四川盆地红星地区二叠系页岩气碳同位素分馏

《Natural Resources Research》：Carbon Isotope Fractionation in Permian Shale Gas, Hongxing Area, Sichuan Basin

　　四川盆地红星地区二叠系页岩是中国页岩气勘探的新兴前沿领域。然而，其气体解吸过程中的碳同位素分馏行为研究不足，制约了对该高钙质页岩系统的储层评价。本文基于对A井四份页岩样品的现场解吸实验，开展了探索性单井研究，并对CH?、C?H?和CO?进行了碳同位素分析（δ13C?、δ13C?和δ13CO?）。为给缺乏直接岩心测量的样品提供一阶岩石物理约束，利用基于邻井测井数据训练的集成机器学习模型，预测了关键储层参数，包括总有机碳（TOC）、矿物组成和孔隙结构参数。该模型对大多数参数表现出可接受的预测性能，被用于支持而非替代地质解释。初步观测表明，总解吸气量和早期δ13C?亏损程度可能与TOC及钙质矿物有关，暗示“源-运移耦合”可能影响高钙质页岩中游离气的释放。随后的δ13C?富集似乎与石英含量和吸附相关孔隙表面有关。较轻的δ13C?值（< – 28‰）以及碳同位素倒转（δ13C? > δ13C?）与高熟—过熟阶段II型干酪根生成的油型气成因一致。δ13CO?的复杂变化趋势可能反映了解吸过程中有机成因与碳酸盐相关CO?的混合贡献。本研究提供了初步认识，可能有助于填补红星地区二叠系页岩气的数据空白，并探索了一种在数据稀缺条件下解释同位素分馏行为的综合方法。鉴于样本量有限，本文所呈现的发现是初步的，旨在为未来验证提出假设。