天然气地球科学 ›› 2021, Vol. 32 ›› Issue (1): 119–124.doi: 10.11764/j.issn.1672-1926.2020.09.010

• 非常规天然气 • 上一篇    下一篇

煤层气解吸过程中甲烷碳同位素特征

王丹1(),郭广山2,余洋3,张盖霞4,陈明4,陈明星   

  1. 1.百色学院,广西 百色 533000
    2.中海油研究总院新能源研究中心,北京 100028
    3.中国地质环境监测院,北京 100081
    4.中国石油煤层气有限责任公司临汾分公司,山西 临汾 042300
  • 收稿日期:2020-07-06 修回日期:2020-09-24 出版日期:2021-01-10 发布日期:2021-02-04
  • 作者简介:王丹(1982-),男,重庆人,高级工程师,博士,主要从事地质、地理教学和煤层气研究.E-mail:1956130737@qq.com.
  • 基金资助:
    2020年度广西高校中青年教师科研基础能力提升项目“广西百色煤层气资源富集影响因素研究”(2020KY19021)

Carbon isotope characteristics of methane during desorption of coalbed methane

Dan WANG1(),Guang-shan GUO2,Yang YU3,Gai-xia ZHANG4,Ming CHEN4,Ming-xing CHEN   

  1. 1.Baise University,Baise 533000,China
    2.New Energy Research Center,CNOOC Research Institute,Beijing 100028,China
    3.China Institute of Geo?Environment Monitoring,Beijing 100081,China
    4.PetroChina CBM Company Linfen Branch,Linfen 042300,China
  • Received:2020-07-06 Revised:2020-09-24 Online:2021-01-10 Published:2021-02-04
  • Supported by:
    The Guangxi Zhuang Autonomous Region Universities Young and Middle-aged Teachers' Basic Scientific Research Ability Improvement Project(2020KY19021)

摘要:

煤层气地球化学的研究对象以甲烷为主。为了研究煤岩解吸的煤层气在解吸过程中发生碳同位素分馏作用,测试利用绳索取心煤岩样品在自主研发的煤层气/页岩气密封容器中连续解吸,每250 mL收集一次煤层气样品并进行碳同位素分析。实验结果表明:煤层气解吸前期,δ13CPDB值基本上呈缓慢增加的趋势;当解吸气量增加到一定体积后,δ13CPDB值迅速增高;解吸后期,δ13CPDB值基本上又呈缓慢增加的趋势。在地面恒温解吸条件下,煤层气解吸的δ13CPDB值随时间增加有逐渐增高的趋势,呈先慢后快再慢的过程。一般在煤层气解吸样品的同位素测试中,取解吸前期的气体进行测试,比实际同位素值稍微偏低。因此,在开展煤层气甲烷碳同位素在平面分布特征、成因和分馏机理等研究时需要适当考虑取样时间点这个因素。

关键词: 煤层气, 解吸, 碳同位素, 分馏.

Abstract:

The research is performed with core samples obtained by ropes, which was desorbed continuously within seal container, and carbon isotopic analyses were measured for the CBM samples collected per 250 mL one time. The result of test indicates: In earlier stage,δ13CPDB CBM increases slowly; δ13CPDB CBM increases quickly when the amount of desorption gas up to certain volume; In last stage, δ13CPDB CBM became to increase slowly again. In the condition of constant temperature in the earth surface, δ13CPDB of CBM desorption gas becomes heavy with increasing time, and it is characterized by a mode of slow, fast then slow. In common, the result for isotope testing of CBM desorption samples, it is slightly lower for the earlier desorption stage than the true isotope.

Key words: CBM, Resolve, Carbon isotope, Fractionation

中图分类号: 

  • TE132.2

表1

煤层气样品气体组分含量"

样品无空气体积分数 / %
N2CO2CH4C2H6C3H8
M6-22.561.1296.210.11/

表2

煤岩样品解吸气时间、体积与碳同位素值关系"

序号时间间隔/min时间/min体积/mL体积累加/mL温度/℃同位素值/‰
166(装罐)1 341.5(损失气量)1 341.525-
2392501 591.525-36.1
34132501 841.525-35.8
45182502 091.525-35.7
57252502 341.525-35.4
611362502 591.525-35.6
712482402 831.525-35.4
814622553 086.525-35.2
920822153 301.525-35.2
10501322403 541.525-34.9
11301623003 841.535-34.5
12251872504 091.535-34.0
13402272524 343.535-33.7
14552822754 618.535-33.3
15753572504 868.535-32.7
161134702525 120.535-32.6
171626322525 372.535-32.0
182578892505 622.535-30.9
194471 3362255 847.535-27.7
201 3532 6892406 087.535-22.5
212 0804 7691056 192.535-
残余1 378.27 570.735

图1

煤层气解吸过程体积与解吸时间的平方根关系"

图2

煤层气解吸过程中解吸速率变化曲线"

图3

煤层气解吸过程中甲烷碳同位素值与解吸时间的变化曲线"

图4

煤层气解吸过程中甲烷碳同位素值与解吸体积的变化曲线"

图5

煤层气解吸过程中甲烷碳同位素值与解吸体积比例的变化曲线"

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