烏魯木齊礦區煤層氣構造控氣分析

胡永

摘 要：本論文以烏魯木齊礦區為研究對象，根據本區的構造形態，研究該區構造對煤層氣生氣量的控制作用、構造對煤層氣儲集控制作用、構造對煤層氣封蓋控制作用，總結了該區煤層氣富集的構造區域。

關鍵詞：烏魯木齊礦區；煤層氣；構造控氣

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.13.044

烏魯木齊礦區位于準格爾盆地南緣，含煤面積900多km2，發育有早-中侏羅紀西山窯組和八道灣組低變質煙煤，含煤30余層，煤層總厚49.14-146.76m，其中有數層>8m的巨厚煤層，通過以往研究，該區域煤層氣具有一定潛力。煤層氣富集是生成、儲集、封蓋、運移、聚集、保存等六方面條件及其動態發展過程的有利配置，是構造因素控制之下諸多地質因素耦合作用的結果，所以本文根據本區的構造特征對構造控氣進行分析，研究本區的煤層氣的富集性。

1 區內構造概況

本區大地構造位于天山褶皺帶北部中央部位。由一系列北西西向，近東西向及北東東向的斷裂、褶皺及山間盆地組成，其斷裂主要為壓性，褶皺均以復背斜形式展現，東部構造形跡呈波浪起伏。

2 構造對煤層氣生氣量的控制作用

煤層氣是煤在成巖作用和變質作用過程中生成的伴生產物，煤化作用過程也就是煤層氣的生成過程，構造對煤變質的控制也就是對生氣量的控制。

本區煤層形成于早中侏羅世，晚侏羅世和白堊世時準噶爾盆地繼承性的拗陷沉積，研究區內厚達1505米左右。隨著上覆巖層的增厚、壓實作用、煤層溫度增高，煤化作用進行，煤層氣生成。

喜馬拉雅期造山運動，天山快速抬升，在準噶爾盆地南緣形成推舉構造帶，煤層生氣結束，而推舉帶前緣斷裂帶以北地區，喜馬拉雅運動仍然繼續拗陷快速接受沉積，第三系沉積和第四系沉積厚度達3500m，拗陷區侏羅系煤系埋深增加，溫度升高，煤的深成變質作用持續發生，煤變質加深，反射率值增大，煤變質作用持續增高，煤層氣生成量增大。

3 構造對煤層氣儲集控制作用

推舉應力使研究區內發育著大小不同的背斜、向斜、單斜構造，這些構造單元也是儲氣單元。

封閉的向斜是煤層氣富集的有利場所，向斜軸部儲氣能力大于翼部，傾斜端氣含量大于抬起端。原因是：①向斜軸部煤層埋深大，儲層壓力大。等溫吸附試驗證明壓力是控制煤層氣儲集能力的首要因素，同等條件下，壓力高的煤層氣含量大于壓力低的煤層。②向斜軸部是地應力集中的部位，巖石骨架上的應力對孔隙中的流體起著支撐作用。當氣體向外擴散時，壓力必須大于最小主應力。向斜形成時，地應力朝向斜軸部集中，阻止了氣體的擴散。向斜形成后，地殼抬升，在一定范圍內最小主應力大于儲層壓力，應力對氣體起到保存作用，煤層氣處于飽和狀態。

封閉的背斜構造單元，一般兩翼的氣含量高于背斜軸部，傾斜端氣含量高于翹起端，這是壓力的變化的影響。在相同深度，背斜軸部的氣含量高于翼部，因為游離氣沿兩翼向背斜軸部運移。

單斜構造單元中，深部的儲氣能力高于淺部。F2逆斷層上盤――推舉帶前緣的逆沖斷層之間的單斜構造，南部煤層出露于地表，北部被深大斷裂封閉，北部的深度大于南部，北部的儲氣能力大于南部，北單斜氣含量與埋深關系說明了這一規律。

4 構造對煤層氣封蓋控制作用

不同的構造類型對氣體有不同的控制作用。阻氣構造對煤層氣的控制作用，指煤儲層中對游離氣自由運移起阻擋作用的構造。這種構造在空間上一般存在一個屏障界面，游離氣很難沿此界面運移或通過，從而構成對煤層氣的封隔保存作用。研究區的構造以阻氣構造為主，由南向北，一套北東向的逆沖斷層，北緣有F1，內部發育有F2，北部有F4斷層。這些逆斷層，以及區域上近南北向水平擠壓應力作用，斷面為一屏蔽，封閉下盤的氣體。由于地應力在大浦溝呈南北向，東西走向的F3正斷層也變成阻氣構造。如果在斷裂發生之后，區域還在抬升，抬升作用會造成高壓煤儲層，這些壓力是游離氣增加產生的，這些部位是煤層氣勘探開發有利區塊選取的首選區域。

5 結論

通過對烏魯木齊礦區煤層氣構造控氣分析，封閉的向斜是煤層氣富集的有利場所；封閉的背斜構造單元，一般兩翼的氣含量高于背斜軸部；傾斜端氣含量高于翹起端；單斜構造單元中，深部的儲氣能力高于淺部。

參考文獻：

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