中国石油勘探 2002年3月 方面微生物在早期对有机质尤其是陆生植物的作用而使中期的煤岩吸附气或运移至砂岩中的气体,其甲烷碳同 其向低碳数烃类的转化增高,且细菌残体直接加入生烃位素一般小于-55‰,与煤岩的演化阶段不相符。这些 过程另一方面微生物的改造作用使有机质向低碳数烃天然气不是现今煤岩演化阶段中产生的,而是在后期的 类转化的温度提前第二种认为是粘土矿物尤其是蒙脱抬升至浅层时由于生物活动而产生的戴金星院士称之 石的催化作用,通过正碳离子反应机理,经过脱氨、β为后期式煤成气型生物成因气。 断裂等方式,在过渡带中形成一定规模的天然气。无论 近两年,我们在对大城凸起煤层气研究中也发现了 哪种生气机理正确,生物热催化气的存在已被实践所这一问题,大参1井组煤岩值达098%-153%,煤 证实。模拟实验表明,腐殖质比腐泥质更有利于生成甲层气甲烷碳同位素-585%~-49.9‰,从浅到深存在变 烷,因此腐殖型干酪根(Ⅱ2、Ⅲ)更有利于过渡带气重的趋势。上第三系沉积前,大参1井组煤岩埋深约 的形成。 200n,并且靠近东侧的断距达千余米的大断裂,使煤 岩与大气水相连通,为甲烷菌的活动提供了有利的场 4.1.5浅层(后期式)生物作用成藏漢式 所,从而形成了后期式煤成气型生物成因气。该类天然 廊固凹陷构造演化表明,渐新世末期(Ed)发生了气的普遍存在,为具有相似构造演化史和相同母质类型 大规模的区域性抬升运动,使本区遣受剥蚀准平原化,的廊固凹陷生成后期式生物成因气提供了直接证据 直到中新世末(Ng)以沙三段为主要源岩的早期生物 有人认为细菌对原油改造也可产生生物气。从京9 气,在构造抬升和地层剥蚀中肯定会散失殆尽。如泉2井油气藏分析,其原油明显遭受氧化,但气藏中的天然 井气藏(图13),气藏顶距Nm底不整合面约100m,且气甲烷碳同位素仍为-40‰因此,这一观点值得怀疑 为断块型圈闭,早期生成的生物气很难保存下来,那么 (2)后期式生物成气机制的理论依据 现今廊固凹陷的生物气是如何形成的呢?综合研究认 煤(或Ⅲ型干酪根)在芳化程度较高时仍可间接地 为,其生物气属于后期式生物成因气,即有机质深埋达作为细菌的培养基。据王大珍(1983)研究,煤可被假 定热演化程度后,再次抬升至适宜甲烷菌繁殖的浅层单胞杆菌降解为简单的有机质再经异氧微生物氧化为 时,仍可形成生物气(甲烷气)。主要依据有: CO2,同时产生H2。CO2和H2经甲烷生成菌作用后形 (1)后期式煤成气型生物成因气广泛分布。 成CH4。甲烷生成菌在地温超过75℃时其形成生物成 生物气具有甲烷碳同位素均轻于-55%,气体组分因气的活动能力已结束,但这不等于该类细菌已经全部 属于干气两个特点。在国内外发现于浅埋的、成煤作用死亡近年来微生物学研究表明,一些细菌在高温高压 下仍能活下去,如赵兰庄气藏在埋深2000多米岩石裂 泉50泉36 隙中还发现有细菌。当地层抬升时,这些存活下来的细 菌就成为生物成因气的菌株。此外,外来细菌的进入也 是后期式生物气形成的一个途径2。 1000 (3)具独特的水动力条件。 水文地质条件研究表明,目前发现的气藏均位于矿 化度低值区(图14),说明地表水的渗入对该类天然气 的形成有促进作用。 2000 42两个天然气成藏序列 图13浅层生物气成藏模式图 42.1大城一泗村甸煤成气成藏序(图15) Fig 13 Reservoir forming model for shallow biogas 冀中陷东北部石炭一二叠系残留盆地中,天然气 201994-2007chinaAcademicJOurnalElectronicPublishingHouseAllrightsreservedhttp://nwww.cnki.ner© 1994-2007 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net