川东北地区飞仙关组高含H2S天然气TSR成因的同位素证据

？四川盆地川东北地区是中国含油气盆地中已发现的高含硫化氢天然气储量最大的地区.目前已探明储量和控制储量规模近3000×108m3.这些高含硫化氢天然气藏主要分布在渡口河、铁山坡、罗家寨、普光等构造带上,储集层为三叠系飞仙关组鲕滩云岩.天然气中硫化氢含量平均在14%,部分高达17%.虽然多数学者认为H2S在深部碳酸盐储层中的大量聚集是硫酸盐热化学还原(Thermochemicalsulfatereduction,TSR)的结果,但是TSR过程及其留下的地质地球化学证据并不十分清晰.作者通过对碳酸盐地层、次生方解石等的碳同位素,硫化氢、硫磺、石膏、黄铁矿等的硫同位素分析,以及天然气组成、烃类碳同位素和储层岩石学等方面,进一步证实了该地区高含硫化氢天然气属硫酸盐热化学还原反应(TSR)成因.硫化氢、硫磺和方解石是烃类气体参与TSR反应后形成的.在TSR消耗烃类的过程中,烃类气体中的碳参与反应并最终转移到次生方解石中,成为次生方解石的碳源,从而导致次生方解石的碳同位素严重偏轻,可低到？18.2‰.TSR的中间产物硫磺和最终产物硫化氢及黄铁矿,硫源均来自于飞仙关组地层中的硫酸盐.在硫同位素分馏过程中,键能决定了32S先逸出,而且逸出越早,其形成硫化物(H2S)或硫磺的d34S越小;而对于参与反应的石膏来讲,反应程度越高,其32S逸出越多,剩余的32S就越少,34S就会相对增多,测试结果证明了硫同位素动力学分馏的这一过程.