天然气具有来源广、分子小、流动性强等特点,不同来源的天然气易于向同一圈闭中充注成藏,气藏形成之后天然气又会不停地向外散失。确定多源充注气藏中天然气的来源及混合比例,阐明天然气散失的地球化学行为,是天然气成藏研究亟待解决的科学和实际问题。为此,综合利用天然气地质理论和地球化学方法,开展了天然气藏多源充注与散失过程的示踪研究。天然气藏多源充注示踪,首先要进行成藏条件与天然气特征分析,确定混源气的类型;然后根据天然气生成模拟与采样分析,建立端元气地球化学模型;并根据天然气混合过程及特征,构建混源气混合比例与母质成熟度计算模型;最后利用混源气地化参数确定混合比例及母质成熟度,并进行成藏分析以确定结果的正确性。根据示踪结果,克拉-2气田晚期充注天然气>90%,靖边奥陶系气藏下古油型气占16%~78%,乌参1井天然气70%源自Ⅲ型有机质,卧龙河嘉陵江组天然气中侏罗系泥岩贡献量约60%,丰深1井天然气54%左右源自Ⅰ型有机质,这些结果解决了天然气成藏研究的关键问题。天然气不同组分及同位素分子之间散失速率的差异,是散失过程中天然气组分、同位素分馏的原因。分别以Fick定理和Henry定律为依据,建立了扩散、溶解过程中天然气组分、同位素分馏模型,实现了藏内天然气散失的定量示踪。例如,扩散导致苏里格气田CH4含量降低1.08%、δ13C1增加1.12‰,溶解使威远气田CO2含量降低14.79%、烃类气体含量增加、δ13C1仅增加0.09‰,计算结果有助于追索气源、恢复气藏演化过程等。通过天然气瞬时和累计散失量计算,结合储量和源岩生气史,恢复了天然气的充注过程,实现了充注-散失过程定量反演。柴达木盆地东部生物气以扩散散失为主,充注-散失过程是控制生物气聚集的重要因素,提出的相对散失量可以评价气藏充注-散失过程,相对散失量<0.6有利于天然气聚集,否则不利。通过影响生物气充注、散失的地质因素分析,认为涩北、台南区块最利于生物气聚集,伊台、驼盐、涩-聂、霍达区块次之,南-哑和南部斜坡不利于生物气聚集。