烏魯木齊礦區(qū)煤層氣構(gòu)造控氣分析

胡永

摘 要：本論文以烏魯木齊礦區(qū)為研究對象，根據(jù)本區(qū)的構(gòu)造形態(tài)，研究該區(qū)構(gòu)造對煤層氣生氣量的控制作用、構(gòu)造對煤層氣儲集控制作用、構(gòu)造對煤層氣封蓋控制作用，總結(jié)了該區(qū)煤層氣富集的構(gòu)造區(qū)域。

關(guān)鍵詞：烏魯木齊礦區(qū)；煤層氣；構(gòu)造控氣

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.13.044

烏魯木齊礦區(qū)位于準(zhǔn)格爾盆地南緣，含煤面積900多km2，發(fā)育有早-中侏羅紀(jì)西山窯組和八道灣組低變質(zhì)煙煤，含煤30余層，煤層總厚49.14-146.76m，其中有數(shù)層>8m的巨厚煤層，通過以往研究，該區(qū)域煤層氣具有一定潛力。煤層氣富集是生成、儲集、封蓋、運移、聚集、保存等六方面條件及其動態(tài)發(fā)展過程的有利配置，是構(gòu)造因素控制之下諸多地質(zhì)因素耦合作用的結(jié)果，所以本文根據(jù)本區(qū)的構(gòu)造特征對構(gòu)造控氣進(jìn)行分析，研究本區(qū)的煤層氣的富集性。

1 區(qū)內(nèi)構(gòu)造概況

本區(qū)大地構(gòu)造位于天山褶皺帶北部中央部位。由一系列北西西向，近東西向及北東東向的斷裂、褶皺及山間盆地組成，其斷裂主要為壓性，褶皺均以復(fù)背斜形式展現(xiàn)，東部構(gòu)造形跡呈波浪起伏。

2 構(gòu)造對煤層氣生氣量的控制作用

煤層氣是煤在成巖作用和變質(zhì)作用過程中生成的伴生產(chǎn)物，煤化作用過程也就是煤層氣的生成過程，構(gòu)造對煤變質(zhì)的控制也就是對生氣量的控制。

本區(qū)煤層形成于早中侏羅世，晚侏羅世和白堊世時準(zhǔn)噶爾盆地繼承性的拗陷沉積，研究區(qū)內(nèi)厚達(dá)1505米左右。隨著上覆巖層的增厚、壓實作用、煤層溫度增高，煤化作用進(jìn)行，煤層氣生成。

喜馬拉雅期造山運動，天山快速抬升，在準(zhǔn)噶爾盆地南緣形成推舉構(gòu)造帶，煤層生氣結(jié)束，而推舉帶前緣斷裂帶以北地區(qū)，喜馬拉雅運動仍然繼續(xù)拗陷快速接受沉積，第三系沉積和第四系沉積厚度達(dá)3500m，拗陷區(qū)侏羅系煤系埋深增加，溫度升高，煤的深成變質(zhì)作用持續(xù)發(fā)生，煤變質(zhì)加深，反射率值增大，煤變質(zhì)作用持續(xù)增高，煤層氣生成量增大。

3 構(gòu)造對煤層氣儲集控制作用

推舉應(yīng)力使研究區(qū)內(nèi)發(fā)育著大小不同的背斜、向斜、單斜構(gòu)造，這些構(gòu)造單元也是儲氣單元。

封閉的向斜是煤層氣富集的有利場所，向斜軸部儲氣能力大于翼部，傾斜端氣含量大于抬起端。原因是：①向斜軸部煤層埋深大，儲層壓力大。等溫吸附試驗證明壓力是控制煤層氣儲集能力的首要因素，同等條件下，壓力高的煤層氣含量大于壓力低的煤層。②向斜軸部是地應(yīng)力集中的部位，巖石骨架上的應(yīng)力對孔隙中的流體起著支撐作用。當(dāng)氣體向外擴散時，壓力必須大于最小主應(yīng)力。向斜形成時，地應(yīng)力朝向斜軸部集中，阻止了氣體的擴散。向斜形成后，地殼抬升，在一定范圍內(nèi)最小主應(yīng)力大于儲層壓力，應(yīng)力對氣體起到保存作用，煤層氣處于飽和狀態(tài)。

封閉的背斜構(gòu)造單元，一般兩翼的氣含量高于背斜軸部，傾斜端氣含量高于翹起端，這是壓力的變化的影響。在相同深度，背斜軸部的氣含量高于翼部，因為游離氣沿兩翼向背斜軸部運移。

單斜構(gòu)造單元中，深部的儲氣能力高于淺部。F2逆斷層上盤――推舉帶前緣的逆沖斷層之間的單斜構(gòu)造，南部煤層出露于地表，北部被深大斷裂封閉，北部的深度大于南部，北部的儲氣能力大于南部，北單斜氣含量與埋深關(guān)系說明了這一規(guī)律。

4 構(gòu)造對煤層氣封蓋控制作用

不同的構(gòu)造類型對氣體有不同的控制作用。阻氣構(gòu)造對煤層氣的控制作用，指煤儲層中對游離氣自由運移起阻擋作用的構(gòu)造。這種構(gòu)造在空間上一般存在一個屏障界面，游離氣很難沿此界面運移或通過，從而構(gòu)成對煤層氣的封隔保存作用。研究區(qū)的構(gòu)造以阻氣構(gòu)造為主，由南向北，一套北東向的逆沖斷層，北緣有F1，內(nèi)部發(fā)育有F2，北部有F4斷層。這些逆斷層，以及區(qū)域上近南北向水平擠壓應(yīng)力作用，斷面為一屏蔽，封閉下盤的氣體。由于地應(yīng)力在大浦溝呈南北向，東西走向的F3正斷層也變成阻氣構(gòu)造。如果在斷裂發(fā)生之后，區(qū)域還在抬升，抬升作用會造成高壓煤儲層，這些壓力是游離氣增加產(chǎn)生的，這些部位是煤層氣勘探開發(fā)有利區(qū)塊選取的首選區(qū)域。

5 結(jié)論

通過對烏魯木齊礦區(qū)煤層氣構(gòu)造控氣分析，封閉的向斜是煤層氣富集的有利場所；封閉的背斜構(gòu)造單元，一般兩翼的氣含量高于背斜軸部；傾斜端氣含量高于翹起端；單斜構(gòu)造單元中，深部的儲氣能力高于淺部。

參考文獻(xiàn)：

[1]蔚遠(yuǎn)江.準(zhǔn)噶爾盆地低煤級煤儲層及煤層氣成藏初步研究[D]. 中國地質(zhì)大學(xué)（北京），2003.

[2]方愛民.不同層次構(gòu)造活動對煤層氣成藏的控制作用[J].

[3]李小彥，鐘玲文，李瑞明等.烏魯木齊河?xùn)|河西礦區(qū)煤層氣儲層特征[J].