煤炭学报

作者：夏鹏, 曾凡桂, 宋晓夏, 孙蓓蕾, 孟艳军, 闫涛滔,

关键词：古交矿区, 煤层气, 气体组分, 同位素,

山西古交矿区煤层气资源丰富,是我国煤层气重点开发区块之一。 区内地质条件复杂,煤 层气地质研究起步晚,尤其是对煤层气组成特征及成因方面的讨论还较匮乏,制约了煤层气开发进 程。 煤层气组成特征及成因与煤层气母质性质、生成机理、运移和逸散规律等密切相关,对于煤层 气保存条件和分布规律的认识和煤层气资源评价具有重要意义。 为揭示古交矿区煤层气化学组成 特征及气体成因,采集矿区内 10 口煤层气井口排采气样品,开展了气体化学组分和碳、氮同位素检 测,分析了煤层气中甲烷及氮气的成因;结合构造演化背景、构造形态、水文地质条件和煤芯解吸气 化学组成,讨论了煤层气富氮气机理及保存条件。 结果表明:古交矿区内煤层气中氮气含量偏高, 为 0.86% ~ 14.13% ,平均 6.10% ,甲烷含量在 83.79% ~ 97.57% ,平均 91.33% ,乙烷含量在 0 ~ 0.46% ,平均 0.09% ,不含 2 个碳原子以上的烃类,二氧化碳含量在 1.47% ~ 4.71% ,平均 2.48% ; 煤层气属于极干气体,干燥系数(C1 / C1 ~ 5 )为 0.994 9 ~ 1,甲烷 δ13C 值在-47.13 ~ -39.26‰,平均 值为-44.03‰,为有机质热解成因;氮气 δ15 N 值在-1.16 ~ -0.51‰,平均值为-0.80‰,为大气与 有机质热降解混合成因,且以大气来源为主,有机成因氮气含量很少;地表水下渗与煤层发生相互 作用,地表水携带的大气与煤层气发生组分交换,导致煤层气解吸、逸散,煤层含气量降低、甲烷 δ13C 值降低、氮气含量升高。

来源：2019年第9期

《煤炭学报》期刊编辑部

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