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岩浆活动对煤层气的成藏作用

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岩浆 活动 煤层气 作用
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★科技大观★岩浆活动对煤层气的成藏作用张振文蒋福兴王慧敏(辽宁工程技术大学,辽宁阜新市,123000)摘要 中低变质煤田成煤后的岩浆侵入活动,作用于控制煤层气藏的诸多地质因素,改变了煤层气藏的地质环境,对煤层气的生成、运移、赋存产生深刻影响。岩浆的高温烘烤,高压挤压.侵入体的产状及与其他地质因素的复合,对烃源岩产生成气作用,对储层产生储运作用和圈闭作用。从而确立成煤后的岩浆侵入活动,成为中低变质煤田的找气标志。关键词 岩浆侵入活动煤层气 成气作用 运移作用 圈闲作用众所周知,煤层既是煤层气的源岩,又是煤层气的储层。煤层的变质程度、渗透性、地质构造及水文地质条件等,是控制煤层气藏的地质因素。然而,成爆后的岩浆侵入活动,作用于煤系地层,其高温烘烤、高压挤压,改变了煤层气的上述地质因素,直接影响煤层气的生成、运移和赋存。成煤后的岩浆侵入活动产生的成气作用、储运作用和圈闭作用,对煤层气的成藏起到了至关重要的影响。1岩浆侵入活动对烃源岩的成气作用由岩浆的侵入活动,引起煤的变质程度提高,在温度和压力的作用下,使煤层二次成气,提高煤层气产气率的作用称岩浆侵入活动的成气作用。1.1煤变质程度提高岩浆为地下深处高温高压,富含挥发性组分的硅酸盐熔融体。侵入到煤系地层,对煤层产生接触变质和区域热力变质作用。在温度和压力的作用下,煤的分子组成发生变化,芳香族稠环的缩合程度提高,烷基侧链及含氧官能团脱落分解,烃气生成量增加。煤的物理化学性质发生改变,镜质组反射率提高,挥发分降低,煤的变质程度提高。煤层气的产出率是随煤阶提高而提高的(表1)。如阜新王营井田,煤种牌号为长焰煤一气煤,其正常的镜质组反射率R。0.42%~0.62%,挥发分产率vd。6%1%,由于成煤后岩浆侵入活动频繁,经岩浆的变质作用,镜质组反射率提高到R。一=4 95%,而挥发分产率降到、k=10.99%。煤的变质程度随距侵人体远近而逐渐提高,且呈带状分布。这一情况说明岩浆侵入活动提高了煤层的变质程度,提高了煤层气的产出量。表1煤不同演化阶段的产气率1.2热力作用下的=次成气在现存的煤层中,由煤化作用和变质作用阶段产生煤层气,其保存量很小,约10%左右。现开发的煤层气多为热成因气。岩浆侵入煤系地层,在温岩浆活动对煤层气的成藏作用度和压力的作用下,改变了煤体原有的物理化学状态。(1)煤层的结构发生变化,使原来赋存在煤层中的气体,得以充分解吸,并向侵人体反方向运移。(2)煤发生化学变化,使距侵人体不同远近的煤体,35万方数据发生不同程度的气化,产生大量气体,这就是岩浆侵入的热力二次成气。仅以王营井田天然焦为例,按挥发份损失量计算,生成二次成气的数量是非常可观的。1.3 岩浆自身携带气体岩浆是富含挥发性组分的熔融体。在岩浆的侵入过程中,将携带大量的气体,滞留、赋存在软弱围岩的孔隙之中,增加储层天然气的含量和压力。同时,也改变煤层气的成分,提高了2、成特殊成分的天然气。困,困一断层;2一岩层;3一瓦斯突出点图1 侵人体刺穿圈闭示意剖面图1.4 影响烃源岩产气率的岩浆侵入活动因素(1)侵人体的规模。侵入体的规模越大,携带的热量越多,引起煤层变质的范围和面积越大。如,岩墙越厚,其引起的变质范围就越大,天然焦的厚度也就越大,煤层气的产出量就越大。(2)侵人体的产状与组合。岩基的影响范围大,使煤层的变质带呈环状分布。岩墙影响范围虽小,但影响破坏强烈,可使煤层形成不同产气率的条状变质带。侵入到煤层顶底板岩层的岩床,对煤层产气量的影响最大,但较少见。墙床结合,联合作用于36煤层,引起源岩大体积高变质,天然焦增多,产气率提高。(3)侵人体的岩性。基性侵人体冷凝前温度高,流动性强,运移距离大,影响范围广;酸性侵入体冷凝前粘稠,流动性差,但是携带热量多,温度散失慢,变质作用深。侵人体可以影响煤层气的产出率。(4)侵入部位。岩浆活动侵入的部位不同,对煤层破坏、改造、变质作用的影响程度就不同。由强到弱其排序为:侵入煤层一侵入到煤层底部岩层一侵入到煤层顶部岩层。侵人体距煤层越近,高变质煤体积越大,变质条带分布越广。(5)煤层顶底板性质。煤层为煤层气源岩,其顶底板厚度、岩性、力学性质、热传导性、岩石完整性等是影响岩浆侵入和热能传导的因素。这些因素影响岩浆侵入活动对煤层的变质与改造,当然,也影响煤层气的产出率和气藏的形成。2岩浆侵入活动对煤层气的储藏与运移作用煤层气是一种自生自储的非常规天然气,煤层是煤层气的主要储集层。煤层基质孔隙和裂隙的形态、大小、多少、连通性等,决定了煤层气的储集、运移和产出。我国煤层普遍属于低渗透煤层(渗透率一般在(O.101)×10~“严重影响了煤层气的储运与开发。岩浆侵入时,由于温度压力作用,提高了煤层的孔隙与裂隙度,改善了煤层的渗透性,提高了煤层的储运能力,是人为压裂与卸压技术所不及的。2.1 岩浆侵入活动对煤层气的储藏作用由岩浆侵入引起储层结构和构造改变,增大煤层气储藏空间的作用,称岩浆侵人活动的储藏作用。岩浆的热力烘烤,使煤中有机质挥发,留下很多密集成群的浑圆状或管状气孔,提高了储层的孔隙度;煤基质收缩,产生收缩裂隙;岩浆侵人的动力挤压,产生的外生裂隙与内生裂隙(割理)叠加,使煤层裂隙性质、规模发生变化,裂隙度提高,渗透性增强。尤其是靠近侵入体的天然焦,柱状节理密集发育,增大了煤层气的储藏空间。使大量的煤层气运移储集在接近侵入体的煤层空隙中。岩浆的侵入活动,使接近侵入体的煤层发生变质分带现象,即:天然焦一高变质碎裂煤一高变质煤一多节理煤一正常煤。越靠近侵入体,节理越发育,破碎越严重,孔隙度与裂隙度越高。如,王营井田天然焦裂隙密度”=100条/m,高变质煤裂隙密度“=40条/m。储气空间增中国煤炭第28卷第8期2002年8月万方数据大,运移通道变宽,大量的煤层气聚集在低压的孔隙与裂隙中。该井田发生过14次瓦斯突出,有11次发生在侵人体附近(图1),说明岩浆侵入活动对煤层气的储藏作用是存在的和明显的。2.2 岩浆侵入活动对煤层气的运移作用由岩浆提供的温度、压力及通道,加速煤层气流动的作用,称岩浆侵入活动的运移作用。(1)由于岩浆的高温高压,富含挥发性组分,又由于热力烘烤,产生大量的气体,造成侵入体附近煤层中气体压力明显增大。在压力的作用下,使煤层气背向侵人体方向运移。高压气体的撑开作用,加大了裂隙的开口与延伸程度,使气体继续运移。当岩浆冷凝后,温度、压力降低,在侵人体附近,又形成低压区,使大量的煤层气回流,在侵人体附近的裂隙中聚集。由于各侵入体的不同一性,以及分布的不均一性,产生的煤层气压也不尽相同。压差使煤层气运移,并在低压区聚集。(2)岩浆侵人作用使围岩破坏,煤层节理裂隙发育。岩浆冷凝时,由于与围岩岩性的差异,在接触面产生裂隙。尽管侵入体产状不同,裂隙方向不同,但与变质带裂隙一并可构成煤层气的运移通道。同一井田内,由于侵人体产状、携带温度压力、煤质不同,产气量、岩浆热力变质带煤岩完整性、比表面积也不同,造成煤层气赋存浓度与压力的差异,使煤层气在通道中向低压低浓度区运移。3岩浆侵入活动对煤层气的圈闭作用3.1 刺穿圈闭地下深处的岩浆,侵入并刺穿储层,构成阻止煤层气继续运移的遮挡物,对煤层气集聚实现的圈闭。称岩浆侵入活动的刺穿圈闭(图2)。侵入到煤系地层、并穿透煤层的岩墙,由于受侵入环境的制约,岩浆温度降低的比较缓慢,尤其是厚层或深成侵人体,原生裂隙不很发育,基本上是不透气的。岩墙与上覆盖层一起构成遮挡物,对煤层气藏形成圈闭。如王营井田成煤后,第三纪岩浆侵人强烈,30余条岩墙遍布全区,刺穿煤层及上覆沉积层。岩墙侧向派生岩床,岩床又与临近岩墙汇合或穿插,将井田分割成若干个次一级储气单元。当然,如果岩墙被剥蚀出露地表,煤层气可通过侵人体与围岩接触面裂隙向地表逸散,不构成圈闭。3.2 复合圈闭岩浆侵入体与构造、地下水等复合,形成对煤层岩浆活动对煤层气的成藏作用气藏的囤闭,为复合圈闭。由于侵入体的渗透性较弱,且侵入体附近裂隙发育,如有地下水渗入,可在岩墙、岩床及深部分叉处,形成形态各异的汇水带或储水构造,地下水向低势能方向流动.对煤层气构成遮挡物,进而实现侵入体一地下水的复合圈闭。在侵人体附近,瓦斯与地下水同时突出的现象,说明了这种圈闭的存在。侵人体与阻水断层也可以形成煤层气藏的复合圈闭。...,.............一‘V。。。I。A。。。\。。Y。。l。A‘。‘。V。。。l。。A。。\。V。。。。I。A。。。\。V。。。I。。A。。\。V‘。‘I。‘A。。\。V。。。I。。A。。。V’’’11A’。1V。。。I。。’,V。1。l。’A’。\’V—j 肌4 i J J—k。 L 纷一 芒、、 1一 r 『 论岩浆活动的热力烘烤,促进了低变质煤的变质作用与成气作用;岩浆活动的动力挤压及热力变形,增加和扩展了围岩及煤层的裂隙构造,为煤层气的聚集成藏提供了通道和空间;纵横交错侵人体的密封性,为煤层气创造了良好的保存条件;岩浆侵入作用,可以使中、低变质煤层产出工业天然气流。我国东部区,中生代晚期及新生代早期岩浆活动强烈、频繁,它必将提高浅变质煤的变质程度,增大烃源岩的产气率,促进煤层气田的形成。所以,在低变质煤分布区,依据岩浆活动规律,寻求与开发煤层气田是大有前途的。参考文献1 关德师,牛嘉玉.郭丽娜等.中国非常规油气地质[M]北京:石油工业出版社,1995.3~742赵明鹏,刘俊杰,陈振东等阜新煤田王营井田煤层气藏生储运特征研究[M].北京:地质出版社,2000.9 72~793苏现波,陈江峰,孙俊民等.煤层气地质学与勘探开发[M].北京:科学出版社200l 2 15~1937万方数据岩浆活动对煤层气的成藏作用作者: 张振文, 蒋福兴, 王慧敏作者单位: 辽宁工程技术大学,辽宁阜新市 123000刊名: 中国煤炭英文刊名: (期): 2002,28(8)被引用次数: 11次参考文献(3条)国非常规油气地质 新煤田王营井田煤层气藏生储运特征研究 层气地质学与勘探开发 2001引证文献(11条)储层含气性特征及其地质动力学控制因素[期刊论文]009(2)、低煤阶煤层气藏地质特征及控气作用差异性研究[期刊论文]008(10)兴矿地质条件对煤与瓦斯突出的影响[期刊论文]008(9)域构造热事件对高煤阶煤层气富集的控制[期刊论文]008(5)新盆地白垩系沙海组煤层气系统[期刊论文]008(3)新盆地白垩系阜新组煤层气系统[期刊论文]007(2)新盆地煤层气成因分析[期刊论文]007(3)层气系统——一种非常规含油气系统[期刊论文]006(4)定煤层气地球化学特征的关键地质时期[期刊论文])层气高产富集机制、规律及其预测研究[学位论文]博士 浆侵入破坏区煤层瓦斯地质规律[期刊论文]010(5)本文链接:
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