煤级控气地质机理

编图原理和目的~

矿区瓦斯地质图是在深入研究区域地质演化、矿区构造演化及其构造分布特征的基础上，查清区域构造、矿区构造对井田构造的控制，对构造复杂区的控制，对构造煤发育规律的控制，并做到构造逐级控制。从而，查清构造对煤层瓦斯生成、保存和赋存分布特征的控制规律，查清矿区、矿井瓦斯(煤层气)地质规律。结合大量的瓦斯地质工作、瓦斯地质测试资料;大量的瓦斯涌出、瓦斯突出、瓦斯含量实测和预测资料，在编制全矿区所有矿井瓦斯地质图的基础上，编制矿区瓦斯地质图，编制瓦斯涌出量等值线、瓦斯含量等值线，划分瓦斯(煤层气)资源量评价区块，划分煤与瓦斯区域突出危险性级别。这为矿区瓦斯综合治理和瓦斯(煤层气)开发、利用提供重要的依据，为矿区制定煤炭、煤层气开发规划提供重要的参考。

对页岩气成藏机理进行了全面分析，获得了四个方面的认识。①页岩气成藏机理兼具煤层吸附气和常规圈闭气藏特征，体现出了复杂的多机理递变特点。②在页岩气的成藏过程中，天然气的赋存方式和成藏类型逐渐改变，含气丰度和富集程度逐渐增加。③完整的页岩气成藏与演化可分为3个主要的作用过程，自身构成了从吸附聚集、膨胀造隙富集到活塞式推进或置换式运移的机理序列。④相应的成藏条件和成藏机理变化对页岩气的成藏与分布产生了控制和影响作用，岩性特征变化和裂缝发育状况对页岩气藏中天然气的赋存特征和分布规律具有控制作用。研究了中国的情况，认为中国的许多盆地存在工业性页岩气藏发育的基本地质条件，其中，吐哈盆地吐鲁番坳陷的水西沟群是页岩气发育的重要区域之一。 页岩气是从页岩层中开采出来的天然气，主体位于暗色泥页岩或高碳泥页岩中，页岩气是主体上以吸附或游离状态存在于泥岩、高碳泥岩、页岩及粉砂质岩类夹层中的天然气，它可以生成于有机成因的各种阶段天然气主体上以游离相态（大约50%）存在于裂缝、孔隙及其它储集空间，以吸附状态（大约50%）存在于干酪根、粘土颗粒及孔隙表面，极少量以溶解状态储存于干酪根、沥青质及石油中。天然气也存在于夹层状的粉砂岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、甚至砂岩地层中。天然气生成之后，在源岩层内的就近聚集，表现为典型的原地成藏模式，与油页岩、油砂、地沥青等差别较大。与常规储层气藏不同，页岩既是天然气生成的源岩，也是聚集和保存天然气的储层和盖层。因此，有机质含量高的黑色页岩、高碳泥岩等常是最好的页岩气发育条件。页岩气发育具有广泛的地质意义，存在于几乎所有的盆地中，只是由于埋藏深度、含气饱和度等差别较大分别具有不同的工业价值。中国传统意义上的泥页岩裂隙气、泥页岩油气藏、泥岩裂缝油气藏、裂缝性油气藏等大致与此相当，但其中没有考虑吸附作用机理也不考虑其中天然气的原生属性，并在主体上理解为聚集于泥页岩裂缝中的游离相油气。因此属于不完整意义上的页岩气。因此，中国的泥页岩裂缝性油气藏概念与美国现今的页岩气内涵并不完全相同，分别在烃类的物质内容、储存相态、来源特点及成分组成等方面存在较大差异。 2004年以来，以中国地质大学张金川教授、中国石油勘探开发研究院李新景和王社教授、中国石油勘探开发研究院廊坊分院王红岩和李景明教授以及长江大学潘仁芳教授为代表的杰出石油地质科技工作者开始了页岩气勘探开发基础理论的相关研究，在页岩气成藏机理、储量评价、资源量分类、页岩气渗流机理等方面取得了可喜的成果，为我国页岩气勘探开发奠定了理论基础；2009年，我国启动“中国重点地区页岩气资源潜力及有利区优选”项目；2010年，我国分三个梯次开展了研究工作，第一启动了“川渝黔鄂页岩气调查先导试验区”工作开展重点调查，第二在下扬子苏皖浙地区开展页岩气资源调查，第三在北方地区（华北、东北和西北）开展页岩气资源前期调查研究；2011年，结合前期调查研究成果，国土资源部在川渝黔鄂开展了5个项目的先导性试验，在上扬子及滇黔桂区、中扬子及东南区、西北区、青藏区、华东-东北区5个大区继续开展资源潜力调查，同时开展了5个页岩气勘探开发相关工艺技术的攻关项目。其中，中国石油在川南、黔北地区选取了4个有利区块，已完钻11口评价井，其中有4口直井见气；中国石化在黔东、皖南、川东地区优选了2个有利区块，已完钻5口评价井，其中有2口直井见气；延长石油在延安完钻3口页岩气井，取得陆相页岩气技术突破；中国海油、中联煤也开始在皖浙地区、山西沁水盆地开展前期调查。据国内最大的石油公司中国石油天然气股份有限公司披露，中国石油计划在2015年从中国西南部的四川盆地生产出10×10m的页岩气，四川盆地届时将向中国市场提供第一批商业页岩气产量。经过7年的勘测调查和反复研究，专家跑遍滇、黔、桂、湘、鄂、川、渝、陕等8省区，最终将优势区域锁定在重庆东南部，并确定了一条以綦江为起点，经万盛、南川、武隆、彭水、黔江、酉阳、秀山的开发路线。也就是说，中国页岩气开发将会从綦江起步，走向全国。綦江有着独特的地理位置和资源优势，它处于云贵高原到四川盆地过渡区域，沉积地层齐全，页岩气埋藏浅，深度大概在200米到700百米之间，有利于开发。 中国的页岩气勘探开发将会迅速发展。郑州中牟地下发现丰富页岩气 可开采127亿立方米 。中牟区块地下3500米以上有可开采的页岩气127.5亿立方米。 页岩气分布北美克拉通盆地、前陆盆地侏罗系、泥盆系，密西西比系富集多种成因、多种成熟度页岩气资源。中国许多盆地发育有多套煤系及暗色泥、页岩地层，互层分布大套的致密砂岩存在根缘气、页岩气发育有利条件，不同规模的天然气发现，尚未在大面积区域内实现天然气勘探的进一步突破。资料显示，中国南方海相页岩地层可能是页岩气的主要富集地区。除此之外，松辽、鄂尔多斯、吐哈、准噶尔等陆相沉积盆地的页岩地层也有页岩气富集的基础和条件。重庆綦江、万盛、南川、武隆、彭水、酉阳、秀山和巫溪等区县是页岩气资源最有利的成矿区带，因此被确定为首批实地勘查工作目标区。据估计，全球页岩气资源约为456万亿立方米，主要分布在北美、中亚、中国、拉美、中东、北非和前苏联，其中北美最多。但其丰度低，技术可采量占资源总量的比例较低，同时页岩气的储层具有低孔隙率和低渗透率的特点，开采难度大，需要高水平的钻井和完井技术。在21世纪刚开始开采页岩气时，多采用水平钻井技术和水基液压裂技术提高采收率。2012年前后，已实现对页岩气商业开发的国家有美国和加拿大，其中美国已实现大规模商业化生产。我国页岩气资源也很丰富，但开发还处于起始阶段。国家正在积极推进页岩气的开发利用工作。

煤层气主要以吸附状态赋存在煤层的孔隙空间之中，煤的孔比表面积越大，对煤层气的吸附能力越强，孔容越大则储气空间越大。进一步考察煤级、煤孔隙性与煤层含气性之间的关系可以发现，在本区主煤层含气量急剧增高的同时，总孔容、微孔孔容以及相应的孔比表面积也急剧增大（图6-2）；在煤级（镜质组最大反射率）增高的同时，总孔容、微孔孔容及相应孔比表面积也同样随之增大（图2-14）；它们之间也并非呈线性相关关系，而是在镜质组最大反射率为2.0%附近显示出含气量和孔隙性的明显增长。

上述基本事实足以揭示，本区主煤层的孔隙特征在极大程度上受到煤级的控制，进而通过孔隙性与煤对气体吸附性之间关系这一中间环节，从一个侧面将煤级对煤层含气性的控制作用揭示出来。随煤级增高，由孔容增大形成的储气空间增大以及由孔比表面积增大导致的吸附能力增强，无疑是本区较高煤级分布区煤层富气的一个重要控制因素。

图6-2　山西南部主煤层含气量与煤层孔隙性之间的相关关系

此外，煤中有机质的生气量随煤级增高而增大，为煤层储气空间提供了更为充足的气源条件，故在煤级制约之下的生烃特征对煤层含气性也起着重要的控制作用（下述）。

---

木垒蒙古自治州13418856920： 煤、石油、天然气的形成 - ？
东方泥朗清： 煤的形成: 煤是古代植物遗体的堆积层埋在地下后,经过长时期的地质作用而形成的.据研究,几乎所有的植物遗体,只要具备了成煤的条件,都可以转化成煤.不过,低等植物遗体所形成的煤,分布范围小,厚度薄,很少被人利用.那些分布...

木垒蒙古自治州13418856920： 影响煤层气井压裂效果的地质因素有哪些 - ？
东方泥朗清： 影响煤层气井压裂效果的地质因素有: (1)煤的变质程度; (2)围岩和煤层的渗透性; (3)地质构造; (4)地下水活动; (5)煤田暴露程度; (6)煤层埋藏深度. 煤层气是指储存在煤层中以甲烷为主要成分、以吸附在煤基质...

木垒蒙古自治州13418856920： 煤成气是什么? - ？
东方泥朗清： 是天然气的重要组成部分.煤化作用是指煤中碳含量不断富集,氧、氢和氮却逐渐减少的过程.煤成气有两种生成机理:生物成因和热成因.根据煤化作用的程度,又可相应地分为成岩作用和后生作用两个阶段: ⑴ 成岩作用 发生在植物残体向泥炭的转化时期,温度不超过500C,甲烷主要来自微生物的分解,称为“生物成因甲烷气”,一般没有工业价值. ⑵ 后生作用 大部分甲烷形成在后生阶段.随着埋深增加,煤层温度和压力不断增大.甲烷主要来自有机物的深层热解作用,形成“热成因甲烷气”.在适当的地质条件下亦可形成工业性气藏. 在褐煤向烟煤转化的过程中,每吨煤可以约生成甲烷200 m3,从煤层向其它地层初次运移,于是煤成气出现两种情况:

木垒蒙古自治州13418856920： 1.为什么背斜构造储油气?向斜储水?2.地下含水层、隔水层 一般的岩石构成或者土壤构成? - ？
东方泥朗清：[答案] 1 背斜 外形上一般是向上突出的弯曲.岩层自中心向外倾斜,核部是老岩层,两翼是新岩层. 向斜 一般是向下突出的弯曲.岩... 最主要的是因为水与石油的密度不一样. 此外,煤、石油等是由千万年的地质演化形成的,与岩层的新老关系密切.有些含有油...

木垒蒙古自治州13418856920： 什么是控矿条件 - ？
东方泥朗清： 构造地质主要研究内容包括三个方面:地壳或岩石圈内各种变形的几何体、组合特征、分布规律;分析构造形成的地质背景、力学条件及动力学和运动学的机制;研究构造的形成序列及演化历史.控矿构造特征:按成矿构造规模、级别、作用等将其划分为一级控矿构造——导矿构造、二级控矿构造——储矿、容矿构造,构造背景对成矿的控制作用:大地构造背景是矿床形成最根本的控制因素,它决定了成矿物质来源、深度、元素种类、成矿类型及矿床时空分布.

木垒蒙古自治州13418856920： 煤、石油、天然气为什么会深藏在地下,是怎样形成的? - ？
东方泥朗清： 煤的形成 煤是古代植物遗体堆积在湖泊、海湾、浅海等地方,经过复杂的生物化学和物理化学作用转化而成的一种具有可燃性能的沉积岩.煤的化学成分主要为碳、氢、氧、氮、硫等元素.在显微镜下可以发现煤中有植物细胞组成的孢子、花粉...

木垒蒙古自治州13418856920： 煤海山西资料 - ？
东方泥朗清： 人称“煤海”的山西,全省有三分之一的地下埋藏着煤.在山西,你遇到的每20个有工作的人中,就可能会有1个的生计与煤有关.从远古以来,山西人就和煤结下了不解之缘:据明朝著名的学者顾炎武考证,中国人的老祖宗女娲在山西平定...

木垒蒙古自治州13418856920： 怎样防治煤与瓦斯突出 - ？
东方泥朗清： 如何防治煤与瓦斯突出(煤矿安全科普系列) 煤与瓦斯突出,简称突出,指在井下采煤或掘进过程中,尤其在石门过煤层掘进时,工作面瞬间(几秒钟内)遭遇破坏,大量煤与岩石被瓦斯抛出,并释放出大量瓦斯的现象.如果是单纯喷出瓦斯...

木垒蒙古自治州13418856920： 煤·石油·天然气是怎样形成的?按小学科学回答! - ？
东方泥朗清： 煤的形成(了解第一段)煤是古代植物遗体堆积在湖泊、海湾、浅海等地方,经过复杂的生物化学和物理化学作用转化而成的一种具有可燃性能的沉积岩.煤的化学成分主要为碳、氢、氧、氮、硫等元素.在显微镜下可以发现煤中有植物细胞...