多层叠置含煤层气系统的沉积控制特征与机理

上古生界多煤层条件下煤层气的成藏效应与开采地质条件，是我国煤层气地质界近年来着力突破的前缘研究方向。本项目基于这一背景，选择地质条件典型且煤层气丰富的贵州省西部晚二叠世含煤地层为研究对象，通过对岩石学、沉积构造、测井响应、古生物组合、地球化学、煤层含气性与渗透性、地下水动力条件等的分析，建立含煤地层高分辨率层序地层格架，探讨层序地层条件对煤层气成藏效应的控制特征，深入细致地阐释多层叠置独立含煤层气系统形成的沉积控制机理，发展煤层气的沉积控制理论，并为煤层气开采方案优化提供依据。

基于黔西地区晚二叠世含煤地层钻孔岩心观察及样品测试结果，初步探讨了“多层叠置独立含煤层气系统”形成的沉积控制因素。研究表明，含煤地层的沉积条件奠定了“多层叠置独立含煤层气系统”的物质及物性基础，层序地层格架特点限定了含气单元间含气性的连通性。最大海泛面附近的菱铁质泥岩等低渗透岩层控制了垂向次级含气单元间的含气性相对独立，且煤层含气量与海平面升降之间存在一定的相关性，即最大海侵面附近煤层含气量相对较低，此界面似乎可作为含煤层气系统内独立含气单元的成藏边界；层序界面沟通了含气单元间的含气联系，使得靠近层序界面附近的煤层具有相似的含气性特征。这种分划性隔水阻气岩层的发育受控于沉积环境，从三角洲平原相区至三角洲前缘相区渐趋发育，导致含煤层气系统垂向结构渐趋复杂，“多层叠置独立含煤层气系统”的特征渐趋显著。三角洲平原相区偏于氧化环境，不利于准同生成岩～早成岩作用阶段菱铁矿和黄铁矿的形成，层序内最大海侵面附近泥岩的封堵性能相对减弱，使得包括煤层气在内的地层流体易于在垂向上渗流交换，含煤层气系统垂向结构相对简单。三角洲前缘相区含煤地层低孔渗透隔水阻气层相对发育，导致含煤层气系统垂向结构较为复杂。