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煤层气富集主控特征与富集规律研究

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煤层气 富集 主控 特征 规律 研究
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第6卷第1期2009年2月中国煤层气 009陕西黄陵矿区煤层气富集主控特征与富集规律研究郑贵强1 王勃2 李景明2 唐书恒1 刘洪林2 李贵中2(1.中国地质大学(北京)能源学院,北京100083;2.中国石油勘探开发研究院廊坊分院,河北065a)7)摘要:在黄陵矿区煤层气储层特征综合评价的基础上.对陕西黄陵矿区煤层气富集的控制特征进行了分析,探讨了该矿区煤层气的富集模式与富集规律,并对该矿区的煤层气富集区带进行了预测。研究表明,矿区煤层气富集主要受煤层发育特征与深部水动力条件的控制,并依据其控制特征划分为四个煤层气富集预测区。关键词:煤层气主控特征富集规律黄陵矿区i i .of 00083;2.I 65007)on of BM l'哟el'BM i,BM of in of BM in by of of at heⅡbe in.to BM on of au,区仅浅部一号和二号煤矿区煤层气地质资源量合计约44亿着开采程度的加强,煤层甲烷分布表现出不均衡性,在低瓦斯区穿插的高瓦斯区成为矿井安全生产的重要隐患。因此,为确保煤矿安全生产、有效利用矿区煤层气资源,很有必要对该矿区煤层气富集特征进行重新认识和评价。1矿区构造概况矿区位于鄂尔多斯盆地东南缘,地层倾角平缓,主要发育有起伏不大的北东向宽缓褶皱,褶曲幅度一般50度3层倾角一般30.40,构造线方向以北东向为主,且北东向的背向斜具有同沉积构造特点,控制了煤系地层和煤作者简介郑贵强,男,1979年生.中国地质大学(北京)硕士,研究方向为煤层气勘探与开发。万方数据中国煤层气 第1期层厚度变化。矿区内断层不发育,现据钻孔资料仅有为数不多的几条断层,构造属简单类型(图1)。图1黄陵矿区划分及构造示意图2矿区煤储层特征矿区延安组共含煤3—4层,自上而下编号为O、l、2、3中0号和号煤层为主要可采煤层,分布广泛,厚度稳定,平均厚度2低~中灰、特低硫高发热量烟煤,属弱粘煤一气煤;3号煤层分两层,其中32号煤层为中灰、低一中硫,高发热量的气煤,仅局部可采。2.1煤层发育特征矿区的主要可采煤层2号煤层全区分布,其中一号煤矿范围内厚度m,平均2.02m,煤层结构简单至较复杂,倾角30。50,在向斜轴部较厚,往翼部变薄,矿区深部煤层变厚;含2—4层夹矸,且一般煤层愈厚夹矸愈多,越往矿区北部埋深越大,以矿区西南地区最浅。2.2煤变质程度煤层的生气能力主要是由煤变质程度所决定。本矿区2号煤层变质程度相对较低,镜质组最大反射率多介于0.63%~0.84%之间,属第Ⅱ变质阶段烟煤。据热模拟生烃实验,气煤总生气量在48~122m3/t,肥煤在65—170m3/见,本矿区煤层在煤化过程中具有大量甲烷生成的气源条件。2.3含气量据早期瓦斯数据资料显示,位于矿区东部的苍村井田,章河井田位于苍村井田深部,处于0.012—2.30m3/t,井田西部和北部边缘进入龙井田瓦斯含量达到5.73m3/t,其中外,据实验分析,一号煤矿3组生产区采集地点煤层瓦斯含量在2.5—3.陵二号煤矿处于黄陵矿区深部,根据钻孔煤层瓦斯测试结果,瓦斯含量最大值达到了7.03m3/t。总体而言,本区煤层含气量分布由浅至深呈西高东低的趋势,但受局部构造影响煤层含气量具有不均衡性,在宽缓褶曲的轴部,煤层甲烷易于聚集。3煤层气富集主控因素分析3.1煤体结构特征煤体结构决定了煤层气在煤层内的储集状态和运移条件。本区煤层煤体所受构造扰动影响比较小,基本呈块状结构,仅中部地区出现小范围粉末状结构,煤体破坏类型属I、Ⅱ类,为原生一碎裂结构煤。煤体内外生裂隙除东南部局部地区外均较发育,但多为石膏、方解石等所充填,这为煤层气保存提供了良好的储层条件。3.2盖层封闭特征煤层气在生成以后保留在煤层中的数量在很大程度上依赖于盖层的封闭性能。本区2号煤层盖层类型表现出地区上的差异性,主要可分为三种盖层类型:砂岩盖层、泥岩盖层和砂泥岩互层。其中一号煤矿区以砂泥岩互层作为盖层比较普遍,但多以灰色泥岩为直接顶板,总体上有利于煤层气的赋存,特别是向斜轴部泥岩比例较高;二号煤矿区则直接顶板多以粉砂岩、细砂岩为主,局部为泥岩和砂质泥岩,利于煤层气的逸散。3.3矿区水动力条件根据矿区各井田水文地质资料分析,矿区2号煤层所在侏罗系中统延安组中部富水性较弱,是以裂隙为主的孔隙裂隙承压含水层,由于中生界地层中发育有多层泥岩、粉砂岩等致密隔水层,一定程度上阻断了各含水层之间的水力联系,垂向上各含水层基本属孤立含水层。地下水主要在露头地带接受大气降水补给,顺层向深部运移,地下水从矿区浅部的无压潜水逐渐转变为承压水,同时含水性增强,活动性变弱,矿化度增高,最后过渡为滞流区。这种地下水条件阻碍了煤层气的顺层逸散,使万方数据第1期 陕西黄陵矿区煤层气富集主控特征与富集规律研究 21煤层气在矿区深部发生富集。4煤层气富集区带预测根据煤层气深度上的分布特征,我们将研究区分成四大区块进行富集区带的预测(图2),分别是矿区最浅部的红石崖和案角井田、浅部的一号煤矿区、中深部的2号煤矿区和最深部的勘探预留区。图2煤层气富集区带预测图红石崖井田由于紧邻构造古隆起,煤层埋藏深度很浅,煤层气自生成以后基本散失,处于风氧化带内,煤层气基本无富集现象,但由于采集资料较少,不排除局部富集区的存在。浅部的一号煤矿区,煤层埋深200斯成分以布无规律,亦无富集现象。200宽缓向斜轴低洼部位,由于煤层较厚,且顶板泥岩厚度大,封盖性能好,且处于构造应力聚集部位,煤层气相对富集;而对于背斜轴部附近,在矿区浅部的仓村井田和李章河井田,由于早期地层隆起与上覆地层剥蚀,生成以及运移来的煤层气多数已散失,故含量少,越往矿区深部双龙井田,随着上覆盖层剥蚀程度的降低,封闭能力增强,从而出现背斜及相对隆起部位含气量高于相邻的向斜及相对凹陷部位。因此,一号煤矿煤层气含量主要受泥岩盖层厚度和褶皱构造控制,具有较强的不均衡性。矿区中深部二号煤矿区,煤层埋深多在300均500区内煤层为全隐伏煤层,含煤地层以及上覆盖层基本没有遭受到侵蚀破坏,煤层气散失较少,但应有一定数量的煤层气运移到其砂岩顶板中,并在水力封闭作用下,在背斜轴部形成“气帽”现象(图3),从而出现部分游离气的富集区。因此,矿区中深部煤层气含量受褶皱构造及水动力的控制特征较明显,且在煤层背斜轴部及砂岩顶板中有游离气的存在。图3 “气帽”形成简图矿区深部的勘探预留区,构造情况简单,是矿区内上覆地层最厚且煤层埋藏深度最深的地区,主要受水动力条件的控制,为主要的煤层气富集区。在矿区西北部的香坊详查区深部施工的水试验结果表明在延安组得无水结论,也间接说明本区为黄陵矿区主要的含气区。5结论与讨论通过对煤储层特征以及煤层气富集控制特征的分析,系统总结了控制矿区煤层气生成及保存的条件,可以看出矿井不同深度区域具有不同的生成及保存条件。 .关于黄陵矿区煤层气的富集规律,矿区浅部局部高瓦斯聚集区的存在是归因于煤层以及上覆盖层发育的不均衡性,深部则主要受水动力条件的封堵而出现煤层气富集区。由此,按照矿区构造条件及煤层埋深,共划分出四个煤层气富集预测区块。参考文献[1] 黄陇侏罗纪煤田一黄陵焦坪旬耀矿区[J].陕西煤炭技术,1994(3、4),53—61.[2] 何进军.黄陵矿区煤成气赋存状况及远景评价[J].陕西煤炭,2001(4),3—6.[3] 黄陵矿区天然气资源研究课题组.黄陵矿区天然气资源的前景评价.陕西煤炭技术,1994(3、4),责任编辑赵国泉)万方数据陕西黄陵矿区煤层气富集主控特征与富集规律研究作者: 郑贵强, 王勃, 李景明, 唐书恒, 刘洪林, 李贵中, o,郑贵强,唐书恒,国地质大学(北京)能源学院,北京,100083), 王勃,李景明,刘洪林,李贵中,o,国石油勘探开发研究院廊坊分院,河北,065007)刊名: 中国煤层气英文刊名: (期): 2009,6(1)被引用次数: 1次参考文献(3条)陵矿区天然气资源的前景评价 1994(3,4)陵矿区煤成气赋存状况及远景评价[期刊论文]001(04)994(3,4)引证文献(1条)陵一号煤矿2号煤层瓦斯赋存的影响因素分析[期刊论文])本文链接:
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