短陂橋礦區煤層氣賦存條件分析

潘志剛,左文貴,張道勇

(中南大學, 湖南長沙 410083)

短陂橋礦區煤層氣賦存條件分析

潘志剛,左文貴,張道勇

(中南大學, 湖南長沙 410083)

湖南省邵陽市短陂橋礦區為一濱海三角洲相的含煤向斜盆地,對該礦區煤層形成的地質背景、煤儲層的顯微組成、圍巖圈閉以及水文地質條件進行了分析,認為該礦區具有形成良好煤層氣藏的內、外部條件,是煤層氣勘探開發的良好區域。

煤層氣;儲層;礦區地質

短陂橋礦區位于龍山隆起的南緣、邵陽褶皺帶中部的短陂橋向斜,向斜內的含煤地層為龍潭組。該區煤層穩定,全區可采,煤炭資源豐富,煤層氣含量高,地質儲層條件好。該礦區穩定的煤層賦存及向斜盆地的構造形態為該礦區煤層氣藏的賦存提供了有利條件。

1 礦區地質特征

1.1 含煤地層

礦區范圍內地表出露地層有第四系(Q)、三疊系下統大冶組(T1dy)、二疊系上統大隆組(P2d)、二疊系上統龍潭組(P2l)、二疊系下統當沖組(P1d)和二疊系下統棲霞組(P1q),其中二疊系上統龍潭組(P2l)為本區含煤地層,在向斜東、西兩翼出露較好,根據含煤性、巖性及生物化石組合等特征,分為上、下兩段。

(1)龍潭組上段(P2l2)。本段主要為細砂巖、粉砂巖、砂質泥巖、泥巖及煤層組成,為該區含煤段,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)龍潭組下段(P2l1)。該段以砂質泥巖、粉砂巖及細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泥巖夾粉砂巖及細砂巖,中部為石英砂巖夾砂質泥巖和粉砂巖。下部以含豆狀、球狀、盤狀泥質結核的砂質泥巖為特征。全層厚度299.33～460.75m,平均323.63m。與下伏當沖組為假整合接觸。

1.2 地質構造

邵陽市短陂橋礦區位于區域構造單元華南地體湘中弧形斷褶帶(祁陽弧)中北部華南加里東褶皺帶長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。

短陂橋礦區的構造主體主要以短陂橋含煤向斜和F9等重力滑脫斷裂構造系統所組成,構造復雜程度屬復雜類型。

短陂橋含煤向斜走向北東～南西,向南東呈弧形凸出。整個普查區為向斜的西南段,平均寬約3.5 km。核部地層為三疊系下統大冶組,兩翼依次為二疊系上統大隆組、二疊系上統龍潭組及二疊系下統當沖組,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,地層傾角為30°～70°;南東翼被F5、F6、F7斷層切割破壞,地層產狀正常,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,于剖面上呈現為勺形,局部呈波狀起伏的一個曲面。據鉆孔的控制,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、深部斷層不發育,褶曲寬緩,構造簡單,煤層穩定,是煤層氣相對富集的區域,具有較好的煤層氣資源前景。

2 煤儲層特征

2.1 煤儲層的顯微組成

邵陽市短陂橋礦區二疊系上統龍潭組1,3煤層的顯微組分分析如表1所示。

(1)區內主要煤層1、3煤層有機組分中鏡質組含量為81.6%～82.4%,平均為82%,惰質組為17.6%～18.4%,平均為18%;鏡質組以基質鏡質體為主,偶含透鏡狀木鏡質體、鏡質結構體、鏡質渾圓體;惰質體以半絲質體為主,次為木鏡半絲質體,偶含絲質渾圓體及絲質碎片體。

(2)無機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1,3煤層的鏡質組最大反射率分別為1.63和1.56,說明該礦區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,低揮發份,中高硫,特高熱值,低磷、較低熔灰分,中粘結性之瘦煤(數碼13)。變質程度為瘦煤IV3～V3階段。

3煤層屬低灰,低揮發份,中高硫,特高熱值,低磷、較低熔灰分,中粘結性之瘦煤(數碼13)。變質程度為瘦煤IV3～V1階段。

短陂橋礦區可采煤層1,3煤層均為瘦煤,1煤層的變質程度為IV3～V3,3煤層的變質程度為IV3～V1,因此,短陂橋礦區是煤層氣富集成藏的有利場所,也應是煤層氣勘探開發的有利地區。

3 圍巖封閉條件

煤層氣藏中氣體是以吸附態存在,煤層頂底板巖層的封蓋性能對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移和擴散散失,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:一個是沉積環境,另一個是巖性、厚度及其側向分布范圍。短陂橋礦區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,煤層頂板為砂質泥巖、泥巖互層,底板為細砂巖,其上覆地層為厚400～800m不等的海相沉積大隆組硅質灰巖和鈣質泥巖及三疊系下統大冶灰巖,對煤層氣起到很好的封蓋作用,對煤層氣成藏極為有利。

4 水文地質條件

水文地質條件對煤層氣具有水力封閉和水力驅替-運移的雙重作用。水力封閉作用有利于煤層氣的保存,而水力驅替-運移作用則引起煤層氣的逸散。短陂橋礦區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立的水文系統,屬于砂巖裂隙充水型礦床,水文地質條件簡單。由于礦區地下水的循環主要為接受降水補給,地下水以泉的形式排泄,因此地下水不具備形成強徑流帶的條件,水力作用相對比較封閉,有利于煤層氣藏的賦存。

5 結 論

通過對短陂橋礦區的礦區地質特征、煤儲層特征、圍巖封閉條件,水文地質條件的分析,認為穩定的煤層及向斜構造是煤層氣形成的前提條件,煤的顯微組成說明了煤層具有很好的生氣性和吸附性,煤層頂板為泥巖,底板為細砂巖,對煤層氣形成了很好的封閉作用,地下水作用小,有利于煤層氣儲層,該礦區具有形成良好煤層氣藏的內、外部條件,是煤層氣勘探開發的良好區域。

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[3]楊 起,吳沖龍,湯達禎,等.中國煤變質作用[M].北京:煤炭工業出版社,1996.

[4]葉建平,秦 勇,林大揚,等.中國煤層氣資源[M].徐州:中國礦業大學出版社,1998.

2009-12-15)

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