湘中石炭系测水组煤系特征及煤炭资源预测

湘中石炭系测水组是华南早石炭世最有价值的煤系之一。通过对测水组煤系等沉积特征的综合分析,研究了本区控煤因素和聚煤规律;结合矿山开发现状,着重对金竹山、渣渡等老矿区进行煤炭资源预测。研究结果表明:湘中次级构造单元的隆起和坳陷直接控制了煤系发育和含煤性,富煤区往往位于向斜仰起端和平缓翼部位;古陆前缘坳陷中泻湖及潮坪环境是煤层发育的有利场所;含煤性与煤系厚度一般呈正相关关系,含煤性好的地区砂泥岩比值一般为0.5~1;预测金竹山矿区深部和渣渡矿区南段利民矿深部及两翼煤炭资源储量共372.98 Mt。总之,老矿区中深部及外围煤炭资源前景乐观,可以作为重点勘查靶区。     

X-ray diffraction characteristics of Ceshui Formation coal in Lianyuan coal basin

On the basis of X-ray diffraction analysis of Ceshui Formation coal and its roof mudstone in the Lianyuan coal basin, it is concluded that telemagmatic metamorphism is the main factor leading to the metamorphism of the Ceshui Formation coal in the study region, which has a great impact on the chemical structure of the Ceshui coal series, and the dynamometamorphism is of local and secondary importance.     

湖南胜利-李家湾煤矿区测水组含煤特征及找煤远景分析

在收集梅城-寒婆坳区相关区域地质、矿产、物探及科研成果等资料的基础上,运用实测地质剖面、地质填图、槽探、生产井编录、电法勘探、采样化验等技术手段,采用对比地质条件,类推含煤性,对涟邵煤田胜利-李家湾煤矿区测水组含煤岩系特征进行综合评价,在涟源含煤区西部老矿区寻找测水煤系的富煤带、厚煤体,圈定了何家湾-周家湾-油溪、界头岭-联丰-菜山冲、白家岭等三个找煤远景区作为重点勘查耙区。     

湘中下石炭统测水组煤层气储层特性研究

从煤岩煤质、含气性、吸附特征、裂隙发育及渗透性等方面对湘中下石炭统测水组煤层气储层(煤储层)特性进行论述。研究表明煤储层为明显的富镜质组煤,随温度、压力的增加吸附量增大。区内煤层最大含气量为41.91m3/t,以新化芦毛江至金竹山一带为中心,包括芦毛江、冷水江、渣渡、金竹山等矿区,高富集区基本呈东西向展布。但受煤阶的影响,煤层内生裂隙发育程度明显低于龙潭组煤层,同时由于煤层煤体结构连通性差以及多起构造运动形成细小的煤粉常充填于构造裂隙中,降低了煤层的渗透性。针对上述煤储层特点,指出加强对具有上封下开裂隙系统以及原生结构煤和碎裂煤整层发育地区的煤层气勘探尤为重要。     

湖南头石露天矿测水组煤中锂的富集与成矿前景

本文以湖南涟邵煤田头石露天矿下石炭统测水组煤为研究对象,采用X射线衍射分析（XRD）、X射线荧光（XRF）、电感耦合等离子体质谱仪（ICP- MS）和高分辨率透射电镜（HR- TEM）等方法系统分析了煤的矿物学及元素地球化学特征。湖南头石露天矿测水组煤为中高灰,低挥发分烟煤,煤中主要矿物为高岭石、铵云母和方解石,其次为石英、锐钛矿、铁白云石、微斜长石、菱铁矿和伊利石,含有少量黄铁矿。与世界煤相比,头石露天矿测水组煤中高度富集Li（富集系数为15. 6）,越接近顶底板和夹矸,Li的含量越高。透射电镜分析及Li与灰分、Al2O3和K2O的明显正相关性表明,煤层中Li主要赋存在铝硅酸盐矿物,如高岭石、含锂绿泥石中。煤中Li的高度富集主要来源于蚀源区长英质母岩及盆地周缘花岗岩体,在泥炭聚集期间进入泥炭沼泽,或在间歇性海水- 岩浆热液等流体的共同作用下由围岩淋滤并运移至煤中富集。头石露天矿大部分煤层中Li含量达到回收标准,尤其是煤层底板和附近煤层中Li的成矿潜力值得关注。     

涟源凹陷泥盆纪佘田桥组沉积与地震相特征

涟源凹陷泥盆纪佘田桥组为台盆相间的海相沉积,盆地相为有利的页岩气富集区.目前对台盆相研究多依靠地质露头和少量测井资料,对台盆相地震相特征研究较少,从而制约着本区页岩气勘探进展.本文基于新采集的二维地震资料,从湘新地3井钻井岩心资料和测录井资料入手,通过对该井主要目的层的合成记录标定、目的层反射轴响应特征分析等工作,开展佘田桥组沉积相序划分及地震相特征分析.结果 表明:泥盆纪佘田桥组台地相地震反射特征为不连续弱振幅杂乱-亚平行结构,盆地相地震反射特征为连续强振幅平行结构,并在此基础上利用地震相特征开展佘田桥组有利相区平面预测,明确了佘田桥组盆地相分布范围,为佘田桥组页岩气勘探提供部署依据.     

城步-桃江断裂在涟源盆地的基本特征

通过对涟源盆地区域地球物理、地质和矿产资料的综合研究,系统地总结了湘中地区重要的区域性基底断裂--城步-桃江断裂两侧深部地球物理特征的差异及其对涟源盆地沉积作用、盖层形变、岩浆活动和成矿作用的控制特征,探讨了锡矿山F75断层的属性,在此基础上,重新厘定了该断裂在涟源盆地的位置,认为F75断层属盖层断层.     

涟邵煤田北段测水煤系岩相古地理与聚煤作用

测水组是湘中早石炭世主要的含煤地层。该区早石炭世的海侵主要来自西南侧,物源主要来自东北方向的雪峰古隆起。测水早期沉积物有煤、泥岩、砂质泥岩及细砂岩,沉积环境为潟湖相、泥炭沼泽相、潮坪相及滨海相;晚期主要沉积了细-粗粒石英砂岩、砂质泥岩、泥岩及石灰岩,沉积环境有滨外泥质陆棚、滨外碳酸盐陆棚及滨海相。煤层主要形成于潟湖淤浅而成的泥炭沼泽环境,含煤性与煤系厚度、砂岩含量及砂泥比值等有一定相关性,富煤带只存在于一定厚度的含煤地层分布区。本区于早石炭世时期形成了西部金竹山和东部太平寺二个聚煤中心,其中西部含煤性及煤层稳定程度比东部好,是勘查找煤的重要地区。     

涟源地区测水组,龙潭组煤热演化史及生烃特征

本文建立了湘中涟源地区测水组、龙潭组煤的古地温地质模式。在此基础上，分析了研究区测水组、龙潭组的煤自沉积以来经历了深成热演化期、区域岩浆热演化期、低地热流演化期三个热演化和生烃特征。     

湘中地区石炭系测水组页岩气生气物质基础研究

为客观评价湘中地区石炭系测水组含煤岩系的页岩气勘探开发潜力,从黑色泥页岩厚度、有机碳含量、有机质类型及其热演化程度等方面系统研究了页岩气的生气物质基础.研究结果表明:湘中石炭系测水组黑色泥页岩厚度较大,平均在40m以上,明显受构造和沉积环境控制;泥页岩有机碳含量相对较低,基本上在1％左右,涟源凹陷相对最高,其次是邵阳凹陷,最低的是零陵凹陷,主要受沉积环境、水体深度等因素控制;黑色泥页岩干酪根类型属Ⅱ型,镜质组反射率为1.33％～2.55％,平均2.18％,有机质热演化程度适中,均有利于页岩气的生成.     

沁水盆地南部山西组煤储层产出水氢氧同位素特征

水化学成分及特征对煤层气开发有重要指导意义。为研究沁水盆地南部柿庄南煤层气开发区块3号主采煤层的地下水径流与水化学特征,从该区采集了煤层气井排出水样,进行主要离子浓度及氢氧同位素测定,分析离子浓度与氢氧同位素的展布特征。同位素组成研究结果显示,3号煤层产出水均来自大气降水补给,表现出¹⁸O与D漂移的特点。研究区由东向西δD和δ¹⁸O值呈增大趋势,和Na⁺、K⁺、Cl^-等离子浓度呈现出一定的正相关性,并与研究区由东向西水文径流区（氧化环境）到滞流区（还原环境）的过渡特征相符合,说明δD和δ¹⁸O值也可以作为判断煤层水径流条件与煤层气开发有利区的参考指标。     

鄂尔多斯盆地东缘煤储层孔隙结构特征差异及影响因素

以鄂尔多斯盆地东缘煤储层为研究对象,通过镜质体最大反射率（R_max）测试、压汞和低温液氮吸附实验等手段,探讨分析了煤储层孔隙结构发育特征及影响因素。结果表明：研究区煤储层视孔隙度偏低,且自北向南呈明显降低趋势,煤储层的孔隙发育情况以小孔、微孔为主,煤储层的BET比表面积平均为1.26 m²/g,其中北部煤储层比表面积较大,煤储层BJH总孔容平均为0.003 41 mL/g;受惰质组相对含量、压缩程度及次生孔隙影响,随着煤变质程度的增加,煤岩的孔隙度、BJH总孔体积和BET比表面积呈现“大—小—大”的变化规律,当R_max值为1.5%左右时,为最小值;煤储层随着所受应力的增强,微孔趋于闭合,其他各类孔数量均减小,整体上为小孔含量相对增加,煤中吸附孔隙类型由封闭型孔变为开放型孔,应力作用对煤岩的渗流孔隙的发育具有较强的控制作用,主要体现在煤岩中大孔对煤层气的贡献要优于其他孔隙。     

煤岩构造变形与动力变质作用

煤岩是一种对温度、压力等地质环境因素十分敏感的有机岩,地质演化过程中的各种构造-热事件必然导致煤岩发生一系列物理与化学结构的变化,并形成不同类型的构造煤。在构造应力作用下,煤岩不仅发生脆性和韧性变形,而且还产生不同程度的动力变质作用。因而,关于煤岩构造变形与动力变质作用的研究不仅具有重要的科学意义,而且在煤层气资源评价以及煤与瓦斯突出危险性预测方面也具有重要的实际意义。文中在已有研究成果基础上,通过对构造煤系列Ro,max、XRD和NMR(CP/MAS+TOSS)等测试和实验方法的对比研究,深入分析了煤岩不同构造变形和动力变质特征,进一步探讨了构造应力下煤岩动力变质作用的机理。研究成果表明,在构造应力作用下,煤岩脆性变形主要是通过破裂面上快速机械摩擦转化为热能而引起煤岩化学结构与其成分的改变;而韧性变形煤主要是通过局部区域应变能的积累而引起煤岩化学结构的破坏,从而发生不同机制的动力变质作用。     

湘中涟源凹陷下二叠统梁山组页岩气勘探前景

基于涟源凹陷二叠系梁山组泥页岩野外露头、钻井等资料,通过有机地化分析测试、X-衍射分析、扫描电镜观察、等温吸附等实验测试分析,系统研究了梁山组泥页岩的地质及地化特征、矿物组成、孔隙结构及吸附性能等。研究结果表明,梁山组有效泥页岩单层厚度为6.15~35.18 m;有机质丰度较高,多数大于1%,平均为1.77%;有机质类型主要为I型,岩石热解峰温Tmax（450~533℃）和镜质体反射率（1.51%~1.83%）表明泥页岩属于高成熟阶段富有机质泥页岩。泥页岩矿物组成以石英为主,黏土矿物含量次之,黏土矿物以伊利石为主,有利于改善泥页岩储集性能。孔隙类型多样,有机质孔、粒间孔、粒内孔及微裂缝为页岩气赋存提供空间。页岩吸附气含量达0.65 m3/t,具有一定的气体吸附能力。总体上梁山组泥页岩在涟源凹陷普遍发育且规模较大,特别是向斜区南部是页岩气有利勘探区。     

湘中地区涟源凹陷石炭系测水组泥页岩储层特征

石炭系测水组是涟源凹陷重要的页岩气勘探层位,针对页岩气藏自生自储、低孔低渗的特征,进行测水组泥页岩储层特征研究是该区页岩气勘探与开发的关键问题.本文基于野外露头、钻探井及样品实验测试数据等资料,对测水组泥页岩储层分布、矿物组成、物性、含气性等特征进行了细致分析.测水组泥页岩在凹陷中部褶皱带厚度最大、埋深适合;泥页岩中脆性矿物含量超过70%,有利于天然裂缝的发育与后期的压裂改造.泥页岩内微孔隙与裂缝较为发育,孔径分布范围3.71~19.07 nm,以介孔为主,具有较大的孔比表面积,孔径与总孔隙体积随埋深增加呈减小趋势.储层孔隙度为1.0%~6.2%,平均为3.5%,渗透率变化较大,受裂缝发育程度的影响,为典型的低孔低渗非均质储层.受埋深较浅的影响,样品整体含气量较低,分布在0.16-0.49 m3/t,但等温吸附测试的吸附气量远大于解析气量,表明在合适的埋深下测水组仍具有较好的储气能力.综合评价认为,涟源凹陷测水组泥页岩具有形成优质页岩气储层的潜力.     

湘中涟源凹陷泥盆系佘田桥组海相致密泥灰岩气藏特征

近期,湘新页1 井在中扬子湘中地区涟源坳陷泥盆系海相致密泥灰岩试气中获工业气流,取得了该地区油气勘查的重要发现。本文基于地层划分与对比、岩石矿物组分、烃源岩评价、含气性分析及与国内外泥灰岩油气藏的对比,对涟源凹陷泥盆系海相致密泥灰岩气藏形成条件进行了深入解剖,以期为湘中地区该类型油气资源勘查与潜力评价提供依据。结果表明,湘中涟源凹陷泥盆系佘田桥组分段特征明显,厚度稳定,可对比性强,含气层集中在下部泥灰岩段,含气段厚度大于150 m;泥灰岩矿物组分以碳酸盐矿物为主,脆性矿物平均含量达到79.4%,有利于后期压裂成缝;泥灰岩有机质类型主要为Ⅱ1、Ⅱ2型,有机质成熟度处于过成熟阶段;岩心中构造成因的裂缝以中、高角度缝为主,低角度缝较少;泥灰岩段气测全烃曲线饱满,垂向气水分异作用不明显,为典型致密气藏特征。与渤海湾盆地沙河街组和墨西哥湾盆地鹰滩组相比,涟源凹陷泥盆系泥灰岩气藏具有埋藏浅、厚度大、地物指标好等特征,具有良好的勘探开发潜力。     

湖南涟源凹陷下石炭统测水组泥页岩矿物组分与脆性特征研究

应用X射线衍射(XRD)分析技术对湖南涟源凹陷石炭系测水组泥页岩进行矿物组成与脆性特征研究.结果表明,涟源凹陷石炭系测水组泥页岩中矿物成分复杂,石英含量最高,平均72.61%,粘土矿物含量次之,平均19.46%,含有少量的长石、白云石、黄铁矿和方解石,平均质量分数分别为4.02%,4.75%,2.01%和1.66%.总体来说,该地区石炭系测水组页岩的矿物组成特征与北美woodforth页岩比较相似.涟源凹陷测水组页岩中脆性矿物丰富、含量高,脆性指数平均0.8.研究表明涟源凹陷测水组泥页岩整体上具有良好的脆性特征,有利于该区页岩气的压裂改造.     

Permo-Carboniferous coal measures in the Qinshui basin: Lithofacies paleogeography and its control on coal accumulation

The Qinshui basin in southeastern Shanxi Province is an important base for coalbed methane exploration and production in China. The methane reservoirs in this basin are the Carboniferous and Permian coals. Their thickness is strongly controlled by the depositional environments and the paleogeography. In this paper, sedimentological research was undertaken on the outcrop and borehole sections of the Taiyuan and Shanxi formations in the Qinshui basin and the basin-wide lithofacies paleogeography maps for these two formations have been reconstructed. The Taiyuan Formation is composed of limestones, aluminous mudstones, siltstones, silty mudstones, sandstones, and mineable coal seams, with a total thickness varying from 44.9 m to 193.48 m. The coal seams have a thickness ranging between 0.10 and 16.89 m, averaging 7.19 m. During the deposition of the Taiyuan Formation, the northern part of the basin was dominated by a lower deltaic depositional system, the central and southern parts were dominated by a lagoon environment, and the southeastern corner was occupied by a carbonate platform setting. Coal is relatively thick in the northern part and the southeastern corner. The Shanxi Formation consists of sandstones, siltstones, mudstones, and coals, with the limestones being locally developed. The thickness of the Shanxi Formation is from 18.6 m to 213.25 m, with the thickness of coal seams from 0.10 to 10 m and averaging 4.2 m. During the deposition of the Shanxi Formation, the northern part of the Qinshui basin was mainly dominated by a lower deltaic plain distributary channel environment, the central and southern parts were mainly an interdistributary bay environment, and the southeastern part was occupied by a delta front mouth bar environment. The thick coals are distributed in the central and southern parts where an interdistributary bay dominates. It is evident that the thick coal zones of the Taiyuan Formation are consistent with the sandstone-rich belts, mainly located in the areas of the northern lower deltaic plain and southeastern barrier bar environments, whereas the thick coal zones of the Shanxi Formation coincide with the mudstone-rich belts, located in the areas of the central and southern interdistributary bay environments. Translated from Journal of Palaeogeography, 2006, 8(1): 43–52 [译自: 古地理学报]     

构造物理化学条件对煤变质作用的控制

煤是对温度和压力等地质因素十分敏感的有机岩,各种构造-热事件控制下的物理化学条件,是促进煤岩演化的根本动力。本文对煤变质作用过程的研究现状进行了综述,着重讨论了煤岩在高煤阶-石墨演化阶段的控制因素、演化过程和演化机制。煤变质作用包括煤化作用阶段和石墨化作用阶段,共同构成一个连续的有机质演化过程,总体趋势是分子结构有序化、化学成分单一化,最终演变为以碳元素为主、三维有序结构的石墨。温度和压力(应力)是控制煤变质作用两大因素,在不同的演化阶段,这两大因素所起的作用和演变机理都有所差异。在低、中煤阶演化阶段,温度是煤化学结构演化的主要控制因素,为化学键断裂提供活化能,应力缩聚和应力降解则对煤化学结构演化具有催化作用。高煤阶-石墨化阶段的主要机制是导致基本结构单元BSUs之间相互联结使短程有序化范围增大的拼叠作用,构造应力在其中起到关键作用,BSUs定向和面网间距不断减小,促进大分子物理结构演化。加强煤变质作用的高级阶段-石墨演化过程的研究,将丰富和深化对煤-石墨物理化学结构完整演化序列的认识。煤系石墨成矿机制的高温高压模拟实验,则为煤变质作用构造物理化学条件研究提供了可行的技术手段。