江苏煤层气资源分析.pdf

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1、江苏煤层气资源分析傅学海马筱英夏锁林1江苏省煤田地质勘探研究所,徐州,221006摘要简要地归纳了江苏省煤层气的成矿地质环境,分析了成煤区地质构造特征、煤层及围岩储层的物性特征,在此基础上,对主要地区煤层气资源进行了估算。关键词煤层气晚石炭世二叠纪资源江苏煤层气是指储集在煤层中,成煤及煤化作用过程中,煤层本身产生的小部分气体,是一种与煤共生的优质清洁能源和化工原料。在煤田勘探部门称之为煤层甲烷,在矿井生产部门称之为瓦斯。?我省煤层气资源一直被当作影响煤矿安全生产的主要因素之一,未加以利用而直接排放于大气之中,既污染了环境,又浪费了资源。本文在对江苏煤层气成矿地质环境、煤层特征等进行分析的基础上

2、,对主要地区煤层气资源进行了估算,为今后煤层气的开发利用或井下排放提供参考依据。通过对全省所有煤田地质勘探、生产矿井的煤层气资源分析,选择了烃类含量大于4m3/t 煤(干燥基,以下同)的地区作为研究区段,计有徐州煤田西部九里山矿区的义安、张小楼、张集、郑集、马坡;宁镇含煤区的古洞、伏牛山;宜溧含煤区的园田、川埠;锡澄虞含煤区的妙桥、云花;苏州含煤区的长沙岛、渡村等块段。1 含煤性与成煤环境徐州煤田、苏南地区分属华北板块构造域与下扬子板块构造域。徐州煤田西部九里山矿区主要煤系地层为太原组、山西组、下石盒子组,可采或局部可采煤层有 21 煤、9 煤、7煤、2 煤、1 煤;苏南地区主要煤系地层为龙潭

3、组,下含煤段与上含煤段含可采和局部可采煤层。煤层厚度、结构、稳定性类别如表 1。太原组煤层由滨岸发展到海湾充填成煤环境,成煤时间短,煤层薄,有机硫含量高,层数多,横向稳定性差,多数不可采,大部分煤层直接顶板为灰岩。成煤水介质为还原碱性,微生物菌解强烈,煤层显微组分镜质组为富氢具微弱荧光的无结构镜质体。山西组煤层底板发育水平、水平波状、波状、脉状和透镜状层理,常见生物搅动和潜穴构造,在砂体中可识别出小型交错层理及水流方向相反的双向交错层理,反映了山西组成煤于潮坪环境。由于潮坪上分流河道发育,煤层常遭冲刷变薄。下合盒子组成煤于早二叠世晚期冲积平原环境,泥炭沼泽已几乎不受海水的影响,地形差异更加明显

4、,首先在东部地势低洼区发育泥炭沼泽,形成透镜状煤层,随着时间的推移,泥炭沼泽向西部扩展,煤层连成一片,由于冲积平原上河道的发育,煤层遭到冲刷,表现出了分叉、变薄等形态,在横向上常与砂体有关。龙潭组(茅口晚期到龙潭晚期)是在局限江苏地质,21(2),120 123,1997?1参加工作的还有杜俊杰、程善国、周国庆、李岱芝本文 1996-07-22 收到,08-15 改回,毕葵森编辑表 1 江苏煤层气资源评价区煤层特征一览表研究区地层煤层编号煤层一般厚度(m)煤层结构构造煤类型煤层稳定性可采性煤层类别煤类徐州煤田下石盒子组山西组太原组10.4 2.0较复杂原生构造煤不稳定至较稳定大部可采 薄 中厚

5、煤层气煤22.0较复杂碎粒煤较稳定至稳定普遍可采 薄 中厚煤层气煤72.0 5.0简单至复杂碎裂煤较稳定至稳定大部可采 薄 中厚煤层气肥煤9 1.0较复杂原生构造煤不稳定至较稳定局部可采 薄 中厚煤层气肥煤200.45 0.92简单碎裂煤较稳定局部可采薄煤层气肥煤210.43 0.90简单碎裂煤较稳定局部可采薄煤层气肥煤古洞、伏牛山园田、川埠云花、妙桥渡村龙潭组下含煤段0.70 1.00 简单至复杂碎裂煤不稳定至较稳定大部可采薄煤层气煤1.20简单至复杂碎粒煤不稳定及部分较稳定局部可采薄煤层气肥煤0.44 1.37较复杂碎粒煤极不稳定及不稳定局部可采薄煤层贫煤、焦煤0.70 2.00复杂碎粉煤

6、不稳定至较稳定大部可采薄煤层气肥煤海域滨海平原环境下形成的一套含煤碎屑岩系。据岩性和含煤性可将其划分为五段,即互层段、砂岩段、下含煤段、海相泥岩段、上含煤段。聚煤作用发生在滨海平原泥炭沼泽这一过渡环境之中,当地壳上升幅度大,海水全部退出,形成滨海平原环境,普遍发育泥炭沼泽,如茅口晚期形成的较稳定的下含煤段。基底断裂的同沉积活动控制着地壳的升降活动,对成煤环境的形成和发育起主导作用。区内地壳升降运动频繁,海水快速进退,泥炭沼泽发育层位多,延续时间短,形成的煤层层数多,厚度薄,结构不稳定,呈透镜状、藕节状分布,而且海水的侵蚀、河道的冲刷较普遍。2 地质构造特征九里山矿区构造位处徐宿弧形推覆构造西缘

7、原地系统,遭弧形构造的干扰和改造较弱,先存北北东向 北东向构造成分的形态和方向较完整,地层向北西呈缓倾角,近单斜产出,次级褶皱和小型北西倾向断层较发育,700m以上煤层甲烷含量较低,700m以下往深部煤层甲烷含量大于 4m3/t 煤。苏南地区中新生代以来构造十分活跃,地质体变形变位十分明显,研究区段位于复式背斜的两翼,如位于宁镇含煤区“三背两向”最南部汤仑复式背斜东段南翼的古洞伏牛山,锡澄虞含煤区北部江阴复式背斜南翼的秦皇山、云花、周庄;位于后期改造的小型煤盆,如宜溧含煤区的张诸、湖滏向斜;锡澄虞东部的妙桥;苏州含煤区的渡村等。3 煤层及围岩储层物性特征3.1 煤层储层物性特征研究区煤层除锡澄

8、虞含煤区为焦煤、贫煤外,其余都为气肥煤。以高等植物形成的腐植煤为主,苏南白泥场,渡村出现树皮残植煤,各含煤地层中煤层的显微煤岩特征、荧光性能及成烃赋烃性有一定的差异。太原组:镜煤是其主要的宏观煤岩成分,以降解程度较高的均质镜质体和基质镜质体为特征,且发微弱的暗红色荧光,常见沥青质及渗出体,局部有煤成油现象。煤层微孔隙体积为 26.34mm3/g,微孔隙以平行板状孔隙为主,煤层气易逸散。山西组和下石盒子组:亮煤是其主要的宏观煤岩成分,以均质镜质体为主,可见结构121第 2 期傅学海等江苏煤层气资源分析镜质体,孢子体和微粒体特征明显,煤层微孔隙体积为 23.35mm3/g,以单向流动管状类孔隙为主

9、,固气能力强。龙潭组:亮煤和暗煤是其主要宏观煤岩成分,显微组分中惰质组和壳质组含量很高,显微煤岩类型一般为微三合煤。3.2 围岩储层物性特征煤层顶底板岩性、厚度及裂隙、节理发育程度对煤层气的运移有很大影响。含水层及单位涌水量也是煤层甲烷抽放利用必需考虑的重要因素之一。徐州煤田太原组 21 号煤层本身固气的能力差,盖层十二灰又有一定的储集能力,水体活动能力强,故煤层气含量低,本次未参加资源量计算,苏州附近的上含煤段离长兴灰岩很近,长兴灰岩孔隙度大,渗透率达 11.73md,属中等储集层,含水量相对也较大,其它煤层围岩大都为砂岩,砂岩以孔隙式胶结类型为主,充填物杂基含量较高,钙质、泥质及菱铁质胶结

10、,石英颗粒局部有次生加大,据铸体薄片鉴定,砂岩中已大多不见原生孔隙,主要为次生溶蚀,孔隙即溶隙、溶孔,岩石孔渗性差,含水量也较少。4 研究区煤层气资源煤层气含量资料大部分来源于煤田地勘过程中所测的瓦斯,小部分来源于煤矿生产部门,煤层气赋存与煤系沉积环境、煤层厚度、煤层埋深、煤层结构及构造部位等关系密切。一般来说,煤层原始厚度大,煤层气含量高,尤其煤层受构造影响,小褶曲、小断层一方面使煤层厚度突然增厚,另一方面使煤层原生结构遭到破坏,局部呈碎粒煤 碎粉煤,煤层甲烷含量骤增。构造对煤层气含量影响不大,一般背斜略高于向斜。煤层气含量随煤层埋深的增加而增加的规律性较为明显(止深 1500m),徐州煤田

11、九里山矿区甲烷梯度为 0.6m3/t 煤 /100m,妙东为 0.5m3/t煤 /100m,妙西为 1.7m3/t 煤 /100m,云花为 2.4m3/t 煤 /100m。本次研究工作根据煤层中烃类含量的大小分为两级(表 2),富甲烷煤层:煤层中烃类气体平均含量大于 8m3/t 煤;含甲烷煤层:煤层中烃类气体平均含量大于 4m3/t 煤。储量分两级,远景储量:在探明储量范围内,参与计算的每一个煤层(含甲烷煤层或富甲烷煤层)均有 3 个以上甲烷含量实测值,甲烷分布规律基本掌握,对其控制因素有一定的认识;预测储量:在探明储量或煤炭远景储量的范围内,参与计算的煤层甲烷含量的实测值不足 3 个,或无实

12、测值而是采用类比法由邻区推测的甲烷含量值。表 2 江苏煤层气资源量汇总表(单位:万m3)甲烷含量等级矿区远景储量预测储量 1 500m1 500 2 000m 1 500m1 500 2 000m煤类富甲烷锡澄虞18 209147 931焦、瘦、贫煤含甲烷锡澄虞4 310焦煤苏州7 06289 345气、肥煤宜溧18 189气、肥煤宁镇12 924气煤九里山372 93157 390气煤小计11 372493 38957 390合计29 581641 32057 390122江苏地质1997 年 吴俊等,徐州煤田晚古生代含煤地层沉积环境及地球化学特征本次煤层气资源研究共获得煤层气资源量 72

13、亿 m3,其中,远景储量约 3 亿 m3,预测储量 69 亿 m3(表 2)。富甲烷煤层气资源量 16.6 亿 m3,其中,远景储量 1.8 亿 m3,预测储量为 14.8 亿 m3。气肥煤类煤层气资源量约 67亿 m3,焦、瘦、贫煤类煤层气资源量 4.8 亿 m3。Analysis on Coal Bed Gas in Jiangsu ProvinceFu Xuehai Ma Xiaoying Xia SuolinResearch Institute of Geology and Explration on Coal Field of Jiangsu,Xuzhou,221006Abstrac

14、t The Coal bed gas means the gas produced by coal itself and beard in the coal bed,which is a kindof purified gas energy and raw material for chemical industry.The paper briefly synthesizes the genetic envi-ronmental condition,analyzes the tectonic characteristics of coal field,physical property of

15、coal bed and hostrocks,and basically calculated the resources of Coal bed gas in main coal field area in Jiangsu Province.KeywordsCoal bed gas Late Carboniferous epoch Permian period Resources Jiangsu新疆慕士塔格峰和卡拉库勒湖慕士塔格峰是帕米尔高原东侧、昆仑山西端的第二高峰,海拔高程 7 546m,雪线 4 800 5 000m。山体由片麻岩,大理岩、石英岩组成,呈穹窿状构造。山峰顶部被帽状冰川覆盖,周围峡谷中发育山谷冰川,其末端可延伸至 3 100m的谷口。古代冰川曾流出山谷在山麓地带形成由岩块、巨砾、粗砂等混杂物组成的冰碛丘陵,拦蓄了冰川融化的雪水,形成了卡拉库勒湖。每当秋季,蔚蓝色的天穹下,水晶般透明的冰山,镜面似的碧绿湖水,色彩斑斓的高山牧场上牦牛、骏马、肥羊星罗棋布,景色极为壮丽。(朱道尊)123第 2 期傅学海等江苏煤层气资源分析