煤炭学报

作者：唐书恒, 李洋, 吕建伟,

关键词：煤层气开采, 氧化还原环境, 生物地理分布, 产甲烷菌, 硫酸盐还原,

煤储层是微生物生存代谢的良好场所，其中与碳循环相关的微生物群落普遍存在，但微生物的地理分布与代谢表达尚未与储层建立有效联系。通过微生物代谢难以在自然条件形成有效气藏，但微生物群落受有机物供给、环境条件等影响，对储层原位环境与煤层气保存条件形成良好响应。沁水盆地南部煤层气资源丰富，是我国最早实现煤层气商业开发的区域之一。以沁水盆地南部柿庄南区块为例，通过研究区储层水的生物地球化学特征与生物基因测序，分析离子质量浓度、溶解无机碳同位素、硫酸盐同位素和微生物丰度与多样性，以产甲烷菌、硫酸盐还原菌等微生物为依据评价储层环境条件。研究表明，储层地球化学受水岩作用、离子交换和微生物代谢等因素影响。较高的钠离子和碳酸氢根离子质量浓度说明储层为相对还原环境或滞留条件。硫酸盐还原菌和产甲烷菌在降解煤过程中发挥协同作用，但硫酸盐还原菌在硫酸盐满足代谢需求时与产甲烷菌竞争可用底物占优而抑制产甲烷菌代谢。硫酸盐同位素、溶解无机碳同位素以及微生物丰度和多样性等可表征上述微生物间的共生关系与储层环境条件。硫酸盐还原作用活跃而产甲烷作用不明显的区域不具备有效保存煤层气的条件。相对还原或滞留的储层环境适宜产甲烷菌代谢，也是煤层气保存的有利区。研究认识丰富了储层生物地球化学评价方法，指导了煤层气勘探开发有利区优选，为我国煤层气生物工程的现场实施提供理论基础与方案指导。

来源：2024年第1期

《煤炭学报》期刊编辑部

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