柴達(dá)木盆地英雄嶺地區(qū)硫化氫形成機(jī)理及分布預(yù)測(cè)

田繼先，趙 健，張 靜，孔 驊，房永生，曾 旭，沙 威，王 牧

（1.中國(guó)石油勘探開發(fā)研究院，北京 100083；2.中國(guó)石油青海油田分公司勘探開發(fā)研究院，甘肅敦煌 736202；3.中國(guó)石油青海油田分公司勘探事業(yè)部，甘肅敦煌 736200）

0 引言

硫化氫是碳酸鹽巖油氣藏中常見的非烴氣體之一，具有毒酸性和強(qiáng)烈腐蝕性，危害性大。我國(guó)含硫化氫氣藏比較豐富，在渤海灣、四川、塔里木及鄂爾多斯等多個(gè)含油氣盆地內(nèi)均發(fā)現(xiàn)了含硫化氫油氣藏，絕大多數(shù)分布在碳酸鹽巖-蒸發(fā)巖地層中，以海相碳酸鹽為主，陸相地層中發(fā)現(xiàn)的硫化氫較少［1-3］。近年來，柴達(dá)木盆地英西地區(qū)針對(duì)E32湖相碳酸鹽巖的油氣勘探持續(xù)加大，陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了多口日產(chǎn)量超過千噸的油氣井，至此，英西地區(qū)成為全盆地油氣勘探的熱點(diǎn)地區(qū)［4-5］。2018 年在柴達(dá)木盆地英雄嶺地區(qū)鉆探的S58 井獲得高產(chǎn)天然氣流，首次發(fā)現(xiàn)了硫化氫，其體積分?jǐn)?shù)為1.75%，產(chǎn)出層位為古近系下干柴溝組上段，隨后在附近鉆探的SX58 井也發(fā)現(xiàn)了體積分?jǐn)?shù)為2.75%的硫化氫，這一發(fā)現(xiàn)給研究區(qū)的天然氣勘探和開發(fā)帶來極大的安全隱患。因此，開展硫化氫形成機(jī)理及分布研究對(duì)研究區(qū)的油氣勘探具有重要意義。

學(xué)者們針對(duì)海相碳酸巖地層中硫化氫成因機(jī)理及分布等方面做過大量的研究［6-7］，可分為以下3種主要成因類型：硫酸鹽熱化學(xué)還原作用（TSR）、微生物活動(dòng)和巖漿噴發(fā)等［8］，但湖湘碳酸鹽巖中硫化氫形成機(jī)制方面的研究較薄弱，已發(fā)現(xiàn)的含硫化氫氣藏以熱化學(xué)成因?yàn)橹?，氣藏分布受膏鹽分布、地層溫度、儲(chǔ)層性質(zhì)及保存條件等多種因素控制［2］。眾多學(xué)者針對(duì)英雄嶺地區(qū)天然氣的成因、沉積環(huán)境、儲(chǔ)層特征以及油氣藏特征等方面均開展過詳細(xì)的研究［9-10］，但對(duì)于硫化氫的成因研究較少，陳啟林等［11］通過微量元素沉積環(huán)境分析、硫酸鹽硫同位素特征和TSR 對(duì)儲(chǔ)集層的改善等證據(jù)推斷英西地區(qū)的硫化氫可能為硫酸鹽熱化學(xué)還原作用的產(chǎn)物。在調(diào)研這些研究成果的基礎(chǔ)上，筆者通過對(duì)研究區(qū)的儲(chǔ)層樣品和產(chǎn)出的天然氣進(jìn)行系統(tǒng)采樣，應(yīng)用天然氣地球化學(xué)、巖石同位素及模擬實(shí)驗(yàn)等多種手段，分析英雄嶺地區(qū)硫化氫的成因機(jī)理，結(jié)合地質(zhì)特征預(yù)測(cè)含硫化氫氣藏分布區(qū)，以期對(duì)柴達(dá)木盆地英雄嶺地區(qū)下一步天然氣勘探提供借鑒。

1 地質(zhì)背景

柴達(dá)木盆地首次發(fā)現(xiàn)含硫化氫氣藏的井（S58井）位于英雄嶺構(gòu)造帶中部，英雄嶺構(gòu)造帶位于柴西獅子溝—油砂山—茫崖一帶，受褶皺變形、滑脫斷層、基底斷層和巖性差異等因素的共同控制，該構(gòu)造帶地層厚度大、圈閉類型多樣，為油氣運(yùn)移和聚集的優(yōu)勢(shì)區(qū)帶，勘探家們?cè)诖讼群蟀l(fā)現(xiàn)了油砂山、獅子溝、英東等高豐度油氣藏［4］。研究區(qū)目的層主要是古近系上干柴溝組上段（E32），受盆地演化影響，英雄嶺地區(qū)E32時(shí)期主要為咸化半深湖亞相沉積（圖1），巖性以灰色—深灰色泥巖、碳酸鹽巖和膏鹽巖為主，地層厚度為1 410～2 250 m，地層埋深自西向東逐漸增大，多為2 400～8 000 m。研究區(qū)位于柴西湖盆沉積中心，E32發(fā)育了一套優(yōu)質(zhì)咸化湖相烴源巖，有機(jī)質(zhì)類型好、豐度高，是柴西富油氣凹陷的主力烴源巖層段［12］。儲(chǔ)層巖性主要為混積的碳酸鹽巖，儲(chǔ)層空間包括晶間孔、各類溶蝕孔洞和裂縫等［9］，少量井的日產(chǎn)油氣量最高可達(dá)千噸，大部分井初期日產(chǎn)油氣也在百噸以上，隨后有所遞減，但能長(zhǎng)期保持穩(wěn)產(chǎn)［5］?？碧介_發(fā)實(shí)踐中，將該地區(qū)漸新統(tǒng)E32劃分為6 個(gè)油層組，淺層鹽間油層組發(fā)育較多的鹽類礦物，深層鹽下油層組發(fā)育更純的碳酸鹽巖。受寒冷干旱的咸化環(huán)境影響，E32時(shí)期鹽類礦物在英西—英中地區(qū)分布較廣［13-15］，以層狀石鹽（NaCl）和石膏（CaSO4）為主，含少量鈣芒硝和芒硝。膏巖層較為發(fā)育，單層厚度變化較大，最厚可達(dá)5 m。平面上膏鹽巖呈現(xiàn)局限環(huán)帶狀展布，且存在多個(gè)次級(jí)聚鹽中心，湖盆中心厚度大，向盆緣逐漸減薄，其中獅子溝地區(qū)厚度最大，可達(dá)200 m 以上，外圍以石膏巖和薄層石鹽為主，包括紅柳泉以東、花土溝地區(qū)和干柴溝—英雄嶺中部一帶。

圖1 柴達(dá)木盆地西部漸新世沉積相（a）和E32 地層柱狀圖（b）Fig.1 Sedimentary facies（a）and stratigraphic column（b）of Oligocene reservoirs in western Qaidam Basin

2 天然氣地球化學(xué)特征

英雄嶺構(gòu)造帶已發(fā)現(xiàn)油氣藏的天然氣分析結(jié)果表明，天然氣中甲烷體積分?jǐn)?shù)為78%～91%（表1），輕烴含量較高，以濕氣為主，從西到東干燥系數(shù)逐漸變大，表明源巖成熟度增加。非烴含量變化大，英西和英東地區(qū)非烴氣體主要是N2和CO2，少見硫化氫，而硫化氫主要分布在英中地區(qū)。2018 年，英中S58 井鉆至5 451 m 時(shí)發(fā)生井噴，日產(chǎn)天然氣達(dá)200 萬m3，硫化氫體積分?jǐn)?shù)約為1.74%。鄰近地區(qū)新鉆的SX58 井在目的層E32獲得硫化氫，其體積分?jǐn)?shù)約為2.75%，為含硫化氫氣藏，天然氣產(chǎn)量為7.6萬m3/d，產(chǎn)量穩(wěn)定。碳同位素分析結(jié)果顯示，研究區(qū)天然氣δ13C2值為-27.0‰～-30.2‰，為典型的油型氣，而代表源巖成熟度指標(biāo)的δ13C1從西向東逐漸變重，與烴源巖演化趨勢(shì)分布一致，并且碳同位素序列為正序列，表明油氣來源單一。由于該區(qū)油氣均來自于茫崖凹陷的E32烴源巖，目前僅發(fā)現(xiàn)英中地區(qū)天然氣中含較多的硫化氫，未來該區(qū)的深層鉆井是否產(chǎn)出高濃度的硫化氫對(duì)于研究區(qū)的勘探部署具有重要意義，因地層溫度越高越有利于硫化氫的生成。

表1 英雄嶺地區(qū)天然氣組分與碳同位素特征Table 1 Characteristics of gas composition and carbon isotope in Yingxiongling area

3 硫化氫形成機(jī)理

3.1 H2S 成因探討

硫化氫的形成機(jī)理主要包括微生物成因、熱化學(xué)成因和巖漿成因等3 類［8］。微生物成因的硫化氫一般通過地層還原菌對(duì)硫酸鹽的異化還原作用而形成，主要發(fā)生在埋藏較淺、溫度較低（0～80 ℃）的地層中，其生成硫化氫的量較小。英雄嶺地區(qū)SX58取樣深度為5 502～5 514 m，地層溫度約為181～182 ℃，超過生物還原所需要的溫度，且生物成因的H2S 的硫同位素組成較輕，其δ34S 值一般分布在-10‰～5‰［6］，而研究區(qū)的硫化氫中δ34S 值高達(dá)32.5‰（表2），因此可以判斷研究區(qū)硫化氫為非生物成因。巖漿成因的硫化氫含量極不穩(wěn)定，柴西英雄嶺地區(qū)漸新統(tǒng)沉積地層中未發(fā)現(xiàn)巖漿活動(dòng)，不具備形成巖漿成因的條件。熱化學(xué)成因包括烴類熱裂解（TDS）和硫酸鹽熱化學(xué)還原作用（TSR），由于烴類有機(jī)質(zhì)中的硫化物含量低，遠(yuǎn)不及碳酸鹽中的含硫豐度，因此熱裂解（TDS）形成的硫化氫含量一般較低。雖然英中地區(qū)硫化氫含量較低，但硫酸鹽含量較高，地層溫度已經(jīng)超過裂解成因范圍（大約120 ℃），英西地區(qū)具有裂解生成硫化氫的發(fā)育條件，但鉆井少見硫化氫氣體，因此英中地區(qū)硫化氫來源于熱裂解的可能性較小。我國(guó)含硫化氫氣藏以熱化學(xué)還原反應(yīng)（TSR）為主［8］，地層中硫酸鹽與烴類在熱力作用下，發(fā)生氧化—還原反應(yīng)，硫酸鹽礦物被還原生成H2S 和CO2等酸性氣體，TSR 反應(yīng)實(shí)際上是硬石膏一邊溶解一邊被還原的過程，且TSR 的反應(yīng)速率受控于硬石膏的溶解速度，在烴類發(fā)育的硫酸鹽—碳酸鹽地層中，易形成TSR 成因的含硫化氫氣藏。

表2 英雄嶺地區(qū)漸新統(tǒng)上干柴溝組天然氣及硫酸鹽中硫同位素組成Table 2 Sulfur isotope composition of gas and sulfate of Oligocene E32 in Yingxiongling area

3.2 TSR 形成條件

圖2 英雄嶺地區(qū)漸新統(tǒng)下干柴溝組上段石膏的巖心照片［11］（a）S49-1 井，3 744.52 m，沉積石膏層；（b）S49-1 井，3 742.57 m，沉積石膏層；（c）S38-4 井，3 741.07 m，斑塊狀石膏充填于碳酸鹽巖中；（d）S41-2 井，4 072.53 m，分散雪花狀石膏充填于碳酸鹽巖中Fig.2 Core photographs of Oligocene E32reservoirs in Yingxiongling area

陳啟林等［11］認(rèn)為，巖石地層發(fā)生TSR 反應(yīng)須具備3 個(gè)基本條件：充足的烴類、儲(chǔ)層經(jīng)歷過較高溫度（大于140 ℃）和膏質(zhì)巖類發(fā)育，在含膏的碳酸鹽巖儲(chǔ)集層中容易形成硫化氫。英雄嶺構(gòu)造帶E32發(fā)育一套優(yōu)質(zhì)烴源巖，烴類物質(zhì)豐富，能夠?yàn)門SR 反應(yīng)提供充注的還原劑，且?guī)r性以咸化背景下的碳酸鹽沉積為主，地層中硫酸鹽含量高，富含石膏層、含膏泥巖和含膏碳酸鹽巖。膏鹽巖以層狀巖鹽和膏巖（CaSO4?2 H2O）為主，含少量鈣芒硝［CaNa2（SO4）2］和芒硝（Na2SO4），單層厚度薄，但累計(jì)厚度高達(dá)200 m。石膏巖主要呈乳白色，以層狀、充填狀、雪花狀等形式與烴類有機(jī)質(zhì)互層（圖2），單層厚度一般為0.2～4.3 m，累積厚度最大可達(dá)87.5 m，為硫化氫的形成提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。溫度是TSR 反應(yīng)的驅(qū)動(dòng)力，在滿足反應(yīng)條件的溫度范圍內(nèi)，溫度越高越有利于TSR 反應(yīng)的進(jìn)行，而硫酸鹽熱還原反應(yīng)（TSR）的最佳溫度為140～200 ℃。柴達(dá)木盆地為新生代盆地，地溫梯度較高，地表年平均氣溫取值14 ℃，地溫梯度取值3.5 ℃/100 m，可以計(jì)算出S58 井現(xiàn)今產(chǎn)氣層（5 451.18 m）的地溫約為204.8 ℃，英雄嶺構(gòu)造帶受晚喜山運(yùn)動(dòng)抬升較大，在地質(zhì)歷史時(shí)期其所經(jīng)歷的埋深更大，最大古地溫可能高于該數(shù)值，完全具備TSR 形成所需的反應(yīng)溫度。因此根據(jù)TSR反應(yīng)的特點(diǎn)和條件，結(jié)合英雄嶺地區(qū)含硫化氫氣藏特征，可以推斷研究區(qū)具備形成含硫化氫氣藏的地質(zhì)條件。

3.3 TSR 反應(yīng)證據(jù)

判斷硫化氫為TSR 成因的證據(jù)包括巖石組份、硫化氫氣體同位素、地層水特征等，其中硫同位素是判斷硫化氫成因的重要依據(jù)。TSR 成因的硫化氫硫同位素分餾作用較小，通常情況下要比硫酸鹽同位素偏低5‰～15‰，絕大多數(shù)為10‰左右，而生物熱裂解成因的硫化氫硫同位素分餾程度較大。本次研究通過采集儲(chǔ)層中的石膏和氣藏中的天然氣，開展了硫同位素分析測(cè)試，分析結(jié)果顯示（參見表2），英中地區(qū)天然氣中硫化氫的δ34S 為29.0‰～32.5 ‰，與相同儲(chǔ)層中石膏的硫同位素組成（δ34S為30.3‰～33.5‰）具有較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，而與現(xiàn)代海洋、現(xiàn)代鹽湖及柴達(dá)木盆地地表巖鹽中的硫同位素組成［16-17］差異較大（圖3），表明天然氣中硫化氫的硫元素與儲(chǔ)層硬石膏的硫元素具有同源特征，因此可判定天然氣中的硫化氫應(yīng)為TSR 反應(yīng)的產(chǎn)物。

圖3 英中地區(qū)硫化氫氣體硫同位素特征與其他不同地區(qū)蒸發(fā)巖對(duì)比Fig.3 Sulfur isotope composition of hydrogen sulfide gas in Yingzhong area and its comparison with evaporative rocks in other sedimentary environments

除硫同位素外，碳同位素、干燥系數(shù)及CO2含量等也是判斷硫化氫成因的證據(jù)之一［8］。由于TSR反應(yīng)是在高溫驅(qū)動(dòng)下進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)，伴隨著烴類的氧化其碳同位素組成會(huì)逐漸變重，生成硫化氫的同時(shí)伴隨著CO2的生成，因此含硫化氫天然氣中伴生的二氧化碳也是硫酸鹽熱化學(xué)還原作用的產(chǎn)物。英中地區(qū)CO2含量明顯高于英西和英東［圖4（a）］，而且乙烷碳同位素有變重趨勢(shì)，表明英中地區(qū)硫化氫為TSR 反應(yīng)的產(chǎn)物。在TSR 反應(yīng)中，烴類特別是重?zé)N消耗較大，因此TSR 反應(yīng)形成的氣藏中重?zé)N類含量會(huì)逐漸減少，而非烴含量增加，干燥系數(shù)增大。英中地區(qū)發(fā)現(xiàn)的含硫化氫氣藏中甲烷含量明顯降低，而非烴含量明顯增加，干燥系數(shù)相對(duì)較大［圖4（b）］。因熱演化程度的增加，英東地區(qū)干燥系數(shù)也較大，但英中地區(qū)非烴含量高，干燥系數(shù)的增加更明顯，表明研究區(qū)硫化氫氣體為TSR 的產(chǎn)物。

圖4 英雄嶺地區(qū)天然氣地球化學(xué)特征Fig.4 Geochemical characteristics of natural gas in Yingxiongling area

3.4 硫化氫生成模擬實(shí)驗(yàn)

謝增業(yè)等［17］利用模擬實(shí)驗(yàn)開展硫化氫成因方面的研究已經(jīng)取得了較大進(jìn)展。為了研究英雄嶺地區(qū)E32含硫酸鹽烴源巖在一定溫度下能否生成硫化氫氣體，筆者開展了黃金管模擬實(shí)驗(yàn)，所用樣品為圖2 中的含雪花狀石膏泥質(zhì)碳酸鹽巖，該實(shí)驗(yàn)在中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所完成。將制備好的干酪根樣品在黃金管中加熱，壓力維持在50 MP，采用2 ℃/h 的升溫速率，在設(shè)置的不同溫度點(diǎn)測(cè)量硫化氫的生成量。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，含硫酸鹽的烴源巖樣品在高溫高壓條件下不但可以生成大量甲烷，而且可以生成一定量的硫化氫，且隨著溫度的升高，生成的硫化氫逐漸增加，特別是溫度超過400 ℃時(shí)，即Ro約為1.2 時(shí)，硫化氫開始大量生成（圖5），這些硫化氫的生成與烴源巖中含有較多的石膏礦物有關(guān)，為高溫高壓條件下含硫礦物與烴類發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果。該模擬實(shí)驗(yàn)得出了英雄嶺地區(qū)E32含硫巖石可以在高溫高壓條件下生成硫化氫的結(jié)論，而且溫度越高，生成量越大。

圖5 高溫高壓下甲烷產(chǎn)率（a）和硫化氫產(chǎn)率（b）隨溫度的變化Fig.5 Change of methane yield（a）and hydrogen sulfide yield（b）with temperature under high temperature and pressure

4 硫化氫分布預(yù)測(cè)

4.1 硫化氫富集的主控因素

英雄嶺地區(qū)TSR 成因的含硫化氫氣藏的發(fā)現(xiàn)，表明陸相湖盆的碳酸鹽巖同樣易于發(fā)生熱硫酸鹽熱還原作用。隨著近年來在英雄嶺地區(qū)的重大油氣發(fā)現(xiàn)，湖相碳酸鹽巖油氣藏已成為柴達(dá)木盆地天然氣勘探的重要領(lǐng)域，科學(xué)預(yù)測(cè)硫化氫的含量及其分布對(duì)于該區(qū)下一步的勘探部署和生產(chǎn)安全均具有重要意義。TSR 反應(yīng)形成的硫化氫受膏鹽分布、地層溫度、儲(chǔ)層性質(zhì)及保存條件等多種因素控制，由于TSR 反應(yīng)形成硫化氫需要含硫石膏的溶解，所以膏鹽巖地層的分布及其與烴源巖的疊置關(guān)系對(duì)于含硫化氫氣藏的形成具有重要作用。一般地層中石膏含量越高，越容易形成硫化氫，但當(dāng)?shù)貙又懈帑}巖占比過高、厚度過大，則地層的物性極差，地層中可流動(dòng)流體無法大面積接觸地層中的各種巖石礦物，反而不利于石膏的溶解和硫化氫的生成。因此，厚度占比低于50%的夾層狀石膏最有利于硫化氫生成，但是硫酸根離子（SO42-）是TSR 發(fā)生的基本物質(zhì)條件，大量硫化氫的形成需要足夠的SO42-，因此石膏含量不能太低。含硫化氫氣藏的形成對(duì)保存條件要求苛刻，膏鹽巖不但可以作為形成硫化氫的物質(zhì)基礎(chǔ)，同樣也是優(yōu)質(zhì)蓋層，因此足夠的膏鹽巖蓋層的分布是形成含硫化氫氣藏的重要保障。

溫度是控制硫化氫生成的重要因素之一，溫度越高越有利于TSR 反應(yīng)的進(jìn)行，越易形成含硫化氫油氣藏，TSR 的最佳溫度為140～200 ℃。英雄嶺構(gòu)造帶受晚喜山運(yùn)動(dòng)（距今2.4 Ma）影響較大［4］，造成研究區(qū)整體抬升，因此現(xiàn)今地溫變化與成藏時(shí)期地溫變化一致。古近系油氣藏經(jīng)歷了3 期充注（圖6），其中中新世末期為主要的生氣期（距今10.8～9.7 Ma），之后地層大幅度抬升。因此，成藏時(shí)期E32地層埋深更大，地溫更高，更有利于TSR 成因的硫化氫形成。

圖6 英雄嶺地區(qū)古近系油氣藏埋藏史與油氣充注期次（據(jù)文獻(xiàn)［4］修改）Fig.6 Burial history and filling period of Paleogene reservoir in Yingxiongling area

儲(chǔ)層物性對(duì)硫化氫形成與保存都具有重要的控制作用，含硫化氫氣藏的形成需要較好的儲(chǔ)層條件。儲(chǔ)集空間越發(fā)育，烴類和硫酸鹽接觸越充分，TSR 反應(yīng)面積越大，更有利于硫化氫的生成，同時(shí)也有利于硫化氫和二氧化碳等氣體產(chǎn)物通過孔隙運(yùn)移至目的層聚集，且TSR 的發(fā)生進(jìn)一步改善了儲(chǔ)層的物性［18］，因此含硫化氫氣藏往往形成于孔隙型儲(chǔ)層，而裂縫型儲(chǔ)層很難形成含硫化氫氣藏。英雄嶺地區(qū)湖相碳酸鹽巖溶蝕微孔較為發(fā)育，特別是石膏、黃鐵礦等溶蝕作用明顯（圖7），增加了儲(chǔ)集空間，有利于TSR 反應(yīng)的進(jìn)行。另外TSR 化學(xué)反應(yīng)會(huì)造成方解石沉淀，也必然消耗一定量的硫酸鹽，間，有利于TSR 反應(yīng)的進(jìn)行。另外TSR 化學(xué)反應(yīng)會(huì)造成方解石沉淀，也必然消耗一定量的硫酸鹽，導(dǎo)致硬石膏等礦物被溶解或被交代，從而產(chǎn)生次生孔隙，對(duì)改善儲(chǔ)集性具有積極作用［19］。英中地區(qū)SX58 井的成像測(cè)井顯示，儲(chǔ)層孔洞發(fā)育程度明顯好于英西地區(qū)，儲(chǔ)層物性更好，TSR 作用更強(qiáng)烈。優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的發(fā)育使得英中地區(qū)油氣產(chǎn)量也較高，且能持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)。

圖7 英雄嶺地區(qū)E32碳酸鹽儲(chǔ)層中黃鐵礦被溶蝕現(xiàn)象［11］（a）S41-2 井，4 071.86 m，白云石晶間孔中的黃鐵礦發(fā)生強(qiáng)烈溶蝕；（b）S41-2 井，4 071.86 m，黃鐵礦發(fā)生弱溶蝕；（c）S41-2 井，4 082.61 m，黃鐵礦發(fā)生弱溶蝕Fig.7 Phenomenon of corrosion of pyrite of Oligocene reservoirs in Yingxiongling area

4.2 硫化氫分布預(yù)測(cè)

含硫酸鹽的碳酸鹽巖儲(chǔ)集層在高溫條件下易形成含硫化氫的天然氣。當(dāng)?shù)販爻^140 ℃、巖鹽蓋層發(fā)育且斷裂發(fā)育較少時(shí)，含硫化氫氣藏易聚集成藏。英雄嶺構(gòu)造帶E32以咸化背景下的碳酸鹽巖沉積為主，為柴西地區(qū)主力烴源巖層，厚度約2 000 m，自西向東埋深逐漸增大，熱演化程度增加，生烴能力增強(qiáng)，為TSR 反應(yīng)提供的還原劑增多。黃金管模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，大量硫化氫生成期，烴源巖Ro為1.1%～1.6%，與英中—干柴溝以東地區(qū)的烴源巖演化程度相當(dāng)，因此，英雄嶺地區(qū)有利于硫化氫的生成，且目的層膏鹽巖極為發(fā)育，以層狀巖鹽和膏巖為主，含少量鈣芒硝和芒硝，地層中飽含SO42-，為硫化氫的形成提供了豐富的物質(zhì)基礎(chǔ)?？v向上，受水體古鹽度變化的影響，發(fā)育多個(gè)成鹽期，早期的鹽下地層中，薄層狀的硬石膏發(fā)育，單層厚度多為毫米或厘米級(jí)，晚期的鹽間地層中，厚層巖鹽發(fā)育，單層厚度多為米級(jí)，最厚可達(dá)5.15 m，為優(yōu)質(zhì)蓋層。平面上，受E32沉積時(shí)湖底古地貌的影響，湖盆中心主要發(fā)育巖鹽，膏巖呈環(huán)狀分布，在湖盆周緣的紅柳泉—英中—干柴溝一帶均有分布，并且這一帶溶蝕孔發(fā)育，儲(chǔ)層物性以孔隙型儲(chǔ)層為主。

受晚喜山運(yùn)動(dòng)整體抬升影響，現(xiàn)今地層在地質(zhì)歷史時(shí)期所經(jīng)歷的埋深更大，溫度更高，現(xiàn)今地溫變化與成藏時(shí)期地溫變化基本一致。從地溫平面分布等值線可以得出，超過160 ℃的地區(qū)主要分布在英中以東地區(qū)，而英西地區(qū)溫度較低，不利于TSR 反應(yīng)的進(jìn)行，這也是英西地區(qū)油氣藏少見硫化氫的主要原因。英中地區(qū)淺層斷裂不發(fā)育，巖鹽封蓋性好，有利于硫化氫的保存。英東地區(qū)下干柴溝組埋深較大，目前沒有鉆井揭示，但可推測(cè)其膏鹽巖不發(fā)育，形成硫化氫的難度較大。綜上所述，柴西地區(qū)硫化氫主要分布在英中—干柴溝以東地區(qū)的鹽下地層中（圖8），而其他地區(qū)形成硫化氫的規(guī)?？赡茌^小。然而硫化氫的富集受多種因素控制，可能在晚期成藏過程中發(fā)生多次運(yùn)移，形成次生氣藏，由于英中地區(qū)勘探程度較低，鉆遇硫化氫的井較少，但硫化氫的產(chǎn)出事關(guān)生產(chǎn)安全，值得勘探家們重視和進(jìn)一步深化研究。

圖8 柴西地區(qū)E32巖相平面分布與地溫等值線疊合圖Fig.8 Lithofacies distribution and temperature superposition map of E32 in western Qaidam Basin

5 結(jié)論

（1）柴達(dá)木盆地英中地區(qū)含硫化氫氣藏的發(fā)現(xiàn)證實(shí)了咸化湖相碳酸鹽巖也可形成含硫化氫氣藏，天然氣組分、同位素及模擬實(shí)驗(yàn)等多種證據(jù)表明，英雄嶺地區(qū)氣藏中的硫化氫為含硫酸鹽地層發(fā)生TSR 反應(yīng)的結(jié)果，且溫度越高，生成量越大。

（2）柴達(dá)木盆地英雄嶺地區(qū)E32發(fā)育烴源巖和膏鹽巖，且具有較高的地溫條件，地層的儲(chǔ)集空間較發(fā)育，為硫化氫的生成提供了基礎(chǔ)條件，且TSR作用進(jìn)一步改善了儲(chǔ)層的物性，有利于硫化氫的富集。

（3）柴達(dá)木盆地英雄嶺地區(qū)硫化氫的富集受膏鹽分布、地層溫度、儲(chǔ)層性質(zhì)及保存條件等多種因素控制，英中—干柴溝地區(qū)的鹽下地層是硫化氫富集的優(yōu)勢(shì)區(qū)。