水文地质条件对煤层气赋存控制作用分析

水文地质条件对煤层气赋存控制作用分析

随着社会主义市场经济的发展与改革开放进程的不断深化，人们对地质条件对煤层气赋存的控制作用的关注度变得越来越高。水文地质条件对煤层气的运移与赋存具有很大的影响，因此，将从水文地质条件的角度出发，对其煤层气赋存的控制作用进行有效性研究。

标签：水文地质条件；煤层气；赋存；控制作用；研究

煤层气在生产过程中主要以吸附的形式赋存在煤层的空隙中，而地下水通过地层的压力对煤层气的吸附聚集活动具有一定的控制作用。本文将重点阐述水文地质条件控制煤层气的作用与效果，为煤层气的科学赋存寻找良好的控制手段。

1 关于水力封闭控气对煤层气赋存的控制作用研究

水利封闭控气对煤层气赋存的控制作用的表现是：水力封闭的控气作用主要发现在断裂发育较弱的宽缓单斜或向斜地带，且断裂构造属于不导水性的断裂，尤其是边界的断层，具有逆掩、挤压性质，进而形成隔水边界。上浮新生界的松散空隙所具有的含水层与煤系地层的含水层，下伏灰岩岩溶的裂隙含水层缺少水力联系，由于水文地质条件相对简单，煤层直接充为含水层成为顶板含水层，水动力相对较弱。地下水的径流速度相对缓慢与停滞，地下水主要以重力驱动或静水压力的方式进行流动。含水层主要依赖浅部露头的大气降水进行补给，其中水力封闭的控气作用主要在深部发生，地下水主要通过压力传递的作用，使得煤层气尽量吸附在煤中，使得煤层气集中而不再发生运移。比如说晋城矿区中的潘庄井田，区域断层为单斜构造，水文地质条件相对简单，煤系下伏的奥陶系灰岩中的太原组含水层、上下石盒子组、山西组含水层以及新生界的含水层相互独立，不具有水力联系径流强度较弱，含水性弱，矿化度高、渗透系数低，深部的地下水径流速度缓慢，将煤层中所具有的煤层气逐渐封闭起来。

2 针对水运转移的逸散作用对煤层气赋存的影响研究

水运转移的逸散作用对煤层气赋存的影响的主要表现是：一是煤系中砂岩裂隙含水层或者灰岩岩溶的含水层径流控制煤层气的运移逸散，即当煤系中的砂岩裂隙含水层或者灰岩岩溶的含水层所具有的水动力增强的时候，同导水断层或者煤层与裂隙之间所产生的水力进行联系，极有可能造成煤层气的含量大量降低，这是因为灰岩岩溶的裂隙含水层的透水性与富水性强，地下水的流动不断带动煤层中包含的煤层气发生运移，并在断裂带与裂隙岩溶的发育地段出现逸散状况；二是煤系下伏的灰岩岩溶裂隙的含水层径流控制煤层气的运移逸散，即在北方反是因为断裂发育，且下伏奥陶系的灰岩岩溶裂隙与煤系的含水量径流产生水力联系的区域，同时也是煤层气频发的区域，比如说河北的峰峰矿区、开滦矿区、太行山的东麓煤田等，这些区域属于张性的断层发育，地下水的流动方向与断裂平行逐步形成地下水强径流带，伴随着储层的压力不断降低，进而导致煤层吸附气的解吸，从而导致煤层气的含量降低；三是煤系上覆的新生界松散空隙中的含水

层径流控制煤层气的运移逸散，即当新生界的松散空隙中的含水层具备水动力条件与富水性时以及完整的径、补、排条件时，地下水的径流作用将有助于携带煤层气进行运移逸散。

3 针对水力封堵控制对煤层气赋存控制作用的研究

水力封堵控制对煤层气赋存控制作用的表现是：水力封堵控气主要体现在单斜或不对称的向斜中，在一定程度的压力差条件下，煤层气从高压力区逐步向低压力区流动，压力逐步降低使得煤层气被解吸，进而形成煤层气逸散带。一是煤系的上覆含水层，即在一些隐伏的煤田，煤系地层被较大厚度的新生界地层所覆盖，但由于新生界的松散含水层的径流速度较缓慢，且处于相对的封闭状态，这使得含水层对于顺煤层并向上运移的煤层气拥有封堵的作用，比如说淮南的目标区，其核心含水层是新生界的松散孔隙的含水层，灰岩裂隙与煤系砂岩的含水层，此区域为向斜或单斜的构造，煤系地层多与底部的含水层接触，煤层气相对富集；二是煤系中的煤层或者含水层，即当地下水的径流方向和煤层气的顺层运移方向呈现出相反现象时，地下水的运动对煤层气的运移具有完全的封堵作业，这有助于保存煤层气，比如说开滦矿区，开平向斜是不对称的向斜，东南翼缓，西北翼陡，两翼的岩层露头是东南翼低而西北翼高，从而导致地下水是由新生界的松散孔隙含水层向着西北翼进行补给，向着东南翼进行排泄，因而西北翼的地下水径流的方向和煤层气的顺层运移方向是相反的，由于煤层自身不存在地下水的垂直方向补给，进而有助于保存煤层气，而东南翼是由于地下水的径流方向和煤层气的运移方向是一致的，进而导致煤层气沿着地下水径流进行运移逸散。

综上所述，水文地质条件在控制煤层气方面具有双重性的作用，一方面可以有效保存已经聚集的煤层气，另一方面可以致使煤层气出现逸散现象。其最为根本的原因是地层含水层的压力出现变化，在高含水层势能与高储层压力的区域，同时是煤层气较为富集的区域，而在一些含水层势能与储层压力较低的区域，煤层气极有可能出现逸散现象。

4 结语

在实际的生产活动中，水文地质条件控制煤层气的赋存具有双重性作用，既可以起到保存并聚集煤层气的效果，同时可以致使煤层气出现逸散状况，其中最为根本的原因是含水层的压力变化。因此，在新时期加强水文地质条件对煤层气赋存的控制作用的研究，有助于增强区域煤层气的生产潜力。

参考文献

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