沉积环境研究在煤层气开发优选区评价的应用.doc

沉积环境研究在煤层气开发优选区评价的应用 摘要：沉积环境通过控制煤储层的时空分布、几何特征、物理性质等，直接影响煤层气生成的物质基础；煤层气的生、储、盖层是沉积环境及其演化的产物，聚煤期前后的沉积环境及其演化，决定了煤储层顶底板的岩性、岩性组合及厚度，因而影响其的透气性能，对煤层气的赋存和逸散起重要作用；沉积环境分析可以对煤层气含量及保存状态作出定性预测，是煤层气地质研究的重要内容之一，配合其它影响因素对煤层气分布做综合分析，对于煤层气开发优选区的评价具有重要意义。 关键词：沉积环境；聚煤作用；煤储层顶底板；沉积体系 引言 聚煤特征、含煤岩系的岩性、岩相组成及其空间组合受控于沉积环境[1]。基于这种因果关系， ， [2]。由于煤层气的自生自储特征，煤层气资源受到煤层发育地质时代和沉积环境控制，主要分布于石炭纪以来的沉积地层，主要包括石炭-二叠系、三叠-侏罗系、白垩-古近系[3]；受煤层区域分布与埋深控制，目前发现的煤层气资源主要分布于美国的圣胡安、粉河、黑勇士盆地[4， 5][6]，澳大利亚的悉尼、鲍恩、苏拉特盆地，中国的沁水、鄂尔多、斯准葛尔盆地等[7-9]。 图1 美国主要煤层气盆地分布图 图2 中国主要煤层气资源分布图 沉积环境影响煤储层几何特征 能否发生聚煤作用取决于是否具备有利于聚煤的古环境条件，而聚煤作用的强弱、特征，则很大程度上受古构造制约[10-16]。聚煤期的沉积环境研究，可以帮助我们有效推断煤储层发育的几何特征。煤储层的几何特征是指煤层在三维空间的展布形式，包括煤层厚度、煤层稳定性、煤层结构等。这些特征对煤储层含气性与物性有一定影响，是重要的控气地质作用[10， 11， 14， 16-20][21]。 一般来说，在三角洲、滨海平原等环境中形成的煤层厚度较大、分布较厂、较稳定；滨海冲积平原、冲积平原等环境煤厚变化大、不稳定；山问盆地、泻湖等环境煤层厚度也可以较大，但分布范围较小；障壁后潮坪、河口湾环境成煤则厚度较小、且多呈窄带状分布；浅海环境成煤厚小，但面积较大，浅海礁后泥炭坪成煤则分布范围有限，厚度变化也较大[22-25]。 沉积环境与煤层气储存的关系 2.1 顶底板及煤层自身的封盖能力 煤层顶底板是封堵煤层气的第一道屏障，煤层顶底板的封盖能力，特别是顶板封盖能力，决定了煤层气的保存和逸散条件。其主要岩石类型有碳酸盐岩、砂岩、泥岩、油页岩及砂泥岩互层。顶底板封盖能力与其岩性、韧性、厚度、连续性和埋深有关。就岩性而言，封盖能力随碎屑含量减少、颗粒变细及泥质含量增高而增强。即从砂岩、碳酸盐岩、砂泥岩互层、泥岩到油页岩，封盖能力依次增强。此外，韧性更高岩类受构造作用产生裂隙较少，封盖能力更强。岩层越厚、连续性越稳定，封盖能力越强[26， 27]/盖层组合条件，不同条件下煤层顶板的发育特征有所差异，对煤储层的封盖潜势有所不同。因此，，，[19， 28][29]。 在浅海-障壁海岸沉积体系中，成因地层单元主要由台地、障壁岛、潟湖、潮坪相的碳酸盐岩、中 -细碎屑岩和泥岩组成。根据作用营力，可进一步分为以潮汐作用为主的潮坪型和以波浪作用为主的滨海平原型。潮坪型见于华北聚煤区下二叠统山西组、华南聚煤区下石炭统测水组和上二叠统龙潭组以及东北聚煤区三江-穆棱河平原下白垩统城子河组，旋回结构多较完整，煤层位于单元的中部或上部，发育于潮坪或潮上坪环境，顶、底板往往为沼泽相或潮坪相泥岩和粉砂质泥岩，因此对煤储层的封盖能力较强。 表1 煤层气储盖条件与沉积体系（据秦勇等，2000） 沉积体系 储盖组合沉积特征 封盖能力 实例 岩相组合 岩性组合 煤层在组合中位置 成因地层单元完整性 浅海-障壁海岸 台地相→砂坝相→潟湖相→潮坪相→沼泽→泥炭沼泽相→潟湖相 碳酸盐岩→细砂岩→粉砂岩/ 泥岩→泥岩/碳质泥岩→煤→泥岩/粉砂质泥岩 中/上部 完整 强 华北山西组 华南测水组 华南龙潭组 东北城子河组 浅海-无障壁海岸 台地相→潟湖/ 潮坪相→沼泽→泥炭沼泽相→台地相 碳酸盐岩→粉砂岩/泥岩→泥岩/ 碳质泥岩→煤→碳酸盐岩 中/上部 完整 弱 华南合山组 三角洲 前三角洲相→三角洲前缘相→三角洲平原相（/沼泽相/泥炭沼泽相/分流河道相）/ 粉砂质泥岩→砂岩→泥岩/ 粉砂质泥岩/ 砂岩→煤→泥岩/ 粉砂质泥岩/ 砂岩 上部/顶部 完整/不完整 弱 华北山西组 豫西-两淮石盒子组 滇东-黔西龙潭组 湘南龙潭组 河流 河床相→河漫相→泥炭沼泽相→沼泽相/ 河床相 砂岩→砂质泥岩/ 泥岩→煤→砂质泥岩/泥岩/ 砂岩 上部/顶部 完整/不完整 较弱-弱 四川须家河组 华北北部山西组 华北中部石盒子组 我国中-新生代煤系 湖泊 滨湖三角洲/ 浅湖/滨湖相→沼泽相→泥炭沼泽相→沼泽相/ 深湖相 细砂岩/ 粉砂岩/ 粉砂质泥岩→泥