雨汪区块煤层气气体同位素变化特征及成因判识

作     者：王芳芳 吴财芳 杜明洋 唐依然 王聪 文德修 

作者机构：宿州学院资源与土木工程学院 贵州省土地矿产资源储备局 中国矿业大学资源与地球科学学院 山西省煤炭地质勘查研究院有限公司 中国矿业大学煤层气资源与成藏过程教育部重点实验室 

出 版 物：《煤炭科学技术》 (Coal Science and Technology)

年 卷 期：2023年

核心收录：

学科分类：0820[工学-石油与天然气工程] 081803[工学-地质工程] 08[工学] 0818[工学-地质资源与地质工程] 082002[工学-油气田开发工程] 

基　　金：国家自然科学基金（42372182） 国家自然科学基金重点项目（42130802） 中央引导地方科技发展资金项目（YDZJSX2022D002） 江苏高校优势学科建设工程资助项目 贵州省科技计划项目（黔科合战略找矿ZD001-001、ZD001-003） 

主　　题：煤层气 地球化学 成因类型 碳氢同位素 雨汪区块 

摘      要：研究煤层气地球化学特征及其成因，对煤层气成藏及资源勘查开发具有研究意义。为探究滇东雨汪区块煤层气成因及其地球化学特征，采集该区6口典型煤层气井的产出气气样，开展了组分测定、碳同位素和稀有气体同位素测试，系统分析了煤层CH4、N2等气体的成因，并结合水文地质环境，探讨了雨汪区块煤层气排采过程中气体的同位素变化及其控制因素。结果表明：雨汪区块煤层气井产出气中CH4平均含量为73.95% ～ 92.90%，乙烷、CO2、N2含量分别为0.20% ～ 0.40%、0.05% ～ 1.05%、6.15% ～ 25.32%。此外，He仅在产气第一天检测到，而碳原子数大于2的烃类未检测到；煤层气干燥系数(C1/C1～5)为0.9995 ～ 0.9997，属于高成熟干气；CH4的δ13C值为-36.7‰～-27.6‰，为有机质热成因气；CO2的δ13C值介于-19.1‰～-6.6‰，主体分布在 -18.0‰～-14.3‰，为有机成因；氮气含量平均为12.63%，含量相对较高，其φ(N2)/φ(Ar)值远大于84，以有机成因为主；氩气平均含量占比为0.06%，远大于0.017%，以大气成因为主；氦气平均含量为0.02%，3He/4He值为0.29×10-8～ 19.6× 10-8，主体范围为2.00×10-8～ 9.38×10-8，R/Ra值介于0.01 ～ 0.09，属于典型的壳源氦气，且4He、20Ne的变化趋势与4He/20Ne具有一致性；随着排采时间增加，气体纯度增高，产出气的烷烃同位素值呈现逐渐变轻的趋势。研究认为，雨汪区块煤层气“变干、变轻是气体解吸、扩散和水溶解作用综合影响的结果。