准东煤田某煤矿煤层气资源评价

科技创新导报Science and Technology Innovation Herald工业技术准东煤田某煤矿煤层气资源评价(内蒙古龙旺地质勘探有限公司新疆事业部乌鲁木齐830000)摘要:分析了低变质程度煤层煤层气生成、保存、富集的一般条件,简述了各种因素对煤层气储存的影响,预测了本煤旷的煤层气資源量。关键词:准东煤层气生成富集資源评价中图分类号:P618文献标识码:A文章编号:1674-098X(2012)06(c)-0050-021概况和ZKB208钻孔的过程中,ZK207钻进至的不同,不仅影响煤的生烃能力,还影响着淮东煤田某煤矿位于新疆阜康市天山499.66m,ZKB208钻孔钻进至240m时发煤层对甲烷的吸附能力北麓黄草沟一带,井田面积3.94km2,属丘生涌气现象,由于气体压力较大,出现顶煤矿区煤层的显微组分均以富镜质组陵地带,总体地势南高北低,区内无地表水钻现象,最终导致钻孔无法继续施工而为特征,镜质组含量在53.90%-75.50%之体。构造位置属白杨河一南阜康背斜的中报废(如图2)。间,是煤储层产气的最大贡献者,也是吸附段之小龙口背斜北翼,F和F断层以北,井甲烷的主要参与者田构造形态为向南陡倾的单斜构造,发育2煤层气生成条件2.2煤的变质作用与煤层气的生成次级逆断层。2.1煤岩组分对生气条件的影响随着煤的变质程度升高,煤化作用过井田内出露的地层有上三叠统郝家沟煤岩研究结果表明,煤的显微煤岩组程中不断有各种气体生成,主要包括甲烷组(Th)、下侏罗统八道湾组(,b)、第三系中分中镜质组主要生成天然气,亦可生成少二氧化碳等气体,总体来说,随着煤的变质上新统昌吉河群(Nch)及第四系;含量石油;惰质组一般在煤化过程中可生成程度的不断提高,煤层气含量有明显变高层为侏罗系下统八道湾组(Jb)。含煤地层少量的气:煤系的生烃潜力和壳质组含量的趋势。平均厚700.57m,含多层煤层、煤线。全区发密切相关,但生气能力与镜质组分的含量煤矿区侏罗系地层中没有岩浆侵入活可采煤层5层,自上而下依次编号为A,有密切关系。育较好的煤层12层,煤层总厚平均44.731动,煤的变质作用类型主要为深成变质作在低煤级煤层中,随煤级的增长,煤层用。准噶尔盆地地温梯度一般小于2℃A、A和A0,可采煤层总厚平均2770m。中的气态烃一煤层气也会相应增加;随镜100m,煤的深成变质作用也较弱。因此,随各煤层均为低灰分,高热值、高挥发分、中质组含量的增加,其所吸附的煤层气也会着煤层埋深的加大,煤的反射率增加但不硫、特低磷的长焰煤一不粘煤(如图1)。相应增加,二者大致呈正相关关系。因而,很明显,煤的总体变质程度偏低2011年,在煤矿勘探施工ZK207钻孔煤层的显微组分含量及其演化程度(煤级)根化验资料,煤矿区煤层镜质组最大反射率为0.56%-0.59%,平均为0.57%,煤的变质程度属低变质阶段的I段,与其相应的煤类为长焰煤煤中有机质的演化具有阶段性,各阶段之间的划分点为煤化作用过程中存在的四次跃变,第一次跃变发生在长焰煤后期阶段,镜质组反射率在0.6%左右。第二次跃变发生在焦煤初期镜质组反射率在1.3%左右。第三次跃变发生在贫煤与无烟煤的分界线附近,镜质组反射率在2.5%左右。第四次跃变发生在低级无烟煤阶段末期,镜质组反射率在3.7%左右。图1煤矿区地质简图矿区煤层的有机质演化过程为第阶段,即长焰煤后期阶段,镜质组反射率在0.6%左右。此时,煤中有机质化学结构中的含氧基团大量脱落,导致酸性下降,腐植酸逐渐演变成腐殖质,脱落的羧和是生成二氧化碳气体的主要物质来源。同时,在上覆地层压实作用及古地温场的共同作用下,煤中水分不断排出,导致氧含量降低和发热量增高。此时油气演化进入生油门限,镜质组由于吸附了石油烃类,氢含量开始明显降低,煤层气含量开始显著增层气含是乃成分THc中国煤化工采取瓦斯样,现场NMH层气含量和气体图2zKB208孔煤层气突出①作者简介:邓韬(1964-),毕业于中国矿业大学,主要从事地质测绘和煤田地质、水文地质勘查工作。灭方数据技创新导报 Science and Technology Innovation HeraldScience and Technology Innovan科技创新导报工业技术4煤层气的分布及变化规律499.66m,ZKB208钻孔钻进至240m时发生A62、A煤层。般而言,煤层埋藏深度增大,煤层中涌气现象,显然是断层的影响使得该地段6.1估算方法甲烷的浓度随之增高,氮气和二氧化碳的含气量增高的原因。在断层位置由于构造资源量估算采用体积法。直接利用煤浓度随之降低,因此从地表至煤层风化带作用使煤层气聚集,当钻进至断层下盘时炭资源量估算结果,不单独考虑面积、煤层下限深度,会依次形成二氧化碳一氮气带、压力释放产生喷气现象厚度和煤的密度,因此估算公式如下氮气一沼气带和沼气带。其中二氧化碳层围岩及盖层与煤层气富集G,=0.0001MCa氮气带氮气一沼气带通称为煤层气风化(1)围岩封闭类型G4—煤层气资源量,10m般将甲烷含量80%的深度定义为煤层通过对区内钻孔的岩性进行统计,泥M—一煤炭资源量,10t;气风化带下限岩在围岩中所占比例为34.5%-79.46%,平C煤的干燥基含气量,m3/t;通过对煤矿区钻孔实测甲烷含量和煤均57.32%,故围岩组合为泥岩型。炭资源量层埋深的统计分析,建立甲烷含量与埋深泥岩型的围岩,通常具有良好的封闭煤炭资源量直接利用勘探估算结果。的关系,对煤层甲烷含量与煤层埋深进行性,具有较高的突破压力,在裂隙不发育的按照分煤层、分水平对计算的煤炭资源量线性回归,建立了相应的数学关系模型,来情况下,泥质含量大于40%的泥岩和泥质粉进行统计反映煤层埋深与甲烷含量的关系。通过回砂岩对煤层气的保存有利。气含量归曲线可以得知,勘査区内煤层气风化带(2)顶底板的封闭类型估算煤层气风化带底(700m)-600m下限为煤层埋深320m处。依据所瓦斯样品集矿区煤层顶底板岩性从封闭性能600~500m,500-400m,400~300m,300m~的化验资料,绘制了走向立面煤层气含量上,粒度越细,封闭性越好。通过对煤矿区200m五个标高段,各标高段以其中值为预等值线图,从等值线图中也反映出煤层气主要煤层的顶底板岩性按粗碎屑岩(砾岩、测深度,即标高650m、550m450m,350m和含量随煤层埋深的增加而增大粗砂岩、中砂岩)、细碎屑岩(细砂岩、粉砂250m处。依照回归方程估算岩、泥岩)作了统计,煤层顶底板细碎屑岩6.4估算结果5煤层气保存条件均占70%以上,因此单从岩性角度来讲,对根据上述的煤层气资源量估算方法以5.1构造类型与煤层气富集煤层气的保存比较有利及确定的各种参数,分别估算出煤矿区各煤矿区总体构造为一向南陡倾的单斜5.3煤层本身的封闭条件煤层的煤层气资源量,煤层气资源总量为构造(见图1),为背斜的一翼,构造对煤层气厚度相对较大的煤层对煤层气的封闭极6.47×10°m3。煤矿区含媒面积3.16km2;预的宫集起到控制作用。为有利。本区A。煤层厚度最大可达30.25m,测的煤层气资源量5.88×10°m3;煤层气资小龙口背斜呈北西西向延伸,为一沿平均12.11m。A。2煤层厚度最大可达45.源丰度为1.86×10°m3/km2。因地层倾角较轴部发生断裂的不对称的倒转背斜。煤矿13m,平均14.95m。这些巨厚煤层生成的气大,单位平面积的资源量明显偏高区南部边界的F2断层为背斜轴部,背斜南体赋存在煤的孔隙表面,一般情况下不易翼为正常翼,倾向190·~220°,倾角50发生运移,构成了煤层气保存的有利场所。7结语60°,近断层部位倾角80°,北翼为倒转翼,地5.4水文地质条件与煤层气富集瓦斯事故是煤矿安全生产最大威胁之层走向100°左右,走向在1~2线间稳定,2煤矿水文地质条件属简单类型,煤系一。新疆近年来也发生过不少的瓦斯爆炸线以东有缓波状弯曲,倒转产状要素为:2地层上部和下部之间水力联系不密切,存事故,在2006年以后,随着矿井开采深度的线处倾向190°,倾角80°~84°,深部局部有在良好的隔水层,煤系地层含水性微弱,渗增加,还逐渐开采到瓦斯风化带以下,瓦斯含波状摆动:2线以东,倾向在180~210°之透系数低,地下水径流运移不畅,含水层的量和瓦斯压力随着开采深度增加而增长较间,倾角变化较大,浅部80·~55°,深部较补给仅源于大气降水或冰雪融水,补给量快,高瓦斯矿井数量也在不断增加,瓦斯突稳定在70°左右;1线以西倾向180~210°,较小,地下水以静水压力、重力驱动方式流出事故时有发生。本文要传达的一个信息倾角60°~85°。背斜构造的两翼与轴部中动,运移不畅的地下水对煤层气有封闭作就是,不论何种变质程度的煤层,当其在埋和面以下表现为压应力,煤层气在背斜的用,利于煤层气的保存。深、构造环境适宜的情况下,瓦斯含量都会两翼能较好地封存,在轴部中和面以上煤5.5煤层气埋藏深度与煤层气富集随着深度的增加而增加,特别压扭性断裂层气易散,中和面以下煤层气容易聚集煤层埋藏深度是决定煤层瓦斯含量大存在的井田,这种现象尤为明显。局部地段F2断层为一逆掩断层,横穿全区,总体小的重要因素。对同一煤田或煤层,在瓦斯高瓦斯含量的存在,会对煤、石巷的据进带走向近东西,倾向南偏西,倾角80°左右,造风化带以下,煤层瓦斯压力随深度加大线来不安全因素,无论是井下监测还是钻孔成小龙口背斜北翼上三叠统郝家沟组地层性增大,故煤层瓦斯含量随深度增大而增泄压的方式都不能很好的解决这一难题。全部和八道湾组底部地层缺失,垂直断距大。因此,在煤矿勘探过程中,做好煤层气资源超过300m,控制了含煤地层的产状和分布。根据对煤矿区钻孔实测瓦斯含量和煤的评价工作,在条件许可的前提下做到资F3断层是在F2断层总的应力作用下形成的层埋深的统计分析,对AA。、A2煤层整体源的综合利用,变害为利,真正做到资源的次级断裂,为一扭性的平(推)逆断层,总体瓦斯含量与煤层埋深进行线性回归,建立最大化利用。傾向南偏东、倾角80·左右,它切断了井田了相应的数学关系模型,来反映煤层埋深煤、岩层的东延与煤层瓦斯含量的关系,通过回归曲线不参考文献断层与最小主应力方向一致,挤压作难发现,煤层瓦斯含量随煤层埋深的增加[l中华人民共和国地质矿产行业标准.煤用形成的逆断层多属于阻气断层,这种断而增大。层气资源/储量规范,Dz/T0216-2002层所产生的裂隙通常处于闭合状态,断层2]何选民,煤化学,冶金工业出版社,面两侧的岩层被紧压;另一方面,断层的位6煤层气资源量估算移往往使致密的泥质岩层与煤层相接触依照《煤层气资源/储量规范》DZ/[3]傅雪海,秦勇.等.煤层气地质学,中国从而阻断了气体沿煤层自下而上的运移。T0216-2002,估算的煤层气资源量为内这两种作用结合起来在很大程度上使煤层经济的、预测的中国煤化工保存了较高的含气量在煤层气风化带内的煤层气资源,峡CNMHG在2勘探线西部发育一平推正断层,走乏开发利用价值,不列入资源估算。本区煤YHE向南北,倾向东,倾角约75°,施工ZK207钻层气风化带深度为320m(标高700m以上)。孔和ZKB208钻孔的过程中,ZK207钻进至估算的煤层为主要可采煤层A1、A5A科技创新导报 Science and Technolo gy Innovation herald51