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。      

赣南地热气体起源的同位素与地球化学证据

对取自赣南地区10个温泉的地热气体进行了气体化学成分及氦、碳、氖同位素组成的分析。该区地热气体可分为CO₂型和N₂型两种类型。CO₂型地热气体分布在赣南东南部地区,主要成分是CO₂,占总体积96.47%以上,二氧化碳气体的δ¹³C值为 -5.50‰～-3.49‰（PDB）,平均为 -4.66‰,为幔源无机成因,其氦同位素组成为1.36～2.27 R_a,具有明显的幔源成因特征,最高约有28.2%的氦源于地幔,其N₂-Ar-He关系研究表明,该型地热气体中的氮源于地幔-地壳-大气混合成因。研究揭示该区CO₂型地热气体属幔源无机成因气,是地幔脱气作用的产物。N₂型地热气体分布在赣南西部地区,N₂含量占91.04%以上,其中二氧化碳气体的δ¹³C值为 -23.7‰～-12.6‰,平均为 -17.82‰,为壳源有机成因,其氦同位素组成为0.06～0.13 R_a,具有明显的壳源放射性成因特征,³He/⁴He 与 ⁴He/²⁰Ne关系和He-Ar-N₂关系研究表明,N₂型温泉气主要来源于大气,并有壳源气体的贡献。     

大庆兴城地区天然气地球化学特征及成因

大庆兴城地区天然气组分和碳同位素具有“杂、干、重、反”4个基本特征,即天然气组分复杂多样,烃类气体中甲烷含量高,碳同位素重,烷烃碳同位素普遍出现反转序列.甲烷气体碳同位素重和烷烃碳同位素普遍出现反转序列是无机烃的特征,但并非其独有的特征.与烃类气体伴生的非烃类气体CO₂、He的高含量与同位素分析表明具幔源成因特征,结合大庆兴城地区地质背景,认为不但非烃类气体具无机成因气,而且烃类气体中也有无机成因气的存在,反映出兴城地区天然气为有机成因与无机成因的混合气体.无机气体是岩浆与火山活动的产物.     

富(含)CO2煤层气多源多阶成因研究进展及勘探开发启示

富(含)CO₂煤层气承载着煤层气成因成藏的重要地质信息,与煤层气资源勘探及评价密切相关。在系统总结现阶段煤层气成因研究进展的基础上,通过解剖准噶尔盆地南缘富CO₂煤层气藏特殊地质范例,科学分析富(含)CO₂煤层气成因机制研究现状,全面梳理煤层气成因研究过程中存在的问题。结果表明,煤层气生成具有多源多阶段性,不同成因煤层气地球化学特征差异显著;现有煤层气成因判识图版及标准存在局限性,有必要建立煤层气成因多因素综合判识方法体系,结合区域地质条件及母质继承性差异,综合解释煤层气成因起源及伴生地质作用过程;富(含)CO₂煤层气藏含气构成、同位素组成及成藏过程,与早期煤化作用CO₂生成积聚、地下水参与下的CO₂差异溶解消耗、运移分馏、微生物后期改造等地球化学和生物地球化学作用息息相关;针对不同成因类型的煤层气藏应建立相应的资源评价指标体系,有效圈定甜点区与甜点层,对富含CO₂的煤层气藏需科学建立风氧化带深度界定标准,开展煤层气资源有效性评价。      

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。      

二连盆地巴彦花凹陷煤层气成因类型及生气潜力

二连盆地巴彦花凹陷是内蒙古低阶煤煤层气重点开发试验区,但勘探程度相对较低,对煤层气成因认识不足,在一定程度制约了勘探开发进度。通过对巴彦花凹陷煤层气井气样水样开展气体组分、稳定同位素、水化学及放射性同位素定年等测试,并结合经典天然气成因判识图版厘清气体成因,进一步剖析生气潜力,明确生气关键要素。结果显示：C₁/C_1—5>0.99, CO₂-CH₄系数[CDMI=φ(CO₂)/φ(CO₂+CH₄)×100%]基本小于5%,干燥系数(C₁/C₂₊)介于104～5 540,CH₄含量高、重烃及CO₂含量低。δ¹³C(CH₄)介于-51.80‰～-67.70‰、 δD(CH₄)介于-226.20‰～-291.00‰,δ¹³C(CO₂)介于-2...     

云南老厂雨汪煤层气区块气水成因及产能响应

为提高云南老厂雨汪区块煤层气(CBM)产能,基于6口煤层气先导试验井的气体样品组分、甲烷碳同位素、产出水氢氧同位素及微量元素测试结果,结合研究区煤层气地质条件和产能特征,分析了气体组分、水的氢氧同位素特征及微量元素成分对产能的指示意义。结果表明:研究区煤层气气体组分以CH₄为主,含少量C₂H₆、N₂和CO₂,不含重烃,为热成因气,并经过了后期的次生改造。煤层气井产出水的氢氧同位素特征说明产出水来源于大气降水,呈现明显的¹⁸O漂移特征。主成分分析结果显示产出水微量元素成分可以归纳为两个主成分,分别反映气井的产气和产水情况。根据煤层气井气水产出情况、产出水的氢氧同位素特征、微量元素成分综合分析表明,当前雨汪区块除LC-C3井外其他井产出水主要为压裂液,储层降压受限,导致气井产量较低。     

巴西桑托斯盆地CO2分布规律及控制因素

CO₂富集是桑托斯盆地盐下油气成藏的主要地质风险,目前关于CO₂形成机制与分布规律缺乏系统研究。基于钻井样品的地球化学分析和地球物理资料的断裂体系刻画,对桑托斯盆地CO₂形成与分布的主控因素开展研究探索。研究认为：CO₂含量在已发现油气藏中占气体含量的0～96%不等,呈现出西低东高的分布特征,盆地西部油气藏的CO₂含量基本小于1%,而盆地东部油气藏的CO₂含量一般大于30%,并且出现了CO₂气顶和CO₂气藏。CO₂的碳同位素组成δ¹³C为-8.64‰～-7.03‰,氦同位素R/Ra值约为5.6～8,推断CO₂为无机成因,来源于地幔,基本未受到地壳的污染。幔源CO₂释放的地质背景是地幔隆升,盆地东部地壳减薄,构造活动强烈,四组断裂相互切割;主控因素是深大断裂,断裂直接沟通上地壳岩浆房,或者连通地壳上部高渗带,而高渗带连接地壳下部...     

江西省横迳温泉区地热气体地球化学

从赣南横迳温泉区采集10个水样并分析了温泉及冷泉的水化学成分,认为热水起源于大气降水补给。在此基础上,还在温泉区采集了4个气样,测定了气体组分的含量及氦同位素．以及CO₂和CH₄的碳同位素。研究结果表明：横迳地区温泉气中CO₂的含量很高(>96％),δC_CO2较重(-4.43‰～-5.50‰),属幔源CO₂;He同位素特征值(R/Ra)变化于1.36～2.11之问．均大于1,有幔源He的加入;本区温泉气的的组合类型为二氧化碳幔源温泉气,从整体上来说属于幔源无机成因气,是地幔脱气的产物。     

亨利定律在煤层气组分溶解分馏中的应用

亨利定律的引入,使煤层气在溶解过程中发生的组分分馏得以合理解释,为煤层气的富集成藏研究提供了信息。采用半经验公式计算CH₄(甲烷)和CO₂(二氧化碳)的亨利常数,根据逸度因子公式求取CH₄和CO₂的逸度,根据亨利定律计算出不同埋深下CH₄和CO₂在地层水中的溶解度。结果表明:CH₄溶解度随埋深的增加而增加;CO₂的溶解度则随埋深的增加而先增加后(在800 m深度以下)又减小,但CO₂与CH₄溶解度比率却在不断减小。这就意味着浅部CO₂的溶解运移分馏更为活跃,它随深度的增加逐渐减弱。这一认识为圈定煤层气富集区和确定CO₂注入(以驱使CH₄产出)的最佳温压环境提供了理论依据。      

松辽盆地徐家围子断陷火山岩气藏天然气成因类型和气源对比

松辽盆地徐家围子断陷发育营城组火山岩气藏.钻井统计、地球化学特征及天然气组份分析和碳同位素研究表明徐中和徐东地区天然气源岩有机质偏腐泥型,生气潜力更大.对主力源岩层沙河子组和次要源岩层营城组源岩分布有了新的认识.对营城组天然气的烃类气体和CO₂气的来源进行对比和探讨,认为烃类气受气源的控制,CO₂气藏受深大断裂的控制,与火山岩分布关系不大.连通地幔的气藏中,也没有发现无机烃类气体聚集.徐家围子断陷营城组天然气以烃类气占绝对优势,而且主要为甲烷,二氧化碳成藏并不普遍.天然气甲烷成因类型以煤型气为主,甲烷碳同位素变化范围较小.乙烷、丙烷和丁烷碳同位素均有较大的变化范围,而且具有较好的相关性,说明母质类型多样,乙烷、丙烷和丁烷具有相同的来源.含量大于50%的二氧化碳来源于地幔,属无机成因.含量小于50%的二氧化碳既有无机成因,也有有机成因.     

阳泉矿区寺家庄井田太原组煤层气地球化学特征及成因

为了研究阳泉矿区寺家庄井田煤层气地球化学特征及成因问题,系统开展了石炭-二叠系太原组主力产气煤层（8、9和15煤）煤心样品的现场解吸实验,并收集气样进行组分和碳同位素分析。结果表明:8煤含气量高于9煤,平面上15煤含气量不均匀,部分地区几乎不含气;整个解吸过程中,8煤和9煤气体组分含量及变化规律相近,CH₄含量呈先增加后降低、N₂含量呈先降低后升高的趋势,而15煤CH₄含量呈近线性降低、N₂含量呈线性增加趋势;其中,9_上煤CH₄体积分数为27.82%~76.12%,N₂体积分数为21.49%~72.20%,15煤CH₄体积分数38.15%~89.41%、N₂体积分数为6.55%~61.82%;随着解吸的进行,8煤和9煤中的煤层气碳同位素δ13C₁值总体呈增加的趋势,15煤中的煤层气δ13C₁值总体呈现为3个逐渐增加序列,δ13C（CH₄）与δ13C（CO₂）变化无相关关系。研究区煤层气主要为热成因气,生物作用不明显。另外,关于煤层气组分中CH₄含量低异常和N₂含量高异常的原因有待进一步研究。      

CO2-ECBM技术在河东煤田的潜力评估

根据河东煤田地质构造、煤储层特性、含气性等煤层气地质条件的综合研究,对利用CO₂提高煤层气采收率技术（简称CO₂-ECBM技术）在河东煤田深部煤层（埋深1 000~1 500 m）开采煤层气以及埋藏CO₂的潜力进行了初步评估。结果表明,利用CO₂-ECBM技术增产煤层气资源量为0.26×1012 m3,占煤层气总资源量的32.1%;CO₂埋藏量为12.18×108 t,相当于山西省2013年CO₂排放量的3.2倍。      

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。      

水热条件下费托型合成反应氢同位素分馏研究

费托型合成(F-TT)反应是地下烃类的三大成因之一,H同位素组成研究对其生烃过程和成因识别具有重要意义。本研究分别以无机CO和CO₂为碳源,水为氢源,研究在370℃和50 MPa的水热条件下, F-TT反应生烃过程中H同位素分馏情况。结果显示,不管是CO参与的经典F-T反应,还是CO₂参与的F-TT反应,烃类产物H同位素均呈正序分布(δD(C₁)<δD(C₂)<δD(C₃)<δD(C₄)<δD(C₅)<δD(C₆)),符合前人有关地下非生物成因烃的H同位素正序分布特征。本研究分别根据CO和CO₂为碳源的亚烷基机理和羰基插入机理,从反应原理、链增长机制和分馏过程,对2种生烃过程中的H同位素呈正序分布这一规律进行了详细机理阐述。由于热成因气H同位素也呈正序分布,所以烃类气体的H同位素分布特征不能够作为无机烃类来源的判识标志。但是,通过数据对比发现,按照甲烷的H同位素...     

窑街煤田碳酸盐与突出气体的同位素组成特征

为探讨窑街煤矿突出CO₂气的成因与来源,对煤田中方解石、菱铁矿和水中溶解HCO₃-及沉淀碳酸盐的碳、氧同位素组成进行测试研究,并对“5.24”突出点涌出气的13C_CO2值和3He/4He值进行了测定.结果表明,煤田中CO₂气的碳同位素组成发生了复杂的分馏效应而和各种可能母质的碳同位素组成难以进行简单的对比;突出点气体的3He/4e值表明其为典型的壳源气;煤田中烧变岩可能为突出气的气源.     

胜利油田天然气氩同位素特征

对胜利油田21个天然气样进行氩同位素组成分析,结合甲烷碳同位素组成特征和地质背景,阐明了天然气中40Ar/36Ar比值分布规律及其与源岩?储层的关系,进而讨论了天然气中空气氩和放射成因氩的分布规律,指出胜利油田存在着生物-热催化过渡带气?油田伴生气?煤型气和富CO₂气?它们具有各自的氩?碳同位素组成和演化特征?第三系和中生界自生自储天然气的40Ar/36Ar比值分别为335和564?通过数学分析,首次确定古生界和前震旦系新生古储天然气的储层时代效应系数分别为1.25和1.47?并认为前震旦系储层中天然气来自第三系,而储于古生界的天然气是约70%的第三系油型气和约30%的中生界煤型气混合的结果?与岩浆作用有关的无机CO₂和第三系有机成因烃类气混合形成平方王富CO₂气藏?     

松辽盆地庆深气田天然气成因类型鉴别

通过对松辽盆地徐家围子烃源岩和原油热模拟实验、烷烃气碳同位素组成分析, 认为在高演化阶段单一热力作用可以引起重烃气(δ13C₂ > δ13C₃ > δ13C₄) 碳同位素组成倒转, 但CH₄与C₂H₆(δ13C₁ > δ13C₂) 却很难发生倒转.庆深气田天然气重甲烷碳同位素组成、烷烃气碳同位素完全倒转、高稀有气体同位素组成(R/Ra > 1.0), 说明该气田天然气来源具有多样性.利用R/Ra与CO₂/3He和R/Ra与CH₄/3He关系对庆深气田天然气成因类型进行识别, 认为该气田烷烃气中甲烷有部分为无机成因, 重烃气则为有机成因.该地区高地温梯度导致有机成因重烃气碳同位素组成发生倒转, 而CH₄与C₂H₆碳同位素组成倒转主要与重碳同位素的无机甲烷混入有关.      

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...     

内蒙古商都地区CO2气成因及其意义

为了认识商都地区CO2气的成因、指导CO2气勘查,分析了气体组分、碳同位素、氦同位素、氢同位素等地球化学特征。结果表明:商都地区CO2气体积分数为97.23%~97.85%,δ13C值为-6.5‰~-5.2‰;伴生气体He同位素3He/4He为(1.69~3.35)×10-6,δD(H2)值为-760‰~-860‰,计算幔源氦的份额可达69.7%~84.8%。以上特征显示,CO2气具有明显的无机成因特征。同时,该区深大断裂发育、岩浆活动强烈及汉诺坝组玄武岩包裹体中CO2广泛分布的地质特点,表明该区具有幔源CO2形成、运聚的地质条件和过程。商都地区幔源岩浆成因的CO2气为无机成因气。商都地区地质条件及已有勘探成果,预示本地区具有良好的CO2气勘探前景。