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        寧夏煤層氣的富集控制因素淺析

        2017-03-27 08:38:01魏有寧岳濤
        科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2017年4期

        魏有寧+岳濤

        摘 要:煤層氣是以甲烷為主要成份賦存在煤層中的一種非常規(guī)天然氣。煤層氣的富集程度由含煤地層有機(jī)質(zhì)含量、沉積相、地質(zhì)構(gòu)造、煤層特征、變質(zhì)程度、煤層埋深、水文地質(zhì)條件及蓋層巖性等主要控制因素決定。綜合研究表明認(rèn)為同一含煤地層中,泥巖分布區(qū)煤層氣含量高于砂巖分布區(qū);淺層高變質(zhì)煤層也可具超級(jí)含氣量;控煤構(gòu)造以逆沖斷層為主,易于煤層氣蘊(yùn)藏。通過研究煤層氣賦存地質(zhì)特征,可對(duì)煤層氣資源的分布以及資源潛力進(jìn)行評(píng)價(jià)。

        關(guān)鍵詞:煤層氣;沉積環(huán)境;構(gòu)造;變質(zhì);水動(dòng)力

        通過研究寧夏煤層氣賦存地質(zhì)特征,可對(duì)寧夏煤層氣資源的分布以及資源潛力進(jìn)行評(píng)價(jià),提出有效建議。侏羅紀(jì)煤層氣資源量比重較大,有著很好的資源發(fā)展?jié)摿Α?/p>

        1 沉積環(huán)境對(duì)煤層氣的影響

        煤層中的有機(jī)質(zhì)含量是煤層氣生成的物質(zhì)基礎(chǔ);研究煤層的沉積環(huán)境是分析煤層氣富集情況的因素之一,煤層氣的富集程度和保存條件與煤層沉積建造和構(gòu)造演化關(guān)系密切。就研究區(qū)二疊紀(jì)山西組和侏羅紀(jì)延安組煤層煤層氣成氣條件做簡(jiǎn)要分析。

        1.1 山西組煤層

        二疊紀(jì)山西組煤層的沉積環(huán)境為是沖積平原環(huán)境,沼澤的種類主要有三種,即河道邊緣沼澤、分流河道充填沼澤、三角洲朵葉廢棄平原化沼澤。覆水較淺,兩岸洪水漫延沉積對(duì)其產(chǎn)生影響,使得鏡質(zhì)組含量降低。石嘴山、馬蓮灘等地的煤層在上三角洲平原泥炭沼澤中形成,覆水深,煤層的鏡質(zhì)組含量相比于其他地區(qū)要高很多。垂向上,煤層沉積環(huán)境為上三角洲平原-沖積平原相,[1]自上而下鏡質(zhì)組的含量降低,而無機(jī)質(zhì)和惰質(zhì)組的含量增高。

        1.2 延安組煤層

        侏羅紀(jì)延安組煤層沉積環(huán)境為湖泊三角洲平原;沼澤為三角洲分流河道、平原化沼澤和分流河道邊緣沼澤。主要分布于銀川寧東地區(qū)中部和汝箕溝礦區(qū),橫向上巖性有很明顯的變化規(guī)律,泥炭沼澤的覆水深度大,煤層中有較高的鏡質(zhì)組含量。銀川寧東地區(qū)西北部沉積環(huán)境為沖積平原,為河道廢棄沼澤和河道邊緣沼澤,泥炭沼澤的環(huán)境比較干燥,能夠持續(xù)很長(zhǎng)時(shí)間,煤層中有含量較高的惰質(zhì)組,鏡質(zhì)組的含量比較低。固原含煤區(qū)和寧東含煤區(qū)的中南部成煤環(huán)境為湖濱平原和三角洲,泥炭沼澤的覆水深度大,有著比較開闊的水域,煤層中的鏡質(zhì)租含量比較高。[2]

        在垂直方向上,煤系的建造環(huán)境處于均衡沉降環(huán)節(jié),有著比較明顯的沉積層序。沖積平原形成的煤組中惰質(zhì)組含量比較高,鏡質(zhì)組的含量較低。而三角洲環(huán)境中的煤組中,鏡質(zhì)組的含量比較高,惰質(zhì)組的含量比較低。早期形成的分流河道邊緣沼澤,覆水深度比較淺,晚期的廢棄河道和平原化沼澤成煤環(huán)境沼澤覆水深度比較深,其中的鏡質(zhì)組含量比較少,而惰質(zhì)組的含量高。

        2 構(gòu)造對(duì)氣體蘊(yùn)藏影響

        構(gòu)造演化是對(duì)煤層氣富集成藏的最主要的因素,是聚煤盆地回返抬升和后期演化綜合疊加的結(jié)果。研究區(qū)屬鄂爾多斯盆地西緣的逆沖構(gòu)造帶,主要控煤構(gòu)造為逆沖構(gòu)造,具有明顯的分帶性,階梯狀構(gòu)造群是煤層氣儲(chǔ)藏的有利地帶。

        由于受多期次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)以及巖石物性差異的影響形成了不同的賦煤構(gòu)造。銀川寧東含煤區(qū)地處鄂爾多斯西緣拗陷帶中段,屬鹽池臺(tái)陷和陶樂臺(tái)拱兩個(gè)三級(jí)構(gòu)造單元,中西部構(gòu)造多為走向近南北的弧形斷裂和軸向近南北的褶皺。

        根據(jù)我區(qū)構(gòu)造單元特征推測(cè),在橫山堡、劉家莊等地氣源保留較好;根據(jù)賀蘭山東西兩麓大斷裂逆沖斷層及黃河大斷裂構(gòu)造特征分析認(rèn)為在汝箕溝、石炭井、白箕溝等老礦區(qū)有利于煤層氣成藏。汝箕溝礦區(qū)內(nèi)的煤層氣分布受不同地段次一級(jí)小型構(gòu)造影響,使含氣載體的結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變,煤層氣的吸附能力增強(qiáng)了,但是煤層氣在載體中的運(yùn)移能力降低了;因此,煤層氣的分布特征因受小的羽狀斷層、裂隙發(fā)育等的影響造成煤層氣含量增高,煤層氣吸附力增強(qiáng),但滲透率降低。

        3 封閉條件、變質(zhì)及埋深影響

        良好的封閉條件才能使煤層氣得以保存,尤其是可塑性好的泥巖、炭質(zhì)泥巖都具有良好的閉氣性。由于泥巖、炭質(zhì)泥巖是致密層且柔韌性好,不易在構(gòu)造演化過程中產(chǎn)生裂隙,減少了游離氣的逸散。作為有效的蓋層(封閉層),既控制著地下水的運(yùn)移,又驅(qū)動(dòng)著裂隙和孔隙中的吸附氣隨水流進(jìn)行運(yùn)移。地下水活動(dòng)的過程中水被吸附在裂隙和孔隙的表面,降低了載體對(duì)煤層氣的吸附能力,從而增大了煤層氣的排泄能力,煤層氣向外部的滲流運(yùn)移和擴(kuò)散也同時(shí)減少,保證了地下較高的氣層壓力,減少了地下水滲流而引起的煤層氣損失。若蓋層滲透能力好,氣體則會(huì)向滲透性好的地層中運(yùn)移,尤其是砂巖,加之水動(dòng)力的影響,煤層中吸附氣也會(huì)被解吸出來轉(zhuǎn)移到滲透層中去??偠灾?,煤層氣含量在泥巖分布區(qū)高于砂巖分布區(qū)。

        含氣載體所經(jīng)受的氣體壓力是決定煤層氣含量大小的基本要素之一,在相同深度的壓力條件下,含氣載體變質(zhì)程度越高,煤層氣含量可能越大,即隨著揮發(fā)成份的變化,含氣載體對(duì)煤層氣的吸附量隨之增大。

        結(jié)合煤層埋藏深度,煤層氣勘查開發(fā)的實(shí)際需要,將煤層氣的儲(chǔ)存深度劃分成三個(gè)區(qū)間,分別是小于1000米,1000到1500米和1500米以上。有7成左右的煤層氣資源量存在于小于1500米的區(qū)間中。[3]

        4 結(jié)束語

        煤層氣的富集成藏是很復(fù)雜的演化過程,是多種地質(zhì)因素綜合作用的結(jié)果。上述僅是對(duì)寧夏地區(qū)煤層氣富集情況各種控制因素的概略綜合分析??偠灾?,構(gòu)造沉降作用有利于煤層氣賦存,逆斷層為有利構(gòu)造類型;隨煤層埋深增加,煤層氣吸附量增加,臨界埋深后則降低;水利封堵和水利封閉控氣具有保護(hù)作用。三角洲環(huán)境中的煤組中,鏡質(zhì)組的含量比較高,惰質(zhì)組的含量比較低,特別是侏羅紀(jì)煤層氣資源量比重較大,有著很好的資源發(fā)展?jié)摿?。泥巖分布區(qū)煤層氣含量高于砂巖分布區(qū)。煤變質(zhì)的程度比較高,能夠很好地吸附甲烷,煤層氣含量比較大,成藏條件也比較優(yōu)越,有著很好的開發(fā)前景。

        參考文獻(xiàn)

        [1]黎水寶,張麗勤,蔣晨,等.碳交易促進(jìn)寧夏煤層氣綜合利用的研究[J].環(huán)境工程,2016,02:159-163.

        [2]逄建東,汪雷,臧曉琳,等.古交地區(qū)煤層氣地質(zhì)條件及資源潛力分析[J].科學(xué)技術(shù)與工程,2015,33:155-160+165.

        [3]戈雙武,龍如銀.我國煤層氣CDM項(xiàng)目的潛力與對(duì)策研究[J].中國礦業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版),2010,03:19-25.

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