中国煤层气地球化学特征及成因

煤层气地球化学特征及其成因对于煤层气藏形成和分布规律的认识及煤层气资源评价具有重要意义,煤生烃及后期改造是煤层气化学组分和碳同位素等地球化学特征的重要影响因素,根据地球化学特征可判识其成因。通过大量的煤层气组分及其碳同位素数据分析了中国煤层气地球化学特征;结合成煤演化过程,分析了原生煤层气地球化学特征的变化规律;根据煤后期改造作用的类型分析了次生作用对煤层气地球化学特征的影响。提出煤层气地球化学特征受后期改造影响较大,主要包括解吸作用、次生生物作用和水溶解作用。     

准噶尔盆地天然气地球化学特征及聚气条件的讨论

根据对准噶尔盆地典型低演化阶段侏罗系煤系烃源岩热模拟实验所产烃类气组分碳同位素的分析测试,研究了盆地赋存天然气的类型、热演化程度和赋存的地质条件。认为：盆地腹部陆南凸起以高演化阶段煤型气为主,源岩可能为盆地东部发育的石炭纪煤系;低演化阶段油型气主要赋存在盆地东部油气区;盆地南缘特殊构造地质条件和烃源岩热演化条件是构成不同演化阶段天然气分别聚集或混源聚集的原因。     

贵州西部上二叠统煤层气地质特征及其成藏意义

为研究贵州西部上二叠统煤层气地球化学特征、成因类型及其成藏意义,整理、分析了六盘水、毕节和遵义地区共18口井的取心分析化验资料,包括含气量、气体组分、稳定同位素和等温吸附等。结果显示：煤层平均含气量为14 m³/t;煤层气甲烷平均浓度为96.12%,干气特征明显。甲烷碳同位素δ¹³C₁（PDB,下同）值主要位于-36‰~-34‰之间,受热演化分馏作用影响,随R_O,max值增大而变大。煤层气在Whiticar成因图版中主要位于热成因扩散运移分馏区。与含气饱和度相比,吸附饱和度（V/V_L）能更好地表征煤层气保存条件和解吸逸散程度,其值与δ¹³C₁存在很好的负相关关系,主要机理为煤层气的解吸分馏作用,该机理还很好地解释了煤层气向斜控气规律。     

川中地区上三叠统天然气地球化学特征及成藏过程探讨

川中地区上三叠统是一套自生自储的天然气成藏系统，天然气中甲烷含量为88%～96％，重烃（C2＋）含量一般在6％～9％之间，二氧化碳和硫化氢等非烃气体含量普遍较低；天然气干燥系数（C1／C2＋）为5～15，并且随深度增加而呈现升高的趋势；天然气和凝析油轻烃中的甲基环己烷、庚烷和异庚烷值变化表明天然气主要来源于腐殖型母质；天然气甲烷和乙烷碳同位素分别为-39．00‰～-41．00‰和-25．00‰～-27．00‰，具有典型煤成气特征。川中地区上三叠统烃源岩在燕山期持续沉降埋藏过程中，达到高成熟早期阶段；在喜山期，该地区大约2500m地层的剥蚀，使地层温度和压力大幅度降低，故储层中早期低成熟残余天然气的卸压膨胀作用和水溶气的脱溶作用为晚期天然气聚集成藏提供了重要的气源，同时也使气藏中甲烷碳同位素变轻。     

波兰新鲁达煤矿区上石炭统煤层气的同位素地化特征

本区上石炭统的煤层气具有不同的来源。稳定同位素研究除了能识别与煤有关的热成气和地球的内生气外,还发现了生物气的迹象。这些不同成因天然气的运移、混合和聚集程度,是随时间和空间的不同而变化的。分析数据表明,现有的天然气分类方案不能直接用于解释煤层气的成因,原因在于:(1)煤层生气(煤层基质分解和/或正构烷烃裂解)或煤质泥岩的腐殖型分散有机质生气所特有的反应;(2)天然气通过煤的超细孔隙运移时所产生的同位素分馏作用。     

鄂尔多斯盆地东缘韩城地区煤层气地球化学特征及其成因

鄂尔多斯盆地东缘韩城地区虽是我国第二个大规模投入商业开发的煤层气区,但对其煤层气的地化特征和成因还未形成系统认识。为此,采集了该区井口排采气、煤样、钻井煤心解吸气样和井口排采水共78件样品,并对样品进行了组分、稳定碳同位素等系列分析。实验数据表明,该区煤层气具有以下特征：石炭-二叠系煤层气组成以CH₄为主,重烃和CO₂含量很低,气体湿度（C₂⁺）介于0.014%~2.880%;甲烷碳同位素值（δ¹³C₁）分布范围小,介于-42.978‰~-32.200‰,随深度的增加而变大,与R_o呈正相关关系;乙烷碳同位素值（δ¹³C₂）介于-21.619‰~-9.751‰。δ¹³C₁偏轻、δ¹³C₂偏重：可能是受解吸-扩散过程中同位素分馏作用的影响而造成δ¹³C₁变轻的。最后,根据该区煤层气的演化过程,结合Whiticar图版,综合分析认为该区煤层气成因类型以热降解气为主,且系经过解吸-扩散同位素分馏效应改造的次生热成因气。     

柏各庄凸起侏罗系烃源岩地球化学特征

本文运用有机地球化学测试手段,对东柏各庄凸起侏罗系烃源岩(泥岩、煤)氯仿抽提物的烃类组成进行了系统剖析,揭示其具有煤系地层的地化特征,系成熟的烃源岩,在饱和烃镏分中发现-不常见的苯基烷烃化合物系列,可能系微生物藻类成因.      

琼东南盆地低熟煤型气地球化学特征及勘探前景

琼东南盆地近年来发现的Y8等气田的天然气碳同位素值异常偏低,与以往发现的成熟—高成熟煤型气大不相同。在深入理解低熟气概念及进行详细地球化学分析后,认为研究区δ¹³C₁值分布在-47‰~-42‰之间,δ¹³C₂值分布在-28‰~-25‰之间的天然气是与吐哈盆地类似的低熟煤型气,天然气成熟度R_O值介于0.5%~0.8%之间,主要来自凹陷斜坡、凸起区低成熟演化阶段的崖城组烃源岩及盆地内大范围发育的中新统烃源岩。低熟煤型气的发现极大拓展了琼东南盆地烃源岩的研究范围,为盆地下一步勘探提供了新的思路。     

准噶尔盆地天然气地球化学特征及聚气条件的讨论

根据对准噶尔盆地典型低演化阶段侏罗系煤系烃源岩热模拟实验所产烃类气组分碳同位素的分析测试,研究了盆地赋存天然气的类型、热演化程度和赋存的地质条件。认为:盆地腹部陆南凸起以高演化阶段煤型气为主,源岩可能为盆地东部发育的石炭纪煤系;低演化阶段油型气主要赋存在盆地东部油气区;盆地南缘特殊构造地质条件和烃源岩热演化条件是构成不同演化阶段天然气分别聚集或混源聚集的原因。     

准噶尔盆地天然气地球化学特征及聚气条件的讨论

根据对准噶尔盆地典型低演化阶段侏罗系煤系烃源岩热模拟实验所产烃类气组分碳同位素的分析测试,研究了盆地赋存天然气的类型、热演化程度和赋存的地质条件。认为:盆地腹部陆南凸起以高演化阶段煤型气为主,源岩可能为盆地东部发育的石炭纪煤系;低演化阶段油型气主要赋存在盆地东部油气区;盆地南缘特殊构造地质条件和烃源岩热演化条件是构成不同演化阶段天然气分别聚集或混源聚集的原因。     

济阳坳陷渤南洼陷深层天然气的地球化学特征及成因探讨

通过对济阳坳陷渤南洼陷深层天然气的组分及其碳、氢同位素和稀有气体同位素组成的研究表明:该洼陷天然气重烃含量较高,显示出正常的原油伴生气的特征,不应为来源于高成熟―过成熟源岩的天然气;天然气的碳、氢同位素组成特征显示该区深层天然气为生物气、油型气和煤成气3种不同类型混合的天然气。另外,通过对渤南洼陷深层天然气中稀有气体氦同位素的分析,表明该区伴生气为典型的壳源成因,幔源挥发份加入的现象不明显,深层断裂活动也不发育,是在深层聚集成藏的天然气。     

柴达木盆地东坪—牛东地区天然气地球化学特征及来源探讨

以柴达木盆地东坪—牛东地区天然气组分及碳同位素数据为基础,分析了天然气地球化学特征及成因和来源。研究区烃类气体以甲烷为主,重烃(C₂₊)含量低,介于0.5%~6.5%之间。东坪地区天然气干燥系数>97%,为干气;牛东地区天然气干燥系数介于90.3%~98.1%之间,具有干气、湿气共存的特点。天然气δ¹³C₁值介于-17.58‰~-36.4‰之间,δ¹³C₂平均>-29‰,其中东坪3区块烷烃碳同位素倒转,呈现无机成因气的特征,结合CO₂含量与δ¹³C_CO2值的关系,以及研究区发育高成熟侏罗系煤系源岩的地质背景,综合研究认为天然气为有机成因的煤型气。通过天然气成熟度和流体包裹体研究,结合阿尔金山前东段的成藏模式,认为牛东地区天然气来源于昆特依凹陷下侏罗统煤系源岩,存在2期充注:第一期以油为主;第二期以高成熟天然气为主。东坪地区天然气来源于坪东—一里坪凹陷下侏罗统煤系源岩,存在4期高成熟和过成熟天然气的充注,并导致了烷烃碳同位素的倒转。     

完善我国煤层气产业政策的思考

我国天然气供需缺口将长期存在。在国内天然气勘探开发难度不断增大,常规天然气生产不能满足需求的条件下,发展非常规天然气产业非常必要。煤层气是非常规天然气资源中最具潜力和现实生产条件的种类之一。我国具有丰富的煤层气资源,发展煤层气产业具有物质基础。分析了国家已出台的关于煤层气价格、财税、科技、资源管理等方面的系列优惠政策及其执行情况,提出了立足于该产业现状,充分借鉴各方研究成果的若干完善煤层气产业政策的建议。     

松辽盆地深层煤型气的地球化学特征

松辽盆地是一个富含油气的大型陆相沉积盆地,其古气候以温暖潮湿为主,晚侏罗世断陷型煤系地层发育,煤系所含的有机质以腐殖型为主,埋藏深度大,处于高成熟-过成熟阶段,是天然气的主要来源。深层煤型气以甲烷含量高、重烃含量低、氦气和汞含量高、甲烷碳同位素重为特征,是典型的煤型气气源对比表明。天然气来自侏罗纪煤系地层。深层煤型气是本区主要勘探对象。     

沁水盆地南部煤层气藏的地球化学特征

指出沁水盆地南部煤层气的地球化学特征是甲烷含量超过95%,δ\+\{13\}C\-1值变化于-61.7‰～-28.7‰之间,而大部分甲烷的δ\+\{13\}C\-1值偏轻,为-40‰～-30‰之间,太原组甲烷的δ\+\{13\}C\-1则更轻。认为这主要是由于构造热事件及水动力条件综合作用的结果,构造热事件不仅促成二次生气,而且改善了煤储层物性,大大增强了CH\-4与CO\-2交换作用及甲烷的解吸-扩散-吸附的动态平衡过程,强烈的水动力条件也是导致煤层甲烷碳同位素变轻的重要原因,太原组甲烷碳同位素更轻主要是由于流动的地下水的溶解作用造成的。     

与煤层气有关的地层水的地球化学特征

与煤层气有关的地层水具有一个共同的化学特征，这种化学特征与地层的岩性或年代无关，它能作为一种勘探方法。实际上缺乏硫酸盐、钙和镁的地层水主要含有钠和碳酸氢盐，并且因受到海水的影响还含有氯化物。生物化学作用使硫酸盐、大量的碳酸氢盐，以及钙和镁沉淀减少，据此可推断出不同的地球化学特征。阳离子与粘土互换也可能会减少溶解的钙和镁，但这不是必要条件。硫酸盐／碳酸氢盐比值低是地层水的特征，并且还很普遍，但并不表明有常规油气存在。在许多煤层含水层中发现地层水富含硫酸盐、钙和镁，但未发现伴生甲烷。使用总溶解固体数据可确保这些数据能反映碳酸氢盐浓度的调节范围，以便模拟蒸发残留物。碳酸氢盐总含量的计算误差结果可能导致地层水中的碳酸氢盐含量太高，因此使待处理的问题变得复杂化。重点研究与甲烷相关的地球化学特征能够提高对远景构造的评价并且有利于勘探目标的选择，了解地球化学特征对评价普通的井疲劳试验也是有用的。在地层水分析中出现的高浓度硫酸盐能证明早期缩减试压泵是正确的，并且能促使后续钻探井的井位远离供水区。     

四川盆地上三叠统须家河组煤系气源岩芳烃地球化学特征

通过对四川盆地须家河组33个煤系气源岩芳烃馏分GC-MS分析与研究,揭示出研究区煤系气源岩芳烃的组成特征与典型的煤系源岩存在显著差异.主要表现为芳烃组成中表征高等植物生源输入的卡达烯、惹烯、1,2,5-三甲基萘、1,2,5,6-四甲基萘等化合物含量极低;而三芴系列相对百分含量表现出高硫芴与芴、低氧芴的特征,与典型煤系烃源岩中高氧芴含量之特征差异迥然.造成四川盆地须家河组煤系气源岩芳烃组成的特殊性原因可能与该地区曾经遭受过海侵作用和高热演化有关.     

西宁盆地下侏罗统烃源岩有机地球化学特征

在西宁盆地下侏罗统发现了一套湖沼相烃源岩。为了研究该套烃源岩的生烃潜力和赋存页岩油气的可能性,在大茶石浪下侏罗统剖面系统地采集了有机地球化学样品,完成了湖相暗色泥岩和高位沼泽炭质泥岩有机质丰度、类型和成熟度的测试和研究。结果表明,西宁盆地下侏罗统暗色泥岩有机质丰度较高,属于中等偏好的烃源岩,炭质泥岩有机质丰度属于中等偏差的烃源岩;湖相暗色泥岩和高位沼泽相炭质泥岩有机质类型均以Ⅲ1型为主,生油能力较差,生气能力较好;其镜质组反射率分布在0.7%~0.94%之间,已进入大量生烃的成熟阶段。其地球化学特征和世界上许多页岩油气田的烃源岩有相似之处,据此推测,西宁盆地下侏罗统具有形成常规油气和页岩油气的潜力。     

准噶尔盆地沙湾凹陷周缘中、浅层天然气地球化学特征及成因

沙湾凹陷周缘天然气混源现象普遍,前期缺少对地区的整体研究,制约了研究区天然气成藏研究。为此,系统开展了天然气地球化学特征分析,结合烃源岩热模拟技术,明确研究区中、浅层天然气的成因。研究显示,沙湾凹陷周缘中、浅层天然气以甲烷为主,干燥系数分布在0.73～1.00,δ¹³C₁值分布在-56.0 ‰～-31.5 ‰,反映研究区成熟与高-过成熟天然气共存;δ¹³C₂值分布在-30.4 ‰～-22.8 ‰,反映研究区煤型气、油型气和混合型气均有分布。结合烃源岩热解气碳同位素特征,认为研究区天然气具有4种成因类型：Ⅰ类天然气来源于佳木河组烃源岩,主要分布在红车断裂带中段白垩系,具有极重的δ¹³C₂值,大于-25.5 ‰,C₇轻烃中甲基环己烷含量大于50 %;Ⅱ类天然气分布少,主要为原油降解次生生物气,具有异常偏负δ¹³C₁值和极高的干燥系数;Ⅲ类天然气来源于下乌尔禾组烃源岩,主要分布在小拐地区及红车断裂带南段侏罗系,δ¹³C₂值分布在-27.9 ‰～-26.4 ‰,具有混合型烃源岩特征;Ⅳ类天然气为下乌尔禾组烃源岩与风城组烃源岩混源,主要分布在红车断裂带南段、北段及金龙地区,以下乌尔禾组来源为主的天然气δ¹³C₂值大于-29 ‰,以风城组来源为主的天然气δ¹³C₂值小于-29 ‰。     

含次生生物成因煤层气的碳同位素组成特征——以淮南煤田为例

淮南煤田煤层气属于热成因和次生生物成因气的混合气。不同矿区和不同煤层中煤层气的δ¹³C₁值有明显的不同,这主要是由于现今淮南煤田的煤层气藏中后期生成的次生生物气与残留在煤层中的热解气混合比例不同造成的。研究显示,淮南煤田煤层气的δ¹³C₁值明显轻于我国热成因煤型气和世界主要地区煤层气的δ13C₁值,表现出了含次生生物成因煤层气的δ¹³C₁值的变化特征;而δ¹³C₂值明显与我国热成因煤型气和世界主要地区煤层气的δ¹³C₂值处于同一分布范围,表现出了热成因气δ¹³C₂值的特征。淮南煤田煤层气的δ¹³C_CO2值反映出煤层气中的CO₂主要为煤热解而来,部分是次生生物气生成过程中,经过了微生物的还原作用而残留的CO₂。