天然氣形成過程中碳同位素分餾機理——來自熱模擬實驗的地球化學證據

作者：彭威龍,劉全有,胡國藝,呂玥,朱東亞,孟慶強,郭豐濤,王若麗

摘要：選取鄂爾多斯盆地低成熟煤樣品開展封閉體系黃金管熱模擬實驗,分析產物特征,從實驗角度探討天然氣碳同位素分餾機理,分析天然氣碳同位素組成地球化學"異常"特征。鄂爾多斯盆地低成熟煤2℃/h(慢速)和20℃/h(快速)升溫的烷烴氣最大產率分別為302.74 mL/g和230.16 mL/g;低成熟煤快速升溫和慢速升溫的δ13C1值分別為-34.8‰~-23.6‰和-35.5‰~-24.0‰,δ13C2值分別為-28.0‰~-9.0‰和-28.9‰~-8.3‰,δ13C3值分別為-25.8‰~-14.7‰和-26.4‰~-13.2‰。實驗產物中烷烴氣在快速升溫550℃出現了明顯的碳同位素組成系列部分倒轉,其他溫度都表現為正碳同位素組成系列。升溫系列中δ13C1表現為先變輕后變重的演化規律,δ13C1值的非單調性變化是由于早期CH4來源并非單一所致,可能是有機質的非均質性或者早期富集12CH4和富集13CH4活化能差值的變化形成的同位素分餾效應所致。重烴氣碳同位素值的反轉既可以發生在高過成熟的頁巖氣(油型氣)中,也可以發生在煤成氣中。結合甲苯熱模擬實驗,明確烷烴氣在高過成熟階段重烴氣碳同位素值可發生反轉和倒轉現象。芳香烴脫甲基以及甲基鏈接所產生的同位素分餾效應可能是高過成熟烷烴氣碳同位素組成反轉、倒轉的重要原因。

發文機構：頁巖油氣富集機理與有效開發國家重點實驗室 中國石化石油勘探開發研究院 中國石油勘探開發研究院 中國石油長慶油田公司第十一采油廠

關鍵詞：熱模擬實驗天然氣碳同位素組成分餾機理低熟煤芳香烴裂解thermal simulation experimentnatural gascarbon isotope compositionfractionation mechanismlow maturity coalaromatic hydrocarbon pyrolysis

分類號： TE122.2[石油與天然氣工程—油氣勘探]