准南煤田硫磺沟矿区向斜-承压式煤层气富集模式

doi:10.19657/j.geoscience.1000-8527.2019.017

现代地质 ›› 2020, Vol. 34 ›› Issue (02): 281-288.DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2019.017

准南煤田硫磺沟矿区向斜-承压式煤层气富集模式

高北斗¹(), 王海超¹^,²(), 田继军¹^,², 韩旭¹, 冯烁¹^,², 王迪¹, 张振东³

1.新疆大学地质与矿业工程学院,新疆乌鲁木齐 830047
2.新疆煤层气工程技术研究中心,新疆乌鲁木齐 830047
3.辽宁红阳燃气开发有限公司,辽宁沈阳 110136

收稿日期:2018-11-05 修回日期:2019-10-28 出版日期:2020-05-25 发布日期:2020-05-25
通讯作者: 王海超
作者简介:王海超,男,副教授,硕士研究生导师,1988年出生,地质资源与地质工程专业,主要从事煤系非常规天然气地质教学与研究工作。Email: wangxiaoshi2111@163.com。
高北斗,男,硕士研究生,1991年出生,地质资源与地质工程专业,主要从事煤田地质及煤层气地质研究。Email: 18690270761@163.com。
基金资助:
新疆维吾尔自治区自然科学基金项目(2018D01C050)

Syncline-confined-water Model of Coalbed Methane Enrichment Area in Liuhuanggou Mining Area, Southern Junggar Coalfield

GAO Beidou¹(), WANG Haichao¹^,²(), TIAN Jijun¹^,², HAN Xu¹, FENG Shuo¹^,², WANG Di¹, ZHANG Zhendong³

1. Institute of Geology and Mining Engineering, Xinjiang University, Urumqi,Xinjiang 830047,China
2. CBM Engineering Technology Research Center,Urumqi,Xinjiang 830047,China
3. Liaoning Hongyang Gas Development Co., Ltd., Shenyang, Liaoning 110136,China

Received:2018-11-05 Revised:2019-10-28 Online:2020-05-25 Published:2020-05-25
Contact: WANG Haichao

摘要/Abstract

摘要：

通过系统收集、分析准南煤田硫磺沟矿区最新的勘探资料和生产资料,对影响硫磺沟矿区煤层气富集的煤阶、构造、水文、盖层等诸多因素进行研究。结果表明:多期构造活动形成了阿克德向斜及其北翼逆断层,三角洲平原沼泽控制了厚煤层发育,扇三角洲相、河流相、湖泊相控制了封盖层,火烧区影响下的弱径流地下水动力系统封堵了煤层气。上述因素共同控制了硫磺沟矿区向斜-承压煤层气富集模式。具有深埋藏、高矿化度地下水及封闭盖层条件的阿克德向斜轴部和临近轴部的两翼地区为煤层气有利富集区。

关键词: 煤层气, 向斜地下水, 富集模式, 硫磺沟矿区

Abstract:

Through systematic collection and analysis of the latest exploration data and existing coal mine production data, controlling factors on the coal rank, structure, hydrology, and caprock enrichment of coalbed methane in Liuhuanggou mining area, Southern Junggar coalfield are studied. The results show that the multiphase tectonic activity might cause the formation of the Akede syncline and the reverse fault on its northern limb. The delta plain swamp controls the development of thick coal seams, and the fan delta, fluvial and lacustrine facies control the lower caprock layer, and the burning-zone weak runoff groundwater dynamic system blocks the coalbed methane. These factors jointly control the enrichment model of the syncline-confined coalbed methane in Liuhuanggou area. It is considered that the Akede synclinal axis, featured by its deep burial depth, high-salinity groundwater and closed caprock conditions, is the most favorable enrichment zone for coalbed methane.

Key words: coalbed methane, groundwater in syncline, enrichment model, Liuhuanggou mining area

中图分类号:

P618.11

高北斗, 王海超, 田继军, 韩旭, 冯烁, 王迪, 张振东. 准南煤田硫磺沟矿区向斜-承压式煤层气富集模式[J]. 现代地质, 2020, 34(02): 281-288.

GAO Beidou, WANG Haichao, TIAN Jijun, HAN Xu, FENG Shuo, WANG Di, ZHANG Zhendong. Syncline-confined-water Model of Coalbed Methane Enrichment Area in Liuhuanggou Mining Area, Southern Junggar Coalfield[J]. Geoscience, 2020, 34(02): 281-288.

图/表 11

图1 硫磺沟矿区构造纲要图

Fig.1 Structural map of Liuhuanggou mining area

表1 硫磺沟矿区煤层统计结果

Table 1 Coal seam statistics of Liuhuanggou mining area

煤矿	大陆煤矿	恒安煤矿	宝平煤矿	城郊第二煤矿	寿安煤矿	益安煤矿	忠兴煤矿	红星煤矿
煤层厚度/m	40.14	25.89	39.94	46.10	40.49	23.78	40.59	33.65
煤层数量/层	11~18	3	15~18	4~9	15~18	18	15~18	4~8

图2 硫磺沟矿区含煤地层综合柱状图

Fig.2 Stratigraphic column of Liuhuanggou mining area

表2 硫磺沟矿区显微煤岩组分统计结果

Table 2 Statistics of microscopic coal compositions in Liuhuanggou mining area

矿区	显微煤岩类型	镜质组/%	惰质组/%	壳质组/%	有机质含量/%	镜质组反射率/%
硫磺沟宝亿煤矿	亮暗煤	62.30	26.00	2.80	91.10	0.50
硫磺沟煤矿四井田	微镜惰煤	82.35	16.61	1.00	99.96	0.53
硫磺沟三井田	亮煤型	79.90	6.20	3.40	89.50	0.52
昌吉监狱煤矿	微镜惰煤	74.82	23.70	0.58	99.10	0.48
昌吉市阿苏萨依煤矿	微镜惰煤	71.35	22.65	1.83	95.83	0.56
平均值		74.14	19.03	1.92	95.10	0.52

图3 硫磺沟矿区煤层含气量与深度的关系图

Fig.3 Relation between gas content and depth of coalbed in Liuhuanggou mining area

图4 硫磺沟矿区煤级与煤层含气量关系图

Fig.4 Relation between gas content and coal rank of coalbed in Liuhuanggou mining area

图5 硫磺沟矿区构造组合样式(a)与煤储层含气量关系图(b)

Fig.5 Relationship between structural assemblage pattern (a) and gas content of coal reservoirs (b) in Liuhuanggou mining area

图6 硫磺沟矿区西山窑组煤层厚度等值线图

Fig.6 Contour map of coal seam thickness of the Xishanyao Formation in Liuhuanggou mining area

图7 硫磺沟矿区主力煤层顶板岩性及其所占比例

Fig.7 Lithology of the roof of the main coal seam in Liuhuanggou mining area and its proportion

表3 硫磺沟矿区煤系地下水水质数据统计

Table 3 Water quality data of coal bed groundwater in Liuhuanggou mining area

矿区	水化学类型	pH值	矿化度/(mg/L)
宝平煤矿	Cl^-·S $O 4 2 -$ —(K⁺+Na⁺)、Ca²⁺	7.5	10 592
文华煤矿	Cl^-·S $O 4 2 -$ —K⁺·Na⁺	7.9	7 532
昌吉监狱煤矿	Cl^-·S $O 4 2 -$ —K⁺·Na⁺	7.9	7 532
益安煤矿	Cl^-· HC $O 3 -$ ·SO₄ ^2-—K⁺·Na⁺	8.0	3 000
寿安煤矿	Cl^-·S $O 4 2 -$ —K⁺·Na⁺	8.0	10 292
红岩煤矿	Cl^-·HC $O 3 -$ ·S $O 4 2 -$ —K⁺·Na⁺	8.0	9 572
阿苏萨依煤矿	HC $O 3 -$ ·S $O 4 2 -$ —Na⁺·Ca²⁺	7.45~8.0	502.4~646.0

表3 硫磺沟矿区煤系地下水水质数据统计

Table 3 Water quality data of coal bed groundwater in Liuhuanggou mining area

矿区	水化学类型	pH值	矿化度/(mg/L)
宝平煤矿	Cl^-·S $O 4 2 -$ —(K⁺+Na⁺)、Ca²⁺	7.5	10 592
文华煤矿	Cl^-·S $O 4 2 -$ —K⁺·Na⁺	7.9	7 532
昌吉监狱煤矿	Cl^-·S $O 4 2 -$ —K⁺·Na⁺	7.9	7 532
益安煤矿	Cl^-· HC $O 3 -$ ·SO₄ ^2-—K⁺·Na⁺	8.0	3 000
寿安煤矿	Cl^-·S $O 4 2 -$ —K⁺·Na⁺	8.0	10 292
红岩煤矿	Cl^-·HC $O 3 -$ ·S $O 4 2 -$ —K⁺·Na⁺	8.0	9 572
阿苏萨依煤矿	HC $O 3 -$ ·S $O 4 2 -$ —Na⁺·Ca²⁺	7.45~8.0	502.4~646.0

图8 硫磺沟矿区向斜-承压式煤层气富集模式

Fig.8 Schematic diagram of the syncline-confined coalbed methane enrichment model of Liuhuanggou mining area

参考文献 29

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准南煤田硫磺沟矿区向斜-承压式煤层气富集模式

Syncline-confined-water Model of Coalbed Methane Enrichment Area in Liuhuanggou Mining Area, Southern Junggar Coalfield

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