新疆尼勒克煤田煤層氣成藏條件探討

■汪　鴻（新疆地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第九地質(zhì)大隊(duì)新疆烏魯木齊830009）

新疆尼勒克煤田煤層氣成藏條件探討

■汪鴻
（新疆地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第九地質(zhì)大隊(duì)新疆烏魯木齊830009）

煤層氣是指賦存在煤層中以甲烷為主要成分、以吸附在煤基質(zhì)顆粒表面為主并部分游離于煤孔隙中或溶解于煤層水中的烴類氣體。本文研究了煤層氣的成因、賦存特點(diǎn)和富集因素，結(jié)合伊犁盆地并以尼勒克煤田中下休羅統(tǒng)煤層的地質(zhì)分布和演化特點(diǎn)，進(jìn)而總結(jié)出該煤田煤層氣的成藏條件及其規(guī)律。

煤層氣資源潛力尼勒克煤田

1　前沿

新疆埋深在300-2000米的煤層氣（煤礦瓦斯）資源總量為6.88×1012立方米，預(yù)測總的資源量為6428.87×108立方米。伊犁盆地的預(yù)測資源量為12191.91×108立方米。因此，對犁盆地煤層氣生成和富集的地質(zhì)條件的研究和探討低階煤煤巖含氣率以及煤，對于進(jìn)一步客觀認(rèn)識煤對伊層氣資源和開展勘探都具有指導(dǎo)意義。

尼勒克煤田位于位于尼勒克山間凹陷，總體呈東西走向（如圖1），是我國中生代西北聚煤域，地層屬中天山地層分區(qū)伊寧小區(qū)，與博羅霍洛山地層小區(qū)為鄰。區(qū)內(nèi)古生界、中生界、新生界均有分布，中生界以侏羅系含煤巖系較發(fā)育。

圖1　伊犁盆地構(gòu)造區(qū)劃及盆地結(jié)構(gòu)圖

2　煤層氣地質(zhì)特征

2.1煤層特征

本區(qū)煤層基本上和區(qū)內(nèi)第三系地層底界面的主體形態(tài)一致，煤層全區(qū)發(fā)育，但大部分地段埋藏較深，僅測區(qū)北部埋藏較淺，但該地段構(gòu)造較為復(fù)雜，煤層傾角較大，發(fā)育較淺的煤層面積較小。

2.2煤質(zhì)特征

從各煤組的顯微煤巖組份看，八道灣組鏡質(zhì)組含量較高，西山窯組惰質(zhì)組含量較高，元素分析中氫元素含量均較低，說明成煤植物以植物莖、根等木質(zhì)纖維組成，因此各煤組煤層的成因類型為腐殖煤類。西山窯組鏡煤反射率一般在0.32-0.70%之間，屬低變質(zhì)階段；八道灣組鏡煤反射率一般在0.44-0.72%之間，低變質(zhì)-中變質(zhì)階段。

2.3煤層氣控氣地質(zhì)因素特征：

（1）構(gòu)造控制因素：整體上為北西西-東西向斜盆地，背斜軸部等受力較強(qiáng)部位裂隙發(fā)育，煤層內(nèi)儲氣空間增加。后期改造隨著深斷裂活動，為瓦斯溢出提供了良好的條件。

（2）水文控制因素：尼勒克甘贊河為煤田內(nèi)常年性地表徑流，水質(zhì)良好，可作為供水水源（地）。井下人工排水破壞了地下水自然的補(bǔ)-流-排動態(tài)平衡，造成補(bǔ)給遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于排泄，導(dǎo)致地下水?dāng)嗔骱蜏\部潛水乃至包氣帶水嚴(yán)重虧空，滯水封閉作用消失，為游離瓦斯開辟了良好的逸散通道。

（3）煤層埋深及上覆基巖厚度對瓦斯賦存的影響：根據(jù)在尼勒克煤田進(jìn)行的統(tǒng)計(jì)分析，建立瓦斯含量分布與埋深的關(guān)系，對煤層瓦斯含量與煤層埋深進(jìn)行線性回歸（如圖2），并建立了相應(yīng)的數(shù)學(xué)關(guān)系模型，來反映煤層埋深與煤層瓦斯含量的關(guān)系。

回歸方程：y=0.0052x-0.1025R2=0.2494

式中：x-煤層埋深（米）；

y-原煤瓦斯含量（立方米/噸）；

R2-相關(guān)回歸系數(shù)。

經(jīng)校正，預(yù)測瓦斯含量與埋藏深度關(guān)系回歸方程為：

y=0.0052x-0.1025+0.3467。

（4）頂?shù)装鍘r性對瓦斯賦存的影響：尼勒克煤田各煤組煤層結(jié)構(gòu)以泥巖、粉砂巖為主，其次為炭質(zhì)泥巖、細(xì)砂巖。

圖2　煤層瓦斯含量與埋藏深度關(guān)系圖

從以上結(jié)果可以看出，尼勒克煤田煤層頂板和底板巖性均屬于低滲透型隔擋層，透氣性差，因此單從巖性角度來講，對煤層氣的保存比較有利。

3　煤層氣產(chǎn)能及開發(fā)潛力

尼勒克煤田甲烷氣體產(chǎn)出于西山窯組和八道灣組的砂巖儲層或煤儲層中。氣產(chǎn)量研究顯示尼調(diào)查區(qū)鉆孔及各煤礦收集、采集了尼勒克煤田主要煤層瓦斯樣37個(gè)（見表1）。所測的37件樣品的瓦斯成分均以氮?dú)?N2)為主，少量二氧化碳(CO2)氣體，少量甲烷氣體(CH4)。煤層瓦斯含量較低，甲烷最高含量為3.80立方米/噸，二氧化碳最高含量為0.75立方米/噸，該區(qū)煤層瓦斯分帶屬二氧化碳-氮?dú)鈳А?/p>

所屬根據(jù)本區(qū)瓦斯測試結(jié)果，區(qū)內(nèi)煤層含氣量大于4立方米/噸，達(dá)到可供商業(yè)開采的規(guī)模，具工業(yè)利用價(jià)值。依據(jù)數(shù)據(jù)得到尼勒克煤田煤層埋深與瓦斯含量關(guān)系的回歸方程為：y=0.0052x+0.2442，計(jì)算風(fēng)化帶底深，取各埋藏深度中值預(yù)測各水平氣含量，進(jìn)而預(yù)測煤層氣資源量，（見表2）。

侏羅系西山窯組和八道灣組是準(zhǔn)噶爾盆地兩大成煤層系，它們主要分布在盆地南緣，熱演化程度基本相當(dāng)，但從煤巖單層厚度和累計(jì)厚度來看，西山窯組都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過八道灣組，因此，將成為煤層氣最有利的勘探層系。根據(jù)煤層厚度、煤層展布、煤層含氣率、煤巖組分和生氣潛力等，推測西山窯組有1個(gè)主力氣層，4個(gè)含氣層。

表1　煤層瓦斯分析成果表

表2　尼勒克煤田煤田煤層氣資源量預(yù)測結(jié)果

4　結(jié)論

伊犁盆地內(nèi)侏羅系主要含煤地層為西山窯組、八道灣組，含可采煤層8―15層，可采厚14―98米，全區(qū)查明1000米以淺煤炭資源總量784.51億噸，并以長焰煤為主，局部地段有不粘煤和氣煤零星分布，煤質(zhì)優(yōu)良，具有低―中灰、中―高熱值、特低硫、低磷等特點(diǎn)。特別是同屬低變質(zhì)的褐煤一亞煙煤類，具有煤層氣資源潛力。

[1]葉建平，秦勇，林大洋主編.中國煤層氣資源[M].徐州:中國礦業(yè)大學(xué)出版社，1996.

[2]張建博,王紅巖,趙慶波.中國煤層氣地質(zhì)[M].北京:地質(zhì)出版社，2000.

F407.1[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-1-58-2