Abstract

Many small and medium-sized Paleogene pull-apart basins in southern China contain an abundance of biogenic gas shows. Such shallow gas with biogenic characteristics has been thoroughly investigated only in Baise Basin. Hence, the research results from Baise Basin could serve as a model for the origin and characteristics of shallow gases in similar basins and areas in Southern China. There are ten gas fields with a total of proven reserves of 20 billion cubic meters discovered in Baise Basin. Three gas fields are located on the western and southern flank of the basin, and they are gas caps to heavy oil pools from depths between 600 m and 850 m. These accumulations contain dry biogenic gases, with C1/C1–5 exceeding 0.99, light δ13C1 (−76 to −54‰), and heavy δD1 (−218‰). Trace heavy gaseous hydrocarbons are strongly biodegraded (iC4/nC4>3). The other seven gas fields are located in the northern fault zone and the central Nakun uplift of the basin at depths between 300 m and 700 m. Gases are mainly unassociated and condensed gases. The condensed gases are depleted in 13C (δ13C1: −67 to −53.7‰, δ13C2: −52.3 to −36.1‰, δ13C3: −43.3 to −33.4‰), but wet with C1/C2+3 mostly less than 20, suggesting a mainly thermal origin at low maturity. The unassociated gases are dominated by methane, with C1/C2+3 ratio above 100, variable N2 (0 to 5.4%), and traces of CO2. The δ13C value of methane in the unassociated gases is between −76 to −60‰, and δD1 values from −248 to −213.7‰. These gases also contain isotopically light ethane with δ13C2 values of −64.5 to −42‰, which we infer to have originated from deeper horizons as a result of migration or diffusion from low-maturity thermal gases with light stable carbon isotopic compositions (C1/C2+3 <20, δ13C2 from −60‰ to −58‰). A similar thermal origin is inferred for the other heavy gaseous hydrocarbons. Formation water with the shallow gases of this basin is mainly NaHCO3-type with low TDS ranging from 1000 to 4500 ppm. The (HCO3+CO3)/Cl ratios range from 1.5 to 100, indicating a relative open hydrodynamic condition and the possible intrusion of meteoric water. These data indicate that early biogenic gas generated syndepositionally was probably not preserved, and that the current biogenic gas accumulation formed mainly as a result post-depositional of crude oil biodegradation in the western basin and coal biodegradation in the northern fault zone. Shallow gases in Baise Basin are mainly secondary biogenic gases, with an admixture of low maturity thermogenic gases from deeper horizons.

Abstract

En Chine méridionale, de nombreux bassins en pull-apart de moyenne et petite étendue du Paléogène contiennent d’abondants indices de gaz biogène. Dans les bassins chinois, de tels gaz peu profonds avec des caractéristiques biogènes n’ont été examinés à fond que dans le bassin de Baise. De ce fait, les résultats de recherche du bassin de Baise peuvent servir de modèle pour déterminer l’origine et les caractéristiques des gaz peu profonds présents dans des bassins similaires et autres régions de la Chine méridionale. Il existe dix champs gazéifères avec des réserves prouvées totalisant 20 milliards de mètres cubes découverts dans le bassin de Baise. Trois champs gazéifères sont situés sur les flancs Ouest et Sud du bassin et consistent en des gaz de couverture et des gisements de pétrole lourd à des profondeurs variant de 600 m à 850 m. Ces accumulations contiennent des gaz biogènes secs avec C1/C1–5 excédant 0,99, de composition isotopique légère et lourde avec des valeurs δ13C1 (−76 à −54 ‰) et δD1 (−218 ‰), respectivement. Une très forte biodégradation caractérise les traces d’hydrocarbures gazeux lourds (iC4/nC4>3). Les sept autres champs gazéifères sont situés dans la zone de faille Nord et le soulèvement central de Nakun du bassin à des profondeurs variant de 300 m à 700 m. Il s’agit essentiellement de gaz non associés et condensés. Les gaz condensés sont appauvris en 13C (δ13C1 : −67 ‰ à −53,7 ‰, δ13C2: −52,3 ‰ à −36,1 ‰, δ13C3 : de −43,3 ‰ à −33,4 ‰), mais humide avec les ratios C1/C) 2+3 à moins de 20 pour la plupart, ce qui suggère une origine essentiellement thermique de faible maturité. Parmi les gaz non associés, le méthane prédomine, avec les ratios C1/C2+3 supérieurs à 100, les valeurs N2 variables (de 0 ‰ à 5,4 ‰), et des traces de CO2. Les valeurs δ13C1 du méthane dans les gaz non associés varient entre −76 ‰ et −60 ‰, et les valeurs δD1 de −248 ‰ à −213,7 ‰. Les gaz contiennent également de l’éthane léger sur le plan isotopique avec des valeurs δ13C2 de −64,5 ‰ à −42 ‰, lesquels proviendraient, selon nous, d’horizons plus profonds résultant de la migration ou de la diffusion de gaz thermique de faible maturité avec des compositions de carbone isotopiques stables similaires (C1/C2+3 <20, δ13C2 de −60 ‰ à −58 %). On suppose que les autres hydrocarbures gazeux lourds sont d’origine thermique similaire. Dans ce bassin, les eaux de formation de ces gaz sont essentiellement du type NaHCO3 avec faible TDS variant de 1000 ppm à 4500 ppm. Les ratios (HCO3+CO3)/C1 varient de 1,5 à 100, ce qui indique des conditions hydrodynamiques relativement ouvertes et l’intrusion possible d’eau d’origine météorique. Ces données indiquent que les gaz biogènes précoces produits durant une période synsédimentaire n’ont probablement pas été préservés et que l’accumulation des gaz biogènes actuels est le résultat de la biodégradation du pétrole lourd du bassin Ouest et de la biodégradation du charbon de la zone de faille Nord durant la diagenèse. Les gaz à faible profondeur du bassin de Baise sont des gaz biogènes secondaires avec un mélange de gaz thermogénique de faible maturité provenant d’horizons plus profonds.

Michel Ory

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