宁夏煤层气的富集控制因素浅析

宁夏煤层气的富集控制因素浅析
煤层气是以甲烷为主要成份赋存在煤层中的一种非常规天然气。

煤层气的富集程度由含煤地层有机质含量、沉积相、地质构造、煤层特征、变质程度、煤层埋深、水文地质条件及盖层岩性等主要控制因素决定。

综合研究表明认为同一含煤地层中，泥岩分布区煤层气含量高于砂岩分布区；浅层高变质煤层也可具超级含气量；控煤构造以逆冲断层为主，易于煤层气蕴藏。

通过研究煤层气赋存地质特征，可对煤层气资源的分布以及资源潜力进行评价。

标签：煤层气；沉积环境；构造；变质；水动力
通过研究宁夏煤层气赋存地质特征，可对宁夏煤层气资源的分布以及资源潜力进行评价，提出有效建议。

侏罗纪煤层气资源量比重较大，有着很好的资源发展潜力。

1 沉积环境对煤层气的影响
煤层中的有机质含量是煤层气生成的物质基础；研究煤层的沉积环境是分析煤层气富集情况的因素之一，煤层气的富集程度和保存条件与煤层沉积建造和构造演化关系密切。

就研究区二叠纪山西组和侏罗纪延安组煤层煤层气成气条件做简要分析。

1.1 山西组煤层
二叠纪山西组煤层的沉积环境为是冲积平原环境，沼泽的种类主要有三种，即河道边缘沼泽、分流河道充填沼泽、三角洲朵叶废弃平原化沼泽。

覆水较浅，两岸洪水漫延沉积对其产生影响，使得镜质组含量降低。

石嘴山、马莲滩等地的煤层在上三角洲平原泥炭沼泽中形成，覆水深，煤层的镜质组含量相比于其他地区要高很多。

垂向上，煤层沉积环境为上三角洲平原-冲积平原相，[1]自上而下镜质组的含量降低，而无机质和惰质组的含量增高。

1.2 延安组煤层
侏羅纪延安组煤层沉积环境为湖泊三角洲平原；沼泽为三角洲分流河道、平原化沼泽和分流河道边缘沼泽。

主要分布于银川宁东地区中部和汝箕沟矿区，横向上岩性有很明显的变化规律，泥炭沼泽的覆水深度大，煤层中有较高的镜质组含量。

银川宁东地区西北部沉积环境为冲积平原，为河道废弃沼泽和河道边缘沼泽，泥炭沼泽的环境比较干燥，能够持续很长时间，煤层中有含量较高的惰质组，镜质组的含量比较低。

固原含煤区和宁东含煤区的中南部成煤环境为湖滨平原和三角洲，泥炭沼泽的覆水深度大，有着比较开阔的水域，煤层中的镜质租含量比较高。

[2]
在垂直方向上，煤系的建造环境处于均衡沉降环节，有着比较明显的沉积层
序。

冲积平原形成的煤组中惰质组含量比较高，镜质组的含量较低。

而三角洲环境中的煤组中，镜质组的含量比较高，惰质组的含量比较低。

早期形成的分流河道边缘沼泽，覆水深度比较浅，晚期的废弃河道和平原化沼泽成煤环境沼泽覆水深度比较深，其中的镜质组含量比较少，而惰质组的含量高。

2 构造对气体蕴藏影响
构造演化是对煤层气富集成藏的最主要的因素，是聚煤盆地回返抬升和后期演化综合叠加的结果。

研究区属鄂尔多斯盆地西缘的逆冲构造带，主要控煤构造为逆冲构造，具有明显的分带性，阶梯状构造群是煤层气储藏的有利地带。

由于受多期次构造运动以及岩石物性差异的影响形成了不同的赋煤构造。

银川宁东含煤区地处鄂尔多斯西缘拗陷带中段，属盐池台陷和陶乐台拱两个三级构造单元，中西部构造多为走向近南北的弧形断裂和轴向近南北的褶皱。

根据我区构造单元特征推测，在横山堡、刘家庄等地气源保留较好；根据贺兰山东西两麓大断裂逆冲断层及黄河大断裂构造特征分析认为在汝箕沟、石炭井、白箕沟等老矿区有利于煤层气成藏。

汝箕沟矿区内的煤层气分布受不同地段次一级小型构造影响，使含气载体的结构发生了改变，煤层气的吸附能力增强了，但是煤层气在载体中的运移能力降低了；因此，煤层气的分布特征因受小的羽状断层、裂隙发育等的影响造成煤层气含量增高，煤层气吸附力增强，但渗透率降低。

3 封闭条件、变质及埋深影响
良好的封闭条件才能使煤层气得以保存，尤其是可塑性好的泥岩、炭质泥岩都具有良好的闭气性。

由于泥岩、炭质泥岩是致密层且柔韧性好，不易在构造演化过程中产生裂隙，减少了游离气的逸散。

作为有效的盖层（封闭层），既控制着地下水的运移，又驱动着裂隙和孔隙中的吸附气随水流进行运移。

地下水活动的过程中水被吸附在裂隙和孔隙的表面，降低了载体对煤层气的吸附能力，从而增大了煤层气的排泄能力，煤层气向外部的渗流运移和扩散也同时减少，保证了地下较高的气层压力，减少了地下水渗流而引起的煤层气损失。

若盖层渗透能力好，气体则会向渗透性好的地层中运移，尤其是砂岩，加之水动力的影响，煤层中吸附气也会被解吸出来转移到渗透层中去。

总而言之，煤层气含量在泥岩分布区高于砂岩分布区。

含气载体所经受的气体压力是决定煤层气含量大小的基本要素之一，在相同深度的压力条件下，含气载体变质程度越高，煤层气含量可能越大，即随着挥发成份的变化，含气载体对煤层气的吸附量随之增大。

结合煤层埋藏深度，煤层气勘查开发的实际需要，将煤层气的储存深度划分成三个区间，分别是小于1000米，1000到1500米和1500米以上。

有7成左右的煤层气资源量存在于小于1500米的区间中。

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4 结束语
煤层气的富集成藏是很复杂的演化过程，是多种地质因素综合作用的结果。

上述仅是对宁夏地区煤层气富集情况各种控制因素的概略综合分析。

总而言之，构造沉降作用有利于煤层气赋存，逆断层为有利构造类型；随煤层埋深增加，煤层气吸附量增加，临界埋深后则降低；水利封堵和水利封闭控气具有保护作用。

三角洲环境中的煤组中，镜质组的含量比较高，惰质组的含量比较低，特别是侏罗纪煤层气资源量比重较大，有着很好的资源发展潜力。

泥岩分布区煤层气含量高于砂岩分布区。

煤变质的程度比较高，能够很好地吸附甲烷，煤层气含量比较大，成藏条件也比较优越，有着很好的开发前景。

参考文献
[1]黎水宝，张丽勤，蒋晨，等.碳交易促进宁夏煤层气综合利用的研究[J].环境工程，2016，02：159-163.
[2]逄建东，汪雷，臧晓琳，等.古交地区煤层气地质条件及资源潜力分析[J].科学技术与工程，2015，33：155-160+165.
[3]戈双武，龙如银.我国煤层气CDM项目的潜力与对策研究[J].中国矿业大学学报（社会科学版），2010，03：19-25.。