煤系烃源岩生气热模拟实验研究

为了客观评价煤系烃源岩的生气特征和生气量,采用限定体系黄金管热模拟实验技术,对采自鄂尔多斯盆地的不同地质时代煤系烃源岩(煤岩和煤系泥岩)样品进行了生气热模拟实验研究,详细讨论了煤系烃源岩热解生气特征与气体碳同位素变化。结果表明,煤系烃源岩具有较好的生气性能,煤岩与煤系泥岩热解生成气态烃产率相差不大,两者具有相似的生气演化特征,即随热模拟温度升高,煤岩和煤系泥岩热解生成甲烷的产率逐渐增加,甲烷最大产率分别达211.69 m3/t和184.47 m3/t,而C2-5产率是先增加后降低,在热模拟温度430℃~470℃达到最大值,分别为19.14 m3/t和6.87 m3/t;煤岩和煤系泥岩热解气组分碳同位素值总体上随热模拟温度升高而变重,且相同热模拟温度时具有δ13C1δ13C2δ13C3的特征,其中煤系泥岩热解气甲烷、乙烷碳同位素值较煤岩分别偏轻0.3‰~2.1‰和1.4‰~3.7‰。在此基础上,建立了煤系烃源岩(煤岩和煤系泥岩)的生气模式。     

库车坳陷三叠-侏罗纪烃源岩生气特征与生气模式

根据热解实验和动力学模拟计算结果,研究了塔里木盆地库车坳陷侏罗纪煤、煤系泥岩及三叠纪泥岩的生气特征与生气模式。结果表明,库车坳陷三叠-侏罗纪烃源岩具有良好的生气性,尤其在进入中、高热演化阶段,甲烷产率更高,且侏罗纪煤和煤系泥岩的甲烷产率要高于三叠纪泥岩。侏罗纪和三叠纪烃源岩均以生气为主,是库车坳陷的有效气源岩,但前者的生气贡献明显高于后者。      

东濮凹陷石炭-二叠系煤系烃源岩生气演化及潜力分析

东濮凹陷石炭-二叠系煤系烃源岩的生烃演化时空差异性尚存在争议,烃源岩热演化生烃史的定量化研究仍有待进一步深入.利用热模拟实验和盆地模拟技术对烃源岩热演化生烃史进行了系统定量评价.煤系暗色泥岩、煤和碳质泥岩具有相似的生气模式,以R_o为0.5%、1.2%、2.2%、3.15%作为界限,将煤系烃源岩生气作用统一划分为5个阶段,其中主生气期门限R_o为2.2%,对应深度约为5 500 m;东濮凹陷石炭-二叠系源岩经历海西-印支期、喜山早期和喜山晚期三期成熟演化过程,其中古近纪沙一-东营期和新近纪明化镇中期-现今是主要生烃期,烃源岩演化普遍进入成熟-过成熟阶段;三期演化对应生烃贡献比例分别为9.28%、62.07%、28.64%,主力生烃范围集中在洼陷带及中央隆起带中部一带,煤生气贡献量最大、占68%.      

烃源岩残留沥青中正构烷烃分子的碳同位素研究

对不同类型烃源岩残留沥青中ｎC₁₅正构烷烃分子碳同位素特征的研究表明，古生界海相碳酸盐生油岩和中生界淡水湖相泥质生油岩的ｎC₁₅正构烷烃分子呈富12C的碳同位素组成特征；沼泽相腐殖煤的正构烷烃分子呈富C₁₅的特征。煤系暗色泥岩的正构烷烃分子碳同位素组成介于两者之间。沉积环境和有机母质性质是制约烃源岩正构烷烃分子碳同位素特征的主要因素。ｎC₁₅正构烷烃分子系列碳同位素特征不仅是一个良好的油－岩对比和原油成因判识指标，而且还可用于煤成油的进一步划分对比。     

黄陵矿区煤层底板异常涌出气体成因类型

黄陵矿区属于煤油气共生矿区,区内多个工作面发生底板气异常涌出。为探明底板异常涌出气体的成因类型,采集煤层底板气样44个、2号煤层气样12个,进行甲烷碳同位素(δ13C₁)、乙烷碳同位素(δ13C₂)及甲烷氢同位素(δD_CH4)等地球化学参数测试。测试分析结果表明,煤层底板异常涌出气不是来源于2号煤层,其甲烷碳同位素(δ13C₁)测值为-52.20‰~-42.80‰,乙烷碳同位素(δ13C₂)值为-37.20‰~-29.01‰,成因类型属油型气。通过对区域烃源岩分布及地层裂隙系统的分析,认为黄陵矿区底板异常涌出气可能来源于三叠系延长组烃源岩。      

惠民凹陷含煤地层生气潜力分析

从有效气源岩的概念出发,通过实验测定了该区含煤地层最大吸附气量,结合模拟实验中产气量与总有机碳(TOC)、热解生烃潜力(S₁+S₂)、氢指数(HI)、最大镜质组反射率(R_max)等指标的相关关系,提出了不同演化阶段煤系地层有机质生气潜力下限及各指标适用范围,并据此对惠民凹陷石炭二叠系煤岩、泥岩等气源岩进行了评价,证实了该区煤岩和泥岩可以作为有效气源岩。该成果对该区的煤型气勘探有一定指导作用,对渤海湾盆地其他地区煤系源岩评价也有一定参考价值。      

焉耆盆地侏罗纪煤系源岩显微组分组合与生油潜力

焉耆盆地为我国西部含煤、含油气盆地, 侏罗系含煤地层是最重要的潜在源岩.对侏罗纪煤系中的暗色泥岩、碳质泥岩和煤层分别进行了有机岩石学、Rock-Eval热解分析和核磁共振分析.泥岩、碳质泥岩和煤层具有不同的有机岩石学和有机地球化学特征, 其中煤层具有3种有机显微组分组合类型, 不同显微组分组合类型的煤层具有不同的生油、生气潜力或倾油、倾气性.基质镜质体、角质体、孢子体等显微组分是煤中的主要生烃组分.侏罗系泥岩、碳质泥岩和煤层具有不同的生物标志物分布特征, 生物标志物组合分析表明焉耆盆地已发现原油是泥岩、碳质泥岩和煤层生成原油的混合产物.含煤地层的地球化学生烃潜力分析和已发现原油的油源对比均表明, 含煤地层不仅是重要的气源岩, 而且可成为有效的油源岩.      

一种解释高-过成熟烷烃气碳同位素系列倒转的新观点:芳香烃脱甲基作用

天然气成因机理复杂,鉴于在高-过成熟阶段烷烃气碳同位素系列倒转普遍存在,而高-过成熟阶段有机质中常富含芳环结构,利用芳香烃（甲苯）热裂解实验探讨高-过成熟阶段烷烃气碳同位素系列倒转成因.甲苯热裂解实验表明随着模拟温度的增加,烷烃气产率逐渐增大;模拟产物中H₂产率也随着模拟温度的增加而增加.甲苯裂解产物中δ13C₁、δ13C₂和δ13C₃分布区间分别为-31.8‰~-27.7‰,-31.0‰~-20.4‰和-31.0‰~-20.4‰.在甲苯热模拟实验450℃时,出现了烷烃气碳同位素系列的部分倒转（δ13C₁>δ13C₂ < δ13C₃）.发现无论是煤成气还是油型气,在高-过成熟阶段都会出现烷烃气碳同位素系列的倒转,结合本次模拟实验结果,认为芳香烃脱甲基作用可能是烷烃气高-过成熟阶段出现碳同位素系列倒转的一个重要原因.      

鄂尔多斯盆地兴县地区煤层气地球化学特征及成因

煤层气化学组分、甲烷碳氢同位素特征对煤层气成因、分布规律和煤层气资源评价具有重要意义。为了查明河东煤田北部兴县地区山西组、太原组煤层甲烷及二氧化碳成因，采集研究区煤层气井解吸气样，通过组分分析、CH₄碳氢同位素和CO₂碳同位素测试，根据煤层气成因图版，分析了煤层气稳定同位素的地质影响因素，揭示了研究区煤层气成因。结果表明，区内主力煤层的甲烷碳同位素存在明显差异:8煤甲烷δ13C₁值介于-55.1‰~-44.2‰，平均为-49.2‰；13煤δ13C₁值介于-65.7‰~-55.7‰，平均为-59.8‰。同一煤层内甲烷碳同位素呈现出随煤层埋深增加而变重、随水动力条件增强变轻的特点；甲烷碳同位素偏轻，重烃组分偏少，表明受到一定因素或次生作用的影响。8煤以热成因气为主，13煤以次生生物成因气为主。研究区8煤δ13C （CO₂）介于-17.3‰~-4.8‰，13煤δ13C （CO₂）介于-26.3‰~-6.9‰，二氧化碳为煤热演化初期或最近一次煤层抬升再沉降后煤中有机质热裂解产生。研究成果为明确该区煤层气勘探开发方向提供了理论依据。      

塔里木盆地侏罗系煤岩热模拟生物标志化合物特征研究

通过对塔里木盆地侏罗系煤岩热模拟实验研究,其结果表明生物标志化合物的组成不仅受其母质的控制,而且还受热成熟度和生油岩的岩性影响。这与生油岩中生物标志化合物先质在不同演化阶段释放出不同碳数生物标志化合物的强度有关。同时,在烃源岩热演化过程中时,不能仅依靠OEP值作为热成熟度的判识指标;正构烷烃峰型在整个热演化过程中呈现出双峰型,前驼峰的主峰碳主要集中在nC₁₆-nC₁₈,而后驼峰则随着模拟温度的升高逐渐增大;煤岩的ΣC_21-/ΣC₂₂₊值与热模拟温度之间呈现出规律性变化;原始煤岩的Pr/Ph值随热模拟温度由250℃～550℃升高,总体呈逐渐降低的趋势。     

淮北煤田祁东煤矿煤和瓦斯中稳定碳同位素分布特征及其地质成因

对淮北煤田祁东煤矿6个煤层的24个煤样和12个气样的稳定有机碳同位素分析,分别研究了煤和瓦斯中碳同位素的分布特征和变化趋势,为不同煤层及瓦斯源分析提供理论依据。研究表明:祁东煤矿煤的δ13C为-25.11‰~-22.76‰,6-1煤层至9煤层碳同位素均值呈波动变化,可能受当时成煤时期沉积环境的影响;瓦斯的δ13C₁为-63.65‰~-52.51‰,表现出次生生物成因气的变化特征,二氧化碳碳同位素特征（-22.61‰~-17.96‰）表明其均是煤热解而来。      

固市凹陷非常规水溶甲烷气成因及来源

针对渭河盆地固市凹陷水溶甲烷气的成因类型进行分析研究。对地层水溶甲烷气碳同位素δ13C₁及重烃的含量研究发现,不同层位的水溶甲烷气成因类型不同。新近系张家坡组水溶甲烷气主要为有机成因的生物气,来源于本层含碳质较高的灰黑色泥灰岩生物分解,为自生自储式;下部蓝田—灞河组水溶甲烷气以未成熟的煤型热解气（煤型腐殖型）为主,来源于下部地层。对CO₂碳同位素的分布范围和含量进行分析得出,δ13C_CO2 < -10‰,为典型的壳源型有机成因,证明蓝田—灞河组水溶甲烷气和CO₂来源于下部地层的混合型气,结合乙烷碳同位素分析,得出下部地层可能存在有机成因的煤型热解气层系。      

松辽盆地徐深1井气藏气源的氢、碳同位素特征

选取松辽盆地内泥岩样品和煤样进行热模拟实验,建屯了两个样品成甲烷的氢、碳同位素分馏动力学模型并标定了动力学参数.分别以徐深1井区、沉降中心地质资料为例进行研究,表明两处源岩均有短期内大量生气的特点,气源岩生气期分别为距今95.5～73 Ma和距今0～73 Ma.计算得到两处源岩沙河子组暗色泥岩和煤、火石岭组暗色泥岩和煤所生天然气单独运聚成藏（自开始生烃到现今累积成藏）所对应的δ_DCH4 和δ¹³C₁,进而定量计算出徐深1井区源岩所生甲烷的δ_DCH4 为-237.3‰,δ¹³C₁为-28.8‰,沉降中心气源岩所生甲烷的δ_DCH4 为-2.5‰,δ¹³C₁为-24.8‰.以各区域天然气混合后的δ_DCH4 作为来源气体的端元同位素值,根据物质平衡原理计算得到：徐深1井区源岩对该区气藏的贡献比例约占72%,沉降中心源岩的贡献比例约为28%.同理以δ¹³C₁.方法得到徐深1井区源岩对该区气藏的贡献比例约占66%,沉降中心源岩的贡献比例约为34%.氢、碳同位素分馏的化学动力学地质应用结果存在的差异与同位素分馏模型标定所用热模拟实验为不加水实验有关.     

四川盆地嘉陵江灰岩的油气形成

前言嘉陵江灰岩是四川盆地三叠系下统嘉陵江组(Tc)的俗称。早在公元1840年前后,四川自流井背斜上的磨子井(誉称自贡火井王),就钻开嘉陵江灰岩中的气层(Tc~3),开始采气,到1980年底的统计,累积采气量占四川各气层累积采气量的42%;嘉陵江组剩余的天然气探明储量,是海相碳酸盐岩总探明储量的24%。无论从采气量,或剩余储量上看,嘉陵江组均是各气层之冠。因此,嘉陵江灰岩的油气形成问题是引人注目的研究课题。安作相(1959)从有机质丰度及沉积环境,论证了嘉陵江灰岩有自生自储的天然气,同时也指出川南Tc的气也可能来自二叠系。     

西山区块煤储层含气性及甲烷碳同位素分布特征

煤层含气性是决定煤层气勘探开发的重要参数,煤层气甲烷碳同位素能有效反映煤层气的赋存条件。根据煤层气井实测含气量数据,剖析了山西沁水盆地煤层含气量分布特征,建立了煤层含气量与煤层埋深、地质构造之间的相关关系和模型,探讨了煤层甲烷碳同位素分布特征及其对含气性分布的指示作用。研究表明:西山区块2号煤层平均含气量6.87 m3/t,8号煤层平均含气量8.4 m3/t,9号煤层平均含气量7.6 m3/t,煤层含气量主要受煤层埋深和构造形态的影响。研究区8号煤层甲烷碳同位素为–65.33‰~–40.94‰,平均–45.88‰,煤层含气量与甲烷碳同位素之间成正相关关系,随着含气量的增加,甲烷碳同位素也逐渐变重。煤层甲烷碳同位素主要受控于煤层气解吸–扩散–运移效应和地下水动力作用等。      

天然气甲烷碳同位素动力学研究及其应用:以塔里木盆地库车坳陷克拉2气田为例

通过有压力的黄金管封闭体系生烃模拟实验和GC-IRMS测定,结合GOR-Isotope Kinetics专用软件,求取了塔里木盆地库车坳陷三叠系-侏罗系烃源岩生成甲烷的碳同位素动力学参数。结合地质背景,探讨了克拉2气田天然气的成因。克拉2气田天然气主要来源于早中侏罗世煤系烃源岩,属阶段捕获气,为-5Ma以来的天然气聚集,对应成熟度范围Ro为1．3％-2．5％。在此基础上,建立了克拉2气田天然气运聚成藏动力学模式,从而为天然气定量评价和动态研究提供了新思路。     

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...