Investigación sobre los factores geológicos que controlan el gas en Liupanshui Coalfield y evaluación de los recursos de metano de las capas de carbón

(1. Facultad de Recursos y Ciencias de la Tierra, Universidad de Minería y Tecnología de China. Laboratorio clave de recursos y procesos de acumulación de metano de capas de carbón, Ministerio de Educación, Xuzhou, Jiangsu 221008)

Resumen: Liupanshui es La importante zona de enriquecimiento de metano en yacimientos de carbón en el sur de China está ubicada en el centro rico en carbón de la cuenca de carbón del Yangtze en el Pérmico Superior: Guizhou occidental, Yunnan oriental y Sichuan meridional. Sobre la base del estudio de las características geológicas del metano de los lechos de carbón en Liupanshui, se analizó el impacto de las fallas, los pliegues y la profundidad del entierro en el contenido de gas de las vetas de carbón en el área. Combinado con el método de cálculo del recurso de metano de los lechos de carbón, la veta de carbón. Se calcularon el rango de profundidad de entierro, el espesor promedio de la veta de carbón y el contenido de gas. Según los estándares de la "Nueva Ronda Nacional de Evaluación de Recursos de Metano de Capas de Carbón" organizada por el Ministerio de Tierras y Recursos en 2006, los recursos de metano de capas de carbón se dividen en tres tipos de recursos: I, ii y iii. Este método se utilizó para evaluar los recursos de otros sinclinales en el área y se concluyó que los recursos de 1000 m en esta área son en su mayoría poco profundos y los niveles de recursos tienden a disminuir con el aumento de la profundidad del entierro.

Palabras clave: Evaluación de los factores de control de calidad geológica de los recursos de metano de yacimientos de carbón de Liupanshui

Investigación sobre los factores geológicos del almacenamiento de gas de carbón de Liupanshui y evaluación de los recursos de metano de yacimientos de carbón

Zhang Qinglong y Wu Caifang

( 1. Facultad de Recursos y Ciencias de la Tierra, Universidad de Minería y Tecnología de China, Xuzhou 221008. Laboratorio clave de recursos y acumulación de metano de capas de carbón, Xuzhou 221008.

Resumen: Liupanshui es un importante recurso de metano de yacimientos de carbón en el oeste de Guizhou y el este de Yunnan, un área rica en metano de yacimientos de carbón, ubicada en la cuenca carbonífera del Pérmico Tardío del Yangtze en el sur de Sichuan, China, en el centro rico en carbón del mundo. : Sobre la base del estudio de las características geológicas del metano de las capas de carbón de Liupanshui, se analizaron los efectos de las fallas, los pliegues y la profundidad de enterramiento de las vetas de carbón en las vetas de carbón de la zona sobre la base de la influencia del contenido de gas, la "Nueva Ronda de Nacional". El proyecto "Evaluación de recursos de metano de capas de carbón", organizado por el Ministerio de Tierras y Recursos en 2006, se utilizó para calcular el rango de profundidad, el espesor promedio de las vetas de carbón y el contenido de gas para evaluar los recursos de metano de las capas de carbón en la categoría estándar. Evaluación, los recursos de metano de las capas de carbón son dividido en tres categorías de recursos: Clase I, Clase II y Clase III Utilizando este método para evaluar los recursos de otro sinclinal, se concluye que el área por debajo de los 1000 m se denomina recursos Clase I, y la profundidad varía con el recurso <. /p>

Palabras clave: metano de yacimientos de carbón; razones para el control geológico; evaluación de recursos; Liupanshui

Los requisitos previos necesarios para el enriquecimiento de metano de yacimientos de carbón son la generación, el almacenamiento, el sellado, la preservación, etc. y su dinámico proceso de desarrollo son el resultado de la acción integral de múltiples factores geológicos controlados por factores estructurales [1]. Tomando como ejemplo las principales vetas de carbón que contienen gas en algunas áreas de Liupanshui, fallas, pliegues, litología del techo y profundidad de enterramiento. Se analizó el impacto sobre el contenido de metano de yacimientos de carbón en el área se evaluó utilizando los estándares de la "Nueva Ronda Nacional de Evaluación de Recursos de Metano de yacimientos de carbón" organizada por el Ministerio de Tierras y Recursos en 2006, proporcionando una base para la exploración y el desarrollo de metano de yacimientos de carbón en el área. área de estudio. /p>

1 Análisis de los factores geológicos que controlan el gas en el área de estudio [2]

1.1 La influencia de fallas y pliegues en la ocurrencia de metano en capas de carbón

1.1.1 La influencia de las fallas en la aparición de metano de lechos de carbón La influencia de la existencia

Las fallas en las estructuras geológicas destruyen la continuidad y la integridad de las vetas de carbón y cambian las condiciones de aparición de metano de los lechos de carbón en los yacimientos de carbón. Las diferentes estructuras de fallas tienen un impacto en la aparición de metano de lechos de carbón en los yacimientos de carbón. Las fracturas por torsión por compresión y las fracturas causadas por tensiones de compresión generalmente tienen un alto grado de cierre, lo que dificulta mucho la migración del gas del lecho de carbón. Al mismo tiempo, debido a la compresión, las vetas de roca y carbón circundantes se vuelven más densas, lo que es beneficioso para la preservación del gas. La tensión de tracción forma fracturas y fallas de tracción, que son beneficiosas para la liberación de metano del lecho de carbón. Las fallas de compresión y torsión de compresión en los estallidos y sus características de distribución corresponden al estado de tensión de la zona de la falla, pero el estado de tensión en ambos lados de la falla cambiará significativamente no solo el valor de la tensión, sino también el principal. La dirección de la tensión también cambiará significativamente después de una cierta distancia de la falla, el estado de tensión volverá gradualmente al estado de tensión normal. Algunas fallas favorecen la emisión de metano de capas de carbón, mientras que otras dificultan la emisión. de metano de yacimientos de carbón y se convierten en barreras para el escape de metano de yacimientos de carbón. La primera se convierte en una falla abierta y la segunda es una falla cerrada. La vecindad del plano de la falla se convierte en un área de baja presión debido a la liberación de tensión tectónica. Una gran cantidad de metano en la veta de carbón se desorbe y se escapa del plano de la falla, lo que hace que el contenido de gas en la veta de carbón caiga bruscamente.

En ambos lados, lejos del plano de la falla (150 ~ 250 m ~ 250 m), generalmente se forman dos zonas de alta presión de tensión estructural en forma de franja de falla paralelas simétricas. El contenido de metano en las vetas de carbón es alto, lo que se convierte en una barrera natural. evitar que el metano migre aún más a las fallas, una vez que pasa la zona de alta presión, permanece en la zona de presión original (Figura 1).

Figura 1 Relación entre la estructura de la falla y el contenido de gas de la veta de carbón[3]

Liupanshui es parte de la depresión de Qianxi de la cuenca sedimentaria del Yangtze y se llama depresión de la falla de Liupanshui. La depresión de la falla de Liupanshui está controlada por la zona de falla de Shuicheng-Ziyun, la zona de falla de Shizong-Guiyang y la zona de falla de Panxian-Shuicheng, y tiene la forma de un triángulo que sobresale hacia el este. La zona de falla Shuicheng-Ziyun corre hacia el noroeste y tiene más de 300 kilómetros de largo. La zona de falla Shizong-Guiyang comienza en Shizong y Maitreya en Yunnan en el suroeste, llega a Guiyang en el norte y Weng'an en el este. Tiene más de 350 kilómetros de largo y es un grupo de fallas que se cruzan con las mencionadas anteriormente. Falla de Duya-Ziyun. La falla Panxian-Shuicheng está ubicada en las áreas de Panxian, Shuicheng y Hezhang en el oeste de Guizhou, y corre en dirección norte-sur.

1.1.2 La influencia de los pliegues en la aparición de metano en yacimientos de carbón [4]

Las alas y el eje de la estructura anticlinal muestran tensiones de compresión por debajo del plano neutro, especialmente en el plano neutro. Las siguientes concentraciones de tensión son obvias y estas piezas son áreas de alta presión. El eje del anticlinal presenta tensiones de tracción en la parte media y superior del plano, produciéndose un gran número de fisuras de tracción o fallas normales. La tensión se libera rápidamente y es una zona de baja presión. El metano del lecho de carbón puede estar bien confinado en ambas alas del anticlinal, y la relación entre el lecho de carbón y la superficie neutra depende del eje. El metano del lecho de carbón se escapa por encima de la superficie de neutralización y se acumula debajo de la superficie de neutralización. Cuando la veta de carbón está enterrada profundamente y el techo es de lutita gruesa, la tensión de la capa de roca suprayacente causará plasticidad en la capa de sellado de lutita, y la tensión de tracción solo aumentará la deformación plástica y no producirá grietas abiertas. El techo mantendrá un buen rendimiento de cobertura y el metano en ambas alas de la veta de carbón también migrará al pozo, lo que resultará en un alto contenido de gas en la veta de carbón. En este momento, el metano de las capas de carbón todavía está concentrado por encima del plano neutral y el gas libre representa una proporción considerable. Las dos alas y el eje de la estructura sinclinal muestran tensión de compresión sobre el plano neutro, y una concentración de tensión obvia sobre el plano neutro, que es un área de alta presión debajo del plano neutro, aparece tensión de tracción; Debido a que las vetas de carbón a menudo están enterradas profundamente, sólo se producen unas pocas grietas abiertas, lo que libera algo de tensión y forma un área de presión relativamente baja. Las dos alas del sinclinal y el eje sobre el plano medio son ubicaciones favorables para el almacenamiento de metano en capas de carbón. En particular, el eje del sinclinal es un área anormal con un alto contenido de metano en capas de carbón. Cuando la veta de carbón está enterrada profundamente y el techo es de lutita gruesa, la acumulación de metano en la veta de carbón también ocurrirá debajo de la superficie de neutralización [2] (Figura 2).

Figura 2 Diagrama esquemático de la relación entre la estructura de pliegues y el contenido de gas de la veta de carbón [2]

El área de Liupanshui cubre un área de 115×104km2 y pertenece al Pérmico Superior Depósitos de acumulación de carbón del Yangtze en el oeste de Guizhou, el este de Yunnan y el sur de la cuenca de Sichuan. Las cuencas de metano de carbón de hoy en día son sinclinales y sinclinales compuestos (es decir, cuencas estructurales de metano de carbón de carbón), que cubren un área de más de 5.000 kilómetros cuadrados. Los sinclinales importantes que controlan el enriquecimiento de metano en yacimientos de carbón y la alta producción incluyen el sinclinal Panxian, el sinclinal Liuzhi, el sinclinal Langdai, el sinclinal Gemudi y el sinclinal Brown, el sinclinal Qingshan (Figura 3).

Como se puede ver en la Figura 4, el contenido de gas en el sinclinal de Liupanshui y sus alrededores es mayor que el de otros lugares, especialmente el sinclinal de Weishe y el sinclinal de Qingshan. Los sinclinales importantes que controlan el enriquecimiento de metano en yacimientos de carbón y la alta producción incluyen el sinclinal Panxian, el sinclinal Liuzhi y el sinclinal Langdai.

1.2 La influencia de la profundidad de entierro de la veta de carbón en la aparición de metano de la veta de carbón

Una gran cantidad de datos reales muestran que dentro de un cierto rango de profundidad, el contenido de gas de la veta de carbón aumenta con el aumento de la profundidad de enterramiento de las vetas de carbón. Principalmente porque el grado de carbonificación está estrechamente relacionado con la profundidad de enterramiento de la veta de carbón, y la generación y escape de gas durante el proceso diagenético también están relacionados con la profundidad de enterramiento de la veta de carbón.

Figura 3 Mapa de distribución sinclinal y de la principal cuenca de metano de yacimientos de carbón de Liupanshui.

Recursos de metano de yacimientos de carbón sinclinales de Liupanshui.

Se analizó el contenido de gas del metano de las capas de carbón en el sinclinal 16 en el área de Liupanshui. Dado que el contenido de gas en la parte poco profunda de 200 m en el área de Liupanshui es bajo, generalmente menos de 5 m3/t, el contenido de gas del metano de las capas de carbón de 100 a 1500 m se distribuye aproximadamente en 100 m3/t

Figura 5 relación entre la profundidad del entierro y el contenido de gas en áreas seleccionadas

2 Evaluación de recursos de metano de lechos de carbón en el área de estudio

2.1 Parámetros básicos de la evaluación de recursos

Las principales condiciones de ocurrencia Se analizaron las cantidades de metano de yacimientos de carbón en el área seleccionada, combinando el método del volumen y el yacimiento de gas. Se utilizaron métodos de simulación numérica y analogía para obtener datos sobre las cuatro estructuras sinclinales en el área seleccionada.

De acuerdo con la estructura geológica y la presencia de vetas de carbón en el área seleccionada, se encontró que los anticlinales y sinclinales tienen efectos obvios de control de gas, y el metano de las capas de carbón tiene fuertes características de zonificación, lo que facilita el cálculo de las divisiones de bloques. El cálculo de los recursos de metano de las capas de carbón en esta área adopta el método volumétrico [6]. Debido a las limitaciones de las condiciones de exploración, sólo se pueden obtener datos como el rango de profundidad de enterramiento, el espesor promedio de las vetas de carbón y el contenido de gas (ver Tabla 1).

Tabla 1 Rango de profundidad de entierro, espesor promedio de la veta de carbón y datos de contenido de gas en áreas seleccionadas

2.2 Criterios de evaluación para las categorías de recursos de metano de capas de carbón

Para ser consistente con los resultados de la evaluación nacional Consistentemente, los estándares de la "Nueva Ronda de Evaluación Nacional de Recursos de Metano de Capas de Carbón" organizada por el Ministerio de Tierras y Recursos en 2006 se utilizaron para evaluar las categorías de recursos de metano de capas de carbón. Los recursos de metano de las capas de carbón se dividen en tres tipos de recursos: i, ii y iii. El tipo de recursos de metano de las capas de carbón está determinado principalmente por cinco parámetros: espesor de carbón de una sola capa, contenido de gas, profundidad de enterramiento de las vetas de carbón, permeabilidad de las vetas de carbón y características de presión de las vetas de carbón. Los criterios de puntuación de cada parámetro se muestran en la Tabla 2. La puntuación total de evaluación del recurso se obtiene sumando las puntuaciones de los cinco parámetros.

Tabla 2 Criterios de selección de parámetros de evaluación de categorías de recursos de CBM

Considerando diferentes niveles de exploración, las categorías de recursos se determinan de acuerdo con las siguientes tres situaciones:

(1) Cuándo Cuando participan cinco factores al mismo tiempo en la evaluación, recursos Tipo I: integral >180 puntos; Recursos Tipo II: 180 ~ 140 puntos; Recursos de tercer nivel:

(2) Cuando un determinado parámetro es; faltantes, recursos de Tipo I: Recursos: > 160 puntos; recursos de Categoría II: 160 ~ 120 puntos; recursos de Nivel 3:

(3) Cuando faltan uno o dos parámetros, recursos de Categoría I: > 110 puntos Recursos de categoría II: 110 ~ 70 puntos; Recursos de tercer nivel:

2.3 Resultados de la evaluación de recursos del área de investigación

De acuerdo con los requisitos de la Tabla 2 y el Artículo (3), los cuatro Se puntúan las áreas mineras (Tabla 3).

Tabla 3 Resultados del cálculo de la evaluación de recursos de la circunscripción

Según la tabla anterior, 1000 m del sinclinal Weishe, el sinclinal Qingshan y el sinclinal Tucheng son todos recursos de primer nivel, y 1000 m de los cuatro sub -Las regiones son ~ 1500 m y son todos recursos secundarios. Este método se utilizó para evaluar los recursos de otros sinclinales en el área y se concluyó que los recursos someros de 1000 m en el área son recursos de Clase I, y el nivel de recursos tiende a disminuir al aumentar la profundidad del entierro.

3 Conclusión

Al analizar las fallas, los pliegues, la litología del techo y el piso, y la profundidad de enterramiento de la veta de carbón en el área minera de Liupanshui, combinados con el rango de profundidad de enterramiento, el espesor promedio de la veta de carbón, contenido de gas y otros parámetros, el cálculo Se determinó la cantidad de recursos de metano de capas de carbón en diferentes profundidades y áreas en el área de estudio. Según el método de evaluación de recursos de metano de yacimientos de carbón, los recursos de metano de yacimientos de carbón se dividen en tres tipos de recursos: ⅰ, ⅱ y ⅲ. La puntuación del mismo sinclinal disminuye a medida que aumenta la profundidad del entierro, y el nivel de recursos correspondiente también disminuye. Al mismo tiempo, este método también se utilizó para evaluar los recursos de otros sinclinales en el área, y se concluyó que los recursos poco profundos. En esta área se encuentran principalmente recursos de Clase I, el nivel de recursos tiende a disminuir al aumentar la profundidad del entierro.

Referencia

[1] Guilin Bao. 1999. Características geológicas del metano de las capas de carbón y factores que controlan su enriquecimiento y alto rendimiento en el área de Liupanshui. Acta Petroleum Sínica, 3 (20): 32 ~ 37.

Wang Hongyan, Li Guizhong y Li Jingming. 2006. Características del enriquecimiento de metano en capas de carbón en China. Metano de lecho de carbón de China, 2(3): 7~10.

Sang Shuxun, Fan Bingheng, Telly.1999. Almacenamiento y enriquecimiento de metano de yacimientos de carbón. Geología del petróleo y el gas natural, (20): 104 ~ 107.

Fu, Tai Li, Wei Chongtao. 2007. Geología del metano de capas de carbón. Xuzhou: Prensa de la Universidad de Minería y Tecnología de China, 56 ~ 58.

Luo Bin Zhang Junfan 2010. Recopilación del mapa geológico de gas de la mina Minmetals en el distrito de Zhongshan, ciudad de Liupanshui, provincia de Guizhou 1 ~ 8

Chen Benben, Wen Chunqi. 2008. Perspectivas de desarrollo y utilización de metano de capas de carbón en el área de Liupanshui. Geología de Guizhou, (25): 270 ~ 274