从化学成分上来看，页岩气是典型的由甲烷组成的干气(甲烷占90%以上)，但是有一些地层产湿气。各地区页岩气组分不同，一般通过甲烷、乙烷及丙烷(C1，C2及C3)的相对含量来区别生物气、热解气，因为微生物作用下泥页岩主要生成以甲烷为主的碳氢化合物(Rowe和Muehlenbachs，1999)。以福特沃斯(Fort Worth)盆地页岩气组分数据为例(表6－3):气体以甲烷为主，所占比例52%～93%;其次为湿气，所占比例3%～43%;氮气、二氧化碳等非烃气体含量小于7%。气体成熟度通常以镜质组反射率(Ro)为标准，福特沃斯(Fort Worth)盆地页岩气成熟度范围大体从0.7%～1.2%。巴涅特(Barnett)页岩及Boonsville的少数样品表现出高成熟度(Hill et al.，2007)。
表6－3福特沃斯(Fort Worth)盆地生产井页岩气组分表
(据Hill et al.，2007)
然而更重要的是，纯甲烷可以通过富含有机质页岩或煤层内的热流运移生成。运移过程中“色层分析”效应会在这些岩层中产生，从而使更长链烃类留在原来的地层中(Price和Schoell，1995)。从新奥尔巴尼(New Albany)盆地米德郡页岩气样品组分的分析数据可以很明显地看出，随着地层深度的增加，甲烷含量从高达92%降低到40%左右，而随地层深度增加，乙烷、丙烷和二氧化碳含量均有不同程度的增加，呈正相关关系，特别是乙烷、丙烷含量从不到1%增加到10%以上。但是二氧化碳与乙烷、丙烷含量却呈负相关关系，如样品7的二氧化碳百分含量达到10.23%，乙烷、丙烷百分含量均在1%以下(表6－4)，既有生物甲烷气体进入造成对其他气体稀释的原因，也有可能是由于微生物活动过程中对长链烷烃的厌氧氧化，使二氧化碳含量相对增加。
表6－4新奥尔巴尼(New Albany)盆地米德郡页岩气样品组分表
研究表明，随着温度升高甲烷碳同位素值增大。热成熟度及甲烷碳同位素的关系通过经验(Jenden，1985)及数学关系(Tang et al.，2000)得到。生物甲烷碳同位素含量同时也有很大的变化，主要是受到甲烷母质碳同位素和主要代谢路径的影响。天然气各组分碳同位素的变化也是由于温度、H+、源岩等导致环境压力变化的结果(Sugimoto和Wa-da，1995)。最终同样影响热解气的后生作用，也会改变生物气的组分。
图6－1是比较页岩气中生物成因气、热解气及混合成因气的地球化学特征和气体含量随深度变化的差异。前三组是用新奥尔巴尼(New Albany)页岩做的实验，第四组为安特里姆郡(Antrim)页岩样品，分析天然气组分摩尔百分含量随着深度的变化规律。第一、二组样品具有多变的甲烷摩尔百分含量，二氧化碳为高值区，乙烷、丙烷却表现为低值，推断该页岩气为生物成因。由于新奥尔巴尼(New Albany)页岩埋藏相对较浅，具有一定的孔渗性，因此页岩气的运移能力有所增强。第三组样品在相同深度情况下，具有最低的甲烷摩尔百分含量，乙烷、丙烷摩尔百分含量却高于第一、二组的样品，这种趋势和组分含量显示页岩气为热成因气。第四组安特里姆郡页岩气样品二氧化碳浓度高，乙烷、丙烷摩尔百分含量相对较低(Martini，2008)。
图6－1压碎页岩样品提取的天然气组分及具代表性的钻井天然气总气体含量与深度关系图 (据Hill，2000)
生物成因气所在的层位其天然气总量是最高的。盆地之间页岩气组分等地球化学性质的差异大致是由于微生物作用甲烷生成量的不同造成的。因此，深度和静水压力值实际上并不能很好的预测天然气总量，以安特里姆郡(Antrim)页岩与新奥尔巴尼(New Albany)页岩样品的含气量为例，虽然其埋深相差很大，但样品的含气量却没有明显的差别。
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