淮南潘集外围深部煤层气地球化学特征及成因

刘会虎^1,2，兰天贺²，胡宝林²，薛俊华¹，徐宏杰²，张文永³，任波¹，黄艳辉²

1. 淮南矿业(集团)有限责任公司深部煤层开采和环境保护国家重点实验室2. 安徽理工大学地球与环境学院3. 安徽省煤田地质局勘查研究院

摘 要：潘集外围深部煤层气甲烷碳氢同位素分布及其成因对该区煤层气藏的形成和分布规律、煤层气资源评价均具有重要意义。采集了潘集外围深部主要煤层共25件煤样,通过解吸实验获得解吸气样进行了组分、甲烷稳定碳氢同位素测试,分析了深部煤层气组分及稳定同位素分布特征,探讨了煤层气稳定碳氢同位素随埋深的变化特点,结合煤层气形成与演化过程、煤的变质程度分析了煤层气稳定同位素的地质影响,通过Whiticar成因图版揭示了深部煤层气成因,结合相关经验模型估算了煤层气不同成因来源气所占比例。研究结果表明:深部煤样解吸煤层气中CH₄含量介于16.2%⁹6.68%,平均为71.60%,重烃含量介于0.35%³2.13%,平均为9.86%,N₂含量介于0.13%⁷4.72%,平均为21.20%,CO₂含量介于1.62%²7.26%,平均为7.30%。自浅部至深部煤层甲烷碳同位素变化于-45.46‰^-31.17‰,平均为-40.92‰,甲烷氢同位素变化于-199.99‰^-133.87‰,平均为-178.04‰,稳定碳氢同位素具有随深度增加偏重的特点。构造热演化史表明研究区煤层气以热成因气为主,兼有生物气可能,研究区煤层Ro,max介于0.702 2%⁰.998 3%,主要为气-肥煤,生成的煤层气为湿气,油型气的输入使得δ¹³C₁偏重。Whiticar成因图版分析表明研究区煤层气为以热成因为主,经历了后生改造作用的混合气。估算结果表明13-1煤、11-2煤、8煤、7煤、6煤、5煤、4煤、3煤、1煤生成的煤层气中热成因气比例超过80%,生物气主要由CO₂还原作用所形成。

关键词：潘集矿区;煤层气;地球化学特征;成因;碳氢同位素;