中国西北地区煤与煤层气资源勘查开发研究
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北京朝阳
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作者王佟等著
出版社科学出版社
ISBN9787030558961
出版时间2017-02
装帧精装
开本16开
定价198元
货号9340139
上书时间2024-06-22
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目录
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序
前言
第一章 煤与煤系气综述 1
第一节 区域资源概况 1
第二节 区域构造背景 3
第三节 区域构造演化 12
第四节 区域构造特征 15
第五节 聚煤作用与赋煤单元 23
第二章 柴达木含煤区聚煤作用与构造特征 39
第一节 区域构造格局 39
第二节 煤田构造 41
第三节 构造单元 45
第四节 聚煤规律 49
第五节 控煤构造特征 55
第三章 天山含煤区聚煤作用与构造特征 61
第一节 含煤区煤田构造特征 61
第二节 吐哈盆地 61
第三节 伊犁盆地 75
第四节 焉耆盆地 80
第五节 其他煤田的构造基本特征 83
第四章 准噶尔含煤区聚煤作用与构造特征 84
第一节 准噶尔盆地煤田构造格局 84
第二节 含煤地层与煤层 89
第三节 煤田构造与分区 95
第四节 赋煤规律 101
第五节 构造演化 104
第五章 塔里木含煤区聚煤作用与构造特征 107
第一节 含煤地层与煤层 107
第二节 煤田构造格局 110
第三节 聚煤规律 115
第四节 构造分区特征 116
第五节 构造演化 120
第六节 盆地及周缘构造变形特征 121
第六章 西北赋煤区控煤构造样式 132
第一节 煤系的后期变形特点 132
第二节 控煤构造样式 140
第三节 主要构造样式分述 145
第七章 西北地区煤炭资源及特点 155
第一节 资源分布及资源量 155
第二节 煤类及煤质 161
第三节 西北地区侏罗纪绿色煤炭资源 199
第八章 西北地区煤层气资源及特点 204
第一节 煤层气储层地质技术新进展 204
第二节 煤层气评价体系 211
第三节 煤层气资源量及其分布特征 213
第四节 西北煤层气资源特点 223
第五节 新疆低煤阶储层三相态含气量模拟 224
第九章 西北含煤盆地页岩气地质条件与资源评价 249
第一节 西北主要煤盆地页岩气资源潜力 249
第二节 页岩气烃源岩特征和有机地球化学特征 250
第三节 煤系页岩气储层特征 264
第四节 西北地区页岩气资源量 269
第十章 西北地区天然气水合物研究与资源潜力评价 272
第一节 祁连山冻土带天然气水合物成矿条件概述 272
第二节 木里地区天然气水合物资源潜力 279
第三节 天然气水合物的地球物理勘查方法 284
第十一章 西北地区煤炭资源勘查实践 299
第一节 遥感技术 299
第二节 煤炭资源勘查实践 314
第十二章 西北地区煤层气勘查与开发实践 358
第一节 中国低阶煤储层煤层气资源 358
第二节 西北地区低煤阶煤盆地煤层气勘查实践 361
第三节 煤层气开发技术 379
第四节 西北地区低煤阶煤盆地煤层气开发实践 394
第五节 煤层气井下钻孔抽采技术 430
第十三章 西北地区煤炭资源的开发模式 432
第一节 西北地区煤炭资源生产基地划分 432
第二节 典型煤层特征的资源开发方式 433
第三节 侏罗系特厚煤层开采方法综述 445
参考文献 471
内容摘要
靠前章 煤与煤系气综述
靠前节 区域资源概况
本书对西北地区煤与煤系气资源的研究范围包括贺兰山—六盘山一线以西、昆仑山—秦岭以北的广大地区，涵盖新疆的全部，甘肃的大部，青海北部，宁夏和内蒙古西部，面积约270万km2（图1.1）。该区域发育不同规模的沉积盆地60余个，蕴藏着丰富的煤炭和煤系气资源。成煤时代以早、中侏罗世为主，同时发育石炭纪煤炭资源，早—中侏罗世的聚煤作用在西北赋煤区广泛而强烈，所形成的煤炭资源在该区占保证优势，尤其是在新疆境内，含煤性很好。西北地区全区在大规模发育的煤炭资源的基础上，煤层气、煤系页岩气、天然气水合物等与煤炭资源共存的煤系气（王佟等，2014）亦在各盆地中广泛发育。
图1.1 西北地区煤炭资源分布图（据中国煤炭地质总局，2017）
多年来，地质工作者在西北地区开展了大量基础性地质工作，尤其是对造山带的形成演化及其与区域成矿作用的关系、煤系地层分布及其沉积环境研究等方面取得了许多很有价值的研究成果。然而，该区煤炭总资源量虽然很大，但煤田地质研究程度低，资源勘探力度不够，查明程度低，以新疆为例，能够进入煤矿建设准备阶段（详查与勘探）的资源量不足全区资源量的1%。西北赋煤区地质条件复杂，构造变形强烈，倾角大于35°的倾斜和急倾斜煤层占60%左右，逆冲推覆构造广泛发育，但对地质构造发育及其演化规律、地质构造对煤炭资源形成与赋存的控制作用、构造控煤模式等的研究还比较薄弱，其研究程度尚难以满足煤矿高效、安全生产的需要。
随着西部大开发的深入和新疆大型能源基地建设的全面推进，西北地区将成为我国未来矿产资源开发的重要承接地。由于煤矿区地质构造是控制煤层和煤系矿产资源形成、形变和赋存的首要地质因素，在煤炭资源和煤系矿产资源勘探和开发工作中，地质构造研究是一项贯穿始终的重要地质任务。在煤与煤系及煤盆地多种与煤共伴生矿产勘查方面要树立“探煤为主、同步探气、协同勘查、综合评价”的多能源及共伴生矿产协同勘查理念。将煤系作为一个系统进行整体研究、立体勘探、合理开发，做好煤、煤系气、地下水、砂岩型铀矿及煤系“三稀”金属矿产、黏土矿产、铝土矿产等其他共伴生矿产资源能源的协同勘查，这不仅可以节约勘探时间，提高开发效率和效益，更重要的是改变了单纯勘查煤炭资源的传统模式，实现煤系多目标多功能矿产综合勘查。因此，加大西北地区勘探力度，开展构造发育规律和构造控煤研究，查明煤系后期的变形特征，是进行煤炭资源和煤系矿产资源高效开发利用的必要手段。
一、煤炭资源
西北地区煤炭资源量巨大，据2010年全国煤炭资源潜力评价数据显示，西北地区煤炭资源累计探获量达2454.79亿t，占全国累计探获量的12.21%；保有资源量2424.86亿t，占全国保有资源量的12.46%；尚未利用资源量1716.06亿t，占全国尚未利用资源量的11.13%。其中侏罗纪煤炭资源累计探获量达2415.18亿t，占西北地区的98.8%，保有资源量达2386.68亿t，该区的煤炭资源绝大多数为侏罗纪煤炭资源。
西北五省份预测资源总量17108.63亿t，其中0～1000m预测资源量9041.81亿t，占全国浅部预测总量的62.87%；1000～2000m预测资源量8066.82亿t，占全国深部预测总量的33.03%。但由于交通和经济条件，开发利用程度较低。
二、煤系气资源
（一）煤层气资源
据2010年新一轮油气资源评价，西北地区煤层气资源量为96250.2亿m3，本书估算2000m以浅煤层气资源量为78012.4亿m3。
按省份分布统计，煤层气资源主要分布在新疆、青海、甘肃等地，其中新疆地区为76829.4亿m3，占西北地区的98.5%。
按时代划分，以早、中侏罗世的新疆低级变质煤区，柴北低级变质煤带，祁连山中、不错变质煤带，昆仑山—积石山变质带（其中昆仑山为中不错变质煤、积石山为中低级变质煤）四个煤化作用区的煤层气资源为主；同时发育石炭纪、二叠纪中级变质烟煤和晚三叠世中不错变质区的煤层气资源。大部分煤层气资源赋存在低煤阶的长焰煤与褐煤中，占全国低煤阶煤层气资源总量的53.1%。
按含煤盆地划分，煤层主要分布在准噶尔盆地（38169.2亿m3）、吐哈盆地（24541.9亿m3）、天山系列盆地地区（11147.6亿m3）、塔里木盆地（2970.9亿m3）、柴达木盆地地区（818.5亿m3）、河西走廊地区（364.5亿m3）。
按资源埋藏深度划分，0～600m以浅占4.9%，600～1000m以浅占22.99%，1000～1500m以浅占34.68%，1500～2000m以浅占37.43%。
（二）页岩气资源
准噶尔盆地、塔里木盆地、吐哈盆地和柴达木盆地四大聚煤盆地煤系地层（石炭系、二叠系、三叠系、侏罗系）广泛发育陆相页岩气烃源岩，且具备良好的储集条件。准噶尔盆地、吐哈盆地、塔里木盆地与美国中西部落基山前陆盆地地质条件类似，柴达木盆地与美国密执安盆地地质条件相类似。通过类比分析法统计可得，我国西北地区主要含煤盆地煤系地层页岩气资源量约为10.19万亿m3，占我国页岩气总资源量的33%。其中准噶尔盆地58310.0亿m3、塔里木盆地3258.7亿m3、吐哈盆地39386.7亿m3、柴达木盆地960.0亿m3。
（三）陆域天然气水合物
冻土带是天然气水合物发育的重要地质环境之一，我国西北地区的木里地区是祁连山冻土区的核心，除局部地段外，多年冻土连续分布，木里地区也是实钻揭示天然气水合物存在的研究区。由于多年冻土区天然气水合物资源评估较为复杂，迄今为止尚无一个国家对本国多年冻土区的天然气水合物资源进行完整的评估。
本书通过“煤炭理论产气量与实际煤层气产量之差为潜在的可能形成天然气水合物的资源量”“测井曲线估算天然气水合物体积”“冻土带估算天然气水合物稳定带体积”三种方法对木里地区的天然气水合物潜在资源量进行了计算，预测为3000亿m3左右，显示了重要的资源潜力。
第二节 区域构造背景
西北赋煤区一直是靠前外地质学家关注的热点地区，并先后应用槽台、地质力学、地洼、多旋回、板块等大地构造观点进行研究，在地壳结构和深部构造、造山带、区域构造格局及形成机制等方面已取得丰硕成果，对地质规律的认识和矿产资源的勘探起到了重要指导作用。西北区域沉积盆地镶嵌于造山带之间或内部，其形成演化和后期变形受造山带活动制约，使得不同构造区具有独特的构造演化特征和变形形式。
一、大地构造位置
西北赋煤区地处欧亚大陆腹地，在现代优选板块构造格局中位于欧亚板块中南部，南侧与青藏高原及印度板块-欧亚板块碰撞缝合带毗邻。但在中生代早期，这里曾经是三大古板块的汇聚地带—以塔里木古板块为主体，北部包括哈萨克斯坦古板块的东南角和西伯利亚古板块的西南缘。新疆是显生宙洋盆聚散，大陆岩石圈板块俯冲、碰撞及褶断成山的典型地带，地质构造很好复杂。整个地区表现为相对稳定的盆地镶嵌在不同地质历史时期的古大陆边缘褶皱带（含古俯冲带和古板块缝合带）之间，构成现代沿北西、北西西向绵延起伏的高山（褶皱带）与长轴近东西的大型菱形盆地相间排列的特殊构造地貌，是研究亚洲大陆地质构造和各类矿产资源的关键地域。
二、古板块构造
在西北赋煤区内发现三条重要的晚古生代板块缝合带（图1.2）：一为达拉布特（西准噶尔）—卡拉麦里（东准噶尔）缝合带，二为南天山缝合带，向东与卡拉麦里缝合带交汇（肖序常等，1992），三为昆仑山—秦岭晚古生代缝合带（姜春发等，1992）。以前两条缝合带为界，西北地区境内在晚古生代主要存在的古板块为：达拉布特—卡拉麦里缝合带以北的西伯利亚古板块；达拉布特—卡拉麦里缝合带与南天山缝合带之间的哈萨克斯坦古板块；南天山缝合带以南的塔里木古板块；秦岭晚古生代缝合带则是塔里木古板块与中、新生代青藏地体群的分界。塔里木古板块、哈萨克斯坦古板块、西伯利亚古板块的大地构造演化及主要地质特征各有不同，并且对中生代以来的大地构造格局及各区域的地质特征产生了深远影响（夏玉成和侯恩科，1996）。
图1.2 西北地区古板块构造（据王鸿祯和莫宣学，1996修改）
1-前长城纪基底；2-前寒武纪基底；3-加里东褶皱带；4-海西褶皱带；5-印支褶皱带；6-构造分区边界；7-断层；8-走滑断层；9-构造性质不明地带或有争议地区。靠前带：ACF-阿尔泰加里东褶皱带。第二带：IVF-额尔齐斯华力西褶皱带、WJF-西准噶尔加里东—海西褶皱带；EJF-东准噶尔加里东—海西褶皱带、NTUF-北天山海西褶皱带。第三带：NQCF-北祁连加里东褶皱带、SQCF-南祁连加里东褶皱带、EKNCF-东昆仑北带（加里东褶皱带）；MTCF-东天山加里东褶皱带。第四带：EKSF-东昆仑南带（海—印支褶皱带）。第五带：WKSIF-西昆仑南带（印支褶皱带）。第Ⅰ块体：-准噶尔稳定块体（盆地）、THB-吐哈微型块体（盆地）、YMTM-伊犁—中天山微型块体；第Ⅱ块体：TB-塔里木稳定块体（盆地）；第Ⅲ块体：CHB-柴达木稳定块体（盆地）。①-达拉布特—卡拉麦里晚古生代缝合带；②-南天山晚古生代缝合带；③-昆仑山—秦岭晚古生代缝合带。
（1）-额尔齐斯早古生代俯冲带；（2）-阿尔曼泰晚古生代俯冲带；（3）-北祁连早古生代俯冲带；（4）-南祁连晚古生代俯冲带
（一）西伯利亚古板块
西伯利亚古板块是亚洲很大的一个古大陆板块，其大部分在俄罗斯和蒙古境内，延入西北地区的只是其西南缘的一小部分，包括阿尔泰、北塔山及准噶尔盆地东缘。西伯利亚古板块的核心部位（即古陆核）出露于俄罗斯境内的阿尔丹地区和阿纳巴尔地区，由前文德纪（相当于我国的前震旦纪）结晶杂岩组成。自元古宙晚期至古生代早期，在西伯利亚古板块南侧，曾有中亚—蒙古洋盆发育。由于洋壳多次向北俯冲，古陆核一次又一次向南增生，面积扩大，自北向南形成贝加尔—叶尼塞晚元古代陆缘褶皱带、萨彦—蒙古早古生代陆缘褶皱带，我国境内的阿尔泰山区位于这条早古生代陆缘褶皱带的西南侧。洋盆在石炭纪很后消减闭合，西伯利亚板块与哈萨克斯坦板块沿达拉布特—卡拉麦里一线碰撞在一起。
（二）哈萨克斯坦古板块
哈萨克斯坦古板块东北以卡拉麦里—斋桑缝合带为界与西伯利亚古板块相接，其南部和西部以南天山—东乌拉尔缝合带为界，分别与塔里木和东欧两个古板块相邻，其主体在哈萨克斯坦和俄罗斯境内。天山、西准噶尔界山及准噶尔盆地等构成哈萨克斯坦板块的东南角。和其他古板块不同，哈萨克斯坦古板块没有统一的古陆核，而是由一些大小不等的微板块拼合而成。早古生代末完成了微板块之间的拼合，晚古生代早期成为准噶尔洋和南天山洋之间一个以早古生代褶皱基底为核心的独立板块。到中泥盆世末及晚泥盆世末，准噶尔洋和南天山洋先后关闭，到石炭纪末，区内海域接近消失，哈萨克斯坦古板块与西伯利亚古板块和塔里木板块分别沿达拉布特—卡拉麦里缝合带及南天山缝合带发生陆-陆碰撞，自此以后新疆境内三大古板块连成一体，成为欧亚板块的一部分。
（三）塔里木古板块
塔里木古板块是于晚元古代形成的古大陆板块，其陆核由前长城纪结晶基底构成，北以南天山缝合带与哈萨克斯坦古板块相接，南以昆仑山—西秦岭缝合带与我国西南地区的青藏地体群毗邻。石炭纪末，塔里木古板块与哈萨克斯坦古板块碰撞拼合而成为古欧亚大陆板块的南缘；二叠纪—三叠纪，随着其南侧的古特提斯洋向北俯冲消减，羌塘微板块与塔里木古板块南缘碰撞，古欧亚大陆板块继续向南扩展。
上述三大古板块的划分及其演化状况是西北赋煤区晚古生代时的古板块构造格局。随着三大古板块间的陆-陆碰撞，到石炭纪末，西北地区北部海域接近消失，西北赋煤区成为古欧亚大陆板块的一部分，并从二叠纪开始全面进入碰撞期后陆内造山阶段，主要表现为山脉的隆升和盆地的沉陷，“五带三块”的构造
精彩内容
《中国西北地区煤与煤层气资源勘查开发研究》建立了西北地区陆相含煤盆地典型的赋煤构造样式，进一步揭示了不同构造样式对煤炭、煤系气资源的控制作用，形成了煤炭与煤层气及煤系页岩气等煤系能源资源协同勘查技术与评价技术体系，评价了绿色煤炭资源与煤系气资源潜力，并列举了典型的煤炭和煤层气协同勘查应用的实例，建立了复杂条件下煤炭与煤层气资源的开发模式。
《中国西北地区煤与煤层气资源勘查开发研究》可供从事煤炭地质勘查开发的科技人员和科研院所师生参考。
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