浅析影响煤层气保存的地质条件

耿筱磊，石希民（河南省煤田地质局三队，郑州450053）

浅析影响煤层气保存的地质条件

耿筱磊，石希民（河南省煤田地质局三队，郑州450053）

下面我们主要把地质条件对煤层气保存的意义和主要作用进行讲述，保存的地质条件泛指水动力条件、封盖能力和构造运动等条件内容。在地质发展史当中，以上的地质因素经过把地层的温压情况做出改变而使溶解与吸附和解吸与吸附它们之间的均衡有所改变，造成对煤气层的保存产生影响。以下我们与有关事例相结合来分析煤层气保存的地质条件和对煤层造成影响的因素。

煤层气；保存；地质条件；影响；分析

煤层气保存不同于一般的天然气保存，煤类属储集岩，又称气源岩，总体来说，它的气体含量相当多，现在各煤层的含气量大致为5～20m3/t，而长焰煤生气量大致为50m3/t，代表着煤产生的气量高于实际含气量很多，这其实就是由煤岩的保存和地质条件和煤岩自己的吸附能力共同作用的。

1　吸附能力使煤层气呈聚集状态

游离气和溶解气及吸附气这几种方式是煤层气在煤层的双孔隙系统保存的主要形式，而双孔隙系统分为微孔隙系统和割理系统。对于割离孔隙度来讲通常被水灌满而且很小，游离气和溶解气也不多，煤层气保存于煤的基质微孔当中，是以吸附形式为主，总气体含量当中吸附气占有90%以上，它的这种特性使煤层保存的相当密集。

于地质条件之下，游离气、吸附气和溶解气它们之间能达到动态均衡，物理吸附是煤对气体吸附的基础，解吸和吸附之间是互通的，如果压力和温度因素被改动了，就会带动吸附量随之变动。如果温度上升或者是压力减弱，就会出现解吸现象，变成了游离气。另外，在地层水的的影响之下，本来的均衡状况可能就会被破坏，从而造成吸附气减少。活性的溶解气和游离气在吸附气中较少，容易储存，所以煤层吸附能力越强大，吸附量就越多，对煤层气的保存更加有利。各类地质条件就是利用吸附与解吸及溶解它们之间的联系来对保存煤层气的。

2　有利于煤层气保存的阻滞区交替水及地层水弱交替区

煤层气保存必需要有一个稳固的水动力因素，它对地层流体的移动和液体压力有直接作用，因此可以对溶解气、吸附气和游离气之间的平衡关系进行改变，由此决定着煤层气的保存。

煤层气保存受到水动力作用表现在以下几种型式当中：①假若地层水正处于阻滞状况下，同时渗透层还有着较好的保存能力，则煤层气就有机会在渗透层里形成聚集。②假若煤层的上面能够形成渗透层，同时有很强的地层水交替，因为地层水和煤岩基质当中具有一定程度的浓度梯度，煤层中的甲烷气体被地层水不断的交替带走，从而在煤层当中不被保存。③假若煤层存于较好的顶底板条件之下，就会顺着单斜底部或斜轴部成为一个超压区，对于煤层气的保存非常有利，如果遇到煤层的水动力不强，且渗透性也不好时，那么煤层气就会从煤层下面和上面移动，它是封闭性的，就会在上面倾斜方位密集在一起。④假若煤层的渗透性良好，并且处于地表，能收到地层水补充，上面和下面没有一定盖层，就会使煤层气顺着地层水的移动而消失。

经过相关调查，煤层会受到地层水的冲刷而造成煤层的吸附量减弱，把原先饱和的煤层变更为不炮和的，冲刷的水量与带走的气量之间成正比例。有些煤层的气量较低其中一个原由就是地层水的冲刷，聚集在地层水阻滞区的煤层，煤层气能被保存的很好。

3　封盖条件有利于煤层气的保存

煤层气是自己生成和保存的，它无需运移，自气体生成之时，就必需具有较好的封盖条件，这样才可以使煤层气能够保存，能够维持解吸和吸附均衡是盖层对煤层气保存的主要用途，它还可以减少交替地层的作用和减弱游离气的分散。假若封盖层属于盐岩、泥页岩、致密碳酸盐等这些透气性不好的岩层，那么它就可以阻档煤层气移动，对煤层气保存非常有利。

扩散移动和渗流移动是煤层气经过盖层分散的主要方式，但具体是何种方式移动它取决于岩层的封盖能力。假若岩层相当紧密，煤层当中流体压力小于岩层排替压力，它就有很好的封闭功能，气体的移动会以扩散形式，速度也不快，煤层气当中的分散量就可依照岩石的扩散系数评估；假若盖层排替压力小于煤层的压力，煤层气移动会以渗流的形式，气体的渗透率跟气体分散速度、压差相关，气体的渗透率越强或压差越高，就会使分散更快，其大部分是游离气体分散，盖层的排替压力大于煤层的压力，就不会继续分散了；假若岩层的渗透性能很好，排替压力较弱，分散速度也很快，则气体就会向岩层中移动，同时又有水动力的作用，存于煤中的吸附气体也会由基层被解吸，转到渗透层里；如果岩层属于烃源岩，就会阻档煤层当中的甲烷气体分散，也可能向煤层中注入气体（天然气），所以，封盖能力与盖层质量有着直接关系，如果盖层质量较好，就会让煤层气分散速度减慢，假若盖层没有了毛细封闭功能，气体移动的形式是渗流，分散速度很快。

4　影响煤层气保存的构造运动

地层的温压状况会受地壳运动的变化而改动，它会打乱原来煤层具备的均衡状况，造成游离气和吸附气互相转变，对煤层气的保存形成影响。如果地壳下降沉淀，使温度和压力都提升了，进而使提升了气体的吸附力，游离气被转变成了吸附气，非常便于煤层气的保存；但是假若地壳上升，还受到了腐蚀，就会使温度和地层压力减弱，进而减低煤层中气体的吸附，使不饱和的气体转向饱和气体，也或许让饱和气体达到了过于饱和而游动。地壳的断裂运动会对地层造成伤害，针对于一般的天然气保存，断裂是其气体消散的管道，但是煤层气保存却非如此，由于煤层气在煤岩当中是以吸附的形式得以保存的，它受到断裂作用的表现为：假若有较强的地层水交替，吸附气体也会被分散，使煤层的煤层气处于不饱和状况；如果断裂在饱和区域，游离气就会经过煤层的断裂处分散，同时其条件的地层水交替不强，就会启动断层，造成煤层气流失，以致流失到快饱和的情况；假若断裂让盖层出现了缝隙，就会对封盖功能造成减弱，影响煤层气的保存。如果断裂的发生对盖层的封盖能力不造成伤害，只对煤层造成缝隙，它就能提升煤层气保存的产量。一般会在牵引背斜、滚动背斜、褶曲的轴部、断阶周围等等会出现此类高产能煤井。综上所述，对于煤层气保存选择区域时，就要选取受断裂作用较弱的地方，它不但不会对盖层的封盖能力产生伤害，而且煤层出现缝隙也会使煤层的渗透性有所提升。某些热活动或岩浆运动对煤层气的均衡状况也会有作用，对煤层气保存造成影响。

5　分析大城区的煤层气保存的地质条件

影响煤层气保存的因素是多样化的，对保存的地质条件进行分析和研究时，各种因素的影响都要全面考虑，不同因素在各种阶段对其有不同的影响。

大城区凸起属于一种久远的复式背斜结构，煤层厚度为1364～3355m，石炭二叠当中含有煤层厚度为150～200m，分布范围很广，对于它的封盖能力首先它主体位于地层水弱交替区域，并存在交替阻滞区，使煤层封闭保存效果较好；煤层的盖层是砂泥岩互层区，厚度可达50～250m，泥岩也达到了50～100m，渗透率大致为0.16×10－3μm2；因为地壳上升，压力有所减弱，使吸附效果减低，煤层气被解吸之后，流失较多，它的主体能够对其进行封盖。

地热异常区跟大城区主体位置泥岩沉淀区相联处离地层较远，盖层也很好，有较弱的地层交替水，煤层得以保存的较好，使其处在饱和状况，非常利于煤层气开发，但在开发时要注意考虑经济因素。

6　结束语

综上所述，煤层气的吸附能力强则吸附量就会增加，有利于出现含量较高的煤层气保存，另外煤层气保存还与盖层及地层水交替区等有着关系，地壳的上升和下降，也会对煤层气的保存产生影响，通过对各种煤层气保存的地质因素进行分析，给煤炭资源的发展提供便利。

［1］徐 升.分析煤层气的保存条件［J］.地质学，2012（5）：36～39.

［2］陈 华.影响煤层气藏的各类因素［J］.工业发展，2010（1）：71～72.

［3］王世良.煤气层赋存的控制因素［J］.煤炭事业，2012（8）：53～55.

TD84

A

2095-2066（2016）21-0078-02

2016-7-8