中国部分煤田发现的次生生物成因煤层气

在新集、李雅庄和恩洪地区发现次生生物成因煤层气,是中国煤层气的一种新的成因与资源类型．其基本特征为：组分以甲烷为主,C_1/C_(1-5)＞0.99,属于干气;δ~(13)C_1值为-61.7‰～-47.9‰,绝大部分＜-55‰,比该区煤岩所处热演化阶段(R_o值为0.87%～1.43%)所产热成因甲烷的δ~(13)C估算值低得多,显示甲烷具次生生物成因特征;δD_((CH)_4)值为-244‰～-196‰;δ~(13)C_2值为-26.7‰～-15.9‰,δ~(13)C_3值为-10.8‰～-25.3‰,重烃属热成因;CO_2含量极低,δ~(13)C值变化很大,反映出次生变化的特征;δ~(15)N_2值主要在-1‰～+1‰之间,指示N_2主要源于大气,而N_2与CH_4含量之间具良好的负相关线性关系,反映出含菌地表水渗入煤层的活动．综合示踪指标研究表明,研究区煤层气为以次生生物气为主,含有部分残留热成因气的混合气．煤层抬升和断裂发育为次生生物气的形成提供了良好条件．     

淮南煤田次生生物成因与热成因混合型煤层气成藏动力学系统演化

在剖析煤系沉积史、埋藏史、热史、生气史的基础上，将淮南煤田的次生生物成因和热成因混合型煤层气的成藏动力学系统分为4个演化阶段：①泥炭浅埋和早期生物气阶段；②煤层深埋和热成因气阶段；③煤系剥露和吸附气散失阶段；④煤系再埋藏和次生生物气补充阶段．淮南煤层气成藏模型具有盆心聚气特征，但是，热成因气不是它的主要气源．在盆地隆升、煤系剥露蚀顶、热成因气大量散失之后，只有得到作为附加气源的次生生物气的有效补充，才能在适当条件下形成这种混合型煤层气藏．     

煤成气及鉴别理论研究进展

煤系成烃理论形成经历了3个阶段:20世纪40年代发现煤能生气并可成藏,但未关注成油,创立了纯朴的煤成气理论;60年代发现煤中壳质组成油贡献大,可形成煤成油田,产生煤成油理论,但未关注成烃中的油气比例;70年代中国学者发现煤系成烃以气为主以油为辅,创立了完整的煤成气理论.煤系成烃以气为主以油为辅的根据:一是8个煤种中都发现有成气作用产物的气孔;二是煤的原始物质是由生气为主、低H/C原子值的纤维素和木质素组成;三是化学结构上煤以利于生气的甲基和缩合芳环为主;四是从泥炭至无烟煤热模拟实验获得大量气346~422 m3/t,只有少量轻质油.以往天然气类型鉴别以气相组分为主,现在把鉴别指标发展为气液固(干酪根)三相,扩大了鉴别范畴.从碳同位素、轻烃和生物标志物三方面,综合研制了鉴别煤成气和油型气的26个指标,还研编了若干鉴别图版和δ~(13)C-Ro关系式,提高了天然气鉴别可信度.煤成气理论开辟了天然气勘探新领域,使指导勘探天然气理论从"一元论"(油型气)发展为"两元论"(煤成气和油型气),为中国天然气工业快速发展提供了理论依据.2016年中国天然气和煤成气储量、产量与煤成气理论出现之前的1978年相比,分别提高了52,408,10和216.6倍,使中国从贫气国变为世界第6产气大国.     

细菌降解作用对异养黄化藻热解产气的影响

海洋或湖泊内大量浮游藻类在受热力降解作用之前的沉积埋藏过程中,其细胞会发生一些变化.一般而言,主要包括叶绿素消失、细胞黄化和藻细胞受到微生物的降解.我们用异养黄化藻类热模拟产烃的实验揭示300℃时异养黄化藻细胞热解产烃率为绿色自养藻细胞的32倍,黄化藻细胞热解产出的烃气率大大高于绿色藻细胞,两类藻细胞产气组分特征指标参数也明显不同.关于微生物降解作用对藻类热解成烃的影响资料非常有限.     

山西沁水盆地煤生烃动力学研究

以生烃动力学方法对煤的生烃潜力进行定量评价是近些年发展起来的一种新方法. 文中通过对煤岩在高温高压封闭体系条件下的热模拟实验, 取得了热解产物烃类气体组分的动力学参数, 应用这些参数对沁水盆地上古生界煤生烃动力学特征和生烃史进行了研究. 结果表明, T末到J₂末期间, 地质时间相对较长, 古地温较低, 使沁水盆地煤层甲烷产率增长比较缓慢, 煤的产烃能力较弱; 而J₃到K₁期间, 地质时间持续相对较短, 但是古地温较高, 这一阶段的甲烷产率增长最快, 煤岩产烃能力较强. 模拟和实测资料对比表明, 根据甲烷和C₂~C₄生成史所计算的干燥系数为判识沁水盆地不同研究地区煤层气成因提供了证据; 首次对成煤物质泥炭进行了生气动力学实验模拟, 并将模拟结果应用于沁水盆地的古地温演化史中, 与煤岩的生烃动力学特征进行了对比, 表明了泥炭比煤岩具有更高的生气能力; 具有较高演化程度的煤岩样品的化学动力学模拟实验结果不能完全恢复该煤岩的生烃能力, 会导致煤层气资源量评价结果偏小; 用泥炭生烃的动力学模拟结果进行煤层气生成量预测, 估算了研究地区的煤层气生成量的上限. 对研究地区不同煤层的煤层气生成量范围的计算结果显示, 所研究的阳城地区太原组和山西组煤层气生成量最高, 是最有利的煤层气形成地区之一; 沁源地区太原组和山西组煤层气生成量也较高, 是比较有利于形成煤层气的地区; 霍山地区煤层气的生成量最小, 煤层气形成条件最差.     

海相碳酸盐岩烃源岩热解动力学研究: 气液态产物演化特征

以生烃动力学对海相碳酸盐岩的生烃情况进行了热模拟实验, 对气液态烃类组分的生烃动力学参数进行了标定. 在此基础上, 结合专用Kinetics软件将动力学参数作为参照指标, 用动力学方法外推到地质实际中. 结果表明, 在一定的地质条件下, 海相碳酸盐岩热解生成气态烃的主要温度为150℃~220℃ (Easy%Ro介于1.0%~3.0%), 液态烃的生成温度主要为100℃~170℃(Easy%Ro介于0.5%~1.5%). 通过该研究可以建立海相碳酸盐岩有机质生烃动力学演化的参照系, 进而能够对中国成熟度较高的其他海相碳酸盐岩烃源岩作出相对合理的评价, 从而为海相碳酸盐岩烃源岩的定量评价提供一种新的方法和途径, 为加强海相碳酸盐岩油气勘探提供了依据.     

四川南桐矿区灾害性煤层有机岩石组成和显微标志特征研究

南桐矿区煤层为晚二叠纪龙潭煤系,煤种为肥焦-瘦贫煤,该煤层具强烈煤与瓦斯突出和爆炸灾害性。实验证明,它们多为富含烃类物质的煤层,其R_0为1.00—1.72％.我们用光学方法对该区煤层进行了系统的有机岩石学研究,表明煤层的含烃性和灾害性与煤有机岩石组成和性质有关,并在这些灾害性煤层中发现了大量与煤成烃有关的显微标志。它可为深入煤成烃和煤层瓦斯灾害性的深入研究提供依据。     

煤岩显微组分的成烃实验研究与评价

选取了一批有代表性的煤和煤岩显微组分样品进行煤成油、成气的模拟实验、Ｒｏｃｋ－Ｅｖａｌ热解、色谱、色总－质谱等分析测定,提供了不同热演化阶段各类煤样的气态烃、轻烃、氯仿沥青Ａ、液态烃和总烃产率数据和曲线。综合研讨了煤的成油和成气规律及煤岩组成、热演化程度等对油气产率和产物组成的影响,并通过新疆吐哈盆地、塔里木盆地等煤成油气田样品的分析测定与各类煤岩样品生油生气模拟实验结果的对比研究,提出了烟煤阶段     

云南中、小盆地低演化天然气地球化学特征

对云南若干中、小盆地 (陆良、杨林、保山及景谷 )第三系生物气及未 低熟油伴生气进行了研究 .生物气组分以甲烷为主 ,在烃气中 >99% .同位素组成轻 ,δ13 C1为 - 6 0 0‰～- 75 4‰ ,其中保山盆地相对较重 ( - 6 0‰～ - 6 5‰ ) ,陆良及杨林盆地较轻 ,δ13 C1均小于- 70‰ ,比较而言 ,可能意味保山生物气藏成藏时间较早 .景谷盆地原油为未 低熟原油 ,其伴生气具有相对高的湿度 ,烃气中甲烷相对含量为 5 8%～ 95 % ,就组分而言与正常石油伴生气相似 ,但其甲烷碳同位素值为 - 5 3 8‰～ - 5 7 8‰ ,明显较一般油田伴生气相对富集12 C ,具有与生物 热催化过渡带气相似的特征 .乙烷碳同位素在 - 34 6‰～ - 2 9 ‰之间 ,其源岩应为油源岩 ,但对低演化阶段石油伴生气而言 ,其组成偏重 ,同时 ,乙、丙、丁烷之间有同位素组成倒转现象 ,也许暗示着存在Ⅲ型有机质成气的贡献 ,δ13 CCO2 基本小于 - 1 0‰ ,应是有机成因产物     

原油裂解成气动力学模拟及其意义

应用封闭金管高压釜体系, 对塔里木盆地轮南14井三叠系原油进行了热解生气模拟实验. 通过对C₁～C₅气态烃及热解原油残余可溶烃组分的分析, 发现原油裂解成气的过程可明显分为气体初次生成与二次裂解两个阶段. 前者以液态烃裂解为湿气为主, 后者则以C_2~5组分继续裂解为甲烷和碳沥青, 气体组分逐渐变干为特征. 根据实验结果与化学动力学原理, 建立了原油裂解气初次生成与二次裂解的动力学模型, 获取了相应的动力学参数. 在此基础上, 进一步研究了原油在地质条件下的稳定性及其评价方法, 探讨了原油裂解气初次生成与二次裂解过程对原油裂解气成藏的控制作用, 发现凝析油/湿气热演化阶段是原油裂解气藏形成的关键时刻之一.     

吐哈盆地煤及显微组分生烃模式

吐哈盆地是典型的煤成油气盆地,主力烃源岩为中下侏罗统煤及含煤有机质.有机岩石学研究表明,吐哈盆地侏罗系烃源岩生油组分,在显微层次主要表现为基质镜质体、壳质组(主要是薄壁角质体、小孢子体和木栓质体)和少量腐泥组(主要是藻类体和沥青质体),在超微层次则主要表现为分布在基质镜质体和粗粒体中细菌成因的超微类脂体.基质镜质体是吐哈盆地煤成烃最主要的母质.壳质组(含腐泥组)在煤成烃中具有不可忽视的贡献. 采用密度梯度分离法从煤中分离出纯度较高的单组分(表1),进行热解气相色谱和核磁共振波谱测试,确定各显微组分生烃性质,并结合显微荧光性质确定其生烃阶段,由此建立煤与显微组分成烃模式.     

煤成油排驱主要制约因素

煤成油的排驱是指煤在热成熟作用过程中,生成的烃类物质在某种动力的驱动下从煤层母体排出至输导层的过程。煤所生烃类排出母体一方面取决于煤所具有的固有内在属性,它包括两个含义:其一是煤原始生烃潜力,它决定了煤中烃类达到含油饱和度的难易程度;其二是煤分子排列格架及分子质点表面性质,它决定了烃类储存空间大小与烃类流动的难易程度。另一方面,外生地质营力的存在是煤层发生排烃作用的必要条件。适当的构造挤压应力及存在通过源岩的输导层（如断裂、层理面、剥蚀面等）以便形成差异应力,为烃类排驱与运移提供了外在条件,这两方面缺一不可。吐哈盆地煤成油的排驱亦正是煤内在属性与外部构造挤压力共同作用的结果。     

吐哈盆地煤及显微组分生烃模式

<正> 吐哈盆地是典型的煤成油气盆地,主力烃源岩为中下侏罗统煤及含煤有机质.有机岩石学研究表明,吐哈盆地侏罗系烃源岩生油组分,在显微层次主要表现为基质镜质体、壳质组(主要是薄壁角质体、小孢子体和木栓质体)和少量腐泥组(主要是藻类体和沥青质体),在超微层次则主要表现为分布在基质镜质体和粗粒体中细菌成因的超微类脂体.基质镜质体是吐哈盆地煤成烃最主要的母质.壳质组(含腐泥组)在煤成烃中具有不可忽视的贡献. 采用密度梯度分离法从煤中分离出纯度较高的单组分(表1),进行热解气相色谱和核磁共振波谱测试,确定各显微组分生烃性质,并结合显微荧光性质确定其生烃阶段,由此建立煤与显微组分成烃模式.     

论非生物成因天然气

从能源气体研究的角度出发,天然气通常指以甲烷为优势组分的可燃性气体.依据甲烷的形成过程可将天然气划分为:(1)生物(或细菌)气,主要指沉积物中的有机质在厌氧细菌作用下分解产生的气体;(2)热降解气,主要指沉积物中的有机质在一定的温度、压力等作用下降解产生的气体;(3)非生物气,主要指源于地球深部的原始气体,或在地球深部由无机反应合成的烃类气体.沉积物中的有机质在细菌、温度、压力等作用下可形成具商业开采价值的天然气藏的生物成因观点已被绝大多数地质学家所认可.然而,非生物成因烃类能否聚集成藏仍是地学界近百年来争论不休的重大科学论题.     

有机-无机能源矿产相互作用及其共存成藏(矿)

油、气、煤、铀同盆共存富集存在普遍,其形成、分布关联密切;有机-无机相互作用是多种能源矿产共存成藏(矿)的成因机理和联系纽带。有机油、气、煤所提供的强大的吸附作用、还原环境和络合作用等,对无机铀的沉淀、富集和成矿具有重要的积极作用。在烃类生成过程中,无机组分具有重要的催化作用,如铀因其特殊的原子结构,具有独特良好的配位性能,因而具有良好的络合催化及氧化还原催化特性。铀的存在,为生物的繁殖提供能量,使之勃发繁衍,利于优质烃源岩的形成;可导致烃源岩在温度较低阶段液态烃提前生成,并使总烃产量增加;同时在高温阶段可减缓有机质过度成熟,利于所生烃类的保存。铀应为低(未)熟油、气生成的重要因素之一。这种少量烃类的提前生成和运移,可使成岩早期阶段孔渗性能良好的储层较大范围变为亲油性,为后期大规模生成的油气运移和成藏创造了有利条件,使得即使是致密储层也有形成大规模商业油气藏(田)的可能。     

运移分馏作用凝析油和蜡质油形成的一种重要机制

地下深部的烃类物质在由断裂诱导的压力释放和过量干气注入的共同作用下会导致油、气两相流体的产生．由于不同原油组分在气液两相中的分配系数不同,低碳数的烃类更易溶解在气相中,形成凝析油;而高碳数的烃类则残留在油相中,形成蜡质含量较高的油藏．这种分馏过程同时导致通常与源岩有机质或热成熟度有关的原油组分参数（如饱和烃／芳烃值）和甾萜烷分子参数的广泛变化,原油δ~(１３)Ｃ值也因此变重１％左右．     

辽河盆地生物气的形成及其生成量的计算

生物气的生成与泥岩的成岩作用有密切的关系,有机成因的碳酸盐可作为形成生物气的标志。根据物质平衡原理和同位素分馏原理,我们提出了生物气生成量的计算方法,并对辽河盆地的产气高峰期做了推测。     

鄂尔多斯盆地酸解烃碳同位素组成与气-源对比

在有机质热演化成烃作用的同时,其成烃产物通过岩石吸附、成岩矿物的包裹等作用被记录在沉积岩石中,酸解烃指被成岩碳酸岩、铝硅酸盐等矿物包裹的C_1—C_5,气态烃,在样品粉碎和真空条件下,游离烃已大部分被解析,兼之酸解烃较岩石吸附烃又高出3个量级.其化学组成和同位素组成的变化则应与相应层段生成的天然气地球化学特征相一致,因此可通过源岩酸解气和天然气同位素组成的对比,追索烃源岩,这种气-源对比较前人的工作更直接一些.本文通过鄂尔多斯盆地城川一井酸解烃组成的垂向变化及古生界烃源岩酸解气和天然气碳同位素对比研究,探讨了酸解烃的来源及利用烃源岩酸解气与天然气同位素组成,进行气-     

地史时期超压对沁水盆地南部煤层气藏形成的作用

根据沁水盆地南部3号煤吸附等温线及实测含气量，部分钻井吸附气含量达高饱和到饱和状态，这种高饱和度高含气量很难从理论上得到解释，而且该地区并不具备后期热成因气和生物成因等气源补充的条件，文中提出地史时期超压是促成现今煤层气藏高饱和度的主要原因．早自垩世煤系源岩大量生气，由于较好的顶底板条件及向斜核部的构造部位，煤层气藏具有超压和饱和含气特征，晚白垩世以后煤层气藏急剧抬升，在温度和压力降低过程中，超压吸附气转化为常压或欠压吸附气而使得现今煤层气藏维持高饱和度高含气量的状态．     

低成熟阶段煤可溶有机质的热缩聚作用

近年来,煤成油研究在诸多方面取得了可喜进展.煤在地质地球化学演化过程中的化学反应及其与煤成油形成演化的关系的研究,是煤成油形成机理研究中的关键问题之一,本文将简要论述煤液态烃生成演化的重要规律之一——低成熟阶段煤可溶有机质的热缩聚作用.