准噶尔盆地南缘富CO2 低阶煤层气藏的形成机理研究

李站伟，汤达祯，唐淑玲，蒲一帆，张奥博

（1.中国地质大学（北京） 能源学院，北京 100083；2.煤层气开发利用国家工程中心煤储层试验室，北京 100083；3.非常规天然气地质评价与开发工程北京市重点试验室，北京 100083）

0 引 言

煤层气化学成分一般以CH4为主，含少量CO2、N2等非烃类气体，甲烷气体主要以吸附态赋存于煤层中。 其中，CH4浓度是衡量煤层气资源品质的关键因素，一般CH4体积分数80%所对应的埋深常被定义为煤层气风氧化带下限深度［1-2］。 低阶煤储层含气量低，煤层CO2的富集不仅影响煤层气开发的地质边界，同时气体间竞争吸附作用也影响着煤层对CH4的储集能力，间接控制着煤层含气性。准噶尔盆地南缘（以下简称“准南”）地区埋藏2 000 m 以浅煤层气资源0.95×1012m3［3］，部分地区煤层中富集CO2，其浓度垂向差异较大。 关于煤层气藏中CO2成因，戴金星等［4］认为，有机质热降解成因CO2的δ13CCO2为-2.5%～-0.5%，与次生生物气相关的CO2的δ13CCO2为-4.0%～2.0%，无机成因δ13CCO2要重于-0.8%，其中无机成因CO2来源包括碳酸盐岩变质作用和岩浆-幔源析出作用。 国外学者对不同来源的CO2的碳同位素特征进行了多组对比试验，试验结果显示正常大气中CO2碳同位素特征值约为-0.8%［5］，煤炭燃烧产生的CO2碳同位素特征值-3.250%～-2.386%［6-7］。 国内学者基于准南地区煤系水化学信息和水动力条件，分析了该区水文地质特征与煤层气成藏模式、赋存规律的关系，认为构造、水动力条件是其富集成藏的重要控制因素［8］，并关注到煤层气中CO2成因、来源及其与煤层气成藏过程的关系。 为此，笔者基于气体同位素测试结果，剖析准南地区低煤阶、大倾角特殊地质背景下煤层气系统形成与改造特点，探讨富CO2低阶煤层气成藏模式。……