煤层气井产出水溶解无机碳特征及其地质意义

摘要

对贵州西部20口煤层气井产出水溶解无机碳(DIC)稳定碳同位素(δ13CDIC)进行了长期动态跟踪,重点分析了多层合采煤层气GP井组δ13CDIC的时空动态,探讨了δ13CDIC值与煤层气产能的关系;选取典型井产出水进行了微生物16S rDNA扩增测序分析,提出了煤层气多层合采产出水δ13CDIC地质响应模式.研究表明:中煤阶煤层气井产出水δ13CDIC正异常普遍,产出水中包含15种以上的甲烷菌属,Methanobacterium为优势属;产出水中优势甲烷菌属序列数目与δ13CDIC值显著正相关,δ13CDIC值正异常由产甲烷菌还原作用造成,且主要为氢营养型甲烷菌还原作用;多煤层煤系沉积相及岩性的分段性会造成渗透性和富水性的分段性,从而控制产出水δ13CDIC值和古菌群落的分段性,渗透性和富水性较好的层段,产出水δ13CDIC值正异常显著,古菌属主要为Methanobacterium;渗透性和富水性较弱的层段,产出水δ13CDIC值较小,微生物作用较弱;接近煤层露头的较浅部位,容易受到大气降水的补给,产出水δ13CDIC值较小;中煤阶多煤层煤层气井产出水δ13CDIC地质响应模式揭示了多层合采煤层气井产出水中δ13CDIC差异的地质机理和微生物作用机理,为沉积相控制的叠置流体系统提供了有效的地球化学证据,也可用于多层合采煤层气井产层气、水贡献分析.