(Instituto de Investigación de Exploración y Desarrollo de PetroChina Daqing Oilfield Co., Ltd., Daqing 1637121)
Resumen: La cuenca de Hegang es una de las principales cuencas productoras de carbón en Heilongjiang Provincia y es rica en recursos de carbón. En 2009, el exitoso despliegue y construcción del pozo Hemei 1 en el campo petrolífero de Daqing fue de gran importancia para comprender los recursos de metano de las capas de carbón y el potencial de recursos en la cuenca de Hegang. Con base en los datos sísmicos y de perforación de yacimientos de carbón y petróleo, se analizaron las condiciones para la acumulación de metano en las capas de carbón en la cuenca de Hegang. A través del análisis de las condiciones estructurales de los datos sísmicos y de otro tipo, se cree que las fallas de extensión de la cuenca de Hegang se desarrollan en múltiples fases, se desarrollan retrospectivamente y se superponen entre sí, lo que no favorece la preservación del metano de las capas de carbón. Con base en la perforación de yacimientos de carbón y los datos del pozo 1 de Hemei, se analizaron las características de las vetas de carbón de la cuenca de Hegang. Se cree que las vetas de carbón en la mina Nanshan, la mina Xinyi y la mina Niaoshan son más gruesas, con un espesor acumulado generalmente superior a 60 m, y el espesor de una sola capa de las vetas de carbón principales es superior a 10 m. La profundidad de enterramiento de la veta de carbón principal es moderada, y la profundidad de enterramiento de la veta de carbón principal revelada por el Pozo Hemei 1 es de más de 1000 m. El rango del carbón es moderado, principalmente carbón con grasa gaseosa, y aumenta con la profundidad de enterramiento hasta el nivel del suelo. al este, mediante análisis estadístico de pozos de metano perforados en lechos de carbón, la parte sur del yacimiento de carbón de Hegang tiene un bajo contenido de gas, mientras que la parte norte tiene un alto contenido de gas, que puede cumplir con los estándares de minería industrial. El análisis de las características del yacimiento del pozo Hemei 1 muestra que la mayoría de las vetas de carbón en la cuenca de Hegang tienen propiedades físicas deficientes y solo unas pocas vetas de carbón tienen escisión, lo que es adecuado para la extracción de metano en capas de carbón. En resumen, se cree que la mina Nanshan, la mina Xinyi y la mina Niaoshan en la cuenca de Hegang tienen un buen potencial de enriquecimiento, y se han estimado los recursos de las tres áreas mineras, con reservas considerables de 303,75 × 108 m3. Un análisis exhaustivo muestra que el desarrollo de carbón estructural causado por fallas de extensión en la cuenca de Hegang, esfuerzos de exploración insuficientes y métodos de exploración de carbón estructural poco claros son los problemas centrales que restringen los avances en la exploración de metano en capas de carbón en la cuenca de Hegang.
Palabras clave: Cuenca de Hegang; metano de yacimientos de carbón; condiciones de formación de yacimientos; cantidad de recursos
Análisis del potencial de recursos de metano de yacimientos de carbón en la cuenca de Hegang
Wang Shihui, Wang Youzhi, Xu Chengwu
(Instituto de Investigación de Exploración y Desarrollo de PetroChina Daqing Oilfield Company, Daqing 1637121, China)
Resumen: La cuenca de Hegang es rica en recursos de carbón. Es una de las principales cuencas de producción de la provincia de Heilongjiang. El pozo HM-1 es un pozo diseñado y construido con éxito en el campo petrolífero de Daqing en 2009. Es de gran importancia para comprender los recursos de metano de las capas de carbón de Hegang y su potencial. Mediante el estudio de los datos de perforación y los datos sísmicos de los yacimientos de carbón y petróleo, se analizaron las condiciones para la acumulación de metano en las capas de carbón en la cuenca de Hegang. La cuenca de Hegang desarrolla fallas tensionales, lo que no favorece el almacenamiento de metano en capas de carbón. Utilizando datos de yacimientos de carbón y pozos HM-1 para analizar las características de las vetas de carbón en la cuenca de Hegang, se concluyó que las vetas de carbón en el distrito de Nanshan, el distrito de Xinyi y el distrito de Niaoshan son más gruesas. El espesor acumulado es generalmente superior a 60 metros. El espesor de la veta de carbón principal puede alcanzar más de 10 metros. La profundidad de enterramiento de las principales vetas de carbón es moderada, entre las cuales el pozo HM-1 tiene más de 1.000 metros de profundidad. El Ro del carbón está dentro del rango apropiado. La mayor parte es carbón fertilizado con gas. A medida que se profundiza la profundidad del entierro, la clasificación del carbón aumenta hacia el este. A través del análisis de pozos de metano perforados en lechos de carbón, encontramos que la parte sur de la cuenca de Hegang tiene un potencial de gas bajo, mientras que la parte norte tiene un potencial de gas alto. Estos datos cumplen con los estándares de exploración de producción industrial. La investigación sobre las características del yacimiento del pozo HM-1 muestra que la mayoría de los yacimientos tienen propiedades físicas deficientes y sólo unos pocos desarrollan listones de vetas de carbón. En resumen, los cinturones Nanshan, Xinyi y Niaoshan en la cuenca de Hegang tienen un buen potencial de enriquecimiento. Para estimar los recursos en estas tres áreas encontramos que las reservas son grandes, 303,75×108m3. Un análisis exhaustivo muestra que el desarrollo de carbón estructural causado por fallas de extensión, esfuerzos de exploración insuficientes y métodos de exploración de carbón estructural poco claros son los problemas centrales que restringen los avances en la exploración de metano en capas de carbón en la cuenca de Hegang.
Palabras clave: cuenca de Hegang; metano de yacimientos de carbón; condiciones de formación de yacimientos; alcance de los recursos
1 Descripción general de la cuenca
La cuenca de Hegang está ubicada en las montañas Xiaoxinan y Llanura de Sanjiang de la provincia de Heilongjiang El cruce se distribuye en dirección norte-sur. Comienza desde el campo de hortalizas de Sifangshan en el norte, hasta el río Alinda en el sur, hasta la zona de Liyong-Shuyuan en el oeste y hasta la línea montañosa Xinhua-Yuanyuan en el este. Tiene unos 100 kilómetros de largo de norte a sur. y 28 km de ancho de este a oeste. Los recursos de carbón en la cuenca de Hegang se desarrollaron antes. De norte a sur, existen 10 zonas mineras como Shitou Miaozi, Xingshan, Xinyi, Niaoshan, Nanshan, Dalu, R&F, Junde y Xinhua, con reservas industriales de 16×108t y reservas recuperables de 8×108t [65438t
2 Estado actual de la exploración y el desarrollo de metano de yacimientos de carbón
Con los continuos avances en la teoría de la exploración de metano de yacimientos de carbón y la tecnología de desarrollo en los Estados Unidos, la investigación y el desarrollo de metano de yacimientos de carbón se han promovido en más de 30 importantes países productores de carbón en el mundo [2 ~ 4].
En 1989, la implementación del proyecto “Desarrollo de recursos de metano de capas de carbón de China”, apoyado por la Agencia de Protección Ambiental de las Naciones Unidas, inició oficialmente la investigación sobre el desarrollo superficial de metano de capas de carbón en China. De manera análoga al desarrollo exitoso de cuencas de metano en capas de carbón en los Estados Unidos [5 ~ 7], la cuenca de Hegang se ha convertido en una de las áreas importantes de exploración de vetas de carbón.
El área de Hegang reconoció anteriormente el valor comercial del gas de mina. El gas de drenaje se convirtió en un combustible de alta calidad en 1984 y entró en la etapa práctica para los residentes en 1992. En la actualidad, sólo la mina Nanshan ha logrado una utilización integral del drenaje de gas [8 ~ 9].
La exploración de metano en yacimientos de carbón en la cuenca de Hegang comenzó en 1998. Cinco unidades, China United Coalbed Mamine Company, la Comisión de Planificación Provincial de Heilongjiang, la Oficina de Minería de Hegang, la Oficina Provincial de Gestión del Carbón de Heilongjiang y el Gobierno Municipal de Hegang, construyeron conjuntamente dos pozos de parámetros de metano de lecho de carbón y pozos de prueba de producción en las áreas de Junde y Xing'an (HE- 01, HE-02). En 2002, China United Coalbed Mamine Company, la Comisión de Planificación Provincial de Heilongjiang y la Oficina Provincial de Geología de Yacimientos de Carbón de Heilongjiang llevaron a cabo exploraciones en Nanshan, Xinyi y Niaoshan, y organizaron cuatro pozos de parámetros de metano en lechos de carbón y pozos de prueba de producción (Heshen 3, Heshen 4, profundidad del río). 5, profundidad del río 6), y se construyó previamente un pozo de referencia (profundidad del río 3). En 2009, China United Coalbed Mamine Company construyó un pozo de prueba en el área de Xinyi y realizó una prueba de drenaje en el pozo. La producción diaria de gas alcanzó 65.438+0.400 m3/d.
El 5438 de junio+065438+21 de octubre de 2009, se produjo una gran explosión de gas en Hegang. Para implementar el espíritu de las instrucciones de los líderes provinciales y de las compañías petroleras y reflejar la responsabilidad social de Daqing Oilfield, Daqing Oilfield construyó tres estaciones de gas metano en lechos de carbón en las minas Xinyi y Niaoshan de 2009 a 2010 con la intención original de reduciendo los accidentes de seguridad y resolviendo la contaminación ambiental en los pozos de evaluación y logrando buenos resultados.
Con la intensificación de la exploración de metano en yacimientos de carbón, tenemos una comprensión clara de las perspectivas de recursos de la cuenca de Hegang. Después de un análisis e investigación exhaustivos, se determinó que las áreas mineras de Nanshan, Xinyi y Niaoshan serían objetivos clave para la exploración y el desarrollo futuros. Sin embargo, debido a las complejas condiciones de formación del yacimiento, la exploración ha traído ciertas dificultades.
3 Análisis de las condiciones de formación del yacimiento
3.1 Características estructurales
Las estructuras regionales afectan la generación y el enriquecimiento de metano de las capas de carbón al controlar la generación y ocurrencia de metano de yacimientos de carbón. Por lo tanto, una comprensión correcta de las características estructurales regionales de los campos de carbón es la base para analizar los patrones de ocurrencia de los recursos de metano de las capas de carbón.
3.1.1 Características estructurales de la región
La Cuenca de Hegang se sitúa en el noroeste del Macizo de Jiamusi. Su borde occidental es la Falla de Mudanjiang de norte a sur, y su límite sureste. es la falla de Yilan-Yitong (Figura 1). El basamento de la cuenca está compuesto principalmente por el Grupo Mashan Pre-Paleozoico, la serie de rocas metamórficas profundas del Grupo Heilongjiang, el granito mixto Proterozoico y el granito Varisco. La cuenca de Hegang se compone de cuatro unidades estructurales de primer nivel, a saber, la depresión de la falla de Hongqi, el levantamiento de Lianerling-Fuljihe, la depresión de la falla de Baoquanling y el levantamiento de Duluhe de oeste a este. En términos generales, se caracteriza por una "alternancia de depresiones y levantamientos". .
Figura 1 Mapa de división estructural de la cuenca de Hegang
3.1.2 Características estructurales del área de la cuenca carbonífera
La cuenca carbonífera de Hegang es una estructura monoclínica con un ángulo de buzamiento de 65438°+05° ~ 35°. Afectadas por la rigidez del basamento, los pliegues en la cuenca son débiles y las estructuras de fallas están bien desarrolladas, principalmente fallas normales, que pueden dividirse en norte-sur, este-oeste, norte-noreste, noreste, noroeste y grupos del noroeste. Hay muchas fallas con muchas fases, que se cortan y entrelazan entre sí, lo que da como resultado patrones estructurales de fallas complejos y mixtos.
La apertura de fallas extensionales no favorece la preservación del metano de las capas de carbón. Debido al efecto de estiramiento, la vecindad del perfil se convierte en un área de baja presión debido a la liberación de tensión tectónica, y una gran cantidad de metano adsorbido en la veta de carbón se descompone y escapa del perfil, causando daños al depósito de metano del lecho de carbón. .
3.2 Características de los estratos carboníferos
3.2.1 Espesor de la veta de carbón
Los principales estratos carboníferos en el campo carbonífero de Hegang son la Formación Chengzihe del Cretácico Inferior , con un espesor total de 730 ~ 1310m. Hay más de 40 vetas de carbón en la yacimiento de carbón, incluidas 36 vetas de carbón recuperables y parcialmente recuperables. Las principales vetas de carbón recuperables [10] incluyen 3#, 11#, 15#, 17#, 18#, 21#, 22#, 30# y 33.
Figura 2 Histograma estadístico del espesor promedio de la veta de carbón en la Formación Chengzihe en la Cuenca Hegang
A juzgar por el desarrollo de las vetas de carbón en toda la región, el espesor de la veta de carbón tiene buena continuidad y un gran potencial de recursos. En general, gradualmente se vuelve más delgado de sur a norte con la mina Xinyi como centro. Las vetas de carbón con un espesor superior a 60 m se distribuyen principalmente en las minas Xinyi, Nanshan y Niaoshan, y solo se desarrollan localmente en Xing'an y Junde. minas (Figura 5).
El espesor acumulado de la veta de carbón expuesta en el pozo 1 de Hemei supera los 100 m, y la mina Xinyi tiene buenas perspectivas de exploración.
3.2.2 Profundidad de entierro de la veta de carbón
El borde occidental de la veta de carbón en la cuenca de Hegang está enterrado poco profundo e incluso expuesto en la superficie. Se entierra gradualmente hacia el este, pero el. El espesor de la veta de carbón se vuelve más delgado. Según los datos de perforación de yacimientos de carbón y las condiciones de la veta de carbón reveladas en el pozo 1 de Hemei (Figura 4), la profundidad máxima de entierro de la veta de carbón es poco profunda, 1000 m, y no hay control de perforación fuera de los límites mineros. Según la interpretación sísmica, se espera que la profundidad máxima de enterramiento alcance los 2000 m. La profundidad de enterramiento de la veta de carbón en la cuenca de Hegang es moderada, lo que favorece la exploración y el desarrollo de metano en yacimientos de carbón [5].
Figura 3 Mapa de distribución comparativo de los principales perfiles de vetas de carbón en la cuenca de Hegang
Figura 4 Gráfico de columnas de espesor de la veta de carbón y profundidad de entierro del pozo 1 de Hemei.
Calidad del carbón
En las mismas condiciones geológicas, generalmente se cree que el contenido de gas de las vetas de carbón aumenta con el grado de metamorfismo del carbón. Hegang Coalfield está dominado por carbón gaseoso de metamórfico medio-bajo y carbón graso, y el rango del carbón aumenta con la profundidad del entierro de oeste a este. Debido a la intrusión de rocas magmáticas de Yanshan, se produjo metamorfismo de contacto térmico en las vetas de carbón, y el grado de metamorfismo del carbón aumentó gradualmente de sur a norte (Figura 4). Las áreas mineras de Junde y Xing'an están dominadas por carbón gaseoso y carbón de Changyan, las áreas mineras de R&F, Nanshan y Xinyi en la parte central están dominadas por carbón graso, y el área minera de Niaoshan es carbón coquizable. Hay carbón pobre y carbón de antracita en la parte oriental de la zona minera de Xingshan (Figura 6). Por lo tanto, el contenido de gas de las vetas de carbón en la cuenca de Hegang es mayor en el norte y menor en el sur.
3.3 Contenido de gas de la veta de carbón
Al analizar los resultados de las pruebas del pozo HE-01 y del pozo HE-02, se encontró que el contenido de gas de cada veta de carbón es bajo. El contenido de gas en el pozo HE-01 es de 1,14 ~ 2,41 m3/t, con un promedio de 2,3 m3/t. El contenido de gas en la veta de carbón del pozo He-02 es relativamente alto, oscilando entre 1,06 ~ 5,01 m3/t<. /p>
Según Hemei 1 Los resultados de las pruebas del pozo muestran que el contenido de metano del lecho de carbón es relativamente alto. Se analizaron 23 muestras en el pozo Hemei 1 y el contenido de gas fue básicamente superior a 2 m3/t. El contenido de gas en la sección del pozo de 620 ~ 654 m fue superior a 5 m3/t, hasta 9,3 m3/t, y la concentración de metano. más del 80%, que ha alcanzado los estándares industriales.
Figura 5 Distribución del espesor acumulado de las vetas de carbón en la cuenca de Hegang
Figura 6 Distribución del rango de carbón de la veta de carbón 11# en la cuenca de Hegang
3.4 Características físicas del carbón yacimientos
Los factores físicos incluyen principalmente porosidad, permeabilidad, escisión, capacidad de adsorción, presión del yacimiento, presión analítica, etc. Según resultados de investigaciones anteriores, la porosidad y permeabilidad de la cuenca de Hegang son bajas [11]. A través de la observación de 23 muestras del pozo 1 de Hemei, se cree que el carbón estructural en el área minera de Xinyi es principalmente carbón oscuro, que contiene una pequeña cantidad de carbón brillante, y la estructura del carbón está rota. Es principalmente carbón en polvo, que contiene. se observa una pequeña cantidad de fragmentos y no hay escisión (Figura 7). En la Tabla 1, la sección 651.73-652.13 tiene un alto contenido de gas de 9,3 m3/t, una saturación de gas del 67 %, alta presión de yacimiento y presión analítica, y es adecuada para fracturamiento de metano de capas de carbón y drenaje analítico.
Figura 7 Fotos de tipos de rocas de carbón y fracturas de escisión en el Pozo 1 de Hemei.
Tabla 1 Tabla de parámetros de propiedades físicas del yacimiento del Pozo Hemei 1 - La presión del yacimiento es un valor estimado en base a un gradiente de presión de 0,77 MPa/100 m.
4 Predicción de recursos de metano en lechos de carbón
Al analizar las condiciones geológicas básicas del área de Hegang, combinadas con resultados de investigaciones anteriores y datos relevantes del pozo 1 de Hemei, se cree que Xinyi y Niaoshan El área de Henanshan es el área más favorable para la exploración de metano en capas de carbón en el futuro. Teniendo en cuenta la capacidad minera actual y los factores económicos, los recursos de metano de las capas de carbón en las áreas mineras de Xinyi, Niaoshan y Nanshan se pronosticaron en base a 1500 m. Las reservas de recursos de carbón de la mina de carbón de Nanshan son 9,03 × 108 t, y las reservas de metano de las capas de carbón son 139,5 × 108 m3/t. Las reservas de recursos de carbón de las áreas mineras de Xinyi y Niaoshan son 22,32 × 108 t, y las reservas de recursos de metano de las capas de carbón son 164,2 × 65438 t. .
5 Conclusiones
(1) Sobre la base del análisis completo de los datos medidos del pozo Hemei 1, las características geológicas básicas, la profundidad del enterramiento, el espesor y el grado de metamorfismo de la cuenca de Hegang fueron estudiados sistemáticamente. En la actualidad, los factores clave que restringen los avances en la cuenca de Hegang son los esfuerzos de exploración insuficientes y la comprensión poco clara de los métodos estructurales de exploración del carbón.
(2) Las vetas de carbón en la cuenca de Hegang son principalmente carbón gaseoso y carbón graso, con un grado medio de evolución y la saturación de gas es relativamente baja, pero las vetas de carbón son más gruesas y más gruesas; el espacio entre capas es pequeño, lo que puede compensar la falta de fuente de gas debido al bajo grado de evolución; la roca de carbón está compuesta principalmente de carbón pulverizado y está severamente fragmentada, lo que plantea grandes desafíos para el posterior proceso de fracturación y reformado; En la etapa posterior de la cuenca, el desarrollo de fallas extensionales y la distribución generalizada de carbón tectónico plantean un gran desafío para la exploración de metano en lechos de carbón. Es un arma de doble filo. El carbón estructural no solo puede convertirse en un área de alta concentración de metano de capas de carbón, sino que también puede destruir la acumulación de metano de capas de carbón.
(3) Aunque la estructura de la cuenca de Hegang está relativamente fracturada, las áreas mineras de Nanshan, Xinyi y Niaoshan en la parte central son ricas en recursos de metano de yacimientos de carbón y tienen reservas considerables. La perforación exitosa del pozo 1 de Hemei demuestra que el campo petrolífero de Daqing tiene la capacidad de desarrollar metano de yacimientos de carbón y ha dominado métodos de exploración de metano de yacimientos de carbón relativamente maduros. Al mismo tiempo, ha generado confianza para lograr un gran avance en la industria del metano de yacimientos de carbón lo antes posible. .
Referencia
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