示，δ值的定义如下：

式中的RS为样品的同位素比值，对于碳、氢稳定同位素，分别以D／H、13C/12C；Rr为标准的稳定同位素比值(氢为SMOW的D／H，碳为PDB的13C/12C）。

标准名称13C/12Cδ13C（‰，PDB）PDB（芝加哥标准）BaCO3（斯德哥尔摩标准）石墨（NBS，No.21）石油（NBS，No.22）周口店灰岩（中国标准）福一井甲烷（中国四川）1123.72×10－51112.15×10－51092.48×10－51090.68×10－51123.60×10－51084.40×10－50－10.3－27.8－29.4－0.1－26.08表2—13常用的碳同位素标准的13C/12C值同一种元素的同位素在不同文献中所采用的标准有时不同。如碳同位素，不仅国外有多种标准，国内也有不同标准。常用的碳同位素标准的13C/12C值及国际常用标准(PDB)的δ13C值。

为了便于对比，通常要把一种标准换成另一种标准或国际标准。如将测得对A标准的δ值（δ13CA）换算成B标准的δ值（δ13CB）时，可用下列公式进行换算：

式中δ13CB为求取对B标准的δ值；δ13CA为测得对A标准的δ值；为RAr、RBr标准的13C/12C比值。例如，四川进行碳同位素研究时，采用福一井的CH4为工作标准（即A标准），它的13C/12C的1084.4×10-5，测得纳16井层的天然气（CH4）的δ13C值为4‰（对福一井标准），代入上式求对周口店标准（B标准）的δ13C值，计算得-31.03‰，求PDB标准时，则为-31.13‰。三、碳稳定同位素分馏作用（一）同位素交换反应指不发生化学反应，只在不同化学物质、不同相或单个分子之间发生的同位素重新分配，它是一种平衡反应。常见的反应有：前者自左向右CO2中富集13C，而CH4中13C减少，后者CO2中富集12C（即13C减少），而HCO3-中富集13C。由于同位素交换反应，其结果使海水中的比大气中的CO2富集了7‰—9‰的13C（δ13C值HCO3为0‰，CO2为-7‰—-9‰），这种差别使得碳酸盐中较富集13C，并直接影响了海陆生物体中同位素的丰度。

（二）光合作用的动力效应

植物进行光合作用时，吸收CO2和H2O繁