高校地质学报

秦勇

2012, 18(3): 405.

摘要 ( 1271 )

PDF (543KB) ( 2761 )

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中国以成藏作用为核心的煤层气基础地质研究近些年取得显著进展。本源菌条件下褐煤生物气模拟、矿物/元素催
化生气作用、无烟煤层重烃极度异常原因、煤层次生生物气等的研究成果，深化了对煤层气多元化成因的学术认识。在更
为广泛的盆地和更加深入的层次上探讨了煤层气成藏作用的宏观地质过程及其控制因素，经典煤层气成藏作用理论得到发
展。提出了原创性的煤层气成藏效应研究思路，从地层能量角度探讨了煤层气成藏作用的实质，提出了某些新的学术观
点，初步探讨了深部煤层气成藏作用的特殊性。我国煤层气地质条件复杂多变，诸多基础地质问题尚待解决，近期探讨的
重点在于宏观动力学方面的地应力场效应和深度效应，以及微观动力条件方面的煤级效应和粒度效应，涉及到深部、构造
煤、低煤级煤等资源量巨大的煤层气成藏领域。同时，含煤地层非常规气（煤系气）的共生成藏关系以及共采中的基础地
质问题，也将是今后的一个重点研究方向。

鄂尔多斯盆地柳林地区石炭—二叠纪含煤地层
流体包裹体特征及成烃演化历史

李勇, 汤达祯, 许浩, 李海, 陶树

2012, 18(3): 419.

摘要 ( 1525 )

PDF (2447KB) ( 1864 )

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柳林地区石炭—二叠系煤层顶板流体包裹体包括盐水、液态烃、气液烃和气态烃4 种类型，主要分布于砂岩石英加大边、
石英微裂隙和灰岩粒屑重结晶方解石、裂隙溶孔充填方解石中。根据包裹体热力学特征，可将山西组流体类型划分为低温
低盐流体和高温高盐流体，太原组划分为低温混盐和高温高盐流体。太原组流体类型反映了海陆交互相沉积环境和后期地
表淡水沟通的叠加影响。根据包裹体的类型、荧光特征和热力学特征，结合盆地热演化史分析结果，表明第一期烃类注入
发生在中- 晚三叠世，烃类产量较少；第二期烃类注入发生在早白垩世，气态烃包裹体数量多，生烃强度大，是本区主要
的生烃阶段。

黔西上二叠统含煤层气系统特征及其沉积控制

沈玉林, 秦勇, 郭英海, 任海鹰, 魏展航, 谢国梁

2012, 18(3): 427.

摘要 ( 1866 )

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基于黔西地区晚二叠世含煤地层钻井岩芯观察及样品分析测试结果，指出沉积环境对“多层叠置独立含煤层气系统”
的发育具显著的控制作用。研究结果表明，含煤岩系中低渗透岩层的分布对“多层叠置独立含煤层气系统”的形成具有分
划性的阻隔作用，这种分划性隔水阻气的发育受控于沉积环境，从三角洲平原相区至三角洲前缘相区含煤地层中具低孔渗
透条件的隔水阻气层渐趋发育，导致垂向含煤层气系统渐趋复杂。三角洲平原相区偏于氧化环境，不利于准同生成岩—早
成岩作用阶段菱铁矿和黄铁矿的形成，层序内最大海侵面附近泥岩的封堵性能相对减弱，使得原本相对孤立的含气组合彼
此连通构成相对统一的含气系统，垂向含煤层气系统相对简单；而三角洲前缘相区含煤地层中具低孔渗透条件的隔水阻气
层相对发育，垂向含煤层气系统较为复杂。

鄂尔多斯盆地东缘含煤地层水动力条件及其控气作用

田文广，汤达祯，孙斌，赵素平，温军

2012, 18(3): 433.

摘要 ( 796 )

PDF (818KB) ( 1608 )

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鄂尔多斯盆地东缘南北跨度大，含煤地层水动力区域分布规律不明。基于含煤地层含水层分布及孔渗条件、煤层气
井产水量、产出水化学及同位素特征、煤层甲烷浓度等的分析，探讨了区内煤层气生成和富集的水动力条件控制作用。结
果显示，砂岩含水层北部较南部发育，北部孔渗条件好于南部；太原组灰岩含水层在三交—吉县地区最为发育，导致山西
组煤层含气量高于太原组；煤层气井产水量及产出水钙、镁离子含量北部高于南部，煤层含气量与矿化度呈正相关关系。
分析认为，该区含煤地层水动力条件在北部较南部活跃，北部地区的山西组水动力强于太原组，三交—吉县地区太原组水
动力强于山西组；在保德以南的中- 高煤阶区，地下水弱径流－滞留带有利于煤层气富集；在保德及其以北的中－低煤阶区，
较活跃的水动力条件和良好的封盖条件为次生生物气的生成和富集提供了关键条件。

鄂尔多斯盆地东缘构造-水文地质控气特征

姜波，许进鹏，朱奎，汪吉林，王继尧，屈争辉，李明

2012, 18(3): 438.

摘要 ( 796 )

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基于大量野外地质工作，结合钻孔抽水试验资料分析，探讨了鄂尔多斯盆地东缘构造、水文地质条件及其对煤层气
保存的控制特征。结果显示，盆地边界近NS 向的压性断裂和褶皱构造发育，构造变形程度向盆地内部逐渐减弱，即盆地边
缘和内部的构造条件均有利于煤层气保存。依据构造、地下水补给及排泄条件和地貌等特征，研究区可划分为5 个水文地
质单元，西南部韩城单元的水动力条件强于东部各水文地质单元，东部各单元中又以柳林泉流域水动力条件最强，这种差
异在构造背景上的叠加，导致煤层气保存条件发生分异。中部黄河东断凹单元煤层含气量随埋藏深度的加深而增高，北部
柳林单元在柳林泉以西发育有利煤层气保存的地下水动力场条件，中南部龙门山单元北部的地下水动力条件可能有利于煤
层气保存，西南部韩城单元西北段地下水处于滞流环境而使煤层气保存条件较好。

黔西盘县地区煤层气成藏的构造控制

窦新钊，姜波，秦勇，屈争辉，李明

2012, 18(3): 447.

摘要 ( 783 )

PDF (1246KB) ( 1290 )

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针对盘县地区复杂的煤层气地质条件，以构造演化为主线，结合野外地质观测和室内测试分析，探讨了构造对煤层
气成藏的控制作用。结果表明，盘县地区晚古生代以来经历了陆内裂陷（D—P）、稳定台地（T1—T2）、陆相坳陷（T3—J2）、
断褶隆升（J3—Q）四个构造演化阶段，煤层主要赋存于向斜构造，向斜控气特征明显；上二叠统含煤地层经历了两期沉降
埋藏、两期抬升剥蚀和三期煤化作用，燕山中期是煤层气成藏的关键时期，在深成变质作用基础上叠加了区域岩浆热变质
作用，奠定了煤级的现代分布格局；区内发育的压性- 压剪性构造是造成现今煤层高含气量的重要因素，近EW 向的水平挤
压现代构造应力场可能使得土城向斜和照子河向斜煤层渗透率高于向盘关向斜和旧普安向斜。

构造煤结构演化及其应力-应变环境

屈争辉，姜波，汪吉林，窦新钊，李明

2012, 18(3): 453.

摘要 ( 829 )

PDF (4537KB) ( 1428 )

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基于不同变形类型和程度煤样品的X 射线衍射分析（XRD），研究了构造煤的结构演化及其应力- 应变环境。结果显示，
弱变形构造煤芳香结构参数面网间距（d 002）随煤化程度增高呈阶跃式减小，阶跃点为最大油浸镜质组反射率等于0.69% 左
右，阶跃点后变化不大；鳞片煤Ⅱ的面网间距最小，揉皱糜棱煤与片状碎裂煤Ⅱ相当，介于弱变形构造煤与鳞片煤Ⅱ之间，
揉皱煤的面网间距稍大于揉皱糜棱煤；堆砌度随煤芳香结构演化与面网间距协调变化。认为应力- 应变作用类型和程度的
差异控制了不同变形类型和程度构造煤的形成，应力- 应变作用不仅改变煤体宏观和微观结构，也影响着煤芳香结构的演
化，且不同类型和程度应力－应变作用的影响程度存在较大差异。形成构造煤的应力- 应变环境可分为脆性碎裂变形环境、
韧性变形环境和剪切变形环境三类。弱和中等脆性碎裂变形作用对煤芳香结构影响不大；韧性和剪切变形作用分别以一定
的温压条件和定向的应力作用为主要特征，前者有利于煤中杂原子团的脱落和新芳环的形成，后者有助于煤中分子结构的
有序化，均可促进煤中芳核的生长。

准噶尔盆地东南部低煤阶煤层气富集条件及主控因素

孙钦平，孙斌，孙粉锦，杨青，陈刚，杨敏芳，杨银平

2012, 18(3): 460.

摘要 ( 643 )

PDF (976KB) ( 1640 )

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准噶尔盆地煤层气资源丰富。其中，准东南地区煤层分布稳定，厚度大，埋深适中，含气性较好，是煤层气勘探有利区。
然而，准东南地区近年来的煤层气勘探没有取得理想效果，对低煤阶煤层气富集主控因素认识不足是其主要原因之一。本
文通过对煤层气地质特征和富集条件的分析，认为准南地区煤岩演化程度高，水文条件较好，有次生生物气及深部热解气
的补充，气源充足，富集条件好；准东地区尽管煤层厚度大，但煤岩演化程度低，地下水矿化度高，不具备生物气补充条件，
且缺乏区域盖层，富集条件较差，导致煤层含气量低。进一步分析认为，构造、水文和盖层是准南地区煤层气富集的主控因素，
有利的构造部位控制着深部热解气源，水文地质条件控制着次生生物气的补给，盖层控制了煤层气的保存条件。

鄂尔多斯盆地东部深层煤层气成藏地质条件分析

陈刚，秦勇，李五忠，申建

2012, 18(3): 465.

摘要 ( 817 )

PDF (3222KB) ( 1860 )

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鄂尔多斯盆地东部目前的煤层气开发深度浅于1200 m，丰富的深部煤层气资源有待勘探开发。鉴于此，本文分析了
区内深部煤层赋存特征、热演化程度、煤层含气量及其分布规律。认为上古生界埋深的总体分布格局与两个向西凸出浅埋
带的叠加，可能导致煤层含气性和渗透性区域分布格局的进一步复杂化。发现上古生界煤阶区域分布格局与煤层埋深类似，
指示深成变质作用对区域煤阶分布起着主要控制作用。预测了深部煤层含气量的分布格局，认为煤层埋藏一旦超过临界深
度时煤层含气量随深度的加大反而有所降低。建立了自生自储、内生外储两类煤成气藏模式，认为吸附型煤层气藏与游离
型煤成气藏的共生为合采提供了丰厚的资源条件。

煤在钼作用条件下的气态烃生成与演化

吴艳艳，秦勇，刘金钟，李小越

2012, 18(3): 474.

摘要 ( 676 )

PDF (509KB) ( 1036 )

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关于钼作用条件下的煤中有机质生烃特征和演化过程，目前知之甚少。为此，利用黄金管高压釜装置，以原煤中添
加单质钼的方式，开展了催化生气模拟实验。研究发现，无论加钼与否，煤样气态烃和单体烃气的产率均存在一个生成高
峰，在模拟镜质组反射率大于4.0％之后的极高成熟度阶段仍存在较大的甲烷生成潜力；当模拟镜质组反射率小于3.0％时，
添加的钼对煤中有机质生气具有微弱的抑制效应，此后阶段中才体现出一定的促进作用；原煤与加钼煤样甲烷产率之间的
相互关系与气态烃总产率大致相似，加钼煤样乙烷产率在镜质组反射率大于3.0％之后高于原煤，加钼条件下丙烷—戊烷的
产率在其生成高峰之后略高于或约等于原煤。分析认为，添加的钼没有参与煤中有机质的早- 中期热降解生烃过程，但对
晚期热裂解生气作用起到了一定的促进效应，原因可能在于煤中催化反应空间在不同的成熟演化阶段存在一定的差异。

鄂尔多斯盆地东北缘保德地区煤层气成因

田文广，汤达祯，王志丽，孙斌

2012, 18(3): 479.

摘要 ( 756 )

PDF (1170KB) ( 1386 )

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鄂尔多斯盆地东北缘保德地区煤层气井组试采取得较好效果，但煤层气成因尚未形成统一认识，影响到对区域煤层
气勘探开发潜力的进一步认识。本文基于各类煤层气样品组分和稳定同位素的分析，对其成因进行了探讨。结果表明，煤
层气组分以甲烷为主，重烃浓度极低；δ13CCH4明显偏轻，部分δ13CCH4和δDCH4分布在热成因与二氧化碳还原型生物成因气过
渡区间；δ13CCO2相对较重，且与δ13CCH4之间存在负相关关系。分析认为，该区煤层气具有混合成因，以热成因气为主，兼
具生物成因气的特征，生物甲烷形成于二氧化碳还原途径，煤层水的化学和动力条件以及煤岩孔渗条件有利于产甲烷菌的
大量繁殖。

基于本源菌的褐煤生物气生成过程与可能途径

王爱宽，秦勇，兰凤娟

2012, 18(3): 485.

摘要 ( 783 )

PDF (521KB) ( 1223 )

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利用富集培养得到的本源产甲烷菌群对云南昭通褐煤样品进行生物气模拟实验，分析了褐煤生物气生成过程与可能
途径。结果显示，为期130 d 的褐煤生物气生成过程至少经历了两个产气高峰，第一高峰产气率高于第二高峰。本文认为第
一高峰期间生气母质主要为褐煤中的腐殖组分，第二高峰期间类脂组和惰质组的微生物降解程度相对增强。甲烷碳氢同位
素组成显示，模拟生物气主要通过乙酸发酵途径生成。模拟过程中，甲烷浓度和二氧化碳浓度具有相互消长的变化趋势，
甲烷碳同位素组成在模拟后期有变轻趋势，氢同位素则趋于变重，表明模拟过程后期生成的部分甲烷具有二氧化碳还原成因。

韩城示范区煤层气解吸规律及其地质影响因素

刘俊刚，刘大锰，姚艳斌，周路路，邢力仁

2012, 18(3): 490.

摘要 ( 700 )

PDF (641KB) ( 1466 )

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煤层气解吸特征是影响煤层气采收率及排采效果的关键要素之一。基于对韩城煤层气示范区62 件煤芯的解吸实验和
相关测试，分析了煤层气解吸特征及规律，探讨了解吸特征与煤级、煤质、煤岩显微组成等的相互关系。结果表明，研究
区煤层气解吸率多在90%~95% 之间；吸附时间为0.03~10 d，82% 的煤样小于6 d。煤芯气体解吸具有阶段性，气体解吸速
率的降低主要由煤芯平均含气量的变化引起，初始解吸速率及其衰减特征与煤岩孔隙结构及其连通性有关。解吸率与煤级
相关性不明显，但随灰分产率增加而显著降低。镜质组含量的增加提高了煤层气解吸率，惰质组则相反。吸附时间随固定
碳含量、水分含量的增加而缩短，但有一定离散性，与灰分产率、显微组分含量之间关系则不明显。

云南恩洪向斜煤层重烃异常成因探讨

兰凤娟，秦勇，王坚，李明，陈义林

2012, 18(3): 495.

摘要 ( 677 )

PDF (559KB) ( 1027 )

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恩洪向斜煤层重烃气浓度极端异常，但重烃气来源至今不甚清楚。为此，本文通过对恩洪向斜煤样自然解吸阶段的
密集取样和分析测试，对重烃气成因进行了探讨。结果显示，恩洪煤样自然解吸气组分分馏规律明显，重烃气浓度随解吸
时间延长而显著增高；在自然解吸过程中，甲烷碳同位素组成略有变重，重烃气碳同位素组成没有明显变化，烷烃气碳同
位素始终呈现为正碳同位素系列；自然解吸气组分浓度与碳同位素组成之间具有良好的相关关系，但甲烷与重烃气的相关
趋势截然相反。因此，恩洪向斜煤层气主要起源于煤中有机质的热成因，但不排除部分甲烷具有次生生物成因的可能性。

镜煤有机溶剂逐级抽提的甲烷吸附响应及其作用机理

陈润，秦勇　

2012, 18(3): 500.

摘要 ( 701 )

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利用二硫化碳、苯、丙酮和四氢呋喃对不同煤级5 件镜煤样品逐级抽提，测试了原煤和抽余物对甲烷的吸附特性，
分析了产生抽余物吸附性差异的动力学原因。研究发现，逐级抽提改变了镜煤的吸附性，改变方向和幅度取决于煤化作用
程度的高低，第二次煤化作用跃变对抽余物吸附性的变化起着关键作用。研究认为，镜煤抽余物吸附性的改变可能起源于
物理扩容和化学缩容两种主要机理。二硫化碳一级抽提对长焰煤—焦煤早期阶段煤样产生物理扩容效应，对焦煤后期—贫
煤阶段煤样则产生化学缩容效应。苯二级抽提和四氢呋喃四级抽提对煤吸附性的损伤以化学缩容作用为主，丙酮三级抽提
则主要表现为物理扩容效应。

基于X-CT 技术的韩城示范区煤储层精细描述

陈同刚，汤达祯，许浩，吕玉民，孟艳军，陈云涛

2012, 18(3): 505.

摘要 ( 705 )

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钻孔剖面多煤层物性X-CT 响应及其地质意义

杨兆彪，秦勇，兰凤娟

2012, 18(3): 511.

摘要 ( 729 )

PDF (1149KB) ( 1203 )

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