热解煤成甲烷碳同位素演化及其动力学研究

【摘要】：采用高温高压封闭体系和不同升温速率的实验条件,选用具有不同显微组成和演化程度的煤岩及原始成煤物质泥炭进行了热模拟实验,研究了热解煤层气甲烷碳同位素的演化和沁水盆地煤层气碳同位素动力学特征,发现热解煤层气甲烷碳同位素组成及演化与煤岩的性质和煤化程度、源岩初始演化程度、升温速率等因素密切相关,提出了热解煤层气甲烷碳同位素组成与lg(Ro)之间的关系式,确定了沁水盆地上古生界煤岩生成的甲烷碳同位素演化史及煤层气成因.结果表明:煤岩的初始演化程度低、壳质组含量高、升温速率高的条件下,形成的煤层气碳同位素组成比较轻.样品在不同升温速率形成的热解煤层气甲烷碳同位素组成与lg(Ro)具有良好的正相关关系.沁水盆地上古生界煤岩生成的甲烷碳同位素演化史是随着煤岩的埋藏史,阳城地区太原组、山西组和泥炭热解煤层气甲烷碳同位素基本保持了持续变重的趋势,并且在早白垩世(K1)末都达到最重,之后甲烷碳同位素基本保持不变.首次对成煤物质泥炭进行了碳同位素动力学实验模拟,与煤岩的碳同位素动力学特征进行了对比,表明了泥炭比煤岩具有更轻的碳同位素.将沁水盆地阳城地区二叠系自然煤层气样品的甲烷碳同位素组成与碳同位素动力学研究获得的资料比较研究发现,阳城地区煤层气甲烷碳同位素组成与K1演化至今的煤层气甲烷碳同位素值相近,反映了阳城地区煤层气具有"阶段聚气"的特征.从而反映了甲烷碳同位素动力学是研究煤层气成因的有效方法. 【作者单位】： 中国科学院地质与地球物理研究所油气资源研究重点实验室;
【关键词】： 煤层气 碳同位素 沁水盆地 动力学模拟 演化史
【基金】：国家自然科学基金项目(40872092,41272125) 中国科学院“科技支甘”工程项目 国家重点基础研究发展计划(973)项目(2005CB422105)
【分类号】：P618.13
【正文快照】： 煤层气是一种新型的洁净能源资源,对其成因机制的研究已成为石油地质学研究的热点[1-3],煤层气甲烷碳同位素组成及其动力学则是确定其成因的重要方法.煤层气甲烷碳同位素组成与煤岩的性质和演化程度有关;同时,由于煤层气地质构造的多样性,使煤层气的保存条件具有复杂性,从而煤

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