创新点

贵州西部煤层气井产出气的甲烷碳氢同位素值呈现东北高西南低的分布趋势,煤变质程度对产出气的地球化学特征具有主要的控制作用,其中甲烷氢同位素值的分布亦受到沉积环境的变化控制。在同一煤层气井组内部,甲烷的碳氢同位素值大小受井组内水动力条件的变化以及开发煤层埋深影响较大,同时甲烷碳氢同位素值与日产气量呈现负相关关系。煤层气井产出气碳氢同位素值随着排采时间变化总体有波动性增大变重趋势,这与组分分馏和同位素分馏有关。

作 者

秦宗浩1,2,杨兆彪1,2,秦 勇1,2,金 军3,吴丛丛1,2,邢蓝田4,李 庚1,2,李洋阳1,2

作者单位

1. 中国矿业大学 煤层气资源与成藏过程教育部重点实验室;2. 中国矿业大学 资源与地球科学学院;3. 贵州省煤层气页岩气工程技术研究中心;4. 中国科学院油气资源研究重点实验室

1

研究背景

煤层气的气体组分和同位素特征作为煤层气地球化学的主要研究内容,可以用来解释煤层气成因以及运移扩散等规律。煤层气的成因主要包括有机成因气、无机成因气和混合成因气。有机成因气主要分为两种途径:生物成因和热成因。煤层气在煤变质以及后期的改造过程中受到许多复杂因素的影响使得煤层气的地球化学特征呈现不同程度的变化,如煤热演化程度、微生物作用、水动力条件、解吸-扩散-运移分馏效应。同时煤层气在开采过程中经历了从煤储层内解析运移至井筒最后开采到地面的复杂过程,在此过程中煤层气的地球化学特征也会经历一系列的变化。

煤层气地球化学的研究归根结底要服务于煤层气勘探开发,目前针对煤层气井产出气的地球化学特征及其产能意义研究较少,因此开展煤层气井产出气地球化学特征及其产能意义的研究,具有重要的科学意义。笔者基于2017年1月到2018年2月贵州西部17口煤层气井产出气样品的气体组分、甲烷的碳氢同位素测试结果,结合部分煤层气井日产气量和日产水量,对研究区产出气地球化学特征及其对产能的指示意义进行了分析。

2

摘 要

基于贵州西部17口煤层气井不同排采时间的产出气,通过对气体组分、甲烷碳氢同位素测试以及产能数据的收集,结合研究区水动力条件以及地质特征,研究了该区域煤层气地球化学特征、地质控制因素及与煤层气产能的关系。

结果显示:研究区煤层气组分以甲烷为主,属于干气~特别干的气体,甲烷组分体积分数介于91.504%~99.508%,其次为N2和CO2,不同地方煤层气井重烃含量变化大。甲烷稳定碳同位素δ13C1值介于-44.1‰~-27.8‰,δD值介于-196.5‰~-120.8‰,属于热成因气,松河GP井组和大河边Z-1井接近于原生煤层气的特征,研究区东北部织金ZJ井组及其余各井明显受到运移-扩散次生作用的影响。

贵州西部煤层气井产出气的甲烷碳氢同位素值呈现东北高西南低的分布趋势,煤变质程度对产出气的地球化学特征具有主要的控制作用,其中甲烷氢同位素值的分布亦受到沉积环境的变化控制。在同一煤层气井组内部,甲烷的碳氢同位素值大小受井组内水动力条件的变化以及开发煤层埋深的影响较大。

甲烷碳氢同位素值与日产气量呈现负相关关系,其本质在于甲烷的碳氢同位素受控于埋深及埋深主导的水动力条件的变化,而埋深的差异性很好的控制了产气能力。煤层气井产出气随着排采时间的变化,煤层气气体组分和甲烷碳氢同位素值呈现一定规律的变化,其中碳氢同位素值随着排采时间变化总体有波动性增大变重趋势,这与组分分馏和同位素分馏有关。

3

文中图片

打开网易新闻 查看更多图片

贵州西部地区构造以及井位

产出气CH4体积分数

打开网易新闻 查看更多图片

产出气气体组分(N2,CO2,Ar)体积分数

产出气甲烷碳氢同位素值

产出气甲烷碳氢同位素成因分类(Whiticar图版)

打开网易新闻 查看更多图片

甲烷碳氢同位素值与煤变质程度的关系

CH4碳氢同位素关系

产出气甲烷碳氢同位素值、日产气量与埋深关系

GP井组产出气碳、氢同位素等值线

打开网易新闻 查看更多图片

产出气气体组分(CH4,N2,CO2,重烃)随时间变化规律

产出气甲烷碳氢同位素值随时间变化规律

4

作者简介

秦宗浩,男,1996年7月3日生,河南新密人,中共党员,硕士研究生,就读于中国矿业大学资源与地球科学学院,矿产普查与勘探专业,导师杨兆彪副教授。

研究方向

煤层气地质

主要成果

煤层气排采气、水的理论的研究,包括通过气体组分,同位素确定煤层气类型;通过排采水离子组成,同位素,微量元素,溶解无机碳判定煤层水来源与煤层气气源;结合排采水微生物群落结构检测,形成了多煤层判定气源的理论方法。

来源:

秦宗浩,杨兆彪,秦勇,等.贵州西部地区煤层气井产出气地球化学特征[J].煤炭学报,2020,45(2):712-720.

QIN Zonghao,YANG Zhaobiao,QIN Yong,et al. Geochemical characteristics of produced gas by CBM wells in western Guizhou[J]. Journal of China Coal Society,2020,45(2):712-720.

责任编辑:韩晋平

编辑整理:郭晓炜

审 核常琛

End

钱鸣高,许家林,王家臣:再论煤炭的科学开采

王国法,王虹,任怀伟,等:智慧煤矿2025情景目标和发展路径

袁亮,姜耀东,王凯,等:我国关闭/废弃矿井资源精准开发利用的科学思考

谢和平,高明忠,刘见中,等:煤矿地下空间容量估算及开发利用研究

卞正富,雷少刚,金丹,等:矿区土地修复的几个基本问题

联系我们

联系人:郭晓炜

电话:010-84262930-811

邮箱:guoxiaowei@chinacs.org.cn

版权声明:

本平台刊登的《煤炭学报》所有稿件均按照国家版权局有关规定支付了相应稿酬,《煤炭学报》享有稿件的信息网络传播权。未经授权,不得匿名转载。本平台所使用的图片属于相关权利人所有,因客观原因,部分作品如存在不当使用的情况,请相关权利人随时与我们联系。

免责声明:以上内容转载自煤炭学报,所发内容不代表本平台立场。

全国能源信息平台联系电话:010-65367702,邮箱:hz@people-energy.com.cn,地址:北京市朝阳区金台西路2号人民日报社