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沁水盆地构造演化与煤层气的生成

沁水盆地构造演化与煤层气的生成
沁水盆地构造演化与煤层气的生成

沁水盆地构造演化与煤层气的生成

李明宅杨陆武胡爱梅徐文军

(中联煤层气有限责任公司科技研究中心,北京,100011)

摘要沁水盆地面积约23923km2,蕴藏着丰富的煤炭资源和煤层气资源,是我

国重要的煤层气勘探区。本文主要从盆地演化的角度讨论了煤层的形成及其生气

潜力,认为沁水盆地南部是有利的煤层气勘探区块。

关键词沁水盆地构造演化沁水盆地南受煤层气

1沁水盆地构造演化特征

在影响煤层气生成和保存的众多地质因素中,以构造作用的影响最大,因为盆地的构造特征和构造热演化决定着煤的聚集和生气作用。

1.1构造特征及成煤期后构造发育特征

沁水盆地位于晋中一晋东南地区,为近南北向的大型复式向斜,面积约23923km2。盆地内次级褶皱发育,南部(古县一屯留一线至阳城)和北部(祁县以北)以近南北向褶皱为主,局部近东西、北东和弧形走向的褶皱;中部(祁县至沁源)则以北北东向褶皱发育为特点。断裂以北东、北北东和北东东向高角度正断层为主,集中分布于盆地西北部、西南部及东南部边缘。该盆地处于长期抬升状态,具有内部褶皱发育、断裂不甚发育和煤系地层广泛稳定分布的特点,区别于其西侧的鄂尔多斯盆地和东侧的华北东部断块含煤区,前者煤系沉积后长期持续稳定沉降、上覆地层厚、构造简单,后者煤系沉积后又经历了强烈的块断作用改造。

沁水盆地煤系地层沉积后,历经印支、燕山和喜山三次构造运动改造。印支期本区受侯马一沁水一济源东西向沉积中心的控制,以持续沉降为主,沉积了数千米的三叠纪河湖相碎屑岩,由北向南增厚。三叠纪末的印支运动,使华北地区逐渐解体,盆地开始整体抬升,遭受风化剥蚀。燕山期内构造运动最为强烈,在自西向东挤压应力作用下,石炭系、二叠系和三叠系等地层随山西隆起的上升而抬升、褶皱,形成了轴向近南北的复式向斜,局部断裂并遭受剥蚀。同时,区内莫霍面上拱,局部伴有岩浆岩侵入,形成不均衡的高地热场,使煤的变质程度进一步加深。由于该变质作用是在煤层被抬升、褶皱、剥蚀,上覆静岩压逐渐减小的情况下进行的,因而对煤的割理及外生裂隙的生成、保存等均产生了有别于深成变质作用的影响。喜山期区内受鄂尔多斯盆地东缘走滑拉张应力场作用,在山西隆起区产生北西一南东向拉张应力,发育了山西地堑系,区内形成了榆次—介休一带的晋中断陷,沉积了上千米的上第三系、第四系陆相碎屑岩,其他地区石炭系、二叠系和三叠系等地层继续遭受剥蚀,并在北部和东南部因拉张而形成北东向正断裂,致使沁水盆地定

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型于现今状态。

喜山构造期除晋中断陷、寿阳和屯留地区接受沉积外,盆地大部分地区继续遭受风化剥蚀,使煤层埋深小于2000m的地区占盆地总面积的86%,成为国内少有的煤层埋深适中,分布面积大,连续性好的含煤区。喜山期的拉张应力有利于煤层割理、裂隙的开启及张性裂隙的生成,有利于渗透率的提高,尤其在割理及裂隙比较发育的次级褶曲轴部和北东向断裂附近。

1.2盆地构造热演化分析

研究表明,目前华北晚古生代煤层的埋藏类型主要为沉降抬升型(V型),因此煤层气的保存取决于煤层曾经达到的最大埋深及喜山期后上覆地层的剥程度。在阳城一翼城地区,印支晚期以来地层总体上处于持续上隆的剥蚀状态,但上古生界煤系底界的最大埋深曾达4400m,煤层被抬升至气体逸散带的时间距今仅有500万年左右,逸散时间较短,有利于煤层气的保存。这是该区煤层含气量和含气饱和度均较高的重要原因之一。

在二叠纪一三叠纪,盆地处于台地型的均衡大地热流体制下,地温随埋深增大而升高。此间山西组底部的地温由45℃升到130℃左右。二叠纪时含煤地层地温低,热演化速率很慢,为0.01%/百万年左右,二叠纪末山西组底部有机质仅达褐煤演化阶段。三叠纪时热演化速率加快,为0.03%/百万年左右,山西组底部可达到焦煤、瘦煤、贫煤阶段。燕山期该区及邻区的地幔拱隆,大地热流值背景值升高,加之差异埋深,导致区内有机质不均衡热演化。在盆地边缘地带,侏罗纪热演化速率明显变慢(0.009%/百万年),白垩纪时更慢(0.005%/百万年)。在白垩纪末,盆地边缘地带山西组底部有机质热演化达瘦煤阶段,盆地中部抬升幅度小,有机质热演化速率为0.01%/百万年,相当于边缘地带的20倍,此时的煤阶已达无烟煤阶段。新生代时期,盆地边缘热演化已经停止,但在盆地中部,镜质体反射率仍以0.008%/百万年的速率继续增加。

2聚煤条件

前已述及,沁水盆地的主要聚煤期是石炭一二叠纪,之所以如此,主要与当时的古地形、古环境条件有关。

中奥陶世后,除山西西北部靠近阴山古陆地区及南部古隆起较高外,山西境内广大地区准平原化。中石炭世后,经过本溪期沉积的填平补齐,地形更趋平坦,总趋势是北高南低,均匀沉降和补给,有利于大范围成沼,也给海水向西北方向进泛创造了有利条件。

实际资料表明,该区在太原期和山西期总体上处于三角洲前缘和上三角洲平原环境,其中,太原早期主要为大范围的分流间湾相环境,山西早期主要为湖沼环境,对成煤有利,形成了北起安泽,南至沁水,西起浮山,东到长子所围绕的范围内3号或15号煤的厚煤分布带。这一点已被勘探所证实,也是我们在沁水盆地南部勘探煤层气的依据。

3沁水盆地南部煤层气的生成与含气性

3.1煤层分布特征

勘探表明,区内山西组和太原组共含煤6~11层,煤层厚度大且分布稳定的有3号、9号和15号煤层,其中3号煤层全区稳定,厚度平均5m,煤层之上有厚的暗色泥岩做盖

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层;15号煤层属于较稳定煤层,平均厚度约3m,煤层之上有厚的灰岩和泥岩做盖层,可以对气体起到比较好的保护作用,3号和15号煤层是煤层气勘探的主要目的层。煤层气井一般合采主煤层厚度平均为8m,因此,该区稳定分布的厚煤层对勘探开发煤层气比较有利。

3.2煤的有机组成与生气能力

(1)显微组成特征与生气能力的关系。煤岩分析结果,3号煤层:镜质组和惰质组含量平均为77.99%和22%,壳质组含量甚微,灰分含量平均13.51%;15号煤层:镜质组和惰质组含量平均为79.21%和20.03%,壳质组含量甚微,灰分含量平均12.56%。表明原始有机质主要来源于陆源高等植物,高等植物中富含的木质素和纤维素所形成的镜质组具有很高的生气能力。

热模拟实验表明,镜质组是主要的产气组分,也是吸附甲烷的主要参与者。煤层生气量随煤阶的增高而增大,低煤阶一般为2.5矗/t,高煤阶可达3l一/t。沁水盆地南部煤层的镜质组含量较高,演化程度高,具有生气量高和吸附量也高的特点,因此,尽管后期地层长期抬升,造成一定程度的气体散失,但仍然有相当数量的吸附气体保存至今,供我们进行煤层气勘探开发。

(2)煤岩特征。煤心观察表明,3号煤和15号煤主要为半亮型和半暗型煤,夹亮煤和暗煤条带,而且总体上表现出15号煤略好于3号煤,与煤岩分析结果一致,这种特点与该区原始沉积环境的变迁相关。一般来说,光亮煤越多,产气能力越高。

(3)煤的元素分析。区内煤的H/C和0/C原子比都很低,前者平均0.46,后者平均O.02。图4为3号煤和15号煤干酪根类型图,反映了煤的高演化特点。

3.3煤的热演化程度与生气作用

区内煤的月。在2.1%一3.99%之间,自北向南逐渐增高,由贫煤演变为无烟煤,具有很高的生气能力。煤变质程度高,以及高阶煤分布广泛是本区最明显的特征。

如前文所述,上古生界煤的第一次生气作用发生在快速沉降至缓慢增温阶段,历经石炭纪、二叠纪和三叠纪;第二次发生在快速抬升至快速升温阶段,历经晚侏罗世至早白垩世。第二次生气作用包括从湿气到干气的生成阶段,基本上经历了煤化作用的整个生气过程。据刘焕杰等人研究,该区一次生烃作用的生气量只占总生气量中32%,而第二次占68%,因此,认为第二次生烃作用的特征是影响煤层现今含气性的最为重要的因素之

3.4煤层含气性

实际勘探表明,沁水盆地南部煤层气含量较高,自盆缘向中部含气量增大,一般变化在10~24m3/t之间,而且全区稳定。

4结束语

(1)由于特殊的构造热演化作用,使得该盆地煤的演化程度差异较大。侏罗纪前,主要为深成变质作用,差异不大;侏罗纪后,差异较大,形成盆地南北两端为贫煤一无烟煤的特点。

(2)燕山晚期以来,盆地主要处于拉张环境,加之快速热演化的作用,使煤层保存了原生结构和发育了较好的割理裂隙;这种相对简单的构造特点,减少了煤层气因断裂而造

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成的大面积逸散,使气体能够在较好的构造环境中保存下来。

(3)沁水盆地南部两套广泛分布的厚煤层具有煤岩煤质好、演化程度高、封盖条件好、含气量高等优点,对煤层气勘探开发非常有利,是国内进行煤层气勘探开发的重点地区。

沁水盆地构造演化与煤层气的生成

作者:李明宅, 杨陆武, 胡爱梅, 徐文军

作者单位:中联煤层气有限责任公司科技研究中心(北京)

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第33卷 第2期1998年4月 SCIEN T I A G EO LO GI CA SIN ICA Vo l.32N o.2A pr.,1998 *石油天然气总公司新区事业部资助项目。任战利,男,1961年生,副研究员,石油地质专业。1996-12-09收稿,1997-07-12改回,陈辉编辑。 山西沁水盆地沁参1井大地热流值确定 * 任战利 (西北大学含油气盆地研究所 西安 710069) 关键词 沁水盆地 大地热流 地温梯度 1991年所钻的沁参井为沁水盆地第一口科学探索井,构造位置及油气意义重要。该井钻井深度大,揭露地层多、取芯全、资料丰富,为地热研究提供了良好的条件。我们在执行石油天然气总公司新区事业部“山西隆起区块早期综合评价项目”时对沁参1井进行了系统采样,测试了岩石热导率、放射性生热率样品,确定了沁参1井的大地热流值。 1 沁水盆地所处的构造位置 山西地块位于华北克拉通中部,其西为鄂尔多斯盆地,其东为渤海湾盆地,以上两盆地都是我国重要的含油气盆地。山西地块为构造隆起区,现今构造东西分别为太行隆起带和吕梁隆起带(赵重远,1990),沁水盆地夹持于两隆起带之间。两隆起带皆由走向北东呈雁行式排列的复背斜和复向斜组成,并以复背斜为主,复向斜相对不甚发育。第三纪时,在上述两隆起带夹持—大型复向斜盆地的背景上拉张形成了山西地堑系,从东北向西南呈雁行状展布,形成了一个典型的“多”字型结构。从北向南依次是桑干河地堑、滹沱河地堑、晋中地堑、汾河地堑。 沁水盆地在构造上介于太行和吕梁二隆起带之间,其西以晋中地堑、汾河地堑与吕梁隆起相接。沁水盆地四周下古生界地层多已出露地表,向盆地内部依次出露上古生界及中生界地层,盆地中心沁源、沁县、安泽和沁水一带,三叠系地层大面积出露。沁水盆地面积3200km 2 ,是一个比较简单的大型向斜构造,其长轴走向北北东,这一大型构造盆地内保存了较全的古生代地层。发育了两套烃源岩,构造圈闭比较发育,已在阳1井获工业天然气流,在10口井见到不同程度的含气显示,有一定的油气勘探价值。沁参1井位于盆地中部沁源县东北,是盆地内第一口科学探索井。 山西地块由于整体处于隆起区,它们变形后形成的构造,大都裸露地表,构造演化历史清楚,但其地温场研究非常薄弱。沁参1井大地热流研究工作还未开展,因此进一步对沁木盆地现今地温场及古地温场的研究,可以帮助我们了解华北克拉通盆地的现今地温场及古地温场演化历史,这对于油气生成史及油气资源评价工作有重要指导意义。

沁水盆地胡底井田地质特征及煤层气赋存规律

沁水煤层气田位于沁水盆地南部晋城地区,主体部分在沁水县境内,共划分为樊庄、潘庄、郑庄三个区块[1] 。寺头断层以西为郑庄区块,以东北部为樊庄区块,南部为潘庄区块(图1)。该区域为我国煤层气产业的重要基地,国内主要产气井多分布在此,研究意义重大。 胡底井田位于樊庄区块的中西部,在沁水县胡底乡蒲池村附近,西以老圪堆、王庄沟、东山一线为界,距沁水县城50km ,东至西岭后、上坟西西部,南抵鸡窝岭、小岭上、七坡、西庄北部,距胡底乡约 1km ,北至吴沟村、楼底、银疙堆一线南部,隶属胡底 乡管辖。井田总体成东西向的长方形,长约6km ,宽 约4km ,北纬35°43′~35°45′15″,东经112°32′44″~ 112°36′44″,面积约20.51km 2。 1区域地质概况 沁水煤层气田位于沁水盆地东南部斜坡,总体构造形态为一马蹄形斜坡带,地层倾角平缓,一般2° ~7°,平均4°左右。断层相对不发育,断距大于20m 的 断层仅在西南部分布,主要有寺头断层以及与之伴生的次一级正断层组成的弧形断裂带,呈北东向-东西向展布。区内低缓、平行褶皱普遍发育,展布方向以北北东向和近南北向为主,褶皱的面积和幅度都很小,背斜幅度一般小于50m ,面积小于5km 2,延伸长度从数百至上千米,呈长轴线型褶皱(图2)。 区内地层由老至新包括下古生界奥陶系中统峰峰组、上古生界石炭系上统本溪组、太原组、二叠系下统山西组、下石盒子组、中统上石盒子组、上统石千峰组、中生界三叠系、新生界新近系及第四系。岩浆活动以燕山期侵入体为主,导致煤岩变质程度增高。 2矿区地质 胡底井田位于晋获褶断带的西侧,区内构造比 作者简介:王凤清(1960—),女,1982年毕业于焦作矿业学院煤田地 质与勘探专业,河南省三门峡黄金工业学校高级讲师、高级工程师,主要从事煤田地质研究。 收稿日期:2011-04-18责任编辑:唐锦秀 沁水盆地胡底井田地质特征及煤层气赋存规律 王凤清 (河南省三门峡黄金工业学校,河南三门峡472000) 摘要:沁水盆地由于其良好的储气条件,多年来一直是国内外煤层气学者的研究对象。胡底井田位于樊庄区块的中西部,通过对其地质特征和煤储层的各项特征研究,探讨了区内煤层气的赋存规律及影响因素,得到以下认识:本区构造简单,煤层较厚且变质程度高,吸附能力强,含气量大,封存条件好,煤层气资源蕴藏丰富;受褶曲构造影响,在井田中部含气量较低,由中部向西含气量逐渐增高,向东含气量先增大后减小,南北方向也呈现起伏性变化;煤层气含量与煤层埋深基本呈正相关变化;煤层埋藏史、水文地质及煤层封盖等条件使本区形成了良好的煤层气富集区。关键词:沁水盆地;胡底井田;煤层气;地质特征;赋存规律中图分类号:P618.11 文献标识码:A Geological Features and CBM Hosting Pattern in Hudi Minefield,Qinshui Basin Wang Fengqing (Henan Province Sanmenxia School of Gold Industry,Sanmenxia,Henan 472000) Abstrac t:Since the favorable gas reserving conditions,the Qinshui Basin is always one of main subjects investigated of CBM researchers both home and abroad in many years.The Hudi minefield is situated in the mid western part of the Fanzhuang sector.Based on geological features and coal reservoir characteristic study,CBM hosting pattern and impact factors in the area have been studied.Thus following cognitions have obtained:structures in the area are simple,coal seams are thick and highly metamorphosed,stronger adsorptive capacity,higher gas content,better sealing and keeping conditions,accordingly abundant CBM resources.Since impacts from folded structures,CBM content in middle minefield is lower,increasing westward,increasing first then decreasing eastward and presents undulating from south to north.Positive correlation has existed between CBM content and coal buried depth.Coal seam accumulation,hydrogeological and seam closing cap conditions made the minefield a favorable CBM enrichment area.Keywords:Qinshui Basin;Hudi minefield;CBM;geological feature;hosting pattern 中国煤炭地质 COAL GEOLOGY OF CHINA Vol.23No.07Jul .2011 第23卷7期2011年7月 文章编号:1674-1803(2011)07-0022-06 doi :10.3969/j.issn.1674-1803.2011.07.06

山西沁水煤层气田地质特征1自然地理环境沁水煤层气田位于沁水

山西沁水煤层气田地质特征 1自然地理环境 沁水煤层气田位于沁水盆地南部北纬36°以南,行政区划隶属于山西省晋城市,包括晋城、高平、沁水、阳城等县市。区内地形为丘陵山地,沟谷发育,切割较深,地面海拔580m~1300m。较大的河流为沁河,其它有固县河等支流常年有水,大多汇入沁河。气候为大陆性气候,昼夜温差较大。2构造特征 里必区地形为山地地形,地表条件复杂,山体陡峭,沟谷切割,基岩出露,地表高差大,海拔高度700-1200m,总体构造形态为一北西倾斜坡带,地层平缓,地层倾角一般2°~7°,平均4°。断层不发育,断距大于20m的断层仅在西南部分布,主要有寺头断层以及与之伴生的次一级断层,呈一组北东向—东西向正断层组成的弧形断裂带。区内低缓、平行褶皱普遍发育,呈近南北和北北东向,褶皱的面积和幅度都很小,背斜幅度一般小于50m,延伸长度5km~10km,呈典型的长轴线性褶皱。 3含煤层简况 沁水区块地层由老至新包括下古生界奥陶系中统峰峰组(O2f)、上古生界石炭系中统本溪组(C2b)、上统太原组(C3t)、二叠系下统山西组(P1s)、下石盒子组(P1x)、上统上石盒子组(P2s)、石千峰组(P2sh)、中生界三叠系T、新生界第三系(N)、第四系(Q),其中主要含煤地层石炭系上统太原组和二叠系下统山西组,在盆地内广泛分布,是本区煤层气勘探主要目的层。 山西组:为三角洲沉积,一般有三角洲前缘河口砂坝、支流间湾逐渐过渡到三角洲平原相。地层厚度8m~90m,一般60m左右,岩性为灰、深

灰色砂泥岩互层夹煤层。本组一般含煤2层~4层,自上而下编号为1#~4#,其中3#煤单层厚度大,全区分布稳定,总体具有东北厚西南薄的趋势,为山西组主要煤层。沁水地区为3#煤层发育区,厚度3m~8m,局部夹炭质泥岩和泥岩夹矸1~2层。3#煤层顶板岩性主要为泥岩、粉砂质泥岩,底板主要为粉砂岩和泥岩。泥岩作为煤层顶、底板封盖层有利于煤层气的保存和集聚。 该组底部的K7砂岩,为本组底部的分界标志层,厚度最大可达10m,一般5m左右,以灰、灰白色中—细粒长石石英砂岩及石英砂岩为主,局部可相变为粉砂岩。 太原组:为一套海陆交互相沉积的复合沉积地层,厚度59m~125m, 一般大于70m,岩性为中-细粒砂岩、粉砂岩、粉砂质泥岩、泥岩、灰岩和煤互层,由5个从碎屑岩到石灰岩沉积的垂向层序构成,体现了海退-海进沉积旋回过程。本组含煤层6层~12层,自上而下编号为5#~16#,其中底部15#煤层单层厚度大、分布稳定,是本区主力煤层,厚度5.2m~6.65m。15#直接顶板岩性主要为泥岩或含钙泥岩,底板主要为泥岩。K2石灰岩常常成为15#煤层的直接顶板,造成煤层气运移逸散,使煤层气井产水量增加。 该组底部普遍发育的K1砂岩及中上部数层浅海相石灰岩为其重要的 区域对比标志层。 3.1K1砂岩。 为本溪组与太原组分界的区域标志层。岩性为灰、灰白、灰绿色中—粗粒或细粒石英砂岩、石英杂砂岩及岩屑石英杂砂岩,局部可相变为粉砂岩或泥岩。厚度最大可达10m,一般5m左右。

鄂尔多斯盆地构造演化及古地理特征研究进展讲解

卷 (Vo l um e ) 35 ,期 (N u m b e r ) 2 ,总 ( S U M ) 129 大 地 构 造 与 成 矿 学 Geo t ec t on i ca e t M e t a l l ogen i a 页 ( Pages ) 190 ~197 , 2011 , 5 (M a y, 2011 ) 鄂尔多斯盆地古生代中央古隆起形成演化与油气勘探 邓昆 1 , 2 , 张哨楠 1 , 周立发 3 , 刘燕 4 ( 1. 成都理工大学 油气藏地质及开发工程国家重点实验室 ,四川 成都 610059; 2. 山东省沉积成矿作用与沉 积矿产重点实验室 ,山东 青岛 266510; 3. 西北大学 地质系 ,陕西 西安 710069; 4. 中石油 长庆油田分公司 勘探开发研究院 ,陕西 西安 710021 ) 摘 要 :鄂尔多斯盆地古生代中央古隆起形成演化对该地区构造格局和油气勘探具有重要意义 。通过对古生代构 造背景 、地层体残余厚度 、奥陶系顶面构造演化等特征分析 ,刻画中央古隆起在不同沉积期构造演化特点 ,大体分 为 3个演化阶段 :初始演化阶段 :相对独立的中央古隆起形成于中晚寒武世 ; 发育阶段 : 中央古隆起在早奥陶世马 家沟期反映最为明显 ,为隆升剥蚀过程 ;调整 、消亡阶段 :石炭纪 - 二叠纪山西期古隆起仍有明显的显示 ,但其形态 与位置均发生了较大变化 ,与马家沟期的中央古隆起有较大差别 ,为低缓隆起 。晚二叠世以来不存在中央古隆起 。 中央古隆起对油气地质条件的控制作用体现在对沉积格局 、残余生烃坳陷 、储集条件 、盖层圈闭条件及油气运聚等 方面 。 关键词 :鄂尔多斯盆地 ; 中央古隆起 ; 形成演化 ; 油气勘探 文章编号 : 1001 21552 ( 2011 ) 022******* 中图分类号 : P618. 13 文献标志码 : A 组之上 ,香 1 井是山西组不整合于蓟县系之上 ,镇探 1井为太原组不整合于罗圈组之上等 (图 1 ) , 对中 央古隆起原先“L ”形展布形态及分布范围进行了修 正 ,其隆起的构造高点明显向西偏移 。在环县 、龙门 至宁县一带形成一个寒武系 、奥陶系缺失的三角形 隆起区 , 其面积约 11000 k m 2 。运用古构造图 、构造 顶面图 、构造演化史等构造解析方法 ,认为其形成于 中寒武世 ,并对构造演化阶段进行了划分 。 图 2显示 :古隆起顶部在镇探 1 井一线 ,不只缺 失奥陶系 ,而且还缺失寒武系 ,甚至可能缺失部分元 古界 。但是 ,地层的缺失不等于古隆起的存在 ,地层 缺失仅表示地质历史中的隆起 ,并不代表现今的隆 起 。下古生界展布特点表明 ,存在一个加里东期 - 早华力西期的古隆起是无疑的 。但它并不代表这个 古隆起在地质历史时期始终存在 。在拉平的石炭系 底面构造剖面图上存在一个削顶的隆起构造 ,说明 0 引 言 古隆起是沉积盆地内重要的构造单元 ,同时也 是控制油气聚集的地质因素之一 。关于鄂尔多斯盆 地中央古隆起形成演化等 ,前人已有大量研究 ,给出 了多种解释和不同的观点 。主要分歧体现在 : 古隆 起形成时代 、分布特征 、演化阶段和形成机制等 ,形 成于中新元古代 (汤显明和惠斌耀 , 1993 ) 、早寒武 世 (黄 建 松 等 , 2005 ) , 早 奥 陶 世 (张 吉 森 等 , 1995 ) 、中奥 陶 世 (解 国 爱 等 , 2003 , 2005 ) 、石 炭 纪 (王庆飞等 , 2005 ) 。形成机制的观点有 : 伸展背 景 下均衡 翘 升 (赵 重 远 , 1993① ; 何 登 发 和 谢 晓 安 , 1997 ) ,构造地体拼 贴 (任 文军 等 , 1999; 解国 爱等 , 2003 , 2005 ) ,继 承基 底 构造 格局 (贾 进 斗 等 , 1997; 安作相 , 1998 ) 。本文结合最新钻井 、测井及地震资 料分析的基础上 ,如灵 1 井是太原组不整合于长山 收稿日期 : 2010 203 216;改回日期 : 2010 205 217 项目资助 : 国家重点基础研究发展项目 ( 973 项目 ) ( 2003CB214601 )资助 。 第一作者简介 : 邓昆 ( 1968 - ) ,男 ,博士 ,讲师 ,主要从事石油地质教学及科研工作 。 Em a i l: dk_dengk@ 126. co m ①赵重远. 1993. 陕甘宁盆地中央古隆起及其形成演化. 西北大学.

沁水煤层气开采与集输

沁水煤层气开采与集输 孙建梅 概要:对沁水煤层气的地质、开采、集输做一分析,集各家之所长,对现状做一总结。 一、煤层气储量 沁水盆地总面积2.7万平方公里,煤层气总资源量为 3.97万亿立方米,占全国总量的10.8%,其中1000米以 浅的煤层气资源量为1.9万亿立方米。 二、沁水地区的地质及煤层结构 沁水盆地为中生代末形成的构造盆地:元古界、太古界为盆地基底;古生界、中生界组成盆地的构造层,包括震旦系,寒武系,奥陶系,上石炭统,二叠系,三叠系及局部残存的侏罗系;新生界不整合覆盖于盆地之上。盆地最深处奥陶系顶面深约2500米。 沁水盆地东为太行隆起,西为吕梁山隆起,南有中条山隆起,北有五台山隆起。构造面貌整体为一近南北向大型复式向斜,地质构造相对比较简单,仅在盆地边缘发育一些较大规模的断裂,断裂以北东、北北东和北东东向高角度正断层为主,内部以刺激褶皱为主。

沁水盆地的石炭——二叠系含煤层11-20层,其中可采煤层3-8层。全区稳定发育的可采煤层为太原组的15号煤层及山西组的3号煤层,煤层的总厚度大多在5米以上,煤层的变化总体趋势西薄东厚、南薄北厚。在盆地南北两端由于受岩浆活动影响煤阶为无烟煤和贫煤。

三、煤层气存在的状态 煤层气俗称“瓦斯”,它是一种混合气体,它的主要成分是甲烷,占瓦斯体积的90%左右,此外瓦斯中还含有少量的二氧化碳、氮气、乙烷及微量的其他气体。(甲烷完全燃烧生成二氧化碳和水,不完全燃烧会产生有毒的一氧化碳。) 煤层气是非常规天然气,常规天然气主要以游离气存在于砂岩为主要储集层的孔隙或裂隙中,而煤层气主要90%以上是以吸附状态附着于煤的内表面上,只有少量的

盆地的构造演化史分析—平衡剖面技术

盆地的构造演化史分析—平衡剖面技术 200613003* 摘要:盆地模拟做到了对盆地构造演化、油气生成、运移、聚集和分布等内容的定量研究。地史模型作为盆地“五史模型”之一,其模拟内容包括沉降史、埋藏史及构造演化史。而平衡剖面技术,则是目前进行盆地构造演化史分析的重要手段。本文结合《盆地模拟与资源评价》的课堂教学内容以及前人研究成果,总结了平衡剖面技术的原理、应用、尚存不足及其发展动向。 关键词:构造演化史;平衡剖面技术;应用;尚存不足;发展动向 1平衡剖面技术的原理 Dahlstrom等(1969)定义平衡剖面技术为把剖面上的变形构造通过几何学原则全部复原成合理的未变形剖面的技术。据物质守恒定律,可推导出体积守恒、面积守恒和层长守恒等系列平衡剖面恢复的几何法则。当岩层长度在变形与未变形的两种状态下等是,剖面为平衡的。其编制原则如下: (1)面积守恒原则。在地层变形前后其地层所占面积应是不变的,对比区域在变形前后是同一种岩石,若孔隙度保持不变,计算过程中构造压实作用不考虑。(2)断层法则。断层活动引起的岩层缩短在上、下岩层一致。 (3)能量最小法则。断层在能量消耗最小部位发生。 (4)伸缩量一致原则。岩层经过断裂、褶皱,其伸缩量应基本一致。 2平衡剖面技术的应用 平衡剖面技术已普遍应用于挤压构造和褶皱一冲断带中的构造分析,并能定量描述变形和形成发育过程。 李汉阳等(2013)利用平衡剖面技术对川西凹陷侏罗系剖面进行了构造恢复,编制了构造发育剖面,恢复了该区的构造演化史。 准噶尔盆地西北缘为典型的前陆冲断带,复杂的地质条件致使地震波速横向变化较大,郭峰等(2012)利用平衡剖面技术,解决了如何研究该区构造演化及动力学机制这一难点。结果表明,研究区经历了挤压、伸展、挤压三期构造运动,构成一完整的构造旋回。其中,晚二叠世存在一个小幅度的快速挤压期,而三叠纪为构造挤压最强烈期,对该区构造演化、构造格架形成、油气运聚成藏等均具重要影响和控制作用。同时文中提出,在复杂的前陆冲断带,可采取以下方法提高恢复结果的可靠性:选择合适的地震剖面线;采用变速时深转换获取可靠的地质剖面;对不同深度的地层采用不同的变形机制恢复;去压实校正过程中,按岩性分段处理,减少由岩性横向变化大引起的误差。 汤良杰等(2008)在辽东湾选取一地质剖面进行平衡剖面分析,表明渤海盆地的新生代构造演化分为3阶段:a.断陷期,孔店组至沙四段沉积时期为断陷早期,沙三段沉积时期为强烈断陷期。b.断拗期,沙二段至沙一段沉积时期为断拗早期,东三段一东二段沉积时期为强烈断拗期。c.坳陷期(东一段沉积时期至第四纪)。 邹东波等(2006)为研究柱海地区的构造演化史,选取了横贯研究区的两条地震剖面,利用平衡剖面技术恢复出了这两条剖面在各个沉积历史时期的厚始沉积剖面,将桩海地区中生代以来的构造演化历史分为四阶段:三叠纪到侏罗纪中期的印支运动褶皱发育期、晚侏罗纪到白垩纪燕山运动断陷和挤压发育期、早第三纪断陷发育期、第四纪坳陷期。 刘学峰等(2004)以平衡剖面理论为指导,利用平衡剖面反演技术,研究了松辽盆地北部深层代表性剖面的构造发育史。

沁水盆地地质概况

沁水盆地煤层气赋存区域地质背景 2.1 沁水盆地地质概况 沁水盆地位于山西省东南部(见图1),盆地总面积436.8km2,煤炭资源量29.16万t,具有形成煤层气的丰富物质基础。沁水盆地是我国重要的含煤盆地之一,且据《中国煤层气资源》预测:其煤层气资源量达3.28×1012m3占全国煤层气总资源量的10%左右,是我国煤层气资源勘探的重点区域[9]。 图1 沁水盆地区域构造背景图 盆地现今构造面貌为一近南北向的大型复式向斜,次级褶曲发育。南部和北部以近南北向褶曲为主,局部为近东西、北东和弧形走向的褶皱;中部则以北北东向褶皱发育为特点。断裂以北东、北北东和北东东向高角度正断层为主,集中分布于盆地西北部、西南部及东南部边缘。盆地地层属华北地层区划缺失志留纪、泥盆纪和下石炭世地层。沁水盆地自下而上钻遇的主要地层有峰峰组(O2f)、本溪组(C2b)、太原组(C3t)、山西组(P1s)、下石盒子组(P1x)、上石河子组(P2s)、石千峰组(P2 sh)和第四系(Q)等,其中山西组和太原组为主要含煤层系,3#和15#煤层为煤层气勘探的主要目的层,3#煤层为局部勘探目的层。 根据盆地内的构造发育特征、煤层埋藏深度、煤阶分布、煤层气含量变化等特

沁水盆地煤层气赋存区域地质背景 点,将盆地内石炭——二叠系含煤地层的煤层气富集单元划分为沁南富气区、东翼斜坡带富气区、西翼斜坡带富气区、西山富气区和高平——晋城富气区[10]。沁南富气区总含气面积3630km2,分为樊庄、潘庄、郑庄三个区块[11][12]。 研究区沁水盆地南部煤层气田位于沁水复向斜南部晋城地区,东临太行山隆起,西临霍山凸起,南为中条山隆起,北部以北纬30°线为界连接沁水盆地腹部,面积约3260km2,包括樊庄区块,潘庄区块,郑庄区块等(图2)。据已经取得工业产能的煤层气井资料,计算高产富集区内探明含气面积346km2,地质储量754×108km3[13]。边缘出露地层老盆地内出露较新地层,下古生界在盆地四周出露地表向盆地内部依次出露上古生界、中生界,盆地中部三叠纪地层大面积出露。 图2 沁水盆地南部煤层气田区块位置图 2.2 樊庄区块煤炭地质概况 沁水盆地樊庄区块位于山西省晋城市西北85km处。区块南北长18.53~19.96km 东西宽16.37~19.27km,面积398km2。樊庄区块位于沁水盆地南部斜坡,总体构造形态为一马蹄斜坡带,地带宽阔平缓,地层倾角一般为2°~7°,平均4°左右。区内大

沁水盆地东南缘二叠系上石盒子组地层特征研究

1 区域地质背景 沁水盆地位于山西省东南部,北纬35°-38°,东经 111°00'-113°50',总体呈北北东向延伸,中间窄,呈 哑铃状。盆地东西宽约120km,南北长约330km,总面积逾 423×10km 。古构造带上属于华北地台中带,是在燕山期剪切 挤压不断增强、隆升不断扩大的背景下形成的残余构造盆 地。燕山期,华北地区剪切挤压应力作用不断增强,早-中侏 罗世的大华北盆地逐渐向鄂尔多斯地区退缩,至晚侏罗-早白 垩世的燕山运动中期山西地区已成为隆升区,位于其上规模 最大的复式向斜型沁水盆地最终成型(陈刚等,1998)。 沁水盆地石炭-二叠系的地层平行不整合于奥陶系之 上,自下而上包括湖田段、太原组、山西组、下石盒子组、 上石盒子组、孙家沟组。湖田段为奥陶系灰岩侵蚀面之上一 套铁铝岩层的组合。太原组和山西组为主要含煤岩系,太原 组主要以石灰岩、铝土质泥岩、粉砂岩、粉砂质泥岩及砂岩 为主,厚44.9-193.48m,含多层可采煤层,煤层总厚0- 16.89m,平均7.19m。山西组以砂岩、粉砂岩和泥岩为主, 厚18.6-213.25m,含可采煤层1-2层,总厚0-10m,平均 4.2m。太原组的15号煤层和山西组的3号煤层在全区广泛分 布,横向分布稳定,厚度较大,是该区的主采煤层和煤层气 储层。石盒子组以砂岩、粉砂岩、砂质泥岩、泥岩为主,全 组厚度400-600m,分为5个岩性段,即骆驼脖子段,化客头 段,天龙寺段,神岩段、平顶山段,纵向上底部夹有煤线和 薄煤层,下部主要为黄、绿色砂岩夹泥、页岩,中部以杏黄色夹紫红色泥页岩为主,上部杏黄色与紫色、巧克力色泥岩互层或以后者为主,顶部为黄绿色、灰黄色、灰白色砂岩为主夹杂色泥岩。孙家沟组为石千峰群下部地层,主要由红色、砖红色泥岩,粉砂质泥岩夹长石砂岩组成。 孙 杰 沁水盆地东南缘二叠系上石盒子组地层特征研究 (山西省地质调查院,山西 太原 030006) 图1 沁水盆地位置示意图(图中实线为剖面位置)

准噶尔盆地的类型和构造演化

收稿日期:20000507;修订日期:20000911 作者简介:蔡忠贤(1963—  ),男,博士,副教授,矿产资源普查与勘探专业,现在石油大学博士后站工作。①中国科学院兰州地质研究所1准噶尔盆地构造特征及形成演化[R]119851 准噶尔盆地的类型和构造演化 蔡忠贤1,陈发景2,贾振远2 (11石油大学盆地与油藏研究中心,北京102200;21中国地质大学,北京100083) 摘 要:准噶尔盆地的早二叠世属于裂谷还是前陆盆地,存在意见分歧;晚二叠世—老第三纪 盆地的性质也不确定。文中通过对盆地构造几何学、沉降史、热史及火山岩的综合分析研究,对 盆地类型和构造演化获得了一些新的认识:(1)准噶尔盆地在早二叠世为裂谷,晚二叠世为热冷 却伸展坳陷,三叠纪—老第三纪为克拉通内盆地,新第三纪至今,由于印度板块与亚洲大陆碰撞 才形成陆内前陆盆地。(2)对石炭纪—早二叠世的岩浆活动结合区域构造资料的研究表明,准 噶尔地区古生代的板块运动和造山作用具软碰撞特点,早二叠世的裂谷盆地是在软碰撞背景下 造山带伸展塌陷的产物。(3)地幔热对流作用可能是软碰撞造山后伸展塌陷的主要深部动力学机制。 关键词:准噶尔盆地;裂谷;热冷却坳陷;克拉通盆地;软碰撞;伸展塌陷 中图分类号:P544+14; 文献标识码:A 文章编号:10052321(2000)04043110 0 引言 准噶尔盆地是新疆北部自二叠纪以来形成的大型陆内叠合盆地,目前是我国含油气前景最有希望的地区。尽管20世纪80年代以来开展了大量的地球物理和地质研究工作,但由于盆地遭受改造,在盆地类型和成因方面仍存在着诸多的分歧。中国科学院地学部①将盆地构造演化划分为4个阶段,即早二叠世断陷,晚二叠世拗陷,三叠纪—第三纪断拗和第四纪上升阶段。吴庆福[1]认为二叠纪为裂陷,三叠纪—老第三纪为拗陷,新第三纪以后为收缩上隆阶段。尤绮妹[2]的划分是:石炭纪—三叠纪为裂谷阶段,侏罗纪为中央隆升阶段,白垩纪以后为山前拗陷阶段。赵白[3]的划分是二叠纪为断陷、拗陷阶段,三叠纪为断拗阶段,侏罗纪—老第三纪为拗陷阶段,新第三纪以后为萎缩上隆阶段。肖序常[4]则认为晚石炭世—早二叠世为海相前陆盆地。杨文孝[5]也将早二叠世划为海相前陆,晚二叠世和新第三纪—第四纪划为陆相前陆,之间三叠纪—老第三纪划为振荡型陆相盆地。上述划分意见中归纳起来主要的分歧在于对盆地早二叠世的性质是张性还是压性的认识以及晚二叠纪—老第三纪拗陷盆地的性质。近来,这种分歧不仅未缩小,反而扩大。孙肇才[6]主张应该放弃早期盆地是塌陷或张性的认识,将准噶尔看作是一个在石炭纪—二叠纪前陆基础上,经过 —134—第7卷第4期 2000年10月地学前缘(中国地质大学,北京)Earth Science Frontiers (China University of G eosciences ,Beijing )Vol 17No.4Oct 12000

关于沁水县煤层气产业发展情况的调研与思考

关于沁水县煤层气产业发展情况的调研与思考 2011-08-09 10:40:36 张号 一、基本情况 沁水县地处沁水煤田腹地,是我国煤层气资源最为富集的地区。据全国煤层气资源评价结果,截至2007年底,沁水煤田煤层气地质资源量约为3.95万亿立方米,资源丰度为1.46亿立方米/平方公里,甲烷含量达95%左右,发热量达8000大卡/立方米。其中,沁水县境内煤层气资源量为5000亿立方米,占沁水煤田煤层气资源量的12.7%,占全省煤层气资源量的5%。 (一)抽采企业情况 在我县区域内共有煤层气抽采企业5家,登记煤层气区块5个(分别是:郑庄区块、樊庄区块、潘庄区块、枣园区块、柿庄南区块),面积1493.2平方公里,已施工煤层气抽采井2256口,投入运行井1565口,2009年产气量12.13亿方,预计2010年底建设产能30亿方,产量20亿方。其中: (1)中石油公司在我县范围内勘查面积955平方公里,已施工抽采井938口,

投产运行井617口,年生产能力达2.1亿方。(2)中联公司在我县范围内勘查面积538.2平方公里,已施工抽采井322口,投产运行井205口,年生产能力达1.35亿方。(3)亚美公司和中联公司合作,在其合同区域范围施工抽采井13口,投产运行井6口(均为高产水平井),年生产能力达5500万方。(4)格瑞克公司和中联公司合作,在其合同区域范围已施工抽采井69口,投产运行井57口,年生产能力达1300万方。(5)蓝焰公司现已施工抽采井2000余口,排采运行井数1037口(其中在我县范围内施工914口,投产运行井680口),年生产能力达8亿方。 (二)加工转化企业情况 我县共有煤层气加工转化企业5家,其中:压缩煤层气企业2家,压缩规模达到日处理能力10万方;液化煤层气企业3家,日处理煤层气90万方。另外,中联公司自建压缩站压缩能力30万方/日,蓝焰公司自建压缩站压缩能力25万方/日。 正在建设的项目有:山西能源投资控股有限公司的100万方/日煤层气液化项目。 列入“十二五”规划的煤层气项目有:山西易高煤层气有限公司二期65万方/日煤层气液化项目、山西沁水顺泰能源发展有限公司煤层气液化技改项目(50万方/日)、南京中油恒燃石油燃气股份有限50万方/日煤

沁水盆地煤层气资源量评价与勘探预测

加工转化 沁水盆地煤层气资源量评价与勘探预测 薛 茹1 毛灵涛2 (1 郑州航空工业管理学院建筑工程管理系,450015; 2 中国矿业大学(北京)煤炭资源与安全开采国家重点实验室北京100083) 摘 要 根据 煤层气资源/储量规范(试行) 中的容积法对沁水盆地煤层气资源进行 计算,提出了综合考虑区域构造单元、含煤地层沉积特征和实际分布范围来划分计算单元的 划分原则,并对沁水盆地煤层气资源的勘探进行了预测分析。 关键词 煤层气 资源评价 沁水盆地 盖层 气藏 1 沁水盆地地质概况 沁水盆地位于山西省中部及东南部,东以平定-昔阳-左权-长治-晋城一线的煤层露头线为界,西至霍山隆起以东煤层露头线与汾河地堑的东部边界,南起阳城,北抵盂县、寿阳。盆地长轴总体呈NNE向延伸,南北长约320km,东西宽约180km,有效含煤面积31100km2。 盆地的沉积盖层自下而上依次为本溪组、太原组、山西组、下石盒子组、上石盒子组和石干峰组。其岩性以含砾砂岩、砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩、粉质泥砂岩、泥岩及煤层等,其中能够对煤层气起到封盖作用的岩性主要是泥质岩类,包括粉砂岩、泥质粉砂岩、粉沙泥质岩及泥岩。就含煤层段而言,泥质岩很发育,山西组泥岩百分含量在60%左右,太原组泥岩百分含量在50%以上,且变化范围不大,全区稳定发育,是煤层气吸附储集的良好盖层。 煤层不仅是煤层气藏的源岩,同时又是煤层气藏的储层。煤层的稳定发育并具有一定的厚度和规模是煤层气富集的基础。沁水盆地稳定发育的主要可采煤层主要是太原组和山西组,煤层总厚度变化在3 65~18 5m之间。其平面展布规律,在南北方向上是由北向南煤层增厚,在东西方向上是由西向东煤层变厚。 2 煤层气资源评价 2 1 资源量计算方法的确定 煤层气资源量的大小、分布是煤层气地质评价的重要内容,也是煤层气开发前经济预算的主要依据。煤层气资源量计算的准确与否直接影响到煤层气开发的经济效益。所以,煤层气储量计算单元的划分、资源量计算方法及计算参数的确定等问题,是当前煤层气科技工作者的工作重点。 目前,国内外普遍的作法是以煤样的含气量和煤炭储量的乘积求出煤层气资源量[8]。其中含气量以混合气体含气量来计算,煤炭储量以可开采煤层计算。然而,有实例证明,这种计算方法所得计算结果往往与气井的实际产量相矛盾。鉴于煤层气与天然气的明显差异,本文在进行沁水盆地煤层气资源计算时根据 煤层气资源/储量规范(试行) 中的容积法,对全盆地范围内的煤层气资源量进行计算。 所谓容积法,即: Q i=C i H i D 10-2(1) G j=Q j A j(2) G= G j(3)式中:Q j I单元资源丰度,108m3/km2; C i I单元的煤层气含量,m3/t; H i i单元煤层厚度,m; G i i单元煤层气资源量,108m3; D i单元煤层平均容重,m3/t; A i i单元资源量计算面积,km2; G 煤层气总资源量,108m3。 2 2 资源量的计算 2 2 1 计算过程 66中国煤炭第33卷第5期2007年5月

构造演化

溱潼凹陷构造演化与成藏过程 1 区域概况 苏北盆地是苏北-南黄海盆地的陆上部分,位于江苏省长江以北地区,面积32800km2。盆地西邻郯庐断裂,北接扬子地块与华北地块缝合带,南依扬子褶皱系,其形成和演化直接受郯庐断裂的控制,与望江、潜山、无为、沭阳等盆地同期发育于白垩纪-第三纪,并以同向走向(北东),右行雁行排列,为同一应力场控制的盆地群。苏北盆地西南窄(约80km),东北宽(约120km),盆地轴线与郯庐断裂呈30o交角,其构造发育与郯庐断裂的右行活动密切相关,经历了中、新生代二期裂陷旋回和坳陷的演化过程,属中、新生代形成的中国东南部陆地上最大的近海复合含油气盆地(图1)。 图1 苏北盆地构造位置图 Ⅰ-苏北盆地Ⅰ1-东台坳陷Ⅰ2-建湖隆起Ⅰ3-盐阜坳陷Ⅰ4-滨海隆起Ⅱ-望江盆地Ⅲ-潜山盆地Ⅳ-无为盆地Ⅴ-沭阳盆地Ⅵ-南陵盆地Ⅶ-宜城盆地Ⅷ-南渡盆地Ⅸ-常州盆地

苏北盆地是前震旦陆壳和扬子古地台双层基底上发展起来的中新生代断坳复合盆地,盆地的构造格架明显受到郯庐断裂、鲁苏隆起、苏南隆起三个区域构造单元的影响,其中郯庐断裂的右行走滑对苏北盆地的“多凸多凹”的网状构造格局的形成和凹陷的沉积充填演化具主控作用(周荔青等,2006)。大量地震测线已揭示了北东向断裂是盆缘和盆内坳陷区与隆起区的主要分界断裂,也是形成单断坳陷和单断凹陷的主断裂,这些断裂延伸长度一般大于50km,长者可达200km;断距多在1000m以上,小者也有600m,最大可达4000m,普遍具走滑-伸展和同生生长性质。近东西向的“一隆二坳”由北向南分别为盐阜坳陷、建湖隆起、东台坳陷,两坳陷又由八个凹陷与十个凸起、低凸起构成。盆地内二、三、四级断裂极为发育,两组断裂呈近东西向及北东-北东东向,形成南北、东西分块。受基底起伏影响,盆地内发育北北西向构造高带,又起到东西分带作用。 因此,苏北新生界盆地具有构造分割性强的特点,单个凹陷面积900-5000km2,并均可划分出断阶带、深凹带、内斜坡带、枢纽带、外斜坡带和低凸起带构造单元。同时每个凹陷一般又被3~5个次级洼陷间北北西向高带或低凸起分割为4-6个洼陷(图2)。 图2 苏北盆地构造格架图

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