页岩气/煤层气运移过程中的同位素分馏研究进展

从同位素分馏特征与影响因素、分馏机理与定量表征模型和地质应用等3方面对页岩气/煤层气运移过程中的同位素分馏研究进展进行综述。研究发现,页岩气/煤层气完整产出过程中的同位素分馏表现为“稳定—变轻—变重—再变轻”的4阶段特征,这与页岩/煤层孔隙内复杂的气体运移方式密切相关。页岩/煤层内气体运移机制包括渗流、扩散和吸附/解吸,其中压差驱动的体相渗流基本不产生同位素分馏,而扩散和吸附/解吸过程中的同位素分馏显著。现有的同位素分馏模型包括纯扩散分馏模型、扩散、吸附/解吸耦合模型和多尺度多机制耦合模型,模型计算结果表明,天然气运移过程中的同位素分馏主要受控于岩石孔隙结构、吸附能力和初始/边界条件。目前,同位素分馏模型已成功应用于评价页岩/煤岩原位含气量和吸附气/游离气比例等关键参数,同时在气井生产状态判识和产能变化趋势预测等方面展现出一定的应用前景。下一步研究应重点关注:①天然气运移过程不同组分碳、氢同位素组成的协同演化规律;②生—排—运—聚—散全过程同位素分馏的整体表征;③复杂孔-裂隙系统内天然气运移过程同位素分馏的定量表征及应用。