潘志剛,左文貴,張道勇

(中南大學(xué), 湖南長(zhǎng)沙 410083)

短陂橋礦區(qū)煤層氣賦存條件分析

潘志剛,左文貴,張道勇

(中南大學(xué), 湖南長(zhǎng)沙 410083)

湖南省邵陽(yáng)市短陂橋礦區(qū)為一濱海三角洲相的含煤向斜盆地,對(duì)該礦區(qū)煤層形成的地質(zhì)背景、煤儲(chǔ)層的顯微組成、圍巖圈閉以及水文地質(zhì)條件進(jìn)行了分析,認(rèn)為該礦區(qū)具有形成良好煤層氣藏的內(nèi)、外部條件,是煤層氣勘探開(kāi)發(fā)的良好區(qū)域。

煤層氣;儲(chǔ)層;礦區(qū)地質(zhì)

短陂橋礦區(qū)位于龍山隆起的南緣、邵陽(yáng)褶皺帶中部的短陂橋向斜,向斜內(nèi)的含煤地層為龍?zhí)督M。該區(qū)煤層穩(wěn)定,全區(qū)可采,煤炭資源豐富,煤層氣含量高,地質(zhì)儲(chǔ)層條件好。該礦區(qū)穩(wěn)定的煤層賦存及向斜盆地的構(gòu)造形態(tài)為該礦區(qū)煤層氣藏的賦存提供了有利條件。

1 礦區(qū)地質(zhì)特征

1.1 含煤地層

礦區(qū)范圍內(nèi)地表出露地層有第四系(Q)、三疊系下統(tǒng)大冶組(T1dy)、二疊系上統(tǒng)大隆組(P2d)、二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M(P2l)、二疊系下統(tǒng)當(dāng)沖組(P1d)和二疊系下統(tǒng)棲霞組(P1q),其中二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M(P2l)為本區(qū)含煤地層,在向斜東、西兩翼出露較好,根據(jù)含煤性、巖性及生物化石組合等特征,分為上、下兩段。

(1)龍?zhí)督M上段(P2l2)。本段主要為細(xì)砂巖、粉砂巖、砂質(zhì)泥巖、泥巖及煤層組成,為該區(qū)含煤段,含煤4層,可采煤層為2層(即1煤層和3煤層),全段厚度39.12～114.98m,平均94.24m。

(2)龍?zhí)督M下段(P2l1)。該段以砂質(zhì)泥巖、粉砂巖及細(xì)粒砂巖為巖性組合特征,偶含煤線,為不含煤段。其上部為厚度較大的砂質(zhì)泥巖夾粉砂巖及細(xì)砂巖,中部為石英砂巖夾砂質(zhì)泥巖和粉砂巖。下部以含豆?fàn)?、球狀、盤(pán)狀泥質(zhì)結(jié)核的砂質(zhì)泥巖為特征。全層厚度299.33～460.75m,平均323.63m。與下伏當(dāng)沖組為假整合接觸。

1.2 地質(zhì)構(gòu)造

邵陽(yáng)市短陂橋礦區(qū)位于區(qū)域構(gòu)造單元華南地體湘中弧形斷褶帶(祁陽(yáng)弧)中北部華南加里東褶皺帶長(zhǎng)邵斷拗漣邵煤田的西南部,走向北東～南西,整體呈一向南東弧形凸出的含煤向斜。

短陂橋礦區(qū)的構(gòu)造主體主要以短陂橋含煤向斜和F9等重力滑脫斷裂構(gòu)造系統(tǒng)所組成,構(gòu)造復(fù)雜程度屬?gòu)?fù)雜類型。

短陂橋含煤向斜走向北東～南西,向南東呈弧形凸出。整個(gè)普查區(qū)為向斜的西南段,平均寬約3.5 km。核部地層為三疊系下統(tǒng)大冶組,兩翼依次為二疊系上統(tǒng)大隆組、二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M及二疊系下統(tǒng)當(dāng)沖組,向斜軸向北東45°左右,北西翼被F3、F4、F14斷層切割破壞,地層較陡,局部倒轉(zhuǎn),地層傾角為30°～70°;南東翼被F5、F6、F7斷層切割破壞,地層產(chǎn)狀正常,傾角一般為30°～50°。

F9斷層出露于短陂橋向斜南東翼,為一走向滑動(dòng)斷層,斷層走向大致呈北東向延展,貫穿短陂橋向斜南北,斷層面于地表呈向南東凸出的弧形展布,于剖面上呈現(xiàn)為勺形,局部呈波狀起伏的一個(gè)曲面。據(jù)鉆孔的控制,斷層傾向北西,傾角由淺而深從陡變緩,淺部50°～70°,深部10°～30°。

向斜兩翼大多被逆沖斷裂切割,但中、深部斷層不發(fā)育,褶曲寬緩,構(gòu)造簡(jiǎn)單,煤層穩(wěn)定,是煤層氣相對(duì)富集的區(qū)域,具有較好的煤層氣資源前景。

2 煤儲(chǔ)層特征

2.1 煤儲(chǔ)層的顯微組成

邵陽(yáng)市短陂橋礦區(qū)二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M1,3煤層的顯微組分分析如表1所示。

(1)區(qū)內(nèi)主要煤層1、3煤層有機(jī)組分中鏡質(zhì)組含量為81.6%～82.4%,平均為82%,惰質(zhì)組為17.6%～18.4%,平均為18%;鏡質(zhì)組以基質(zhì)鏡質(zhì)體為主,偶含透鏡狀木鏡質(zhì)體、鏡質(zhì)結(jié)構(gòu)體、鏡質(zhì)渾圓體;惰質(zhì)體以半絲質(zhì)體為主,次為木鏡半絲質(zhì)體,偶含絲質(zhì)渾圓體及絲質(zhì)碎片體。

(2)無(wú)機(jī)組分以粘土礦物為主,有少量石英、方解石及黃鐵礦。粘土礦物含量為2.1%～2.5%,平均為2.3%;硫化物含量為0.60%～0.7%,平均為0.65%;碳酸鹽巖含量為0.3%～0.4%,平均為0.35%;氧化物含量為0.5%～0.9%,平均為0.7%。

表1 主要可采煤層煤巖顯微組分

從表1可以看出,短陂橋礦區(qū)1,3煤層的鏡質(zhì)組最大反射率分別為1.63和1.56,說(shuō)明該礦區(qū)1,3煤層具有很好的生氣性及吸附性。

2.2 煤類特征

1煤層為低灰,低揮發(fā)份,中高硫,特高熱值,低磷、較低熔灰分,中粘結(jié)性之瘦煤(數(shù)碼13)。變質(zhì)程度為瘦煤IV3～V3階段。

3煤層屬低灰,低揮發(fā)份,中高硫,特高熱值,低磷、較低熔灰分,中粘結(jié)性之瘦煤(數(shù)碼13)。變質(zhì)程度為瘦煤IV3～V1階段。

短陂橋礦區(qū)可采煤層1,3煤層均為瘦煤,1煤層的變質(zhì)程度為IV3～V3,3煤層的變質(zhì)程度為IV3～V1,因此,短陂橋礦區(qū)是煤層氣富集成藏的有利場(chǎng)所,也應(yīng)是煤層氣勘探開(kāi)發(fā)的有利地區(qū)。

3 圍巖封閉條件

煤層氣藏中氣體是以吸附態(tài)存在,煤層頂?shù)装鍘r層的封蓋性能對(duì)煤層氣的保存和富集起著十分重要的作用。良好的封蓋層可以減少煤層氣的滲流運(yùn)移和擴(kuò)散散失,保持較高的地層壓力,維持最大的吸附量,減弱地層水對(duì)煤層氣的散失。煤層圍巖的封閉性主要受兩方面因素的控制:一個(gè)是沉積環(huán)境,另一個(gè)是巖性、厚度及其側(cè)向分布范圍。短陂橋礦區(qū)含煤建造為濱海三角洲沉積,是煤層氣含量較高的沉積類型,煤層頂板為砂質(zhì)泥巖、泥巖互層,底板為細(xì)砂巖,其上覆地層為厚400～800m不等的海相沉積大隆組硅質(zhì)灰?guī)r和鈣質(zhì)泥巖及三疊系下統(tǒng)大冶灰?guī)r,對(duì)煤層氣起到很好的封蓋作用,對(duì)煤層氣成藏極為有利。

4 水文地質(zhì)條件

水文地質(zhì)條件對(duì)煤層氣具有水力封閉和水力驅(qū)替-運(yùn)移的雙重作用。水力封閉作用有利于煤層氣的保存,而水力驅(qū)替-運(yùn)移作用則引起煤層氣的逸散。短陂橋礦區(qū)煤田沉積在坳陷型向斜盆地中,地下水以向斜盆地為單元形成獨(dú)立的水文系統(tǒng),屬于砂巖裂隙充水型礦床,水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單。由于礦區(qū)地下水的循環(huán)主要為接受降水補(bǔ)給,地下水以泉的形式排泄,因此地下水不具備形成強(qiáng)徑流帶的條件,水力作用相對(duì)比較封閉,有利于煤層氣藏的賦存。

5 結(jié) 論

通過(guò)對(duì)短陂橋礦區(qū)的礦區(qū)地質(zhì)特征、煤儲(chǔ)層特征、圍巖封閉條件,水文地質(zhì)條件的分析,認(rèn)為穩(wěn)定的煤層及向斜構(gòu)造是煤層氣形成的前提條件,煤的顯微組成說(shuō)明了煤層具有很好的生氣性和吸附性,煤層頂板為泥巖,底板為細(xì)砂巖,對(duì)煤層氣形成了很好的封閉作用,地下水作用小,有利于煤層氣儲(chǔ)層,該礦區(qū)具有形成良好煤層氣藏的內(nèi)、外部條件,是煤層氣勘探開(kāi)發(fā)的良好區(qū)域。

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2009-12-15)

潘志剛(1967-),男,湖南新邵人,在讀碩士,高級(jí)工程師,從事煤田地質(zhì)勘探及煤層氣地質(zhì)研究,Email:pierpan@163.com。