西安市高能堡地區(qū)深部新區(qū)類型勘探實踐與思考

西安市高能堡地區(qū)深部新區(qū)類型勘探實踐與思考

1深部新區(qū)的概念構(gòu)成高家堡勘探區(qū)屬典型黃土、梁、溝、坡狀。地表大部分被黃土層覆蓋，僅在山谷中發(fā)現(xiàn)了產(chǎn)于緩慢白色亞層的層。該層上部沉積在直羅組和安定組，尤其是白亞系。因此,其屬于覆蓋層巨厚、煤層埋深較大的勘探新區(qū)類型。本區(qū)自1974年以來先后有陜西省煤田地質(zhì)公司186隊、煤炭科學(xué)研究總院西安分院、陜西省核工業(yè)地質(zhì)調(diào)查院等單位在此開展煤田地質(zhì)工作。在2007年2月西安分院地震勘探施工前,本勘查范圍內(nèi)有上述各施工鉆孔16個,在地震勘探施工過程中,高家堡勘查區(qū)普、詳查鉆孔陸續(xù)開始施工。根據(jù)以上勘探及認(rèn)識成果,在地震勘探前及其勘探過程中,西安分院首先在被認(rèn)為是最有利的東部地區(qū)布置施工了密度較大的鉆孔,結(jié)果未見煤鉆孔達(dá)到12個,造成了極大的浪費及勘探成本的增高,沒有達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)。在地震施工結(jié)束后,以上12個孔均在地震勘探所圈定的無煤區(qū)內(nèi)。本次地震勘探前,在西部僅有兩個鉆孔,均為見煤孔,因此在其附近設(shè)計了大量的鉆孔。但地震勘探結(jié)束后發(fā)現(xiàn),其以西亦有大量的無煤區(qū),由此重新調(diào)整了原鉆孔設(shè)計方案,在無煤區(qū)內(nèi)僅保留少量的驗證孔,以驗證地震勘探成果,取得了良好的勘探效果和經(jīng)濟效益。由于我國過去對煤炭資源的勘查主要集中在600m以淺,對深部煤炭資源的賦存狀況和開發(fā)地質(zhì)條件的協(xié)調(diào)配合研究較少,深部煤炭資源勘查尚處于起步階段,目前還沒有形成一套成熟完整的勘查手段和方法,在深部勘探思路和程序、探測手段、資料處理技術(shù)和綜合分析等方面均無成熟的經(jīng)驗,導(dǎo)致深部煤炭資源勘探開發(fā)的難度加大。高家堡勘探區(qū)的勘探歷程表明,按照以往淺部的勘探原則所采取的勘探策略會遇到諸多難以克服的難題,造成極大的浪費。由此提出了這樣一個值得深入思考和探求的問題,即深部新區(qū)類型應(yīng)該采取怎樣的勘探模式來設(shè)置勘查程序和布置勘查工程。深部新區(qū)類型一般包括煤層深埋區(qū)和巨厚新生界覆蓋區(qū)兩種類型。如華北平原區(qū),石炭-二疊系煤層埋深一般均超過千米,高家堡勘探區(qū)地表大面積地被黃土層所覆蓋,而且基巖覆蓋厚度達(dá)近千米,均屬于深部新區(qū)類型的勘探區(qū)。其特點是煤層埋藏深、工作程度低、已有信息少、地質(zhì)地球物理條件復(fù)雜。這些地區(qū)以前由于技術(shù)和手段的限制通常沒有或很少進(jìn)行過煤炭勘查和開采,煤層賦存狀況的資料缺乏,幾近于空白勘查區(qū)。因此,此類新區(qū)沒有現(xiàn)成的經(jīng)驗與模式可循,尚未形成比較系統(tǒng)成熟的方法和工作流程。本文對此類型煤炭資源的勘探模式進(jìn)行了一些有益的嘗試與探討。2含煤地層煤地層高家堡勘探區(qū)位于鄂爾多斯盆地南緣,盆緣區(qū)構(gòu)造相對復(fù)雜,地層抬升幅度大,剝蝕程度高,且其含煤地層延安組屬于侏羅紀(jì)陸相含煤沉積,煤層沉積不穩(wěn)定。鑒于此種類型的深部新區(qū)煤層埋藏深、工作程度低、已有信息少等特點,在布置勘探工程之前必須加強聚煤規(guī)律的研究,以尋找勘探有利靶區(qū)布置勘探工程,降低勘探工程布置的盲目性。2.1地震勘探所產(chǎn)生的信息加強區(qū)域地質(zhì)背景研究,以全面深入認(rèn)識含煤巖系的形成模式、發(fā)展演化和賦存規(guī)律、成因機制和演化歷史。這類地區(qū)通常開展了較多的物探工作,且往往是油氣勘查目標(biāo)區(qū),石油地震和石油鉆井揭露的煤系和煤層信息,為深部勘查提供了寶貴資料。通過廣泛收集和綜合分析區(qū)域地質(zhì)、地球物理、遙感資料,和有重點地進(jìn)行區(qū)域野外地質(zhì)調(diào)查,研究區(qū)域構(gòu)造格局、古地理特征、地球物理場及深部構(gòu)造、區(qū)域構(gòu)造-熱演化,運用板塊構(gòu)造理論探討板緣構(gòu)造和板內(nèi)構(gòu)造對對煤炭資源賦存狀況的控制。2.2沉積體系及沉積特征應(yīng)用層序地層及成煤可容空間的新概念體系,開展泥炭沼澤精細(xì)沉積體系和沉積環(huán)境研究,綜合沉積環(huán)境、層序地層、巖相古地理等研究成果,探討勘探區(qū)的沉積環(huán)境與成煤模式,分析煤厚及煤質(zhì)變化規(guī)律及原因,富煤帶的形成規(guī)律及分布特征。2.3成煤前期構(gòu)造發(fā)育特征煤盆地的形成和聚煤作用的發(fā)生,是古氣候、古植物、古地理和古構(gòu)造等地質(zhì)因素綜合作用的結(jié)果,其中,古構(gòu)造因素起到主導(dǎo)作用。地球動力學(xué)環(huán)境決定了煤盆地的成因類型,從而也決定了聚煤作用的基本類型;地殼運動的沉降范圍、幅度、時期和速度,控制了煤盆地的范圍、沉積相帶組成和分布,在很大程度上決定了聚煤作用的強度、興衰,乃至富(厚)煤帶的展布。因此,采用沉降史分析、古地理圖、地層厚度圖等手段,研究成煤期古構(gòu)造、恢復(fù)原型盆地,是研究煤炭資源原生條件、賦存規(guī)律的重要途徑。區(qū)內(nèi)中侏羅世延安早期基底隆起比較發(fā)育,如七里鎮(zhèn)—西坡隆起及彬縣隆起以及其間的次級隆起。這些構(gòu)造形態(tài)、規(guī)模及強度均表現(xiàn)為自邊緣向坳陷內(nèi)部由強減弱的遞變規(guī)律。褶皺構(gòu)造以寬緩的不對稱箱狀背斜和槽狀向斜為主,這種蓋層構(gòu)造大多為下部基底斷裂活動的結(jié)果,向斜表現(xiàn)為南翼陡、北翼緩,斷裂以及高角度張性或張扭性為主。礦區(qū)南部近EW及NEE向基底隆起背景之上疊加有近SN向構(gòu)造,使其呈古隴崗與洼地地貌。成煤前期構(gòu)造,形成了煤系基底,控制了煤系地層及煤層的沉積厚度,背斜部位沉積薄或無沉積,向斜部位沉積厚;至延安中晚期地殼大部分被夷平,多數(shù)基底隆起消失,煤層亦不甚發(fā)育。彬長坳陷由一系列NEE向排列的孟村、南玉子、大佛寺及景村等次級坳陷組成,為煤田中部次級坳陷中規(guī)模最大、賦煤最好的地區(qū),沉降中心和沉積中心大體一致。成煤構(gòu)造和后期改造作用使隆起與坳陷具有長期的繼承性,煤層上部沉積了包括直羅組、安定組,尤其是白堊系等厚度較大。2.4煤系賦存規(guī)律為控煤作用提供了依據(jù)煤系和煤層的保存是成煤原生作用和煤盆地演化改造作用疊加后的現(xiàn)在表現(xiàn),煤炭資源的賦存狀況主要是指煤系或煤層的現(xiàn)在保存狀況。研究煤形成后構(gòu)造-熱事件對其施加的影響,包括原型煤盆地的構(gòu)造破壞分解過程、煤系和煤層的變形變位、煤變質(zhì)作用的構(gòu)造控制,重塑煤系改造進(jìn)程,劃分控煤構(gòu)造樣式,為揭示煤系賦存規(guī)律提供基礎(chǔ)。盡管鄂爾多斯盆地以其獨特的構(gòu)造穩(wěn)定性聞名于世,但從侏羅紀(jì)含煤巖系的沉積特征和煤層聚集特點分析,疊加于穩(wěn)定背景之上的差異構(gòu)造作用仍不失為控制煤層聚積的主要因素。這種差異沉降作用主要表現(xiàn)在盆地外圍造山帶的抬升對盆地內(nèi)聚煤作用的控制。強烈抬升期,盆內(nèi)外高差加大,粗碎屑大量產(chǎn)生,無機沉積作用占明顯優(yōu)勢,聚煤作用一般僅發(fā)生在沖積扇前緣低洼地帶,分布范圍很小。盆地南緣彬長一帶的4號煤層就是上述條件下形成的,其橫向變化如圖1所示,富煤區(qū)位于沖積扇前方,向兩側(cè)迅速變薄、尖滅。3地質(zhì)環(huán)境分析勘查工程的布置必須從勘查區(qū)的實際情況和煤礦建設(shè)實際需要出發(fā),正確、合理地選擇勘查技術(shù)手段?？辈楣こ痰牟贾貌捎靡欢ǖ呐帕薪M合形式,用盡可能少的勘查工程爭取達(dá)到較好的地質(zhì)效果,即用較少的投資和較短的時間,查明煤層賦存狀況。彬長礦區(qū)高家堡勘探區(qū)為巨厚的新生界所覆蓋,新生界底界通常是一個顯著的不整合面,地表構(gòu)造形態(tài)與深部煤田構(gòu)造沒有必然的聯(lián)系。因此,深部新區(qū)的勘查模式應(yīng)該是從區(qū)域地質(zhì)背景入手,在充分收集與整理區(qū)域地質(zhì)、物探資料、尤其是石油部門的物探資料和深鉆資料中有關(guān)煤層的信息的基礎(chǔ)上,加強多元信息綜合分析,對區(qū)域聚煤規(guī)律和賦煤構(gòu)造格局展開詳細(xì)的研究,以了解聚煤環(huán)境、聚煤古地理、古構(gòu)造,掌握沉積和構(gòu)造的控煤規(guī)律,優(yōu)選有利的勘探靶區(qū)。技術(shù)手段應(yīng)采用物探與鉆探結(jié)合的綜合勘查方法,工作程序應(yīng)為物探先行,首先進(jìn)行地面物探勘查(地震勘查、磁法勘查)工作,初步確定煤層分布范圍、連續(xù)性、自然邊界和剝蝕邊界;再有針對性地施工鉆探驗證煤層自然邊界及剝蝕邊界鉆孔,施工控制性鉆孔及主導(dǎo)勘探線上的鉆孔,與獲取的物探成果進(jìn)行對比研究,去偽存真,初步掌握勘查區(qū)煤層賦存規(guī)律及地質(zhì)特征,以確定下一步施工方案;根據(jù)所取得的鉆探、測井、磁法、電法等成果,綜合確定煤層的自然邊界和剝蝕邊界;全面施工加密探煤孔及水文孔,以取得可靠的地質(zhì)資料。深部新區(qū)勘探模式如圖2所示。深部煤炭資源勘探是目前的能源勘查工作的重點,煤田深部勘探與淺部勘探相比,有相同之點,也有不同之處,要以經(jīng)濟、達(dá)到勘探目的為原則,在勘查設(shè)計、以及現(xiàn)場工作的時候,充分利用已有的各種資料進(jìn)行聚煤規(guī)律的研究,尋找有利的勘探靶區(qū),勘查網(wǎng)度與工程點密度也較淺部要稀,盡可能以較低的成本來獲取更多的勘探成果。要因勢而定,做出符合目前經(jīng)濟運行規(guī)律和國家政策許可內(nèi)的合理勘探方法。4開采開發(fā)地質(zhì)和地層1)從高家堡勘探區(qū)的勘探歷程中認(rèn)識到:對于深部新區(qū)而言,為了提高效益,降低成本,規(guī)避風(fēng)險,在勘查工程的布置和勘查程序選擇上應(yīng)比淺層勘探更加慎重,尤其是在鉆探的應(yīng)用上。2)深部新區(qū)的煤炭資源勘查,應(yīng)從區(qū)域地質(zhì)背景入手,充分利用現(xiàn)有的地質(zhì)、物探資料,尤其是石油部門的物探資料和深鉆井資料,詳