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摘要：

煤氣層是天然氣非常重要的組成，它做為特殊地質(zhì)體，其賦存受控于地質(zhì)條件的影響。當(dāng)前對(duì)于地質(zhì)條件的影響因素比較多，本文結(jié)合具體的開采案例，從地質(zhì)構(gòu)造、煤層和圍巖以及水文地質(zhì)條件三點(diǎn)，來對(duì)煤氣層賦存的地質(zhì)控制因素進(jìn)行深入研究，希望能給煤氣層的勘探工作提供參考。

關(guān)鍵詞：

煤層氣；煤層；地質(zhì)構(gòu)造；水文地質(zhì)條件

我國(guó)對(duì)于煤層氣的勘探工作起步比較晚，對(duì)于其成藏和賦存機(jī)理都不是非常的明確，開采工藝也還處于摸索階段。當(dāng)前我國(guó)經(jīng)認(rèn)證的煤層氣資源還不足全國(guó)儲(chǔ)量的1%。當(dāng)前全國(guó)的能源供需矛盾越來越嚴(yán)重，急需改變以往依煤炭為主的能源供給，對(duì)于煤層氣的開發(fā)和利用就非常有必要了。本文對(duì)我國(guó)煤層氣的基本情況做了分析，結(jié)合相關(guān)案例從地質(zhì)構(gòu)造、煤層和圍巖以及水文地質(zhì)條件方面對(duì)煤氣層賦存的地質(zhì)控制因素進(jìn)行深入研究。

1我國(guó)煤層氣的基本情況分析

煤層氣藏的形成機(jī)制同天然氣不同，其成藏的基本要素主要包括煤層條件、壓力條件和保存條件。煤層的煤級(jí)、厚度、原地應(yīng)用等共同構(gòu)成了煤層條件，這是形成煤層氣藏的物質(zhì)基礎(chǔ)；壓力封閉是形成煤層氣藏的必要條件；煤層的保層條件是氣藏能保存至今的前提。我國(guó)煤層氣資源豐富，根據(jù)相關(guān)勘探結(jié)果顯示：我國(guó)埋深2000m以淺煤層氣資源總量達(dá)340萬億m3，，56%都集中在華北地區(qū)，基本上達(dá)到了一半以上。另外西北地區(qū)、南方的儲(chǔ)存量也比較大。從賦存區(qū)域來講，主要是賦存于上古生界煤儲(chǔ)層中。我國(guó)煤層地質(zhì)大部份都經(jīng)歷多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，煤層氣控氣因素也非常的復(fù)雜，煤儲(chǔ)層構(gòu)造變形強(qiáng)烈，煤的多階段演化和多熱源疊加變質(zhì)作用明顯，這些問題都使得煤層氣的開發(fā)利難度非常大，相對(duì)于美國(guó)的煤層氣開采更加的復(fù)雜多變，需要進(jìn)一步的處理。煤層氣的開發(fā)利用，需要我們查清楚煤層氣賦存的地質(zhì)控制因素，這是當(dāng)前實(shí)現(xiàn)煤層氣開發(fā)的重要節(jié)點(diǎn)。

2地質(zhì)構(gòu)造因素對(duì)煤層氣賦存的影響

地質(zhì)構(gòu)造是影響煤層氣賦存的關(guān)鍵因素。從以往的數(shù)據(jù)和資料來看，地質(zhì)構(gòu)造在張性斷裂發(fā)育的地區(qū)，煤層氣的含量都相對(duì)比較低；褶皺構(gòu)造較發(fā)育的地區(qū)，有利于煤層氣的局部富集，煤層氣的含量相對(duì)比較高。蒲白煤礦杜康溝逆斷層以南都存在著張性斷裂情況，比較正斷層的條數(shù)還比較多，通過實(shí)驗(yàn)測(cè)量發(fā)現(xiàn)煤層氣的含量比較低；沁水盆地煤層褶皺構(gòu)造較發(fā)育，其煤層氣的含量較高，主要是因?yàn)橐话阆蛐陛S部受擠壓，空隙少，煤層氣容易保存。當(dāng)煤層的核部及其轉(zhuǎn)折端所形成的相對(duì)擠壓帶，密封效果非常好的話，這樣的情況就有利于煤層氣的保存，其含量也是非常高的。褶皺相關(guān)的縱張節(jié)理及層間剪節(jié)理如圖1所示，褶皺相關(guān)的縱剪節(jié)理如圖2所示。煤層埋深情況也影響著煤層氣中甲烷含量的變化。以渭北煤田的情況來分析，煤田一共有銅川礦區(qū)、蒲白礦區(qū)、澄合礦區(qū)、韓城礦區(qū)四個(gè)礦區(qū)，銅川、蒲白、澄合三個(gè)礦區(qū)淺部基本上屬于瓦斯風(fēng)化帶，埋深都在300m以淺，測(cè)試甲烷含量<3m3/t。韓城、澄合礦區(qū)在煤層埋深300m以深，其測(cè)試甲烷含量>4m3/t。我們測(cè)試了韓城礦區(qū)，其在1000m以深左右時(shí)，煤層氣中的甲烷含量達(dá)到21.22m3/t。從數(shù)據(jù)上我們可以認(rèn)為，隨煤層深度的增加煤層氣中的甲烷含量也增大。另外煤層厚度也影響著的甲烷含量，煤層厚的地區(qū)比同深度煤層的其他煤層薄的地區(qū)的甲烷量高。

3水文特征對(duì)煤層氣賦存的影響

水文特征對(duì)煤層氣賦存的影響也非常之大。煤層中的煤儲(chǔ)層和頂板含水層之間彼此影響，構(gòu)造成完整的地下水系統(tǒng)，如果是處在高儲(chǔ)層壓力以及高含水層勢(shì)能的地區(qū)，煤層氣就會(huì)富集形成大量的煤層氣；反之煤層氣逸散無法富集。從當(dāng)前我國(guó)現(xiàn)有的水文特征與煤層氣的關(guān)系資料上來看，其對(duì)煤層氣的影響主要分為以下三種特征。

（1）水力運(yùn)移逸散作用。煤層與含水層之間可以通過相應(yīng)的導(dǎo)水?dāng)鄬踊蛄严哆M(jìn)行連接溝通，地下水在流動(dòng)的過程中可以進(jìn)一步促進(jìn)煤層氣的解吸，煤層氣解析成游離狀態(tài)溶解于地下水中，再由地下水的流動(dòng)而帶走造成煤層氣的散失。

（2）水力封閉控氣作用。很多煤層斷裂不甚發(fā)育，構(gòu)造特征表現(xiàn)為不導(dǎo)水性斷裂，從而表現(xiàn)為水力封閉控氣作用。在煤層比較深的部位，地下水通過壓力進(jìn)行相對(duì)傳遞，使得煤層氣緊緊吸附于煤中，出現(xiàn)了煤層氣的富集，不會(huì)讓煤層氣出現(xiàn)運(yùn)移的情況，理所當(dāng)然煤層氣的含量高。水力封閉控氣作用影響比較廣，當(dāng)前發(fā)現(xiàn)的華北地區(qū)沁水盆地、豫西焦作等地區(qū)的煤層氣，就是因?yàn)樗Ψ忾]作用而形成的。

（3）水力封堵控氣作用。在壓力差的作用下，煤層氣可以由深部向淺部滲流。壓力降低使煤層氣解吸，煤層露頭及淺部成為煤層氣逸散帶。如果含水層或煤層從露頭接受補(bǔ)給，地下水順層由淺部向深部流動(dòng)，則煤層氣向上擴(kuò)散被阻礙，致使煤層氣聚集。水力運(yùn)移逸散作用導(dǎo)致煤層氣的運(yùn)移和散失，水力封閉控氣作用和水力封堵控氣作用有利于煤層氣的富集。通過水文特征我們可以簡(jiǎn)單的得知煤層氣的賦存情況，所以在探究煤層氣的賦存時(shí)，一定要重視水文特征測(cè)試分析。

4煤層及圍巖對(duì)煤層氣賦存的影響

煤層圍巖主要是指包括煤層直接頂、老頂和直接底板在內(nèi)的有一定厚度范圍的巖層。以鄭莊井田的勘探情況做為案例來分析煤層及圍巖對(duì)煤層氣賦存的影響。井田3號(hào)和5號(hào)煤層頂?shù)装鍘r性主要為粉砂巖、砂質(zhì)泥巖、泥巖等。頂?shù)装鍘r石較為致密、孔隙率低、滲透性差，煤層頂?shù)装宓那闆r成就了煤層氣賦存的第三個(gè)要素保存條件。通過檢測(cè)的數(shù)據(jù)經(jīng)過整理分析，我們得出了相關(guān)的統(tǒng)計(jì)規(guī)律。在煤層頂板為灰?guī)r，并且其構(gòu)造比較簡(jiǎn)單那么這樣的情況是煤層氣含量比較低的；當(dāng)煤層頂?shù)装鍨槟鄮r或粉砂巖時(shí)，煤層氣含量相對(duì)較高。通過對(duì)3號(hào)和5號(hào)煤層分布發(fā)現(xiàn)，煤層分布情況穩(wěn)定，煤層厚度較厚為5m，我們可以稱之為厚煤層。眾所周之，煤層厚度大，那么生烴資源多，這樣的情況就非常有利于煤層氣的賦存，所以其含量比較高。單位面積的生烴量也較大，同時(shí)，厚煤層利于煤層瓦斯的保存，導(dǎo)致煤層瓦斯含量均較高。分別對(duì)3號(hào)和5號(hào)煤層的煤瓦斯情況進(jìn)行了測(cè)試。3號(hào)煤層測(cè)試原煤瓦斯含量、空氣干燥基瓦斯總含量、干燥無灰基瓦斯總含量分別為7.14~32.15m3/t、7.13~32.54m3/t、10.17~39.15m3/t、2.04~27.26m3/t，從數(shù)據(jù)上我們可以看到，均值在8m3/t以上。5號(hào)煤層的測(cè)試數(shù)據(jù)分別為5.63~37.68m3/t、7.23~38.98m3/t、9.29~43.17m3/t、15.35~29.68m3/t。從以上數(shù)據(jù)我們可以得出結(jié)論，煤層底板為泥巖或是煤層較厚都會(huì)有利于煤層氣的賦存，含量高。在進(jìn)行煤層氣的勘探研究時(shí)，必須重視煤層及圍巖的情況分析。

5總結(jié)

我國(guó)華北地區(qū)和西北地區(qū)的煤炭資源豐富，煤層氣的儲(chǔ)量也極高。隨著我國(guó)能源的供給緊張以及供給情況的調(diào)整，對(duì)于煤層氣資源的開發(fā)研究就非常重要了。當(dāng)前我國(guó)對(duì)于煤層氣資源的研究和試驗(yàn)工作十分薄弱，需要我們繼續(xù)努力去實(shí)施。

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作者:張紅軍 單位:中聯(lián)煤層氣有限責(zé)任公司