富(含)CO2 煤层气多源多阶成因研究进展及勘探开发启示

2022-04-12唐淑玲汤达祯张泰源蒲一帆张奥博支元昊

煤田地质与勘探 2022年3期

唐淑玲，汤达祯，孙斌，陶树，张泰源，蒲一帆，张奥博，支元昊

(1.中国地质大学(北京) 能源学院，北京 100083；2.煤层气开发利用国家工程中心煤储层实验室，北京 100083；3.非常规天然气地质评价与开发工程北京市重点实验室，北京 100083；4.中国石油勘探开发研究院非常规研究所，北京 100083)

煤层气成因机理十分复杂，其形成和演化过程受到生气母质组成、有机质热演化程度、沉积-构造-水动力条件及微生物降解作用的耦合控制。煤层气成因类型可划分为有机成因气、无机成因气及混合成因气，其中，有机成因气包括原生生物成因气、次生生物成因气、热降解气和热裂解气。国内外多个含煤盆地均存在热成因气与生物成因气混源共存的特征。如美国圣胡安、粉河等盆地，波兰Upper Silesian 和Lublin 盆地，我国准噶尔、二连、海拉尔、鄂尔多斯等盆地及安徽淮南新集、山西霍州、云南恩洪等地区，均发现了次生生物成因和热成因混合的煤层气藏[1-3]。生物成因气数量可观，甚至在一些地区发现煤层气以生物成因气为主，如山西霍州李雅庄煤矿、淮南潘集第一煤矿等，次生生物成因气的比例超过50%[4]。我国生物成因煤层气资源丰富，尤其对于含气量较低的低阶煤煤层气藏，生物成因气为其提供气源补充，有望成为我国煤层气增储上产的资源基础。

不同成因类型煤层气的生成及演化具有阶段性和规律性，气体组成、同位素组成等地球化学特征也存在明显差异，整体体现在甲烷、重烃及非烃气体含量差异，气体同位素组成如δ13C(CH4)、δD(CH4)、δ13C2及δ13C(CO2)以及伴生煤层水的δ18O 和δD 差异。在煤层气成因研究、勘探开发及资源评价过程中通常注重煤层气中烃类组分如甲烷和乙烷，而对于非烃气体如CO2的关注不足[5]。煤层气中CO2含量变化较大，但较深煤层中CO2含量通常降至20%以下。近年来发现准噶尔盆地南缘(以下简称准南)煤层气普遍富含CO2，多个区块煤层气CO2体积分数呈现异常高值，如河东(米泉)区块41 号煤层中CO2体积分数为53.60%～58.70%，平均为56.62%；43 号煤层中CO2体积分数为26.34%～46.73%，平均为37.91%[6]；白杨河区块在埋深大于900 m 的煤层中CO2体积分数仍超过20%，两个地区甚至表现出随煤层埋深增大CO2体积分数增高的异常现象[7]。对比国际上典型中-低煤阶含煤盆地，准南地区煤层气CO2体积分数显著高于美国粉河及澳大利亚苏拉特与鲍文等盆地，且CO2体积分数垂向变化具有完全相反的趋势[3,8]。煤层中CO2的过度富集不仅影响煤层气开发的地质边界，同时气体间竞争吸附作用也影响着煤层对甲烷的储集能力，间接控制着煤层含气性。目前国内外在煤层气成因研究方面已取得较大进展，但对于煤层中CO2成因来源研究甚少，需从有机-无机、幔源-壳源角度追踪CO2来源及异常富集的真正原因。

煤层气成因机理的研究对于认识和深化煤层气成藏机制以及科学评价煤层气资源具有重要的指导意义。笔者系统总结煤层气成因及其地球化学特征的研究进展，科学分析富(含)CO2煤层气成因机制研究现状，结合笔者团队近年来在煤层气成因方面的系列成果研究，解剖准南富CO2煤层气藏特殊地质范例，全面梳理煤层气多源成因研究过程中存在的问题，以期为煤层气勘探评价与开发提供新思路。

1 煤层气多源多阶成因及地球化学特征研究进展

1.1 煤层气多源多阶成因研究

天然气形成具有多阶段性，可将其划分为3 个阶段，分别对应于3 个成气带，即生物成气带、生物-热催化过渡带和热催化成气带[9-10]。煤层气的生成同样具有多阶段性，可划分为原生生物成因气阶段、热解气阶段和次生生物成因气阶段，各个阶段之间具有序次性，同时又具有叠加性，不同阶段生成的煤层气地球化学组成差异显著(图1)。

图1 煤层气生成阶段划分Fig.1 Schematic diagram of the CBM generation stages

1.1.1 原生生物成因气阶段

在成煤作用初期阶段(泥炭期、褐煤期和长焰煤早期)，煤和腐殖型分散有机质或含碳沉积经过细菌的分解发生生物化学作用所生成的天然气为原生生物成因煤层气，由于其与成煤作用同期形成，也可称为同期生物成因煤层气[11]。该阶段煤层埋藏浅、地温低，最大镜质体反射率Rmax一般小于0.5%(或0.3%)，此时水的产率较高，甲烷产率较低，相当多的煤孔隙被水分所占据，此时生成的原生生物气在煤层中的吸附量很少，大部分生物成因甲烷在后来的压实和煤化作用下从煤层中逸散，且早期煤的显微结构还没有充分发育为积聚气体的结构。因此，一般认为早期生成的原生生物成因煤层气难以被大量保存在煤层中[12]。

1.1.2 热解气阶段

原生生物成因气阶段之后，煤及其生成物在热催化作用下，开始了热解生气作用，可分为热降解(Rmax为0.5%～1.9%) 和热裂解(Rmax＞1.9%)2 个阶段。煤在热解过程中，煤层气发生率十分可观，其中煤化作用早期阶段脱氧反应生成的天然气以CO2为主，烃类为辅，褐煤乃至高挥发分烟煤气态产物均表现为CO2数量优势显著[3,13-15]；随着热演化的进行，CH4含量逐渐增加，重烃组分和CO2含量逐渐降低[16]，如图2 所示。

图2 煤化作用过程中气体生成量[13,15]Fig.2 Amount of gas generated during coalification[13,15]

1.1.3 次生生物成因气阶段

成煤期后因构造运动煤层被抬升并剥蚀到近地表，含菌地表水下渗灌入煤层，在相对低的温度下，煤化过程中产生的湿气、正烷烃及其他有机物经细菌降解和代谢作用生成的天然气为次生生物成因气(后期生物成因气)，煤的Rmax一般为0.30%～1.50%[4,17]。次生生物成因气的生成主要通过乙酸盐发酵作用和CO2还原2 种途径完成[9,18]。王爱宽[19]研究认为次生生物成因气的生成经历了2 个产气周期，第一周期为腐殖组产气期，以乙酸发酵作用为主；第二周期是惰质组、稳定组产气期，有CO2还原作用参与其中。一般情况下，后期生成的次生生物气会与残留的早期热成因气共存，表现出混合成因气的地球化学特征[5]。

1.1.4 无机成因煤层气

煤层气的生成还存在无机成因，包括大气来源、深部幔源气及岩石化学反应气[20]。G.P.Glasby[20]通过总结Russian-Ukrainian 理论和Thomas Gold 深部成气理论，认为煤层中的CH4、CO2等可以通过无机作用产生。B.S.Lollar 等[21]认为在地壳浅层通过岩石化学反应也能生成CH4和CO2，并建立了碳氢化合物无机成因模式。Tao Mingxin 等[22]在对淮南煤田煤层气成因研究时，发现了幔源气注入现象，并评价了其在煤层气中的份额。于大河[23]指出吉林营城煤田岩石与CO2突出的来源是火山源。李伟[24]研究认为甘肃窑街煤二层中高浓度的CO2为无机壳源成因。秦勇[25]针对织纳煤田煤层重烃异常成因进行探索时，认为煤层中的氮气多来自大气，是煤层气风氧化作用的标志。

1.2 气体地球化学特征及成因判识

由于产气有机质类型多样、产气机理复杂和构造演化多变等原因，不同成因不同阶段生成的煤层气，在气体组成上具有明显差异[26]。因此，可以通过分析气体组分特征和同位素组成特征，对煤层气成因进行判别，具体的指标包括C1/∑C1-5(φ,%)、C1/(C2+C3)(φ,%)、δ13C(CH4)-δD(CH4)、δ13C(CH4)-δ13C2、δ13C(CH4)-δ13C(CO2)及δ13C(CH4)-CDMI 值等。低煤级阶段产生的煤层气一般是干气(C1/∑C1-5＞0.95)，而中煤级阶段产生大量湿气(C1/C1-5≤0.95)[27]。生物成因气和热裂解气都具有干气特征[28]，由于次生生物作用或者湿气遭到氧化，浅部煤层气相对深部煤层气变干[9]。热成因气C1/(C2+C3) ＜100，生物成因气C1/(C2+C3)＞1 000，而100＜C1/(C2+C3)＜1 000 则是热成因气与生物成因气的混合气[29]。通常以δ13C1=-55‰作为判断生物成因气和热成因气的分界[13,30]。微生物作用下生成的次生生物成因气δ13C1偏轻(低于-55‰～-60‰)，由于C12-C12键比C12-C13更易断裂，导致在封闭体系中通过CO2还原途径生成的甲烷更易于富集12C，且与母质CO2的碳同位素组成密切相关，δ13C1值分布在-110‰～-65‰；乙酸发酵成因生物气碳同位素组成较重，δ13C1值分布在-65‰～-50‰[2]。陶明信等[5]经过对世界常规生物气的576 个δ13C1值进行统计，得到其主峰值约为-75‰～-70‰。生物成因甲烷的氢同位素组成和成因类型与共生地层水的δD 值密切相关，由于乙酸发酵途径产生的甲烷中有3 个氢原子来源于有机质的甲基团、1 个来源于地层水，CO2还原途径的甲烷中4 个氢原子全部来源于地层水，因此，通过CO2还原的生物气δD(CH4) 分布在-250‰～-150‰，而乙酸发酵生物气δD(CH4)更轻，分布在-400‰～-250‰[16,31]。戴金星等[11]提出我国生物成因气的δ13C2展布区间较窄，为-30.79‰～-46.52‰；Tao Mingxin 等[22]指出当δ13C2分布在-28‰～-24‰，而δ13C1又高于-55‰，则是热成因气与生物成因气的混合。张小军等[4]研究认为晚期生物成因气其甲烷碳同位素偏轻，而乙烷和丙烷碳同位素组成与热成因气相似。

在进行煤层气综合成因判别时，最为经典的图版为Whiticar 天然气判识图板[31]，而A.V.Milkov 等[32]基于全球超过20 000 个天然气样品的地球化学与地质信息分析，提出了最新天然气成因判识图版，其最重要的修改是将原生生物气与次生生物气划分开，并将热成因气划分为早期热成因气(δ13C1值低于-75‰)、油伴生(中期)热成因气以及晚期热成因气(δ13C1值在-15‰左右)，其热成因气的δ13C1范围比Whiticar 图版给出的范围更大，早期热成因气与生物成因气δ13C1区间存在重叠。

2 煤层气藏CO2 多源成因研究

关于煤层气藏中CO2成因，根据来源不同可以分为无机成因和有机成因2 大类，无机成因CO2主要包括：①未脱气地幔岩浆脱气作用；② 地壳岩石熔融脱气作用；③海相碳酸盐岩热分解作用；④ 碳酸盐胶结物热分解作用[33]。近年来大量地球化学研究发现，全球已发现的高(含)CO2气藏中，CO2主要是由地幔脱气作用所贡献，且深大断裂在CO2成藏过程中具有至关重要的作用[34]。有机成因CO2包括有机物被氧化产生的CO2；有机物裂解和热降解生成的CO2以及微生物降解作用生成的CO2[35]。

煤层气藏CO2成因判识取得了一系列进展，可概括为组分特征判识和同位素判识2 个方面。戴金星等[11]认为有机成因CO2体积分数一般小于15%，当CO2体积分数达到60%以上时，多为无机成因。正常大气中δ13C(CO2) 同位素值约为-8‰，煤炭燃烧产生的δ13CCO2介于-32.50‰～-23.86‰[36]。戴金星等[37]研究指出，有机成因δ13C(CO2)偏轻，要低于-10‰，其中有机质热降解成因CO2的δ13C(CO2) 在-25‰～-5‰；次生生物气相关的δ13CCO2范围较广，主要分布在-40‰～20‰，原因在于微生物还原CO2产气过程中会产生较大的同位素分馏。无机成因的δ13C(CO2)要高于-8‰，主要在-8‰～3‰，其中地幔来源的δ13C(CO2)在-5‰～-9‰[23]。戴金星[38]根据中国及澳大利亚、泰国、新西兰、菲律宾、加拿大等国各种成因煤层气样的CO2含量及对应δ13CCO2值资料，编绘了不同成因CO2鉴别图版。此外，惰性气体全组分含量和全系列同位素分析在判断天然气中CO2来源方面具有独特的优势[39]。李剑等[40]建立了考虑He、Ne、Xe 等多种惰性气体同位素的综合判识指标及图版，当惰性气体R/Ra＞1(3He/4He＞1.4×10-6)、20Ne/22Ne＞9.8、129Xe/130Xe＞6.496，表明天然气中有显著幔源氦的加入，为壳-幔混合成因，反之，则主要为壳源成因。R.Aravena 等[41]研究发现，加拿大Elk Valley 地区CO2浓度及δ13C(CO2)值与地下水动力条件有关，地下水补给区具有水中溶解无机碳(DIC)浓度低和δ13C(CO2) 偏轻的特点，而排泄区则具有较高的DIC 浓度和偏重的δ13C(CO2)，认为该地下水中CO2属于微生物成因。

二氧化碳地质研究主要集中在CO2非烃气或常规油气聚集过程中的地球化学成因研究，对于富CO2煤层气成藏过程的示踪作用、多源输入、源汇关系研究报道甚少，其承载的煤层气成因、煤层气藏赋存特征、流体干预作用等重要信息难以挖掘，常被回避搁置。

3 富(含)CO2 煤层气成藏地质效应

国内学者普遍认为构造、水动力条件是煤层气富集成藏的主要控制因素，很少关注到煤层气中CO2成因来源及其与煤层气成藏过程的关系。在煤层气藏形成过程中，伴随多种多样地质效应，包括CH4/CO2碳同位素交换作用、地下水动力作用(水溶作用)、热演化分馏效应、解吸-扩散-运移分馏效应及后期生物成因作用等。

秦胜飞等[42]指出流动的地下水对游离气的溶解作用及游离气与吸附气的交换作用是煤层甲烷碳同位素分馏机理之一。由于甲烷13C 在水中的溶解能力大于甲烷12C，因此，地层水更容易将游离气甲烷中的13C带走，使游离气中12C 相对富集，游离气中12C 再与煤中的吸附气发生交换，把吸附气中部分13C 置换出来，变成游离气再被水优先溶解带走，引起煤层气12C 大量富集，甲烷碳同位素变轻。孟召平等[43]研究发现，沁水盆地南部煤层甲烷碳同位素异常主要受控于热动力学机制之下的同位素分异效应和煤层气解吸-扩散-运移过程中碳同位素分馏效应。煤在热演化过程中，由于13C-13C 键断开所需要的能量要大于12C-12C 键，因此，在温度较低的条件下，12C-12C 键易断开产生甲烷且碳同位素偏轻；当煤层的温度升高时，12C-13C 键和13C-13C 键断开概率增大，生成的甲烷碳同位素偏重。煤层气生成后，因构造抬升煤层压力下降，将发生煤层气解吸，12C 甲烷要优先于13C 甲烷从煤基质中解吸出来，而13C 甲烷会较多地留在煤层，并在扩散－运移过程中使解吸的煤层气中12C 甲烷相对富集，导致煤层气变轻[44]。产甲烷菌对碳同位素也有较为强烈的分馏作用，可对12C-12C 键有机物和12CO 键CO2优先分解，使生物成因CH4具有较轻的碳同位素值，而作为生物底料的CO2碳同位素值变重[3]。早先即有研究表明煤层母质中的富氧元素，在成煤过程中生成CH4的同时，有大量的CO2生成，二者在煤层中长期共存，可发生同位素的交换和再分配(13CH4+12CO2=12CH4+13CO2)，导致CH4富集了轻碳同位素，CO2富集了重碳同位素[45]。此外，由于CO2气体在水中的溶解度远大于相同条件下甲烷的溶解度，CO2溶于水后反应生成碳酸，其反应可逆，在地层水交换通畅的条件下，早期煤化作用产生的CO2可被大量溶解消耗，从而改变煤层气组分构成，使CH4占比相对增加，CO2相对减少[7,46]。同时，碳酸产生后，在封闭滞流条件下，不仅会改变地层水酸碱度和矿化度，还可能与煤及围岩中矿物质反应(水-岩反应)，发生溶蚀或沉淀作用，并产生元素和离子交换。

综上，煤层气的生成、运移、富集、成藏过程中发生的地质效应与地下水活动、构造运动、生烃母质类型及热演化程度密切相关。除此之外，对于富(含)CO2的煤层气藏来说，煤层气系统气体组分及同位素组成变化受CO2自身地球化学属性制约作用较强，但其作用机理仍待进一步探索。

4 煤层气成因判识质疑与改进

包括煤层气在内的天然气成因判别大多借助于气体成分及稳定同位素比值，有关界定标准基本建立在宏观尺度，即忽略区域地质及母质继承性差异。以准南地区为例，众多学者对准南地区侏罗系煤层气地球化学特征进行研究，均指出该区煤层中普遍富含CO2，且CO2体积分数垂向变化复杂，在河东、白杨河区块，CO2浓度呈现随埋深加大而增加的异常现象(图3)，利用Whiticar 天然气判识图版，分析了该区煤层气成因类型及CO2来源[7,15,46-47]。研究结果揭示了该区煤层气具有多源成因，包括热成因气、原生生物成因气和次生生物成因气。但利用该图版解释结果较粗，且存在互为冲突的一面(图4)，如：基于C1/C2+-δ13C1关系的解释结果，四工河地区主要为混合成因气，而基于δ13C(CH4)-δD(CH4)关系解释结果主要为热成因气；在δ13C(CH4)-δD(CH4)关系图中，白杨河地区主要为混合成因气，显示少量乙酸发酵生物气，而基于δ13C(CO2)-δC(CH4)关系解释结果主要为二氧化碳还原生物气及部分热成因气；基于δ13C(CO2)-CDMI 关系仅笼统反映微生物产甲烷伴生CO2及部分不明来源CO2。

图3 准噶尔盆地南缘煤层气CO2 体积分数与埋深关系[7]Fig.3 Relationship between CO2 volume fraction and buried depth of CBM in the southern Junggar Basin[7]

图4 准噶尔盆地南缘煤层气成因判识图[7,15]Fig.4 Identification charts of CBM genesis in the southern Junggar Basin[7,15]

基于此问题，笔者团队在增补气、水样品和实验测试的基础上，应用Milkov 天然气成因判识图版[32]，以CO2在煤层气成藏过程中的地球化学行为及与地质流体的耦合作用为主线，对准南地区煤层气成因和CO2气源进行重新判识，并诠释地质流体与CO2干预下的煤层气成藏地质效应。结果表明，早期煤化作用程度与现今构造及水文地质条件，共同决定了准南地区煤层气成因、气体组分及含气量的区域差异性。其中，河东和吉木萨尔地区煤层气主要为CO2还原型原生生物成因气，混有少量早期低熟热成因气；白杨河地区煤层气成因类型复杂，早期热成因气、原生生物成因气(主要为CO2还原型)和次生生物成因气共存；四工河、河西与玛纳斯地区煤层气为热成因气与次生生物成因气的混合成因气(图5)。准南地区CO2的异常富集与微生物产甲烷作用密切相关，乌鲁木齐河东、吉木萨尔地区和白杨河部分地区煤层中CO2主要来源于原始沉积有机质的生物降解作用，由于微生物还原作用过程中的选择性消耗(优先消耗12C(CO2))及地下水差异溶解作用(浅部CO2溶解消耗多、深部消耗少)，CO2含量及δ13C(CO2)值均呈现随着埋深的增加而增大的异常现象。白杨河、四工河、河西与玛纳斯地区煤层中CO2最初来源于早期煤化作用脱氧反应，之后经历不同程度的微生物次生改造作用。

图5 准南地区煤层气成因判识图版及地质作用过程(图版据文献[32])Fig.5 Genetic identification chart and geological process of CBM in the southern Junggar Basin(the chart is from reference[32])

本次研究还针对煤层中是否有无机CO2侵入影响进行分析。由于准南季节性降水和雪山融水注入，煤层风氧化及自燃现象广泛发生，多套煤层不同程度受火烧影响，导致其渗透性增强，加之大倾角构造发育，为地表水提供了良好的下渗补给通道，进一步加强了煤层气藏与地表的沟通，可能成为煤炭自燃产生的CO2气体参与成藏的途径。前文述及，自然界中煤层燃烧生成的CO2碳同位素特征值介于-32.50‰～-23.86‰[36]，而准南地区二氧化碳的δ13C 值分布在-15.4‰～25.1‰，显然不符合煤层燃烧成因二氧化碳的碳同位素值分布特征，说明自燃所产生的CO2对煤层气藏的影响甚微。此外，准南河东、白杨河地区煤层中CO2体积分数高达近50%，加之河东、白杨河等煤层气CO2异常区块邻近米泉走滑断裂分布，因此，不少文献指出准南煤层气存在深部无机成因气侵入的可能性，但缺乏数据支撑[48-49]。本次研究中，通过对河东地区稀有气体同位素进行测试，包括4He、3He 和20Ne，并依据图版进行3He/4He 和4He/20Ne 相关性分析[28]，发现所有气体样品点均落在壳源成因范畴内(图6)，因此，基本排除了深部幔源无机气的干预作用。整体来看，准南地区煤层气成因类型、地球化学特征及CO2的异常分布受生气母质类型、煤化作用程度、微生物差异性成烃改造作用及构造场、水动力场演化的共同控制，多因素时空耦合作用导致准南地区煤层气系统的CO2干预现象及现今气藏特征。对于富(含)CO2煤层气的成因判识不能局限于现有成因识别图版的简易分析，需建立在区域地质的基础上，充分考虑煤层气生成、运移、充注、成藏过程中水溶作用、同位素分馏、微生物差异改造等多种地质效应与成藏地质作用的耦合关系，建立适配于区域地质条件和煤化作用程度的多因素综合判识图版和技术体系。

图6 准南地区幔源成因气与壳源成因气贡献率判识(图版据文献[28])Fig.6 Identification diagram of the mantle and crustal gas contributions in the southern Junggar Basin(the diagram is from reference[28])

5 富(含)CO2 煤层气成因探索对勘探开发的重要启示

原生生物成因气、次生生物成因气、不同成熟度热成因气及幔源无机气的共存丰富了含煤盆地中煤层气藏类型，尤其对于含气量较低的低阶煤煤层气藏来说，具有重要的气源补充作用。不同成因类型煤层气在勘探评价及开发利用过程中存在差异，应采用不同的评价及开发技术。若以热成因气为主，则需要寻找水动力滞流区，如向斜核部由于高压和应力集中作用，导致煤层吸附能力增强，煤层含气量较高，通常可成为热成因煤层气藏富集区；如若煤层顶板为致密砂岩，还可在煤系上部的砂岩层中形成气顶，因此，在以煤层气为主要勘探目标的同时应注重煤系气的综合勘探开发。研究表明，在适宜的水动力条件和构造条件下，早期生成的原生生物成因气仍然可被大量保存在煤层中，如准南乌鲁木齐河东地区，几乎全部为原生生物成因气。目前河东地区已建成煤层气先导试验区，在河东全区(70 km2)范围内累计施工钻孔98 口，其中，示范区动用面积10 km2，单井最高产气量达到2 720 m3/d，多数井产量正处于上升阶段[32]。因此，在煤层气勘探开发中有必要对水动力滞流区的封存性原生生物气藏进行勘探，并对其成藏机理进行深入探索。在次生生物成因气大量赋存的地区，则盆地边缘水动力弱径流-滞流区的局部圈闭是煤层气有利勘探目标；对于地表水动力活跃的高倾角单斜构造来说，次生生物气的埋深范围可能加大，如准南玛纳斯-呼图壁地区，北天山融雪的季节性补给，在浅部形成了一个相对开放或半开放系统，地下水携带微生物降解深部运移而来的热成因气形成次生生物气，与热成因气形成混合气。大倾角构造的发育，导致水动力影响范围加深，在埋深超过1 000 m 的地层中仍存在大量次生生物成因气。因此，次生生物气埋藏深度不局限于浅部水动力活跃区，在勘探评价中应结合水动力与构造条件及实验测试数据进行综合分析。同时，生物成因气产气机理的探索也将为人工煤制气提供新思路。

以往研究中多以甲烷体积分数80%或N2体积分数20%作为煤层风氧化带深度的界定标准[50]，考虑到低阶煤煤层气区普遍含气量低的情况，通常选择甲烷体积分数70%或甲烷含量2 m3/t 作为煤层风氧化带的下限深度[51]。准南地区深部煤层中CO2体积分数可高达58%，且呈现随煤层埋深增大CO2体积分数增高的现象，这种CO2体积分数的反常变化与现行煤层风氧化带界定准则不一致，关乎煤层气品质和资源的评价[7]。加之煤层气成因类型的多元性，加大了目标优选和甜点区预测的难度[49]。因此，需要根据不同成因类型及成藏模式开展关键参数指标优选，重新建立风氧化带深度界定标准，完善选区评价方法体系，开展煤层气资源有效性评价。同时，富(含)CO2煤层气藏中CO2的分布规律及成因研究将为有效厘定煤层气风氧化带与资源品质、潜力、开发利用方向，以及防治煤层CO2突出隐患做出贡献。