煤层甲烷碳同位素分布特征及分馏机理

【摘要】：煤层甲烷碳同位素分布范围很宽,并且和常规煤成气相比,煤层气中甲烷碳同位素存在强烈的分馏效应,使煤层甲烷碳同位素变轻.煤层甲烷碳同位素与煤的Ro相关性很差,以致无法根据煤层甲烷碳同位素值来判断煤系烃源岩的成熟度.煤层甲烷碳同位素变轻的程度差别很大,且明显受地下水动力条件的影响:水动力越强,煤层甲烷碳同位素偏轻的程度就越大,反之就越小.前人试图用煤层气解吸-扩散-运移-分馏来解释煤层甲烷碳同位素偏轻的现象,但不能圆满解释碳同位素的空间展布.根据大量的实验和实际数据,指出流动的地下水对游离气的溶解作用-游离气与吸附气的交换作用是煤层甲烷碳同位素分馏的机理.煤系中的水对煤中游离态甲烷的溶解作用更容易把13CH4带走,留下更多的12CH4,使游离气中12CH4会相对富集,游离气中12CH4再与煤中的吸附气发生交换,部分12CH4变成吸附气,把吸附气中部分13CH4交换出来变成游离气,交换出来的13CH4再被水优先溶解带走.这种过程是不停地在发生,通过累积效应,引起煤层气12CH4大量富集,煤层甲烷碳同位素变轻.通过水溶气的模拟实验研究,证实了流动的水可以对甲烷碳同位素产生明显的分馏作用,容易把重碳同位素的甲烷溶解带走. 【作者单位】： 中国石油勘探开发研究院 安徽理工大学 中国石油勘探开发研究院 中国石油勘探开发研究院廊坊分院
【关键词】： 煤层气 甲烷碳同位素 分馏机理 累积效应
【基金】：国家重点基础研究发展规划项目(批准号:2002CB211705) 国际科技合作重点课题(批准号:2004CB720504)共同资助
【分类号】：P618.11
【正文快照】： 1煤层甲烷碳同位素分布特征煤或煤系泥岩生成天然气分为两种:常规煤成气和煤层气.与常规煤成气相比,尽管成分都以甲烷为主,但煤层甲烷碳同位素明显偏轻.这一现象早被世界的煤岩学家、煤地质学家和瓦斯地质学家所认识[1～5].中国煤层甲烷碳同位素具有以下特点:1.1煤层甲烷碳同

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