淮南煤田次生生物成因气的比例及资源意义

主要利用实验的方法,并结合计算,对淮南煤田各研究矿区次生生物成因和热成因混合煤层气的比例进行了对比估算。结果显示两种方法估算的研究区煤层气的混合比例较为一致。淮南煤田混合煤层气中次生生物成因气所占比例较大,最高达到了79%,最低的也占到了43%。同时,国内外的研究也表明,煤层中后期次生生物气的生成可明显提高煤储层的含气量。因此,淮南煤田中后期次生生物气的生成对矿区煤层气资源的贡献重大。

济阳坳陷非生物成因气聚储的深层构造因素探讨

通过综合分析深部人工地震探测资料和非生物成因天然气分布特征 ,认为超塑性流动变形机制对于济阳坳陷地壳岩石流变和深部结构调整影响深刻 .地幔物质上涌 ,中、下地壳特别是低速物性体的岩石流变以及表壳伸展破裂 ,制约着含气构造按照表壳脆裂与深部流变的组合样式发展 .岩浆活动受到韧性地壳分层的阻隔 ,通过深熔作用同化岩石圈物质 ,通过侵位地壳改造壳层性质 .在低速体所在层位 ,流体 (包括二氧化碳 )在聚集的同时促进了地壳岩层的变质、弱化 .整个地壳层次上的深部顺层断裂。

柴达木盆地第四系生物成因气质疑

柴达木盆地东部三湖地区第四系泥岩有机质丰度低、厚度小,且乙酸含量低,其有机地球化学特征不利于天然气的生成。以7个实例证实,碳同位素判据无法确认一些天然气的成因。以5个实验结果证实,费-托合成反应同样可产生碳同位素分馏效应,对于区分生物成因气与非生物成因气,碳同位素不是可靠的判据。过柴达木盆地的2条地学断面和大地电磁测深证实,柴达木盆地深部上地幔上隆,并有3条超壳深大断裂,中地壳内有低速-高导层,富含CO2(或CO)及H2,又有金属催化元素,在中地壳恰当的温度、压力条件下,可发生费-托反应合成烃类。因此,柴达木盆地第四系下部可能有非生物成因天然气,天然气勘探前景将更好。

生物成因气生成演化模式探讨

通过生烃模拟实验资料及生物成因气藏实例分析,在总结生物成因气形成过程和生物气源岩有机质演化特征的基础上,建立生物成因气生成演化模式,为生物气源岩生气能力评价提供依据。有机质在微生物作用下,通过CO2还原和乙酸发酵2种途径形成生物气。沉积物中有机质被降解的过程及形成的产物具有明显阶段性特征。生气早期具低温、高硫酸盐抑制等不利条件,生物气产率较低;生气高峰期深度约为300~1 600 m,发酵菌优先利用可溶有机质分解成产甲烷菌可利用的底物,同时生成大量甲烷,以35~55℃为最佳生气温度;生气晚期,地温达70℃以上,不适宜产甲烷菌群生存及可利用底物减少,甲烷产率很低;沉积物处于硫酸盐还原带且该带具一定厚度时,最有利于生物甲烷生成并保存。

生物成因气形成机理研究

在查阅生物成因气相关文献的基础上,对生物成因气的形成机理进行了阐述:按照生气时间的不同,分析了未成熟阶段生物成因气和低熟阶段生物成因气的形成机理;根据生物成因气形成过程中产甲烷菌利用物质的差异,对后生型和原油降解型生气机理进行了讨论,从而为生物成因气的勘探开发提供参考。

富含生物成因气体地层盾构掘进克泥效的密封阻隔效应研究

富含生物成因气体地层盾构隧道施工风险高,气体极易通过开挖舱、泥浆管、盾尾间隙和管片节间渗入盾构和隧道内部,引发燃爆事故威胁施工安全。为了密封阻隔生物成因气体的泄漏通道,克泥效被用于填充中盾和洞壁之间的开挖间隙。本研究针对盾构掘进过程中生物成因气体的密封阻隔问题,提出了一种克泥效密封阻隔生物成因气体试验装置与方法,研究了克泥效注入厚度与气体击穿时间的相关关系,揭示了生物成因气体在克泥效中的渗透扩散机制,并依托苏通GIL综合管廊工程验证了克泥效密封阻隔生物成因气体的作用效果。研究结果表明:气体击穿时间随克泥效注入厚度的增加近似线性增长;当克泥效注入厚度为30 mm时,平均击穿时间为51.5 min,超过单环管片拼装所需最长时间50 min,满足苏通GIL综合管廊工程施工需求。现场气体监测结果表明,相较于注入克泥效填充开挖间隙之前,注入克泥效后CH_(4)和CO浓度均在允许范围内,克泥效有效阻隔了生物成因气体进入盾构隧道内部。相关研究结果可为类似工程地质条件下生物成因气体防治提供理论依据和技术支撑。

辽河坳陷东部凹陷煤系成因生物气特征及勘探突破

辽河坳陷东部凹陷是我国最早发现生物气的地区之一,勘探早期由于中深层勘探效果较好,对浅层生物气一直未重视,缺乏对浅层生物气源岩和分布规律的正确认识。在对已钻井发现浅层气(藏)地球化学特征开展系统分析基础上,以碳同位素值等为重要指标,将东部凹陷浅层气划分为原生生物气、生物—过渡带气、改造型生物气和混合气4种类型;进一步探讨了浅层气成因,认为研究区内浅层生物气主要为煤系地层成因;深化研究形成了浅层生物气分布明显受煤系地层、碎屑岩优质储层、沙河街组沙三上亚段和沙一段两套区域性封盖层等因素控制,构造晚定型、油气晚期充注成藏有利于形成浅层气的规模富集等地质认识。以此为指导,发现了高产工业气流井与规模储量,开辟了辽河坳陷煤系成因生物气勘探新局面。

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1δ3C1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1δ3CCO2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。

生物成因非常规天然气研究进展及展望

生物成因气在全世界范围内具有广阔的勘探前景。国外生物成因气研究经历了摸索阶段、探讨阶段和理论形成阶段,形成一套较为可靠的识别方法,并在一些盆地勘探开发中获得了成功。中国具有大面积分布的非常规油气资源,其中煤层气和页岩气已得到了很好的研究,但对生物成因气还未开展实质性工作,其评价基础还略显薄弱。通过分析国外生物气研究方法,认为中国应尽快开展生物成因天然气的基础理论工作,特别是浅层源岩中生物气的成因、聚集、保存及成藏等方面的研究,以完善中国非常规油气资源评价。

生物成因煤层气形成的微生物分子生态学研究进展

生物成因煤层气广泛分布于全球煤层气田,是煤层气研究的重点.微生物是生物成因煤层气形成的关键因素.生物成因煤层气相关微生物分子生态学研究,将有助于解析生物成因气的形成机理,促进煤层气的开采和开发,具有潜在的研究和应用价值.本文分析微生物在生物成因煤层气生成中的作用,总结当前国内外关于煤层气田原位微生物多样性研究方面的最新进展,旨在为生物成因气相关微生物多样性研究及煤层气产业的可持续发展提供参考.

松辽盆地非生物成因气的成藏特征

松辽盆地所处地壳块段的纵向结构,依密度大小可分为上、中、下地壳.在上、中地壳间有一厚的3km的低密度层段.它可能是上地幔熔融物质析离出来的“流体相”在地壳中聚集的岩浆房.它通过地壳断裂和天然地震向松辽裂谷盆地供给非生物成因天然气和其它气态物质及热液流体,这是松辽盆地形成非生物成因气藏的根本条件.在上地壳(或称盆地基底)断裂两侧有基底及以上层位的构造圈闭;有不整合面或横向延展广阔的含联通孔隙的砂层做为运移通道及天然气储集层;临近气层有泥岩做为封闭的盖层,这些条件的适当配置是非生物成因气成藏的基本特征.

二连盆地富气凹陷低阶煤煤层气成因及成藏机制

内蒙古低阶煤煤层气资源丰富,煤层气成因与成藏机制研究对低阶煤煤层气资源选区评价至关重要。以二连盆地重点富气凹陷低阶煤煤层气为研究目标,利用煤层气组分、碳/氢同位素、煤层水水质、氢/氧同位素及放射性同位素^(3)H和^(14)C测试等多种实验手段,分析煤层气、水地球化学特征,揭示低阶煤煤层气成因来源及成藏机制。结果表明,二连盆地煤层气组分以甲烷为主,均为干气,其中甲烷体积分数随埋深增加而增大,CO_(2)体积分数随埋深增加呈先增加后降低趋势,在300~500 m范围出现高值区。甲烷碳、氢同位素普遍偏轻,δ^(13)C(CH_(4))分布在-70.3‰~-48.0‰,δD(CH_(4))分布在-285.5‰~-189.0‰,δ^(13)C(CO_(2))在-37.6‰~1.94‰变化。煤层水化学类型主要为HCO_(3)-Na型和Cl·HCO_(3)-Na型,现今煤层水体环境较为稳定,水动力较弱,煤层水表观年龄在1020~47490 a,主要来源于第四纪大气降水,没有或较少有现今地表水补给。二连盆地煤层气主要为原生生物成因气,混有少量早期热成因气,随着埋深加大,地层环境和产甲烷古菌类型发生变化,生物甲烷生成途径发生转变。其中吉尔嘎朗图凹陷早期以乙酸发酵产气为主,晚期转变为CO_(2)还原产气为主,并混有少量低熟热成因气;巴彦花和霍林河凹陷微生物产气途径均以乙酸发酵为主,其中霍林河凹陷还混有少量甲基发酵型生物气。研究区具有适合生物气生成的低地温、低矿化度和低热演化程度的“三低”煤层条件,其中,吉尔嘎朗图凹陷属于地堑式浅部厚煤层生物气成藏模式,巴彦花和霍林河凹陷属于半地堑式中深部承压区水力封堵生物气成藏模式。寻找适合生物成因气形成和富集的有利目标区,应是二连盆地煤层气未来勘探开发的重点方向,也是二连盆地低阶煤煤层气增储上产的现实保障。

壳源非生物成因烃类气研究进展

结合国外近几年的相关研究进展,系统总结了壳源非生物成因烃类气的形成机理及地质、地球化学特征,并分析了其成藏的可能性、可能成藏的有利地区以及研究前景。结果表明,壳源非生物成因烃类气不仅存在,而且分布较为广泛,研究前景也十分广阔。随着研究的深入,人们对非生物成因气,特别是壳源非生物成因烃类气的认识将会进入到一个崭新的阶段。

生物气成因机制与勘探前景

生物气即生物成因气,指的是在厌氧条件下,沉积有机质被厌氧细菌进行生物化学降解产生的气体。生物成因气生成主要有两种途径,乙酸盐发酵和CO_2还原,以后者为主要途径。生物气生成的主要控制因素是甲烷菌的存在以及碳水化合物的供应,另外还受盐度、温度以及pH值的影响。生物成因气的特征为甲烷的含量在90%以上,重烃、氮气和二氧化碳含量较低,δ^(13)C_1值较低,并常富含轻碳同位素^(12)C。世界上所有的生物成因气藏都分布在具有一定规模未成熟源岩的盆地中,尤其是较新盆地,生物气的勘探范围已由陆地向海域扩展,勘探领域也不再局限于狭义的传统生物气。我国生物气资源量丰富,在东部各中、新生代盆地以及许多西部盆地都钻遇了生物气藏,具有良好的勘探前景。

济阳坳陷生物成因页岩气藏形成条件探析:以惠民凹陷阳信洼陷为例

济阳坳陷在阳信洼陷沙一段首次发现生物成因气,其源岩为同层段广泛发育的一套暗色泥页岩。为了摸清该套泥页岩是否具备形成生物成因页岩气藏的条件,对该套泥页岩的"生、储、保"等条件进行了系统分析。研究表明:该套泥页岩埋藏浅,厚度大,分布广泛,正处于生物气生烃高峰时期,地化分析指标相对于北美富气页岩均在有利的范围以内,泥页岩中脆性矿物含量高,微孔隙和微裂缝较发育,夹有砂岩和碳酸盐岩薄层,处于有利的构造背景。综合分析认为,该套泥页岩具备形成生物成因页岩气藏的条件,预示着济阳坳陷在生物成因页岩气勘探方面具有较好的前景。

一种生物气资源量计算新方法

目前国内广泛使用的生物气资源量估算方法是:首先通过模拟实验测定烃源岩生物气产气率,再用类似体积法的计算原理进行生物气生气量估算。这种确定产气率的方法存在两方面的弊端:首先是用实验条件下实验样品的模拟产气率代表实际条件下的产气率;其次是在具体烃源岩与实验样品进行地球化学类比时,很难准确地确定烃源岩属于哪一类。从生物气的生成机理及影响因素出发,量化了部分影响生物气生成的重要因素,将生物气资源量的定量计算归为5个要素:有机质组成因数、氧化还原环境因数、聚集系数、温度因数以及极限产气率,并对每一参数的定量计算方法及影响因素进行了分析。应用该方法对方正断陷实地勘探取得的地质数据进行了计算,得出了该断陷不同地区不同层段生物气资源量。

煤层气的微生物分馏效应

本文借鉴生物气成因等理论,从分馏的角度探讨微生物作用对煤层气造成的效应,对生物成因的煤层甲烷碳同位素值进行定性描述,并给出了煤层CH4和CO2之间碳同位素值之间的关系。在此基础上以淮南新集矿区煤层气为例,分析得出煤层气的微生物分馏效应对煤层气组分和同位素组成造成的影响,并得出结论,在煤层气的微生物分馏效应中,大部分煤层甲烷来自CO2的还原。

煤制生物气产出规律及其同位素分馏效应

为了探索生物成因煤层气机理,选取低阶煤作为煤制生物气的母质,采用携带产甲烷菌的煤层矿井水为菌源,在高纯氮气环境中向500 mL产气瓶(反应瓶)中加入40 g煤样、20 mL富集后的菌种液、380 mL培养基完成接种,之后将产气瓶置于37℃下的振动培养箱中开展为期90 d的厌氧产气模拟实验。研究结果显示,在厌氧封闭条件下,气体产出方式以乙酸发酵为主,产气效率较慢,产气过程受环境pH值的影响较大,进入产气稳定期后(>30 d),pH值与校正后的产气量随产气时间延续总体呈现同步变化规律,产酸菌与产甲烷菌的数量、丰度和活性直接影响了产气环境的pH值和产气量。产出气组分以CH4和CO2为主,存在极少量的氢气,气体组成偏干,CH4和CO2含量随稳定产气时间的延长呈现明显的同步变化规律。90 d的产气过程中,δ^13C1值均小于-55‰;δ^13C(CO2)值介于-20.8‰^-10.7‰,平均为-16.38‰;δD1值介于-361‰^-332‰,平均为-348‰,可以判定产出气中CH4和CO2均为有机生物成因气;煤制生物气中CH4和CO2碳同位素组成变化的主要原因是2次重要的继承性同位素分馏效应造成的,第1次分馏作用发生在生成乙酸过程中,由于有机母质本身脂族甲基碳同位素组成偏轻,而羧基碳同位素组成偏重,这种碳同位素组成特点在生成乙酸过程中得以继承;第2次分馏作用发生在乙酸发酵生成CH4和CO2过程中,乙酸中的甲基通过加氢形成CH4,而羧基通过去氢形成CO2,造成甲基本身的轻碳同位素被分馏到CH4中,而羧基的重碳同位素被分馏到CO2中。因此总体表现出产出生物气的轻碳同位素被分馏到CH4中,而重碳同位素被分馏到CO2中,δ^13C1越轻,δ^13C(CO2)越重,两者呈现负相关关系;90 d的产气时间里,微生物作用时间越长,甲烷碳同位素组成越轻,具有明显的富集轻碳同位素的趋势。

新疆三塘湖盆地低煤阶煤层气成因探讨

针对新疆三塘湖盆地煤层气生产试验井产量较低的问题,通过对煤层特征分析、含气量测试、甲烷同位素化验等实验数据进行分析,结合盆地煤及煤层气成因模板及数值模拟,根据煤层气地质理论并结合地质分析,对盆地汉水泉、条湖、淖毛湖三大凹陷煤层气成因类型进行了判别分析。结果表明:汉水泉、条湖凹陷深部煤层Ro为0.80%,其中,1000 m以浅9号煤层生烃强度为18.6 m^3/t,26~35号煤层R o平均为0.52%,生烃强度平均为39.2 m^3/t,主要为热成因气;淖毛湖区块R o为0.26%~0.50%,平均为0.34%,含气量为4~10 m^3/t,以生物成因气为主,背斜轴部附近为高含气区。该研究可为三塘湖盆地煤层气进一步科学高效开发提供参考。

南海琼东南盆地两种不同成因天然气水合物赋存的深层沉积物地球化学特征对比

对来自琼东南盆地W03和W09站位的天然气水合物分解气及其赋存沉积物的地球化学特征进行对比研究。结果表明, W03和W09站位的天然气水合物分解气分别对应以生物气为主和以热成因气为主的混合成因气, 2个站位水合物赋存的深层沉积物的地球化学特征具有显著差异。以生物成因气为主的W03站位沉积物表现出较高的总有机碳(TOC)、较低的硫酸盐含量以及较高的孔隙度,这些是产甲烷菌活跃的有利条件;同时天然气水合物富集层沉积物的饱和烃中显示出强度很高的低碳数未分离复杂化合物(UCM)鼓包(C_(12)~C_(19)),推测该站位沉积物中产甲烷菌活跃。以热成因气为主的W09站位沉积物中轻重烷烃指数(L/H)、姥鲛烷/植烷(Pr/Ph)和n-C_(17)/Pr等多种生物标志物特征表明,该站位在天然气水合物富集层有明显的油源烃浸染的痕迹,推测来自深部油气藏的天然气将油源烃携带到天然气水合物层位,同时该站位部分样品色谱图中显示出与油源烃微生物降解活动相关的UCM鼓包(C_(17)~C_(21)),表明油源烃在沉积物中也受到了微生物降解活动的影响。