民和盆地海石湾地区富CO2 油型煤层气的地球化学特征与成藏机制研究

针对民和盆地海石湾地区高CO2 含量煤层气成因争议，研究人员通过地质地球化学分析，揭示了CO2 的有机-无机混合成因及油型气与煤型气复合来源，建立了"富CO2 油型气+煤型气"成藏模型，为煤-油-气共生区资源开发提供理论依据。

　　

论文解读
在能源资源勘探领域，煤层气（CBM）作为重要非常规天然气资源备受关注。民和盆地海石湾地区却存在一个奇特现象：其侏罗系窑街组煤层气中CO₂
含量异常高达99%，且富含C₂
H₆
-C₄
H₁₀
等重烃组分，这种"高二氧化碳、富重烃"特征与传统煤层气理论严重不符。更棘手的是，该区域已实现商业化开发（日均产气3.3万m³
），但此前研究因井下采样可能混入通风空气导致数据失真，且多聚焦煤矿CO₂
防控，对气源构成及成藏机制认知模糊，严重制约资源精准开发。

为破解这一科学难题，中国某研究团队在《Geoenergy Science and Engineering》发表研究，创新性提出"富CO₂
油型气+煤型气"复合成藏模型。研究采用地质背景分析结合气体组分测试（CH₄
/CO₂
比值、干燥系数等）、碳氢同位素分析（δ¹³
C₁
-δ¹³
C₃
、δ²
D-CH₄
序列）及烃类指标计算等方法，系统解析了30口地面抽采井样品数据。

研究结果

1. 气体组成特征：煤层气以CH₄
   （31.7-52.29%）和CO₂
   （16.6-53.92%）为主，干燥系数0.93-0.97显示干湿气共存。δ¹³
   C值呈正序分布（δ¹³
   C₁
   < δ¹³
   C₂
   < δ¹³
   C₃
   ），指示有机成因主导。

2. 烃类气体来源：烃类指标（C₁
   /(C₂
   H₄
   +C₃
   H₆
   )<34）证实为热成因气，且δ¹³
   C₁
   值（-43.4‰至-37.5‰）揭示煤型气与Ⅱ型干酪根（Kerogen）生成的油型气混合来源。

3. CO₂
   双重起源：突破传统无机成因认知，提出CO₂
   具热解有机气（干酪根热降解）与无机气（F19断层深部来源）混合成因，δ¹³
   C-CO₂
   值域（-8.6‰至-4.3‰）佐证该结论。

4. 成藏控制因素：随SE向埋深增加，CH₄
   浓度、干燥系数及δ¹³
   C₁
   值递增，而δ²
   D-CH₄
   递减，反映构造-埋深-有机质类型（2#煤层以Ⅲ型为主）协同控制。

结论与意义
该研究首次建立"三源复合"成藏模型：①F19断层输入的无机CO₂
；②2#煤层热演化产生的煤型气、油型气及有机CO₂
；③上覆页岩层油型气通过断裂系统混入。这一发现不仅修正了"CO₂
纯无机成因"的传统观点，更创新性提出煤-油-气共生区资源评价方法，对全球类似盆地勘探开发具有重要借鉴价值。研究获得国家自然科学基金（42372200）等支持，相关成果已应用于该区煤层气开发方案优化。