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为研究莺歌海盆地天然气藏中CO2的成因及主力气源岩层，对莺歌海盆地天然气地球化学特征及不同实验条件下（温度、水介质和压力）莺歌海盆地东方区、乐东区和崖城区砂岩样品生成CO2的潜力进行了研究和探讨，得到以下几点认识: (1)莺歌海盆地东方区、乐东区和崖城区天然气藏中具有丰富的CO2非烃资源，具有商业化开采的价值。崖城区天然气藏以烃类气藏为主，而东方区和乐东区天然气藏既包含以烃类为主的气藏，又包含以CO2为主的气藏。烃类气体主要为热成因气，母质类型以Ⅲ型有机质（腐殖型）为主。天然气藏中CO2含量越高，CO2的碳同位素组成越重。CO2的碳同位素组成及伴生稀有气体同位素比值显示莺歌海盆地CO2主要为壳源型岩石化学成因，以碳酸盐矿物贡献为主，含有一定的有机成因CO2贡献。 (2)无水条件热模拟实验中(250℃-550℃)，莺歌海盆地模拟样品相对于纯白云岩和纯灰岩具有更高的CO2产率和相对更低的分解温度。东方区模拟样品气体产率最高、乐东区次之，崖城区最低。CO2的产率与样品中碳酸盐矿物含量并不具明显的相关性。天然气藏中CO2含量越高，对应储层砂泥岩样品热模拟气态产物中CO2气体产率越高。δ13CCH4和δ13CCO2具有随模拟温度升高不断变重的趋势。 (3)含水条件热模拟实验中(250℃-550℃)，水介质对CO2生成具有明显的促进作用，含水条件下各温度点的CO2气体产率是同温度无水条件的2-8倍。水介质能降低碳酸盐矿物的反应温度。 (4)高温高压模拟实验条件下，压力条件对碳酸盐矿物分解具有明显的抑制作用，压力越大，碳酸盐矿物的分解温度越高。压力对于烃类的生成有一定的促进作用。 (5)莺歌海盆地天然气地球化学特征及不同实验条件下气源岩CO2生成演化规律研究表明莺歌海盆地天然气藏中CO2主要为壳源型岩石化学成因，碳酸盐矿物的水解反应和与硅酸盐矿物的置换反应是生成CO2的主要机理。浅层CO2主力气源岩成应该为梅山组或更深的层位。