河东煤田中南部煤层气成藏历模拟研究.pdf

2007煤层气勘探开发技术研讨会煤层气勘探开发技术研讨会 河东煤田中南部煤层气 成藏史模拟研究 中国矿业大学资源与地球科学学院中国矿业大学资源与地球科学学院 韦重韬 教授韦重韬 教授 2007-9-212007-9-21 提纲 前言 基础地质 三史研究 煤层气成藏史 结语 前言 020Km 黄 河 隰县 乡宁县 吉县 蒲县大宁县 永和县 石楼县 吴堡县 柳林市 离石 临县 1100 900 700 500 300 100 100 900 1500 700 700 500 300 900 埋深（m） 300 图例 研究背景 研究目标 在查明河东煤田中南部基础地质特征 的基础上，研究煤层埋藏史、受热史 和成熟史演化过程，进一步运用盆地 模拟方法，定量研究主煤层煤层气生 成、赋存和运移散失的动态过程，为 煤层气勘探开发提供科学依据。 基础地质 煤地质特征 煤层Ro,max（）煤厚mMad（）Ad（）Vdaf（） 50.842.44 1.206.46 2.77 0.465.78 1.14 4.8836.17 15.68 12.4236.16 20.63 9/ 8910 1.052.45 2.956.39 4.14 0.461.22 0.62 5.8237.11 14.67 14.3232.73 19.72 30 35 临县 离石 柳林市 吴堡县 石楼县 永和县 大宁县蒲县 吉县 乡宁县 隰县 河 黄 20Km0020Km 黄 河 隰县 乡宁县 吉县 蒲县 大宁县 永和县 石楼县 吴堡县 柳林市 离石 临县 图例图例 15 15 灰分（％）灰分（％） 15 10 15 10 15 20 25 30 10 15 20 25 15 20 25 30 35 30 20 25 15 10 15 20 25 30 25 20 15 30 30 30 25 20 15 15 20 25 基础地质 煤层割理较为发育，面割理走向主体 为近东西，倾角8090，端割理 走向与面割理走向近于垂直。面割理 密度一般在60300条/m之间，端割理 略低。 孔容在13087010-3m l/g之间，一般 而言上煤组略高于下煤组。各煤层均 以过渡孔为主，煤级偏低者中孔、大 孔含量略高，煤级偏高则微孔含量偏 高。 临县 离石市 柳林市 吴堡县 石楼县 永和县 大宁县 蒲县 吉县 乡宁县 隰县 河 黄 20Km01 2 3 4 5 6 N 储层物性特征 三史研究 构造史和埋藏史 100200 300 演化时间Ma 4000 3000 2000 1000 0 埋深（）m 柳林 石楼 永和 大宁 蒲县 吉县 乡宁 海西期慢速沉降 大面积成煤 海西晚期-印支期整体沉降，印支 期为快速沉降 印支期末-燕山初期开始抬升剥蚀， 后期沉降 燕山期抬升剥蚀，岩浆上涌，本区 构造格局形成 喜山期继续抬升，东部边缘临近地 表 三史研究 0100200300 演化时间 （Ma） 0 40 80 120 160 200 古地温 （ ℃ ） 0100200300 演化时间 Ma 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 Ro,max 有机质成熟史 古地温史 古地温梯度 柳林 石楼 永和 大宁 蒲县 吉县 乡宁 晚古生代至中生代早期2.2-2.4℃/100m 中生代晚期3. 3-4. 5℃/100m 新生代2.7-3.2℃/100m.平均为2.8℃ / 100m 三史研究 有机质成熟史 0 1.0 2.2 1.8 1.4 1.0 1.4 1.0 1.3 1.1 0.9 0.7 0.35 0.34 c前125Mab前200Ma a前230Ma Ro,max 25km 煤层气成藏史 模拟软件 煤层气成藏史 临 县 416 000 418 000 420 000 20K m0 416 000 418 000 420 000 96 9798 99100101 102103104105 106107108109 SJ114 Zk5-1中 1944 0000 离 石 市 柳 林 市 吴 堡 县 石 楼 县 永 和 县 大 宁 县 蒲 县 吉 县 乡 宁 县 隰 县 396 000 398 000 400 000 402 000 404 000 406 000 408 000 410 000 412 000 414 000 河 黄 396 000 398 000 400 000 402 000 404 000 406 000 408 000 410 000 412 000 414 000 1946 00001948 00001950 00001952 0000 1944 00001946 00001948 00001950 00001952 0000 1 2 34 567 89 101112 13141516171819 20 212223242526 27282930313233 34353637383940 414243444546 4748495051 525354555657 585960616263 6465666768 6970717273 747576777879 80818283 84858687 88899091 929394 95 W1030 Z49 T301 吉1 蒲1 Q37 Zk33-4中 模拟计算 模拟点设置 基础数据准备 模拟计算 数据结果分析整理、成图 煤层气成藏史 演化时间 Ma 演化时间 Ma演化时间 Ma 累积生气量m /t 3 含气量 m /t 3 储层压力Mpa 累积扩散 散失强度 m /m） 3 2 累积突破 散失强度m /m ） 3 2 累积渗流 散失强度 m /m） 3 2 a b c de f 上主煤层下主煤层 0100200300 60 0100200300 0 10 20 30 40 50 100300 10 20 30 50 0100200300 100 200 300 500 0100200300 0 1000 2000 3000 4000 0100200300 0 40 80 120 160 0 120 180 240 320 0200 0 40 0 400 第一阶段-P3（0～48Ma），基本上 没有发生煤层气的演化作用初始 阶段。 第二阶段T（48～99.4Ma），生气开 始，气含量有所上升，储层压力因深 埋而达到最大值，累积扩散强度有所 增加，伴有盖层突破，未发生渗流散 失初期阶段。 第三阶段J2（99.4～137.8Ma），煤 层升降振荡，生气基本停止，含气量 和储层压力均降低，扩散散失作用缓 慢进行，无盖层突破及渗流作用 停滞阶段。 第四阶段J2-K1（137.8～199.4Ma）， 因高异常古地热场导致有机质二次生 气。发生了扩散、盖层突破和渗流散 失，含气量仍大幅上升聚散演化 活跃阶段。是煤层气成藏的重要阶段。 第五阶段K2-Rec（199.4～299Ma）， 有机质停止生气，各种散失作用发育 散失阶段。 阶段演化体征 煤层气成藏史 阶段演化体征第二阶段（T）末煤层气聚散特征（下主煤层） 累积生气量（m /t） 3累积扩散强 度（m /m） 32 1944 0000 临县 离石 柳林市 吴堡县 石楼县 永和县 大宁县蒲县 吉县 乡宁县 隰县 396 000 398 000 400 000 402 000 404 000 406 000 408 000 410 000 412 000 416 000 418 000 420 000 414 000 河 黄 20Km0 396 000 398 000 400 000 402 000 404 000 406 000 408 000 410 000 412 000 416 000 418 000 420 000 414 000 1946 00001948 00001950 00001952 0000 1944 00001946 00001948 00001950 00001952 00001952 00001950 00001948 00001946 00001944 0000 1952 00001950 00001948 00001946 0000 000 414 000 420 000 418 000 416 000 412 000 410 000 408 000 406 000 404 000 402 000 400 000 398 000 396 020Km 黄 河 000 414 000 420 000 418 000 416 000 412 000 410 000 408 000 406 000 404 000 402 000 400 000 398 000 396 隰县 乡宁县 吉县 蒲县大宁县 永和县 石楼县 吴堡县 柳林市 离石 临县 1944 0000 图例图例 15 15 40 60 80 100 120 140 160 70 60 80 90 100 110 120 1944 0000 临县 离石 柳林市 吴堡县 石楼县 永和县 大宁县蒲县 吉县 乡宁县 隰县 396 000 398 000 400 000 402 000 404 000 406 000 408 000 410 000 412 000 416 000 418 000 420 000 414 000 河 黄 20Km0 396 000 398 000 400 000 402 000 404 000 406 000 408 000 410 000 412 000 416 000 418 000 420 000 414 000 1946 00001948 00001950 00001952 0000 1944 00001946 00001948 00001950 00001952 0000 图例 1.5 Ro,max（） 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 Ro, max 累积生气强度累计扩散散失强度 煤层气成藏史 阶段演化体征第二阶段（T）末煤层气聚散特征（下主煤层） 3 含气量（m /t） 23 累积突破强 度（m /m） 1944 0000 临县 离石 柳林市 吴堡县 石楼县 永和县 大宁县蒲县 吉县 乡宁县 隰县 396 000 398 000 400 000 402 000 404 000 406 000 408 000 410 000 412 000 416 000 418 000 420 000 414 000 河 黄 20Km0 396 000 398 000 400 000 402 000 404 000 406 000 408 000 410 000 412 000 416 000 418 000 420 000 414 000 1946 00001948 00001950 00001952 0000 1944 00001946 00001948 00001950 00001952 00001952 00001950 00001948 00001946 00001944 0000 1952 00001950 00001948 00001946 0000 000 414 000 420 000 418 000 416 000 412 000 410 000 408 000 406 000 404 000 402 000 400 000 398 000 396 020Km 黄 河 000 414 000 420 000 418 000 416 000 412 000 410 000 408 000 406 000 404 000 402 000 400 000 398 000 396 隰县 乡宁县 吉县 蒲县大宁县 永和县 石楼县 吴堡县 柳林市 离石 临县 1944 0000 图例图例 15 15 9 7 7 17 15 13 11 9 5 100 400 350 300 250 200 150 100 50 累积突破散失强度含气量 煤层气成藏史 阶段演化体征第四阶段（K1）末煤层气聚散特征（下主煤层） 1.0 1.4 1.4 1.0 2.2 1.4 1.8 Ro,max 1952 00001950 00001948 00001946 00001944 0000 1952 00001950 00001948 00001946 0000 000 414 000 420 000 418 000 416 000 412 000 410 000 408 000 406 000 404 000 402 000 400 000 398 000 396 020Km 黄 河 000 414 000 420 000 418 000 416 000 412 000 410 000 408 000 406 000 404 000 402 000 400 000 398 000 396 隰县 乡宁县 吉县 蒲县大宁县 永和县 石楼县 吴堡县 柳林市 离石 临县 1944 0000 图例 1.5 3 含气量（m /t） 3 累积生气量（m /t） 1944 0000 临县 离石 柳林市 吴堡县 石楼县 永和县 大宁县蒲县 吉县 乡宁县 隰县 396 000 398 000 400 000 402 000 404 000 406 000 408 000 410 000 412 000 416 000 418 000 420 000 414 000 河 黄 20Km0 396 000 398 000 400 000 402 000 404 000 406 000 408 000 410 000 412 000 416 000 418 000 420 000 414 000 1946 00001948 00001950 00001952 0000 1944 00001946 00001948 00001950 00001952 00001952 00001950 00001948 00001946 00001944 0000 1952 00001950 00001948 00001946 0000 000 414 000 420 000 418 000 416 000 412 000 410 000 408 000 406 000 404 000 402 000 400 000 398 000 396 020Km 黄 河 000 414 000 420 000 418 000 416 000 412 000 410 000 408 000 406 000 404 000 402 000 400 000 398 000 396 隰县 乡宁县 吉县 蒲县大宁县 永和县 石楼县 吴堡县 柳林市 离石 临县 1944 0000 图例图例 15 15 100 140 18 24 18 24 30 36 42 48 140 180 220 260 300 340 380 420 Ro, max 累积生气强度含气量 煤层气成藏史 阶段演化体征第四阶段（K1）末煤层气聚散特征（下主煤层） 累积突破散失强度（m /m） 32 累积扩散散失强度（m /m） 32 1944 0000 临县 离石 柳林市 吴堡县 石楼县 永和县 大宁县蒲县 吉县 乡宁县 隰县 396 000 398 000 400 000 402 000 404 000 406 000 408 000 410 000 412 000 416 000 418 000 420 000 414 000 河 黄 20Km0 396 000 398 000 400 000 402 000 404 000 406 000 408 000 410 000 412 000 416 000 418 000 420 000 414 000 1946 00001948 00001950 00001952 0000 1944 00001946 00001948 00001950 00001952 00001952 00001950 00001948 00001946 00001944 0000 1952 00001950 00001948 00001946 0000 000 414 000 420 000 418 000 416 000 412 000 410 000 408 000 406 000 404 000 402 000 400 000 398 000 396 020Km 黄 河 000 414 000 420 000 418 000 416 000 412 000 410 000 408 000 406 000 404 000 402 000 400 000 398 000 396 隰县 乡宁县 吉县 蒲县大宁县 永和县 石楼县 吴堡县 柳林市 离石 临县 1944 0000 图例图例 15 15 400 800 200 800 1200 1600 2000 2400 2800 3200 200 220 240 260 280 300 320 340 360 累积扩散散失强度累计突破散失强度 煤层气成藏史 阶段演化体征第五阶段（Rec）末煤层气聚散特征（下主煤层） 3 含气量（m /t） 1944 0000 临县 离石 柳林市 吴堡县 石楼县 永和县 大宁县蒲县 吉县 乡宁县 隰县 396 000 398 000 400 000 402 000 404 000 406 000 408 000 410 000 412 000 416 000 418 000 420 000 414 000 河 黄 20Km0 396 000 398 000 400 000 402 000 404 000 406 000 408 000 410 000 412 000 416 000 418 000 420 000 414 000 1946 00001948 00001950 00001952 0000 1944 00001946 00001948 00001950 00001952 0000 图例 15 14 16 18 20 10 12 14 16 18 20 累积渗流散失强度（m /m） 23 1952 00001950 00001948 00001946 00001944 0000 1952 00001950 00001948 00001946 0000 000 414 000 420 000 418 000 416 000 412 000 410 000 408 000 406 000 404 000 402 000 400 000 398 000 396 020Km 黄 河 000 414 000 420 000 418 000 416 000 412 000 410 000 408 000 406 000 404 000 402 000 400 000 398 000 396 隰县 乡宁县 吉县 蒲县大宁县 永和县 石楼县 吴堡县 柳林市 离石 临县 1944 0000 图例 15 5 28 24 20 16 12 含气量上主煤层下主煤层 煤层气成藏史 煤层气聚散史 总散失量（108m3）阶 段 煤层 阶段生气量 （108m3） 阶段末总资源量 （108m3）扩散散失渗流散失盖层突破散失总散失量 上主煤层少量少量少量少量少量少量 一 下主煤层少量少量少量少量少量少量 上主煤层13363.664329.688509.200.04621.4813130.68 二 下主煤层52958.3325176.209966.540.030343.8140310.35 上主煤层0.002565.172070.220.00.02070.22 三 下主煤层0.0020834.044568.480.0414.854983.33 上主煤层35707.354680.8049004.412632.3119913.9371550.65 四 下主煤层218811.0328091.2515170.409111.58126601.21150883.19 上主煤层0.003461.662419.19225.590.02644.78 五 下主煤层0.0028084.742859.89860.880.03720.77 结语研究意义 定量查明河东煤田中南部地区煤层气成藏历史 查明煤层气成藏过程中的各种聚散作用及其控制因素 对深部区含气性的预测 为煤层气勘探开发提供科学依据 2007煤层气勘探开发技术研讨会煤层气勘探开发技术研讨会 谢谢 欢迎批评指正 谢谢 欢迎批评指正