依兰矿区煤层气资源特征分析.pdf

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1、·16·科技论坛依兰矿区煤层气资源特征分析王晓永（黑龙江省煤田地质勘察设计研究院，黑龙江哈尔滨150008）摘要：本文主要从区域地质概况和含煤地层的发育特征入手，通过对依兰矿区达连河组煤层气控气地质因素的分析，从而预测其煤层气勘探开发前景。关键词：达连河组；断层；煤层气；盖层煤层气俗称煤矿瓦斯，是煤矿安全生产的隐形杀手。因其燃烧只产生二氧化碳和水，煤层气成为当今能源体系中非常重要的清洁型能源。目前我国山西、阜新等地区的煤层气勘探开发技术水平已经趋近成熟，而黑龙江省煤层气的发展现状与其自身的资源潜力还很不协调，因此分析研究依兰矿区达连河组煤层气的资源特征，对下一步依兰地区的煤层气

2、勘探开发具有指导性的意义。1地质概况1.1区域构造背景。依兰煤田位于黑龙江省松花江与牡丹江汇合处，整个煤田呈北东向展布，分为北部坳陷区、中部隆起区和南部坳陷区，含煤盆地类型属于断陷型盆地。依兰矿区在地质构造上位于南部坳陷的东北部，为一条走向近东西，向南倾斜的单斜构造。矿区面积17.5km2，区内构造比较简单，共有10余条张性正断层，断距50-150米，地层倾角10-20度。1.2地层发育特征。依兰矿区的地层基底为海西期花岗岩，含煤地层为第三系的达连河组，其上部被第四系覆盖。达连河组（E2d），是以湖泊、河流相为主的陆相含煤、油页岩、碎屑岩的沉积建造，最小厚度几十米，最大厚度上千

3、米。自下而上分为下部含煤段，中部油页岩段，上部砂砾岩段。1.2.1下部含煤段Ⅰ：沉积特征为扇三角洲沉积环境，底部发育含砾粗砂岩，厚度几十米，小至尖灭；上部发育厚煤层，累计共有5层煤，4层可采，一般厚度10～60m。含植物化石。1.2.2中部油页岩段Ⅱ：沉图1依兰矿区地层综合柱状图积特征为半-深湖沉积环境，主要发育巨厚层的油页岩，最小厚度几十米，最大厚度上百米。油页岩段有由北向南变薄的趋势，中部厚，四周薄；受下部砂砾岩段的影响，砂砾岩向南增厚，油页岩段变薄。含动物化石。1.2.3上部砂砾岩段Ⅲ：沉积特征为河流、扇三角洲和冲积扇沉积环境。本段地层下部发育多个旋回，每个旋回包含砾岩或

4、含砾粗砂岩及细粉砂岩，上部发育向上序列。现控制厚度在0-187.12m。2煤层气控气地质因素2.1煤系与主要煤层特征。依兰矿区的含煤地层时代属古近系，含煤系数达3.4～9.1%，含煤密度达2160～1250万吨/km2。全煤层总厚12.28～46.19m，平均27.24m，一般为5～14m。煤种主要为长焰煤及少量气煤。由于长焰煤主要处于生气阶段，储气能力较弱，因此游离气量会较多，可以保证前期排采气量。依兰矿区煤层具有以下特点：①煤层近东西向展布，向东向南变薄，而向西向北有增厚趋势。②含煤性在浅中部由东向西和由北向南变好，即煤层增多，厚度变大，煤厚度由不稳定到稳定。北部偏西具有三

5、个图2依兰矿区达连河组煤层厚度等值线图富煤中心，集中在zk60-239、zk60-242、zk04-10附近。在正断层不甚发育的区域。2.2围岩封闭条件。2.2.1盖层。依兰矿区在煤层的顶板普遍发育厚2.3水文地质条件。依兰矿区地下水的富水性受两种因素影响，一是层的油页岩，该油页岩是由巨厚的湖泊相油页岩和薄层粉砂岩组成。一基岩的风化程度，处于风化裂隙带的砂砾岩的富水性较强，而风化带以般厚约70～140m。油页岩对煤层气的保存和富集起到一定的促进作下的砂砾岩则含水微弱或为隔水层。二是受岩性的控制，砂岩相对富水用。本区内油页岩段厚度变化规律与煤层相似，向东部边缘变薄，逐渐性强，而本

6、区煤层含水性较弱，处于煤层群上部的油页岩段则是良好的远离煤层顶板而与之尖灭。向西、向北部变厚，之后再分叉变薄与尖灭。隔水层。由于本区的煤层段的上下部均有良好的隔水层，因此煤层中的本区内的大段油页岩受构造抬升作用的影响，浅部被剥蚀，而深部没有甲烷能够最大限度的富集成藏。任何影响。这段油页岩全区发育，厚度大且稳定，裂隙基本不发育，孔隙结束语率低、渗透率小，封闭性极为良好，所以甲烷的解吸及逸出量就会降低达连河组含煤地层发育的煤层连续稳定，厚度大而且变质程度相到最小的水平，因此该段油页岩是煤储层最理想的封盖层。2.2.2断层。对较高，煤层顶板发育厚层的油页岩成为良好的盖层。虽然由于受构

7、造本区断层比较发育，主要有北东向、北西向两组断层，以正断层为主，逆抬升的影响，浅部被剥蚀，煤层气有所散失，但向深部气体保存较好。煤断层次之。正断层也就是张性断裂，不仅能够破坏煤层的连续性，而且层含水性较弱，对煤层气的保存非常有利。因此，依兰矿区煤层气的勘能够在地壳抬升剥蚀的过程中，造成煤层气的逸散；而逆断层具有一定探开发必将有一个非常好的前景。的封闭性，反而有利于煤层气的赋存。所以煤层气施工井位要尽量布置作者简介：王晓永（1983-），男，黑龙江省哈尔滨市人，工程师，2006年本科毕业于辽宁