低煤阶煤层气甲烷风化带划分方法及影响因素——以准南乌鲁木齐矿区为例

杨曙光¹，许浩^2,3,4，王刚¹，王琼^2,3,4，任鹏飞^2,3,4，董文洋^2,3,4

1. 新疆维吾尔自治区煤田地质局2. 中国地质大学(北京)能源学院3. 煤层气开发利用国家工程中心煤储层实验室4. 非常规天然气地质评价与开发工程北京市重点实验室

摘 要：为了研究准南乌鲁木齐矿区低煤阶煤层气甲烷风化带特征及影响因素,规避勘探风险,降低开发成本。依据低煤阶煤层气含气量低、次生生物成因气与热成因气共存的特点,利用煤层含气量以及主要气体（CH₄,CO₂,N₂）浓度测试数据,提出了甲烷风化带划分的新方法,以甲烷含量≥1 m³/t,N₂体积分数≤20%分别作为判断甲烷风化带经济边界和地质边界的指标。进一步利用该方法对乌鲁木齐河东、河西矿区甲烷风化带深度进行了划分,讨论了构造、沉积以及水文地质对矿区甲烷风化带深度的影响,分析了造成两个矿区甲烷风化带深度差异的成因。结果表明,河东矿区甲烷风化带深度在370 m左右,河西矿区甲烷风化带深度在200 m左右。在构造抬升前,河东、河西矿区均生成了部分热成因甲烷,此时甲烷风化带较深。研究区经历了晚侏罗世与新生代两次地层抬升运动,河东矿区煤层顶板以砂岩为主,一方面易于地表水渗入,使研究区生成大量次生生物成因气,随着地下水滞留程度的增加,大量煤层气富集;另一方面,较差的顶板封盖条件也造成了一定量煤层气散失,导致河东矿区甲烷风化带深于河西矿区。而河西矿区的泥岩顶板隔水阻气能力好,构造抬升后,地表水渗入能力有限,生成小部分次生生物成因气,但是顶板泥质岩阻气能力强,使得绝大部分的煤层气得以保存,甲烷风化带较浅。

关键词：甲烷风化带;低煤阶煤层气;乌鲁木齐矿区;甲烷含量;N₂体积分数;