煤层气赋存的地质控制研究.docx

煤层气赋存的地质控制研究煤气层是天然气非常重要的组成，它做为特殊地质体，其赋存受控于地质条件的影响。当前对于地质条件的影响因素比拟多，本文结合详细的开采案例，从地质构造、煤层和围岩以及水文地质条件三点，来对煤气层赋存的地质控制因素进行深化研究，希望能给煤气层的勘探工作提供参考。关键词：煤层气；煤层；地质构造；水文地质条件我国对于煤层气的勘探工作起步比拟晚，对于其成藏和赋存机理都不是非常的明确，开采工艺也还处于探索阶段。当前我国经认证的煤层气资源还缺乏全国储量的1%。当前全国的能源供需矛盾越来越严重，急需改变以往依煤炭为主的能源供应，对于煤层气的开发和利用就非常有必要了。本文对我国煤层气的基本情况做了分析，结合相关案例从地质构造、煤层和围岩以及水文地质条件方面对煤气层赋存的地质控制因素进行深化研究。1我国煤层气的基本情况分析煤层气藏的构成机制同天然气不同，其成藏的基本要素主要包括煤层条件、压力条件和保存条件。煤层的煤级、厚度、原地应用等共同构成了煤层条件，这是构成煤层气藏的物质基础；压力封闭是构成煤层气藏的必要条件；煤层的保层条件是气藏能保存至今的前提。我国煤层气资源丰富，根据相关勘探结果显示：我国埋深2000m以浅煤层气资源总量达340万亿m3，56%都集中在华北地区，基本上到达了一半以上。另外西北地区、南方的储存量也比拟大。从赋存区域来讲，主要是赋存于上古生界煤储层中。我国煤层地质大部份都经历多期构造运动，煤层气控气因素也非常的复杂，煤储层构造变形强烈，煤的多阶段演化和多热源叠加变质作用明显，这些问题都使得煤层气的开发利难度非常大，相对于美国的煤层气开采愈加的复杂多变，需要进一步的处理。煤层气的开发利用，需要我们查清楚煤层气赋存的地质控制因素，这是当前实现煤层气开发的重要节点。2地质构造因素对煤层气赋存的影响地质构造是影响煤层气赋存的关键因素。从以往的数据和资料来看，地质构造在张性断裂发育的地区，煤层气的含量都相比照较低；褶皱构造较发育的地区，有利于煤层气的局部富集，煤层气的含量相比照较高。蒲白煤矿杜康沟逆断层以南都存在着张性断裂情况，比拟正断层的条数还比拟多，通过实验测量发现煤层气的含量比拟低；沁水盆地煤层褶皱构造较发育，其煤层气的含量较高，主要是由于一般向斜轴部受挤压，空隙少，煤层气容易保存。当煤层的核部及其转折端所构成的相对挤压带，密封效果非常好的话，这样的情况就有利于煤层气的保存，其含量也是非常高的。褶皱相关的纵张节理及层间剪节理如图1所示，褶皱相关的纵剪节理如图2所示。煤层埋深情况也影响着煤层气中甲烷含量的变化。以渭北煤田的情况来分析，煤田一共有铜川矿区、蒲白矿区、澄合矿区、韩城矿区四个矿区，铜川、蒲白、澄合三个矿区浅部基本上属于瓦斯风化带，埋深都在300m以浅，测试甲烷含量3m3/t。韩城、澄合矿区在煤层埋深300m以深，其测试甲烷含量4m3/t。我们测试了韩城矿区，其在1000m以深左右时，煤层气中的甲烷含量到达21.22m3/t。从数据上我们能够以为，随煤层深度的增加煤层气中的甲烷含量也增大。另外煤层厚度也影响着的甲烷含量，煤层厚的地区比同深度煤层的其他煤层薄的地区的甲烷量高。3水文特征对煤层气赋存的影响水文特征对煤层气赋存的影响也非常之大。煤层中的煤储层和顶板含水层之间相互影响，构造成完好的地下水系统，假如是处在高储层压力以及高含水层势能的地区，煤层气就会富集构成大量的煤层气；反之煤层气逸散无法富集。从当前我国现有的水文特征与煤层气的关系资料上来看，其对煤层气的影响主要分为下面三种特征。1水力运移逸散作用。煤层与含水层之间能够通过相应的导水断层或裂隙进行连接沟通，地下水在流动的经过中能够进一步促进煤层气的解吸，煤层气解析成游离状态溶解于地下水中，再由地下水的流动而带走造成煤层气的散失。2水力封闭控气作用。很多煤层断裂不甚发育，构造特征表现为不导水性断裂，进而表现为水力封闭控气作用。在煤层比拟深的部位，地下水通过压力进行相对传递，使得煤层气紧紧吸附于煤中，出现了煤层气的富集，不会让煤层气出现运移的情况，天经地义煤层气的含量高。水力封闭控气作用影响比拟广，当前发现的华北地区沁水盆地、豫西焦作等地区的煤层气，就是由于水力封闭作用而构成的。3水力封堵控气作用。在压力差的作用下，煤层气能够由深部向浅部渗流。压力降低使煤层气解吸，煤层露头及浅部成为煤层气逸散带。假如含水层或煤层从露头接受补给，地下水顺层由浅部向深部流动，则煤层气向上扩散被阻碍，致使煤层气聚集。水力运移逸散作用导致煤层气的运移和散失，水力封闭控气作用和水力封堵控气作用有利于煤层气的富集。通过水文特征我们能够简单的得知煤层气的赋存情况，所以在探究煤层气的赋存时，一定要重视水文特征测试分析。4煤层及围岩对煤层气赋存的影响煤层围岩主要是指包括煤层直接顶、老顶和直接底板在内的有一定厚度范围的岩层。以郑庄井田的勘探情况做为案例来分析煤层及围岩对煤层气赋存的影响。井田3号和5号煤层顶底板岩性主要为粉砂岩、砂质泥岩、泥岩等。顶底板岩石较为致密、孔隙率低、浸透性差，煤层顶底板的情况成就了煤层气赋存的第三个要素保存条件。通过检测的数据经过整理分析，我们得出了相关的统计规律。在煤层顶板为灰岩，并且其构造比拟简单那么这样的情况是煤层气含量比拟低的；当煤层顶底板为泥岩或粉砂岩时，煤层气含量相对较高。通过对3号和5号煤层分布发现，煤层分布情况稳定，煤层厚度较厚为5m，我们能够称之为厚煤层。众所周之，煤层厚度大，那么生烃资源多，这样的情况就非常有利于煤层气的赋存，所以其含量比拟高。单位面积的生烃量也较大，同时，厚煤层利于煤层瓦斯的保存，导致煤层瓦斯含量均较高。分别对3号和5号煤层的煤瓦斯情况进行了测试。3号煤层测试原煤瓦斯含量、空气枯燥基瓦斯总含量、枯燥无灰基瓦斯总含量分别为7.1432.15m3/t、7.1332.54m3/t、10.1739.15m3/t、2.0427.26m3/t，从数据上我们能够看到，均值在8m3/t以上。5号煤层的测试数据分别为5.6337.68m3/t、7.2338.98m3/t、9.2943.17m3/t、15.3529.68m3/t。从以上数据我们能够得出结论，煤层底板为泥岩或是煤层较厚都会有利于煤层气的赋存，含量高。在进行煤层气的勘探研究时，必须重视煤层及围岩的情况分析。我国华北地区和西北地区的煤炭资源丰富，煤层气的储量也极高。随着我国能源的供应紧张以及供应情况的调整，对于煤层气资源的开发研究就非常重要了。当前我国对于煤层气资源的研究和试验工作特别薄弱，需要我们继续努力去施行。