构造和水文地质条件耦合作用下煤层气富集高产模式

总结出构造和水文地质条件耦合作用下煤层气富集模式，并且结合典型煤层气开发区块产能特征提出了有利于煤层气开发的高产模式。结果表明：逆断层、向斜轴部以及单斜构造下部有利于煤层气的富集保存，而正断层和背斜轴部容易导致煤层气的逸散;地下水矿化度高的弱径流区、滞留区，有利于煤层气富集;北部准格尔、保德等低煤阶地区为低煤階次生生物气补充型富集模式，中部柳林地区为盆缘斜坡带水力封堵型富集模式，南部大宁—吉县地区为构造—水动力复合型富集模式;提出了弱水动力单斜上倾方向高部位高产模式、弱水动力背斜（或鼻状构造）轴部高产模式以及弱水动力正断层远端构造高部位高产模式3种高产模式。

关键词：煤层气富集高产;耦合分析;构造条件

中图分类号：P 618.11;TD 84   文献标志码：A

DOI：10.13800/j.cnki.xakjdxxb.2019.0412   文章编号：1672-9315（2019）04-0644-12

Abstract：Structural and hydrological conditions have significant influence on coalbed methane accumulation and development.In order to study the coupling effect of structural and hydrological conditions on coalbed methane eichment and production，in this paper，taking the eastern margin of Ordos Basin as a case，the accumulation models of coalbed methane in the study area will be summarized，and the high yield models be presented according to the study of the coalbed methane production characteristics of the typical development blocks，based on the intensive study of the effects of the particular geologic structures and hydrologic conditions on the accumulation and development of coalbed methane in different blocks.The results show that reverse faults，the axial part of syncline and the bottom of monoclinic are favorable for gas eichment，but gases are easy to escape near normal faults and the axial part of anticline.The stagnant zone and the weak run off zone with high groundwater mineralization are favorable for coalbed methane eichment.The secondary biogenic gas supplement model in low coal rank in Zhungger and Baode，the hydraulic sealing model of the slope in the margin of basin in Sanjiao and Liulin，and the structural and hydraulic sealing united model in Daning Jixian are summarized.Furthermore，three high yield models are proposed，i.e.，weak hydrodynamic updip of the monocline model，weak hydrodynamic axial part of the anticline or nose like structure model，and weak hydrodynamic structural high far from the normal faults.

Key words：eichment and high production of coalbed methane;coupling analysis;structure conditions

0 引 言

影响煤层气富集和产出的因素很多，包括构造条件、水文地质条件、沉积环境、地层压力、煤层渗透性、煤层厚度和埋深等，其中构造条件和水文地质条件对煤层气赋存和开发的影响尤为突出[1-4]。Pashin通过分析了黑勇士盆地煤层气井产出水化学特征和同位素特征研究，揭示了水动力条件对煤层气井产能的影响以及细菌活动对气井产能的贡献[5]。其他学者详细探讨了水文地质条件对煤层气富集与产出的控制作用[6-10]。赵庆波等根据煤层气的存储状态及煤层所处的构造位置，将煤层气划分为自生自储吸附型、自生自储游离型和内生外储型3种成藏模式，并根据煤层气甲烷含量及甲烷碳同位素分布研究，煤层气成藏期可划分为早期成藏、后期构造改造成藏和开采中二次成藏3个时期，特别指出了开采中窜位和窜层引发二次成藏的条件[11]。宋岩等建立了渗透率突变带煤层气富集模式、构造高部位局部富集模式、斜坡区含气量与渗透率优势叠合富集模式与脆韧性转换带富集模式，系统总结了我国煤层气的富集规律与控制因素[12]。另外一些学者针对构造特征、储盖层配置关系、水动力条件提出了先后提出水动力控气机制、岩浆热事件控气机制、向斜控气机制、上覆地层有效厚度控气机制、构造控气机制[13-16]。随着我国煤层气产业的发展，近年来部分国内学者对我国低煤阶煤层气成藏机理的研究逐步展开，陈振宏、王勃等从煤层气成藏的气源条件、煤层的储集能力、煤层的物性、煤层的水文地质条件和成藏过程等方面，分析了高煤阶煤层气和低煤阶煤层气成藏的差异性，指出了构造热事件对高煤阶煤层气藏物性的改造作用和生物气、游离气在低煤阶煤层气成藏过程中的作用[17-18]。兰天伟等对阜新盆地煤层气成藏条件及机理分析后提出了水动力—岩墙封堵式混合成因裂隙型煤层气富集模式[19]。侯海海等以东北依兰盆地为例，建立了原生成因和次生成因叠合下的斜坡区成煤优势相带高富水区的煤层气富集模式[20]。刘洪林等针对吐哈盆地低煤阶气藏建立了盆内凹陷成藏模式、盆缘陡坡成藏模式以及盆缘缓坡成藏模式[21]。

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