短陂桥矿区煤层气赋存条件分析

潘志刚,左文贵,张道勇

(中南大学, 湖南长沙 410083)

短陂桥矿区煤层气赋存条件分析

潘志刚,左文贵,张道勇

(中南大学, 湖南长沙 410083)

湖南省邵阳市短陂桥矿区为一滨海三角洲相的含煤向斜盆地,对该矿区煤层形成的地质背景、煤储层的显微组成、围岩圈闭以及水文地质条件进行了分析,认为该矿区具有形成良好煤层气藏的内、外部条件,是煤层气勘探开发的良好区域。

煤层气;储层;矿区地质

短陂桥矿区位于龙山隆起的南缘、邵阳褶皱带中部的短陂桥向斜,向斜内的含煤地层为龙潭组。该区煤层稳定,全区可采,煤炭资源丰富,煤层气含量高,地质储层条件好。该矿区稳定的煤层赋存及向斜盆地的构造形态为该矿区煤层气藏的赋存提供了有利条件。

1 矿区地质特征

1.1 含煤地层

矿区范围内地表出露地层有第四系(Q)、三叠系下统大冶组(T1dy)、二叠系上统大隆组(P2d)、二叠系上统龙潭组(P2l)、二叠系下统当冲组(P1d)和二叠系下统栖霞组(P1q),其中二叠系上统龙潭组(P2l)为本区含煤地层,在向斜东、西两翼出露较好,根据含煤性、岩性及生物化石组合等特征,分为上、下两段。

(1)龙潭组上段(P2l2)。本段主要为细砂岩、粉砂岩、砂质泥岩、泥岩及煤层组成,为该区含煤段,含煤4层,可采煤层为2层(即1煤层和3煤层),全段厚度39.12～114.98m,平均94.24m。

(2)龙潭组下段(P2l1)。该段以砂质泥岩、粉砂岩及细粒砂岩为岩性组合特征,偶含煤线,为不含煤段。其上部为厚度较大的砂质泥岩夹粉砂岩及细砂岩,中部为石英砂岩夹砂质泥岩和粉砂岩。下部以含豆状、球状、盘状泥质结核的砂质泥岩为特征。全层厚度299.33～460.75m,平均323.63m。与下伏当冲组为假整合接触。

1.2 地质构造

邵阳市短陂桥矿区位于区域构造单元华南地体湘中弧形断褶带(祁阳弧)中北部华南加里东褶皱带长邵断拗涟邵煤田的西南部,走向北东～南西,整体呈一向南东弧形凸出的含煤向斜。

短陂桥矿区的构造主体主要以短陂桥含煤向斜和F9等重力滑脱断裂构造系统所组成,构造复杂程度属复杂类型。

短陂桥含煤向斜走向北东～南西,向南东呈弧形凸出。整个普查区为向斜的西南段,平均宽约3.5 km。核部地层为三叠系下统大冶组,两翼依次为二叠系上统大隆组、二叠系上统龙潭组及二叠系下统当冲组,向斜轴向北东45°左右,北西翼被F3、F4、F14断层切割破坏,地层较陡,局部倒转,地层倾角为30°～70°;南东翼被F5、F6、F7断层切割破坏,地层产状正常,倾角一般为30°～50°。

F9断层出露于短陂桥向斜南东翼,为一走向滑动断层,断层走向大致呈北东向延展,贯穿短陂桥向斜南北,断层面于地表呈向南东凸出的弧形展布,于剖面上呈现为勺形,局部呈波状起伏的一个曲面。据钻孔的控制,断层倾向北西,倾角由浅而深从陡变缓,浅部50°～70°,深部10°～30°。

向斜两翼大多被逆冲断裂切割,但中、深部断层不发育,褶曲宽缓,构造简单,煤层稳定,是煤层气相对富集的区域,具有较好的煤层气资源前景。

2 煤储层特征

2.1 煤储层的显微组成

邵阳市短陂桥矿区二叠系上统龙潭组1,3煤层的显微组分分析如表1所示。

(1)区内主要煤层1、3煤层有机组分中镜质组含量为81.6%～82.4%,平均为82%,惰质组为17.6%～18.4%,平均为18%;镜质组以基质镜质体为主,偶含透镜状木镜质体、镜质结构体、镜质浑圆体;惰质体以半丝质体为主,次为木镜半丝质体,偶含丝质浑圆体及丝质碎片体。

(2)无机组分以粘土矿物为主,有少量石英、方解石及黄铁矿。粘土矿物含量为2.1%～2.5%,平均为2.3%;硫化物含量为0.60%～0.7%,平均为0.65%;碳酸盐岩含量为0.3%～0.4%,平均为0.35%;氧化物含量为0.5%～0.9%,平均为0.7%。

表1 主要可采煤层煤岩显微组分

从表1可以看出,短陂桥矿区1,3煤层的镜质组最大反射率分别为1.63和1.56,说明该矿区1,3煤层具有很好的生气性及吸附性。

2.2 煤类特征

1煤层为低灰,低挥发份,中高硫,特高热值,低磷、较低熔灰分,中粘结性之瘦煤(数码13)。变质程度为瘦煤IV3～V3阶段。

3煤层属低灰,低挥发份,中高硫,特高热值,低磷、较低熔灰分,中粘结性之瘦煤(数码13)。变质程度为瘦煤IV3～V1阶段。

短陂桥矿区可采煤层1,3煤层均为瘦煤,1煤层的变质程度为IV3～V3,3煤层的变质程度为IV3～V1,因此,短陂桥矿区是煤层气富集成藏的有利场所,也应是煤层气勘探开发的有利地区。

3 围岩封闭条件

煤层气藏中气体是以吸附态存在,煤层顶底板岩层的封盖性能对煤层气的保存和富集起着十分重要的作用。良好的封盖层可以减少煤层气的渗流运移和扩散散失,保持较高的地层压力,维持最大的吸附量,减弱地层水对煤层气的散失。煤层围岩的封闭性主要受两方面因素的控制:一个是沉积环境,另一个是岩性、厚度及其侧向分布范围。短陂桥矿区含煤建造为滨海三角洲沉积,是煤层气含量较高的沉积类型,煤层顶板为砂质泥岩、泥岩互层,底板为细砂岩,其上覆地层为厚400～800m不等的海相沉积大隆组硅质灰岩和钙质泥岩及三叠系下统大冶灰岩,对煤层气起到很好的封盖作用,对煤层气成藏极为有利。

4 水文地质条件

水文地质条件对煤层气具有水力封闭和水力驱替-运移的双重作用。水力封闭作用有利于煤层气的保存,而水力驱替-运移作用则引起煤层气的逸散。短陂桥矿区煤田沉积在坳陷型向斜盆地中,地下水以向斜盆地为单元形成独立的水文系统,属于砂岩裂隙充水型矿床,水文地质条件简单。由于矿区地下水的循环主要为接受降水补给,地下水以泉的形式排泄,因此地下水不具备形成强径流带的条件,水力作用相对比较封闭,有利于煤层气藏的赋存。

5 结 论

通过对短陂桥矿区的矿区地质特征、煤储层特征、围岩封闭条件,水文地质条件的分析,认为稳定的煤层及向斜构造是煤层气形成的前提条件,煤的显微组成说明了煤层具有很好的生气性和吸附性,煤层顶板为泥岩,底板为细砂岩,对煤层气形成了很好的封闭作用,地下水作用小,有利于煤层气储层,该矿区具有形成良好煤层气藏的内、外部条件,是煤层气勘探开发的良好区域。

[1]刘大锰,杨 起,汤达祯.鄂尔多斯盆地煤成烃潜力及成气热模拟实验研究[J].现代地质,1997,11(3):322～329.

[2]刘大锰,金奎励,姚素平.沉积有机质成烃热模拟实验研究[J].地质论评,1995,41(5):544～552.

[3]杨 起,吴冲龙,汤达祯,等.中国煤变质作用[M].北京:煤炭工业出版社,1996.

[4]叶建平,秦 勇,林大扬,等.中国煤层气资源[M].徐州:中国矿业大学出版社,1998.

2009-12-15)

潘志刚(1967-),男,湖南新邵人,在读硕士,高级工程师,从事煤田地质勘探及煤层气地质研究,Email:pierpan@163.com。