準(zhǔn)噶爾盆地位 于新疆北部,面積約13×104km2,是世界十大聚煤盆地之一,煤炭資源量達(dá)6000×108t以上。它是我國西北地區(qū)中,下侏羅統(tǒng)煤系分布最廣,煤系厚度最大,煤層總厚最厚,煤層氣資源極豐富的盆地。
構(gòu)造演化及構(gòu)造單元?jiǎng)澐?/SPAN>
準(zhǔn)噶爾盆地是一個(gè)以晚古生代,中新生代陸相沉積為主的大型疊合盆地。自石炭紀(jì)末到第四紀(jì),準(zhǔn)噶爾盆地經(jīng)歷了海西、印支、燕山和喜山等構(gòu)造運(yùn)動(dòng),形成了盆地邊緣不同時(shí)期,不同強(qiáng)度的沖斷推覆構(gòu)造,并控制著構(gòu)造格架的形成與演化。
中石炭世準(zhǔn)噶爾中央地塹及周邊的弧溝系受到天山運(yùn)動(dòng)的影響而被關(guān)閉,固結(jié),對(duì)接褶皺成山,形成盆地雛形。晚二疊世至三疊紀(jì)時(shí),盆地受海西運(yùn)動(dòng)和印支運(yùn)動(dòng)的影響,四周山區(qū)進(jìn)一步上隆,逐漸變?yōu)閮?nèi)陸湖盆。三疊紀(jì)晚期盆地沉積達(dá)到全盛時(shí)期,沉積范圍遍及全盆地。晚侏羅世時(shí),受燕山運(yùn)動(dòng)的影響,盆地開始抬升,沉積范圍收縮。晚侏羅世晚期,盆地進(jìn)一步抬升,大部分地區(qū)遭受剝蝕。白堊紀(jì)時(shí)盆地開始沉降,沉積范圍有所擴(kuò)大。第四紀(jì)時(shí)的喜馬拉雅運(yùn)動(dòng),使盆地及周邊山區(qū)受強(qiáng)烈擠壓,盆地邊緣山區(qū)再度隆起上升,并向盆地推覆,產(chǎn)生一系列向盆地逆沖的推覆斷陷,以南緣和西北緣最為明顯。
二疊紀(jì)晚海西期是盆地內(nèi)部坳隆構(gòu)造格局形成、演化時(shí)期,后經(jīng)印支一燕山運(yùn)動(dòng)、喜山運(yùn)動(dòng)的進(jìn)一步疊加和改造,奠定了盆地現(xiàn)今的構(gòu)造格局。
以現(xiàn)今的構(gòu)造形態(tài),將準(zhǔn)噶爾盆地構(gòu)造單元?jiǎng)澐譃椋簽豸斈君R--瑪納斯坳陷,莫索灣隆起,瑪湖--漠區(qū)坳陷,三個(gè)泉隆起,烏倫古坳陷,東部坳陷,西北側(cè)推覆斷裂帶等單元。
主要含煤地層特征
準(zhǔn)噶爾盆地侏羅系煤系地層可劃分為六個(gè)地層組:下統(tǒng)八道灣組、三工河組,中統(tǒng)西山窯組、頭屯河組,上統(tǒng)齊古組、喀拉扎組。其中八道灣組和西山窯組為主要含煤地層組。
八道灣組主要巖性為礫巖、砂巖、泥巖和煤層,具有明顯的旋回性,是一套典型的陸相含煤沉積體系。盆內(nèi)含煤地層一般厚300-800m,呈北厚南薄的變化趨勢(shì),昌吉一帶地層厚度超過1000 m。含煤1-16層,可采煤層1-12層,煤層累厚0.2-70 m,含煤系數(shù)0.4%-20.7%,煤層結(jié)構(gòu)簡單,單煤層多為薄--中厚煤層,部分為厚--巨厚煤層,單層最大厚度達(dá)21m。西山窯組由砂巖、礫巖夾炭質(zhì)泥巖、泥巖及煤層組成。地層總厚度南厚北薄趨勢(shì)明顯,南緣瑪納斯一帶為最大沉積厚度區(qū),達(dá)千余米,盆地其它地區(qū)厚度一般為100-500m。煤層多集中于該組中、下部,含煤1-58層,可采煤層1-35層,煤層累厚1.4-137 m,含煤系數(shù)0.4%-40.3%,煤層結(jié)構(gòu)簡單,單煤層多為薄--中厚煤層,部分為厚煤層,單層最大厚度達(dá)10m左右。
煤變質(zhì)程度及煤巖特征
準(zhǔn)噶爾盆地煤變質(zhì)程度較低,主要為長焰煤。少數(shù)中變質(zhì)煤為氣煤,肥煤以及少量的焦煤,但僅僅分布在盆地南部烏魯木齊--阜康一帶。鏡質(zhì)組反射率多數(shù)在0.4%-0.8%之間,少數(shù)在0.81%-1.20%之間。盆地南部阜康以東,八道灣組煤的變質(zhì)程度稍高于西山窯組,其他地區(qū)兩者相似。
八道灣組宏觀煤巖類型以光亮型和半亮型為主。宏觀煤巖成分以亮煤為主,夾較多的鏡煤條帶,少量暗煤和絲炭線理。顯微煤巖類型以微亮煤、微鏡煤、富殼微暗煤為特征。煤層灰分變化于3%-34%,平均15%;中灰煤最為常見,其次為低灰煤,少量高灰煤。
西山窯組宏觀煤巖類型以半亮型和半暗型為主。宏觀煤巖組分以亮煤和絲炭為主,夾較多的暗煤條帶,少量鏡煤線理。顯微煤巖類型以微鏡惰煤、微亮煤、微惰性煤為特征。煤層灰分變化于1%-27%,平均12%;低灰煤最為常見,其中特低灰煤特別發(fā)育,其次為中灰煤,少量高灰煤。
煤層含氣性
煤層含氣性是決定煤層氣勘探開發(fā)前景的重要因素,是煤層氣開發(fā)合理方案制定的關(guān)鍵。研究煤層的含氣性具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。盆地南緣煤層氣風(fēng)化帶平均深度為400m,盆地西北緣、東緣煤層氣風(fēng)化帶平均深度分別為500m、550m。準(zhǔn)噶爾盆地南緣煤層平均埋深426m,含氣量平均值6.36m3/t。煤層氣風(fēng)化帶下限(含氣量4m3/t對(duì)應(yīng)深度)至埋深1.5km以淺,煤層平均含氣強(qiáng)度(資源豐度)為150m3/m2。煤層氣甲烷濃度平均值93.9m3/t,含氣梯度變化于0.84-1.18m3/t·100m,該深度煤層含氣飽和度約為75%。含氣梯度法預(yù)測深部煤層含氣性結(jié)果見表1。
表1 準(zhǔn)噶爾盆地深部煤層含氣性預(yù)測結(jié)果
埋藏深度(m) |
盆地南緣盆地西北緣、東緣含氣飽和度(%) |
甲烷濃度(%) |
甲烷含量(m3·(t-1)) |
含氣飽和度(%) |
甲烷濃度(%) |
甲烷含量(m3·(t-1)) |
500-600 |
70-80 |
80-99 |
5.5 |
50-60 |
75-85 |
4 |
600-800 |
80-90 |
80-99 |
7 |
60-70 |
80-99 |
5.5 |
800-1000 |
90-100 |
85-99 |
8.5 |
70-80 |
85-99 |
7.3 |
1000-1200 |
100 |
90-95 |
10.4 |
80-90 |
85-99 |
9.2 |
1200-1500 |
100 |
90-95 |
12.2 |
90-100 |
90-95 |
11 |
1500-2000 |
100 |
90-95 |
15.7 |
100 |
90-95 |
13.8 |
分析表明:煤層含氣量與埋深呈顯著的正相關(guān)關(guān)系,隨埋深的增加而增加。深部煤層含氣飽和度呈顯著增加的趨勢(shì),預(yù)測1.2km埋深煤層含氣可接近飽和。
煤層氣資源量
準(zhǔn)噶爾盆地煤層氣地質(zhì)資料相對(duì)貧乏,煤層氣地質(zhì)研究程度較低。依據(jù)煤層氣地質(zhì)資料的豐富程度、煤層氣地質(zhì)研究程度和煤層氣資源量的可靠程度,將煤層氣資源量分為推定資源量、推斷資源量、預(yù)測資源量和潛在資源量四級(jí)。
準(zhǔn)噶爾盆地煤層氣總資源量計(jì)算結(jié)果見表2,在煤層埋深2000m以淺地區(qū),準(zhǔn)噶爾盆地煤層氣總資源量為22133.87×108m3,平均資源豐度1.51×108m3/km2。推定資源量為3367.62×108m3,占總資源量的15.21%,其中八道灣組700.41×108m3,西山窯組2667.21×108m3;推斷資源量5475.36×108m3,占總資源量的24.74%,其中八道灣組108.55×108m3,西山窯組5366.81×108m3;預(yù)測資源量5483.42×108m3,占總資源量的24.77%,其中八道灣組4032.46×108m3,西山窯組3628.28×108m3;潛在資源量7807.47×108m3,占總資源量的35.27%,其中八道灣組4179.19×108m3,西山窯組3628.28×108m3。
表2 準(zhǔn)噶爾盆地煤層氣總資源量統(tǒng)計(jì)表 108m3
含煤地層 |
推定資源量 |
推斷資源量 |
預(yù)測資源量 |
潛在資源量 |
總計(jì) |
八道灣組 |
700.41 |
108.55 |
4032.46 |
4179.19 |
9020.61 |
西山窯組 |
2667.21 |
5366.81 |
1450.96 |
3628.28 |
13113.26 |
合計(jì) |
3367.62 |
5475.36 |
5483.42 |
7807.47 |
22133.87 |
煤層氣勘探有利區(qū)
根據(jù)煤層厚度,煤層含氣量,煤層氣資源量,資源豐度,煤層埋深等條件,準(zhǔn)噶爾盆地可優(yōu)選出兩個(gè)有利區(qū),其中:南緣有利區(qū)位于烏魯木齊一瑪納斯坳陷構(gòu)造單元內(nèi),西北緣有利區(qū)位于瑪湖--漠區(qū)坳陷構(gòu)造單元內(nèi),相比之下,南緣有利區(qū)的勘探開發(fā)前景明顯優(yōu)于西北緣有利區(qū)。南緣有利區(qū)中的目標(biāo)區(qū)為烏魯木齊河--白楊河目標(biāo)區(qū)。
該目標(biāo)區(qū)評(píng)價(jià)面積約170km2,區(qū)內(nèi)交通便利,地形比較平坦。八道灣組含煤27層,煤層最大累厚為17.08m,含煤系數(shù)為2.25%。主要含煤地層西山窯組含煤56層,平均總厚175.23 m,可采煤層46-48層,平均可采總厚169.20m。平均合煤系數(shù)達(dá)22.91%。實(shí)測鏡質(zhì)組最大反射率變化范圍為0.54%-0.86%,煤級(jí)以氣煤為主,長焰煤次之。煤級(jí)的區(qū)域變化呈現(xiàn)出北高南低、東西高中間低的規(guī)律性。
烏魯木齊河--白楊河煤層氣藏,煤層的顯微組分富鏡質(zhì)組,惰質(zhì)組次之,穩(wěn)定組常見,鏡質(zhì)組含量一般為70%-90%,惰質(zhì)組含量一般為5%-20%,穩(wěn)定組含量一般為1%-10%,煤中有機(jī)質(zhì)含量較高,多為中灰一低灰煤,具備生氣的良好物質(zhì)基礎(chǔ)。
目標(biāo)區(qū)內(nèi)煤層埋深從不足100m到超過2000m。煤層含氣性好。煤層含氣量高,煤層埋深1000m以淺煤田瓦斯孔實(shí)測含氣量最高達(dá)9m3/t,深部預(yù)測含氣量可達(dá)14m3/t;煤層含氣飽和度高,推算煤層1000m埋深含氣飽和度為80%左右,向深部煤層含氣飽和度呈增高趨勢(shì);煤層氣甲烷濃度高,煤層氣風(fēng)化帶下限深度約為400m,風(fēng)化帶以下煤層氣甲烷濃度多大于90%。
在煤層埋深2000m以淺地區(qū),目標(biāo)區(qū)煤層氣總資源量1738.29×108m3,平均資源豐度49.01×108m3/km2。烏魯木齊河--白楊河目標(biāo)區(qū)煤層氣總可采資源量1053.07×108m3。煤層氣成藏具有高含氣量、高飽和度的含氣性特點(diǎn),高資源豐度、資源量大的資源特點(diǎn)和較高滲透率和采收率的可采性特點(diǎn),具有良好的煤層氣勘探開發(fā)前景。
結(jié)論
1)準(zhǔn)噶爾盆地內(nèi)部坳隆構(gòu)造格局形成于二疊紀(jì)晚海西期,后經(jīng)印支--燕山運(yùn)動(dòng)、喜山運(yùn)動(dòng)的進(jìn)一步疊加和改造,奠定了盆地現(xiàn)今的構(gòu)造格局。盆地的構(gòu)造演化有利于煤層氣藏的形成。
2)準(zhǔn)噶爾盆地煤層氣資源豐富,煤層氣資源總量為22133.78×108m3,平均資源豐度1.50×108m3/km2。煤層埋深1000m以淺的資源量分布豐富,盆地南緣煤層氣資源量大、資源豐度高、資源類級(jí)高。
3)盆地南緣有利區(qū)中的烏魯木齊河--白楊河目標(biāo)區(qū)2000m以淺的煤層氣總資源量為1738.29×108m3,平均資源豐度49.01×108m3/km2。含氣量高、含氣飽和度高,資源量大,資源豐度高,具有良好的煤層氣勘探開發(fā)前景。
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