黄陇煤田大佛寺井田煤层气成因机制研究

摘要:彬长矿区大佛寺井田为典型的黄陇侏罗纪低阶煤煤层气田。井田内煤层气井较多,但有关煤层气成因机制方面的研究较少。厘清井田内煤层气地球化学特征及成因机制,对深化煤层气的形成机理认识和科学评价煤层气资源量具有重要指导意义,可为煤层气高、低产井产能差异化分析提供重要依据。采集研究区内6口煤层气井井口排采气样品,22块4号煤层煤样及煤层水和地表水样各1件,开展显微煤岩组分、气体化学组分、碳同位素和水样水质检测,并结合部分研究区相关的文献数据,分析大佛寺井田煤层CH₄碳同位素特征、成因类型及偏轻机理。结果表明：大佛寺井田主采的4号煤层显微煤岩组分中,有机组分含量明显趋高,平均为93.2%,其中,惰质组最具优势,平均68.2%;镜质组次之,平均22.8%,镜质体反射率R_max平均0.65%。煤层气组分以CH₄为主,CH₄体积分数为73.805%～98.006%,平均83.753%;N₂体积分数为1.259%～25.735%;平均15.220%;CO₂体积分数为0.0...     

沁水盆地煤层气同位素特征及成因类型初探

沁水盆地是我国煤炭的重要基地之一, 也是煤层气勘探开发的重要有利区块。在整合前人研究成果的基础上, 对沁水盆地煤层气成藏史和烃类气体 (主要以甲烷气体)C、H同位素的“指纹”信息进行对比, 初步探讨了煤层气形成的烃源岩性质和热成熟度; 对沁水盆地煤层气是否具有多源复合特征进行了分析, 并在此基础上对该盆地煤层气成因类型提出了新的认识。      

煤层气组分浓度异常及其地球化学成因

煤层气组分浓度异常蕴含着丰富的地球化学成因信息,某些有害组分的异常浓度往往会对矿工人身健康造成影响。为此,基于相关文献和资料从重烃浓度异常、氧化物气体浓度异常、硫化氢浓度异常三个方面总结了国内外研究进展,分析了关于煤层气组分浓度异常地球化学成因的种种假说,认为目前对煤层气组分浓度异常的成因尚欠深入理解,有必要结合具体实例开展解剖研究,并从新的视角予以探讨。     

生物成因煤层气的生成及其资源意义

生物成因煤层气一般可分为原生和次生生物成因，它们在生成机理上有许多相似之处，但也有所不同，导致后期保存和同位素组成上的差异。研究指出，原生生物成因气不能被大量保留在煤层中，气田中的生物成因气多为次生生物成因气；次生生物成因煤层气分布比较普遍，含量较为丰富，且生物成因煤层气埋藏深度浅，勘探成本低，因此次生生物成因煤层气具有不容忽视的巨大资源潜力。     

中国煤层气资源控制程度及可靠性分析

查明深部煤层气成因和地球化学特征对其勘探开发具有重要意义,以鄂尔多斯盆地东缘临兴−神府区块深部煤层参数井解吸气为研究对象,系统测试了二叠系下统太原组8+9号煤层气体成分、含量和碳同位素等,结合热演化程度、含气性、煤层埋深、地质构造和水文地质条件等,分析深部煤层气地球化学特征及影响因素。结果表明,煤层气主要成分包括CH₄、CO₂ 、N₂ 、 乙烷、 丙烷 、异丁烷、 正丁烷、 异戊烷和 正戊烷,其中CH₄含量最高,体积分数在75.98%~96.20%,平均86.49%;其他含量较高的为乙烷(平均5.97%)、CO₂ (平均5.18%)及丙烷 (平均1.24%),气体成分含量与浅部煤层气区块无明显差异。煤层气δ¹³C₁(CH₄)分布在−51.9‰~−38.2‰,平均−42.84‰;δ¹³C_CO2分布在−8.6‰~−0.63‰,平均−4.66‰;δ¹³C₂分布在−27.36‰~−18.70‰,平均−25.27‰;δ¹³C₃分布在−25.96‰~−14.69‰,平均−22.93‰,且煤层气主要为热成因气体;δ¹³C₁(CH₄)较浅部小,δ¹³C_CO2较浅部大。在平面上,从临兴地区东南向西北δ¹³C₁呈增大趋势。从石炭纪起直到三叠纪末,研究区一直处于沉降状态;中侏罗世和早白垩世为主要生烃期,中侏罗世生烃持续时间较长,平均生烃速率较小,生烃产率一般;早白垩世生烃速率较大,生烃产率增加值较高,生气强度达到历史最大,是主要的生烃期。受气体分馏作用、储层孔裂隙发育特征、储层压力以及煤层顶底板密封性的控制,δ¹³C₁随着镜质体最大反射率(R_max)、含气量和埋深的增加而增加;在向斜核部区、断层应力集中区和褶皱两翼发育区的δ¹³C₁值相对较大;在断层应力释放区和背斜核部δ¹³C₁相对较大,这表明该区域的煤层气封存条件较差,不利于煤层气富集;受地下水溶解的影响,在水动力条件较强的地区δ¹³C₁值较小;在弱流体动力学或滞流区δ¹³C₁没有明显的变轻趋势。综合煤层气地球化学指标认为,临兴和神府地区东南部煤层气富集,且前者更有利,这对后期煤层气选区布井提供参考。

     

保德地区煤层气地球化学特征及成因探讨

为了查明保德地区煤层气地球化学特征及成因,采集煤样、煤层气样及水样,开展气体组分分析、煤层气井产出水水质检测和稳定同位素分析。结果表明：煤层气组成中烃类气体以CH₄为主,体积分数为88.60%~97.59%;含有少量乙烷,体积分数仅为0.01%~0.14%;干燥系数均大于0.99,属于极干煤层气。非烃类组分中,主要含有CO₂和N₂,其中,CO₂体积分数为1.74%~7.61%,N₂体积分数为0.04%~8.18%。煤层气δ¹³C(CH₄)值为–56.8‰~–47.7‰,δ¹³C(CO₂)值为–6.6‰~13.9‰,δD(CH₄)值为–252.6‰~–241.6‰。煤层产出水呈弱碱性,属于NaHCO₃类型水,与地表水离子构成、矿化度、δD(H₂O)和δ¹⁸O(H₂O)值均相近,有地表水的补给,有利于产CH₄菌大量繁殖,生成次生生物气。综合认为,研究区煤层气为热成因气和生物气的混合气,生物成因气主要是通过二氧化碳还原作用形成,受煤层解吸–扩散–运移作用、水溶作用和次生生物作用导致煤层气“变轻”。研究成果为后续煤层气勘探开发提供指导。     

鄂尔多斯盆地东北缘保德地区煤层气成因

       鄂尔多斯盆地东北缘保德地区煤层气井组试采取得较好效果,但煤层气成因尚未形成统一认识,影响到对区域煤层 气勘探开发潜力的进一步认识。本文基于各类煤层气样品组分和稳定同位素的分析,对其成因进行了探讨。结果表明,煤 层气组分以甲烷为主,重烃浓度极低;δ13CCH4明显偏轻,部分δ13CCH4和δDCH4分布在热成因与二氧化碳还原型生物成因气过 渡区间;δ13CCO2相对较重,且与δ13CCH4之间存在负相关关系。分析认为,该区煤层气具有混合成因,以热成因气为主,兼 具生物成因气的特征,生物甲烷形成于二氧化碳还原途径,煤层水的化学和动力条件以及煤岩孔渗条件有利于产甲烷菌的 大量繁殖。     

生物成因煤层气实验研究现状与进展

总结了当前国内外关于生物成因煤层气生成机理及其影响因素、煤层中厌氧菌及其与煤层生物甲烷生成的关系和生物成因煤层气生成模拟实验研究方面的最新进展。细菌计数和分子生态学研究是考察煤层厌氧菌数量和生理特征的主要方法。煤抽提物的有机地球化学分析验证了煤层可作为生气基质产气,而生物模拟实验研究了煤层生物甲烷生成过程中各种影响因素的影响特征。国内对煤层厌氧菌的研究主要集中在细菌计数和富集培养上,而国外研究则更多关注煤中本源产甲烷菌的分子生态学特征和菌种的改良研究。     

山西沁水煤层气田煤层气成藏条件分析

沁水煤层气田单层煤层厚，分布在1～12m之间，一般大于6m，热演化程度高，R0分布在2．6％～3．7％之间，含气量大于14m^3／t，煤层气资源丰富。煤层气组分和碳同位素组成特征表明：沁水煤层气田热成因的煤层气在煤层中经历了解析-扩散-运移等作用，在构造高部位富集成藏，成藏期后的煤层气藏保存条件好，在上述3个因素的作用下．使得沁水煤层气田煤层气成藏条件较好，富含煤层气资源。     

气体水合物的基本特征,形成条件及成因初探

气体水合物为冰雪状笼形包合物,由甲烷（乙烷,二氧化碳等）和水在低温高压下形成。主要有两种结构（结构Ｉ型和结构Ⅱ型）两种成因类型（生物成因和热解成因）。分布于极地永冻层和海底沉积层中,海底温度和压力,地热梯度,气体成分,同生水盐度等控制着水合物稳定带基底的深度和厚度,原地细菌生成模式和流体孔隙扩散模式是两种主要的成因模式。     

矿物包裹体气体组分变化原因初析

本文介绍了在不同条件下所测定的矿物包裹体气体组分变化及其引起变化的原因。     

湖光岩玛珥湖火山灰的成分及其来源

湖光岩玛珥湖沉积物中的火山灰保存了其原始形貌、原生的沉积和成分特征,是进行岩芯沉积物对比和定年的理想材料之一。除了对火山灰进行常规的定年外,通过精确测定火山灰中玻璃碎屑(玻屑)的成分,并与已知时代的火山喷发物成分对比确定火山灰的年龄已成为火山灰年代学研究的重要领域之一,因为它能够区分年龄差别在同位素定年误差之内的数层火山灰。本文利用电子探针分析了湖光岩玛珥湖岩芯火山灰中玻屑的成分,经与全球年龄已知火山喷发物的成分对比和分析,认为该火山灰的年龄为74000aB.P.,在此基础上,讨论了湖光岩玛珥湖岩芯74000aB.P.以来沉积速率的变化趋势。     

煤层含气量测井解释方法探讨

用多元线性回归建立煤层气含量与煤质参数、测井曲线值之间的回归方程,经F检验回归方程有效,但回归方程估算的煤层含气量与煤样解吸测定的含气量之间仍然存在较大的误差,为此利用BP神经网络进一步探讨它们之间的关系,实例表明预测精度较高。     

酸化对蒙脱石成分和结构影响的研究

通过对高州蒙脱石及其酸化产物的X射线衍射、化学全分析、魔角旋转核磁共振谱（MASNMR）的研究发现,酸化导致蒙脱石成分和结构都发生一定程度的变化,特别是魔角旋转核磁共振谱研究发现,高州蒙脱石分别在八面体片和四面体片中存在六配位铝和四配位铝;其酸化产物由于八面体片内脱羟基,新出现了一类四配位铝。蒙脱石酸化后物化性能的改善至少与酸化引起的层间域中离子交换、八面体片内阳离子溶出及八面体片内脱羟基等因素有关。     

302铀矿床方解石C-O同位素组成与成矿动力学背景研究

302铀矿床规模大,垂幅深(达1000多米),是我国华南主要产铀花岗岩型铀矿床之一。研究表明该矿床的方解石是经大气降水与围岩发生水岩反应后的流体去气沉淀的;矿化剂∑CO2主要源自受控于岩石圈伸展导致的地幔去气,对铀成矿的作用一方面表现为加入到贫矿化剂的地下水中以便铀元素迁移,另一方面表现在从成矿流体中逸出,改变热液络离子组成,导致铀沉淀成矿;印支碰撞运动使华南地壳叠加增厚,部分熔融含铀结晶基底,为产铀岩体提供丰富的成矿物质来源;白垩纪-古近纪地壳拉张、岩石圈伸展所形成的深大断裂等不仅是矿化剂∑CO2主要通道,而且还是控制铀矿床形成的关键因素。     

构造动力在油气形成中的作用

构造动力在油气形成中的作用表现为：一方面，可为有机质的热演化和转化过程提供能量，从而促进有机质向烃类的转化。另一方面，也是油气运移、聚集的驱动力。研究油气形成的构造动力学具有重要意义     

煤和瓦斯突出与地应力之关系

本文以声发射粗估法地应力测量,研究谢二煤矿煤和瓦斯突出与地应力之关系。研究结果表明,煤与瓦斯突出与地应力呈正相关关系。也就是说,凡煤与瓦斯突出地带均属地应力超常地带,而安全地带的地应力值则正常或偏低.      

松辽盆地昌德气田天然气成因及成藏模式

通过对昌德气田中天然气的化学组分和碳同位素的分析发现 ,该区天然气的成因类型很复杂 ,既有有机成因天然气 ,又有无机成因天然气。昌德气藏和昌德东气藏中的天然气成因有一定的差别。昌德气藏中天然气重烃含量相对较低 ,出现重碳同位素和负碳同位素系列 ,可能有无机烃类气体的混入。昌德东气藏除有机成因的煤型气外 ,还发现有幔源成因的高纯二氧化碳气藏。非烃气体在纵向上的分布以登娄库组以下地层的营城组火山岩系地层含量最高。在平面上高含量非烃气体的分布常与深大断裂的走向一致 ,主要为无机成因     

油气田微磁异常成因及性质研究的近期进展

微磁测量是80年代出现的一种成功的非常规油气勘探方法,它所检测的是与油气渗漏相关的次生磁性矿化作用。近期的大量研究表明,油气田上方的微磁乒常具有复杂多样的成因:(1)从烃类获得代谢能的硫酸盐还原茵的作用;(2)烃类的微生物降解作用;(3)硫化环境中形成的磁黄铁矿;(4)泥质岩中富铁粘土的自生菱铁矿化;(5)与油气源岩露头或油气藏渗漏有关的自燃变质带。此外,烃类在陆相红层中的磁效应可以受到赤铁矿溶离的干扰,使其磁化强度出现数量级的下降。