高金亮，倪云燕，李偉，袁懿琳

（中國石油勘探開發(fā)研究院，北京 100083）

0 引言

煤成氣在中國天然氣工業(yè)中占有重要地位，截至2018年底，煤成氣占全國天然氣累計探明儲量的60.1%，煤成大氣田占全國天然氣總產(chǎn)量的50.93%[1-2]。除中淺層中—低成熟度煤成氣外，中國深層高—過成熟煤成氣資源豐富，如塔里木盆地庫車坳陷克拉2大氣田、松遼盆地徐家圍子斷陷徐深氣田及新近發(fā)現(xiàn)的鄂爾多斯盆地西南部慶陽大氣田等[3]。然而，目前中國對于高—過成熟煤成氣成因理論的認(rèn)識相對不足，一定程度上制約了深層高—過成熟煤成氣資源潛力評價工作[4]。近年來，有機—無機復(fù)合生烴理論在學(xué)術(shù)界引起廣泛關(guān)注，水、無機礦物等在有機質(zhì)生、排烴過程中的作用日漸受到重視[5-14]。其中水由于含氫、能夠作為有機質(zhì)生烴的潛在氫源而備受關(guān)注[6,14-19]。部分學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，水能夠參與有機質(zhì)熱解反應(yīng)，在有機質(zhì)熱解生烴過程中提供氫源，并促進(jìn)液態(tài)飽和烴的生成[16-18]。目前，水對石油生成的促進(jìn)作用已經(jīng)受到學(xué)術(shù)界的廣泛認(rèn)可，而關(guān)于水在天然氣形成過程中作用的研究則較為薄弱[20-21]，部分學(xué)者通過模擬實驗發(fā)現(xiàn)，水對于有機質(zhì)中—高成熟度階段烴類氣體生成具有抑制作用[6,16-18]；王曉峰等[15,20,22]發(fā)現(xiàn)水對于腐殖型有機質(zhì)中—高成熟階段烴類氣體產(chǎn)率無顯著影響。總體而言，前人實驗結(jié)果顯示，水對于有機質(zhì)中—高成熟階段的烴類氣體生成未表現(xiàn)出類似于液態(tài)烴的促進(jìn)作用。前人主要關(guān)注水對于有機質(zhì)中—高成熟階段生氣特征的影響，對有機質(zhì)過成熟階段水對于天然氣生成的意義鮮有涉及。高—過成熟煤系烴源巖受有機質(zhì)類型及成熟度控制，表現(xiàn)為富碳貧氫特征，而深層的水中含氫；因此，地層水對于高—過成熟煤系烴源巖生烴意義尤為明顯。明確水對高—過成熟度煤系烴源巖生氣特征的影響，對于認(rèn)識深層高—過成熟煤成氣成因、評價深層煤成氣資源潛力具有重要意義。因此，本文通過高溫、高壓條件下熱模擬生烴實驗，探究水對于腐殖型有機質(zhì)高—過成熟階段生氣過程及產(chǎn)物特征的影響，明確水對于深層高—過成熟煤成氣形成與演化的意義。

1 樣品及實驗方法

1.1 實驗樣品

本文實驗樣品采自松遼盆地下白堊統(tǒng)沙河子組，沙河子組煤系地層是松遼盆地深層天然氣的主要烴源巖，樣品鏡質(zhì)體反射率（Ro）為0.62%，總有機碳含量（TOC）為63.6%，游離烴含量為0.92 mg/g，熱解烴含量為120 mg/g，熱解二氧化碳含量為3.6 mg/g，最大熱解峰溫為422 ℃，氫指數(shù)為187 mg/g，氧指數(shù)為6 mg/g。

煤本身含有一定量的游離水和結(jié)晶水，為減少煤樣自身水分對實驗的影響，實驗前將煤樣碎至粒徑0.12 mm以下，并置于100 ℃烘箱中干燥2 h以去除煤樣內(nèi)游離水分。實驗采用的水樣為購自中國地質(zhì)科學(xué)院的H-O同位素標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（編號：GBW（E）070016），δ2H值為-4.8‰。

1.2 熱解實驗方法

生烴模擬實驗利用中國石油勘探開發(fā)研究院石油地質(zhì)實驗研究中心的黃金管熱模擬生烴裝置完成。實驗分為有水和無水兩組。將烴源巖樣品分別在有水和無水條件下恒溫恒壓加熱72 h，壓力統(tǒng)一設(shè)定為40 MPa以模擬地層高壓環(huán)境，加熱溫度依次設(shè)定為400，430，450，500，550 ℃，以模擬巖層高成熟環(huán)境。加熱完成后通過相同溫度（相同成熟度）下有水和無水熱解產(chǎn)物產(chǎn)率及特征的對比來探討高—過成熟階段水對腐殖型有機質(zhì)生氣特征的影響。

熱解實驗過程主要包括制管、裝樣、封管、檢漏和加熱。首先制作長50 mm、外徑5.5 mm、壁厚0.5 mm統(tǒng)一規(guī)格的黃金管若干，將黃金管一端利用氬弧焊進(jìn)行焊封。然后將一定質(zhì)量的烴源巖樣品裝入黃金管內(nèi)，對于有水組實驗，烴源巖加入后，再加入標(biāo)準(zhǔn)水。而后利用氬氣將黃金管內(nèi)的空氣排出，并利用氬弧焊對黃金管開口一端進(jìn)行焊封。之后將焊好的黃金管完全浸于80 ℃熱水中，觀察封口處有無氣泡冒出，若無氣泡冒出，表明焊封效果良好。最后將裝有樣品的黃金管放入高壓釜中進(jìn)行加熱，同一溫度點的有水和無水兩支黃金管裝入同一個釜中，以保證熱解條件一致性。利用高壓水泵保持體系壓力為40 MPa，高壓釜中溫度從室溫開始以20 ℃/h的升溫速率升至設(shè)定溫度點后恒溫加熱72 h，加熱完成后利用循環(huán)冷水將釜內(nèi)溫度迅速降至室溫，并將黃金管取出待測。

將黃金管置于固定體積的不銹鋼圓筒中（見圖1），圓筒封閉后利用真空泵抽至近真空狀態(tài)，并記錄體系壓力p1（p1小于1×10-9Pa），然后將黃金管刺破，氣體釋放使得體系中壓力升至p2，利用（1）式計算熱解生成的氣體總量V[23]：

式中V0——體系總體積，cm3；p1，p2——體系壓力，Pa；V——熱解生成的氣體總量，cm3；p0——大氣壓，Pa。

圖1 生烴模擬實驗氣態(tài)產(chǎn)物收集裝置示意圖

確定熱解生成的氣體總量后，從封閉體系中抽取熱解氣體進(jìn)行成分及碳、氫同位素組成的分析。成分分析在Agilent 7890N型氣相色譜儀上進(jìn)行，由外標(biāo)法進(jìn)行標(biāo)定，Poraplot Q型色譜柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm），氦氣作載氣。分析誤差小于1%。碳同位素組成分析采用Isochrom II型GC-IRMS同位素質(zhì)譜儀，Poraplot Q型色譜柱，氦氣作為載氣，3次分析誤差在0.3‰以內(nèi)。氫同位素組成分析采用GC/TC/IRMS技術(shù)，質(zhì)譜儀為MAT 253，氣體組分利用HP-PLOT Q（30 m×0.32 mm×20 μm）色譜柱進(jìn)行分離，氦氣作為載氣，3次分析誤差在3‰以內(nèi)。

2 實驗結(jié)果

2.1 氣態(tài)產(chǎn)物產(chǎn)率特征

煤系烴源巖在有水和無水條件下的模擬生烴實驗中，熱解產(chǎn)物化學(xué)組成較為相似，以烴類氣體和CO2為主，含有少量H2，低溫段熱解過程中有極少量的H2S產(chǎn)出（見表1）。烴類氣體以甲烷為主，甲烷產(chǎn)率在有水和無水實驗組均隨著模擬實驗溫度的升高而不斷升高（見圖2a），指示隨烴源巖成熟度的升高甲烷累計產(chǎn)率不斷增加。在任意溫度點，有水實驗的甲烷產(chǎn)率均高于無水實驗（見圖2a）。當(dāng)實驗溫度為400 ℃（Ro值為1.75%）時兩組實驗中甲烷產(chǎn)率差異不明顯。當(dāng)實驗溫度達(dá)到430 ℃（Ro值為2.27%）以上時，有水實驗相較于無水實驗甲烷產(chǎn)率顯著提高。430 ℃（Ro值為2.27%）加水后甲烷產(chǎn)率增長13.9%，550 ℃（Ro值為4.34%）加水后甲烷產(chǎn)率增幅達(dá)24.9%，表明水對于腐殖型有機質(zhì)過成熟階段的熱解生烴具有顯著促進(jìn)作用。乙烷產(chǎn)率在無水條件下隨著模擬實驗溫度的升高而不斷降低（見圖2b），而在有水條件下隨著模擬實驗溫度的升高先升高后降低，在430 °C產(chǎn)率達(dá)到最高值（見圖2b）。丙烷產(chǎn)率在有水、無水條件下均隨著模擬實驗溫度的升高而不斷降低（見圖2c）。乙烷、丙烷產(chǎn)率隨溫度升高而降低的現(xiàn)象主要由于其在高溫條件下發(fā)生裂解。與甲烷類似，任意溫度條件下有水實驗中乙烷、丙烷產(chǎn)率均略高于無水實驗（見圖2b、圖2c），但受到重?zé)N氣裂解影響，高溫段加水后的乙烷、丙烷產(chǎn)率增幅較低。各溫度點有水實驗中烴類氣體總產(chǎn)率均高于無水實驗（見圖2d），且當(dāng)溫度高于430 ℃（Ro值大于2.27%）時，水對烴類氣體總產(chǎn)率的促進(jìn)作用尤為明顯，表明水對于腐殖型有機質(zhì)過成熟階段烴類氣體生成具有顯著的促進(jìn)作用。

非烴產(chǎn)物以CO2為主，其次為H2。無水和有水實驗中CO2和H2產(chǎn)率均隨著溫度的升高而不斷增加（見圖2e、圖2f）。相同實驗溫度下，有水實驗CO2和H2產(chǎn)率明顯高于無水實驗（見圖2e、圖2f），表明水對于腐殖型有機質(zhì)高—過成熟階段CO2和H2的生成具有顯著促進(jìn)作用，與前人認(rèn)識一致[6,15]。

表1 生烴模擬實驗氣態(tài)產(chǎn)物產(chǎn)率及碳、氫同位素組成特征

圖2 有水與無水生烴模擬實驗氣態(tài)產(chǎn)物產(chǎn)率特征

2.2 氣態(tài)產(chǎn)物碳、氫同位素組成特征

模擬實驗中烴類產(chǎn)物的碳、氫同位素組成及CO2碳同位素組成見表2。甲烷碳同位素值在有水和無水實驗中均隨著模擬實驗溫度的升高而增大（見圖3a），反映甲烷碳同位素組成隨烴源巖成熟度升高而不斷變重。同一實驗溫度下，有水和無水實驗甲烷碳同位素組成無顯著差異（見圖3a），表明水的加入未對甲烷碳同位素組成造成顯著影響。有水、無水實驗中乙烷、丙烷碳同位素值均在高溫階段發(fā)生了反轉(zhuǎn)（見圖3b、圖3c），并由此造成了500 ℃和550 ℃高溫段烴類氣體碳同位素組成部分倒轉(zhuǎn)（δ13C1＜δ13C2，δ13C2＞δ13C3），與深層高—過成熟煤成氣特征一致[3]。在同一實驗溫度下，有水和無水實驗間乙烷、丙烷碳同位素組成差異無明顯規(guī)律性（見圖3b、圖3c）。上述實驗結(jié)果表明，水對于腐殖型有機質(zhì)高—過成熟階段生成的烴類氣體的碳同位素組成無顯著影響。王曉峰等[15,22]研究發(fā)現(xiàn)，水對于腐殖型有機質(zhì)中—高成熟階段生成的烴類氣體碳同位素組成同樣無明顯影響，表明煤成氣碳同位素組成主要受有機質(zhì)組成及成熟度控制，不受水的影響。模擬實驗中CO2碳同位素隨溫度呈不規(guī)則變化，同一溫度下，有水和無水實驗CO2碳同位素值差異較小且無明顯規(guī)律性（見圖3d）。

模擬實驗中，甲烷氫同位素值在有水和無水實驗中均隨著實驗溫度的升高而增大（見圖3e），反映甲烷氫同位素組成隨烴源巖成熟度升高而不斷變重。乙烷氫同位素值在有水和無水實驗中均隨實驗溫度的升高先增大后減小，在450 ℃乙烷氫同位素達(dá)到最大值（見圖3f），表明有水和無水實驗中均出現(xiàn)了乙烷的氫同位素組成反轉(zhuǎn)。不同溫度下，有水實驗中甲烷、乙烷氫同位素值均略高于無水實驗（見圖3e、圖3f），表明富2H水的加入使腐殖型有機質(zhì)高—過成熟階段生成的烴類氣體氫同位素組成變重。

值得注意的是，有水、無水實驗高溫階段均出現(xiàn)了重?zé)N氣碳、氫同位素組成反轉(zhuǎn)現(xiàn)象，并造成了烴類氣體碳同位素組成部分倒轉(zhuǎn)，表明高—過成熟煤成氣中碳同位素組成倒轉(zhuǎn)與水的作用無關(guān)。研究表明，造成高—過成熟煤成氣同位素組成倒轉(zhuǎn)的原因為高溫條件下封存于干酪根內(nèi)部直鏈有機質(zhì)的裂解[24]。

圖3 有水與無水生烴模擬實驗氣態(tài)產(chǎn)物碳、氫同位素組成

3 討論

3.1 水對煤系烴源巖過成熟階段生氣的促進(jìn)作用

部分學(xué)者對于烴源巖中—高成熟階段生氣特征的研究結(jié)果表明[6,16-18,20]，在烴源巖中—高成熟階段，水對于烴類氣體的生成無明顯影響或有輕微的抑制作用，造成該抑制作用的原因可能為水中來源的H原子與大分子熱解產(chǎn)物（液態(tài)烴）之上的自由基點結(jié)合，抑制自由基反應(yīng)的進(jìn)一步進(jìn)行，從而抑制熱解產(chǎn)物二次裂解形成氣態(tài)烴的反應(yīng)。而本文實驗研究發(fā)現(xiàn)，在煤系烴源巖過成熟階段，水對于氣態(tài)烴的生成具有顯著促進(jìn)作用，表明水對腐殖型有機質(zhì)生氣特征的影響受有機質(zhì)成熟度控制。模擬實驗溫度大于430 ℃時水對氣態(tài)烴生成的促進(jìn)作用可能源于：①超臨界水作用下有機質(zhì)的催化裂解；②水為過成熟階段極度貧氫的腐殖型有機質(zhì)提供了外源氫，提高了有機質(zhì)的生氣能力。

本文實驗所采用的溫度和壓力條件為400～550 ℃及40 MPa，已超過了水的超臨界點374 ℃和22.05 MPa；因此，在有水實驗中，水以超臨界狀態(tài)存在。Zhang等[25]利用ReaxFF反應(yīng)力場和密度泛函理論（DFT）對超臨界水中煤的熱解反應(yīng)機理進(jìn)行了分析，認(rèn)為超臨界水中可能存在由水分子構(gòu)成的水簇，水簇的存在可能降低芳環(huán)中C—C鍵斷裂所需的能量，從而促進(jìn)煤熱解過程中開環(huán)反應(yīng)的進(jìn)行，開環(huán)反應(yīng)形成的鏈狀烴可以在超臨界水的作用下進(jìn)一步裂解形成以H2和CO為主的低分子氣態(tài)產(chǎn)物，同時生成部分氣態(tài)烴，在這一過程中，超臨界水作為催化劑和反應(yīng)物參與了芳香結(jié)構(gòu)的開環(huán)反應(yīng)及后續(xù)鏈狀烴的裂解反應(yīng)，上述效應(yīng)可能是加水實驗中氣態(tài)烴產(chǎn)率升高的原因之一。然而，超臨界水的上述效應(yīng)會使得熱解氣態(tài)產(chǎn)物以H2和CO為主，而本文實驗中未檢測到有CO生成，H2產(chǎn)率也非常低，推斷超臨界水作用下的有機質(zhì)催化裂解并非造成氣態(tài)烴產(chǎn)率升高的主要原因。同時，400 ℃（Ro值為1.75%）條件下水的加入未對烴類氣體產(chǎn)率產(chǎn)生顯著影響，進(jìn)一步說明水在超臨界態(tài)的特殊性質(zhì)并非造成氣態(tài)烴產(chǎn)率升高的主要原因。因此，可以斷定大于430 ℃（Ro值大于2.27%）高溫條件下有水實驗中烴類氣體產(chǎn)率的增加與水在超臨界態(tài)下的特殊性質(zhì)無關(guān)。

Seewald[8]指出，水的供氫作用可能能夠大大提高有機質(zhì)高演化階段的生氣能力，但上述論斷一直未能得到模擬實驗的有效證實，原因在于前人模擬實驗中有機質(zhì)熱演化程度偏低。本文實驗結(jié)果顯示，當(dāng)煤系烴源巖進(jìn)入過成熟階段，水對氣態(tài)烴生成的促進(jìn)作用顯著。這是由于干酪根演化至過成熟階段時，有機質(zhì)中氫含量成為限制其生烴能力的主要因素，此時外源氫的加入能夠有效提高干酪根的生烴潛力。較低成熟度條件下，當(dāng)有機質(zhì)本身氫元素含量較高時，外源氫的作用可能較弱或被其他反應(yīng)所掩蓋，但當(dāng)有機質(zhì)演化至極度貧氫的過成熟階段時，外源氫的加入則會對生烴反應(yīng)產(chǎn)生顯著的促進(jìn)效應(yīng)。實驗結(jié)果顯示，有水實驗中烴類氣體氫同位素值普遍高于無水實驗，表明有水實驗烴類氣體中的氫存在來源于富2H水（δ2H值為-4.8‰）的貢獻(xiàn)。據(jù)此推斷，水能夠為有機質(zhì)高—過成熟階段的生烴過程提供外源氫，并有效提高腐殖型有機質(zhì)過成熟階段的烴類氣體產(chǎn)率。

實驗結(jié)果表明，除烴類氣體外，水的加入對CO2和H2生成也具有顯著的促進(jìn)作用。有機質(zhì)熱解過程中，CO2主要來源于脫羧反應(yīng)，水對CO2生成的促進(jìn)作用在小于等于370 ℃較低溫度條件下的模擬實驗中也有發(fā)現(xiàn)[9,15-18]。部分學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，有水條件下有機質(zhì)熱解產(chǎn)生的CO2所含氧的總質(zhì)量高于有機質(zhì)熱解過程中失去氧的總質(zhì)量，表明水參與了有機質(zhì)的熱解反應(yīng)并為CO2的生成提供了氧[17,26-27]。水參與熱解反應(yīng)并促進(jìn)CO2生成的可能方式主要包括以下幾類：①水與有機質(zhì)中羰基官能團(tuán)的反應(yīng)，Lewan等[17]提出，水可能與醛基、脂基和酮基等羰基官能團(tuán)反應(yīng)生成羧基，羧基可通過脫羧反應(yīng)生成CO2；②水與溶解態(tài)烷烴的反應(yīng)，Seewald[8]提出，水可能與溶解于水中的烴類發(fā)生一系列反應(yīng)，使得烴類通過醇類、酮類等中間產(chǎn)物最終轉(zhuǎn)化為羧酸，羧酸通過脫羧反應(yīng)可生成CO2。上述反應(yīng)中，水中氧原子與有機質(zhì)結(jié)合形成CO2，剩余氫原子則從水中釋放，這些釋放的氫原子一方面可結(jié)合成為H2，另一方面可以與烴基或大分子有機質(zhì)之上的自由基相結(jié)合，參與有機質(zhì)熱解生烴反應(yīng)，從而為有機質(zhì)生烴提供外源氫，提高有機質(zhì)生烴潛力。

通過模擬實驗結(jié)果推斷，水能夠參與腐殖型有機質(zhì)高—過成熟階段的熱解生烴反應(yīng)并提供外源氫，對腐殖型有機質(zhì)過成熟階段熱解生氣產(chǎn)生顯著的促進(jìn)作用，從而有效提高煤系烴源巖在過成熟階段的生氣能力。

3.2 高—過成熟天然氣氫同位素組成的控制因素

前人研究表明，天然氣氫同位素組成主要受烴源巖沉積環(huán)境及成熟度的控制[28-30]，烴源巖沉積環(huán)境相同的條件下，天然氣氫同位素組成則主要受成熟度控制，造成這種現(xiàn)象的原因是天然氣形成過程中的氫同位素動力學(xué)分餾效應(yīng)[29,31]，全部連接1H原子的C—C鍵相比于連接有2H原子的C—C鍵更易斷裂，且隨著連接2H原子數(shù)的增加，C—C鍵斷裂所需能量逐漸增加，這使得有機質(zhì)熱解過程中含有2H原子數(shù)少的烴基更容易從有機質(zhì)大分子中斷裂釋放。因此，隨著熱解反應(yīng)的不斷進(jìn)行，生成的氣態(tài)烴氫同位素組成逐漸變重，即氣態(tài)烴氫同位素組成隨著烴源巖成熟度的升高逐漸變重。前人關(guān)于水對有機質(zhì)生氣特征影響的研究中極少關(guān)注烴類氣體產(chǎn)物氫同位素組成，王曉峰等[15,20,22]研究發(fā)現(xiàn)，富2H水的加入使腐殖型有機質(zhì)中—低成熟度階段生成的烴類氣體氫同位素組成變輕。而本文實驗結(jié)果顯示，富2H水加入使得腐殖型有機質(zhì)高—過成熟階段生成的烴類氣體氫同位素組成變重，進(jìn)一步表明水對于腐殖型有機質(zhì)生氣過程及產(chǎn)物特征的影響受有機質(zhì)成熟度控制。然而，實驗結(jié)果顯示，水的作用并未掩蓋由動力學(xué)分餾所造成的天然氣氫同位素組成隨成熟度的變化。因此，本文研究認(rèn)為在沉積環(huán)境一定的條件下，高—過成熟煤成氣氫同位素組成主要受烴源巖成熟度控制，但同時可能受到地層水的影響。地層水影響天然氣氫同位素組成的方式可能有多種，如水來源的氫原子可以直接與有機質(zhì)熱解產(chǎn)生的烴基（甲基、亞甲基、乙基等）結(jié)合而進(jìn)入烴類氣體，或通過自由基反應(yīng)或氫原子交換反應(yīng)進(jìn)入大分子有機質(zhì)，再通過大分子有機質(zhì)的裂解進(jìn)入烴類氣體[31-33]。

3.3 地質(zhì)意義

深層高—過成熟煤系烴源巖在中國廣泛分布，如鄂爾多斯盆地下二疊統(tǒng)、渤海灣盆地石炭系—二疊系、塔里木盆地庫車坳陷三疊系—侏羅系、松遼盆地下白堊統(tǒng)等。鄂爾多斯盆地是中國產(chǎn)氣量最高的盆地，石炭系—二疊系煤系烴源巖具有全盆地“廣覆式”分布特征，在盆地南部埋深大、成熟度高，延安—吳起一帶Ro值最高達(dá)2.8%，處于過成熟階段[1]。塔里木盆地庫車坳陷是中國陸上4大產(chǎn)氣區(qū)之一，三疊系和侏羅系煤系烴源巖是坳陷內(nèi)主要生烴層系，處于高—過成熟階段，拜城附近烴源巖Ro值達(dá)2.2%以上[1]。松遼盆地下白堊統(tǒng)煤系地層為斷陷深層天然氣藏的主要源巖，有機質(zhì)處于過成熟階段，Ro平均值在2.0%以上，最高可達(dá)3.6%[34]。渤海灣盆地及南華北盆地深層石炭系—二疊系煤系烴源巖Ro值最高達(dá)5.0%[3]。

本文模擬實驗結(jié)果顯示，水能夠為高—過成熟階段煤系烴源巖的熱解生氣提供外源氫，并有效提高煤系烴源巖過成熟階段的生氣能力。水在烴源巖內(nèi)普遍存在，多以束縛水形式存在于無機、有機孔隙內(nèi)，雖然含量較低（普遍低于3%）[10-12]，但其含氫量相對于有機質(zhì)熱解生烴反應(yīng)而言仍然十分可觀；因此，地層水的供氫作用可能能夠大幅提高深層高—過成熟煤系烴源巖的生烴潛力，對于深層煤成氣資源評價具有重要意義。然而，由于實際地層條件與模擬實驗在溫度、壓力及含水量等方面的顯著差異，地質(zhì)條件下水對于過成熟煤系烴源巖生烴量的具體貢獻(xiàn)還有待進(jìn)一步研究。

4 結(jié)論

模擬生烴實驗結(jié)果顯示，水能夠參與腐殖型有機質(zhì)高—過成熟階段熱解生烴反應(yīng)，為烴類生成提供外源氫，但水的供氫作用對于氣態(tài)烴產(chǎn)率及同位素組成特征的影響受有機質(zhì)成熟度控制。模擬實驗中，水能夠有效提高腐殖型有機質(zhì)過成熟階段的生氣能力，對烴類氣體產(chǎn)率促進(jìn)量達(dá)13%以上。同時，富2H水的參與能夠使高—過成熟煤系烴源巖所生成的氣態(tài)烴氫同位素組成變重。盡管模擬實驗條件下水對過成熟階段煤系烴源巖生烴有著重要的促進(jìn)作用，但受生烴條件差異的影響，實際地質(zhì)條件下地層水對深層—超深層煤系烴源巖生烴的具體作用還有待進(jìn)一步研究。但本文研究結(jié)果為深層—超深層煤成氣資源潛力預(yù)測研究提供了新的思路。