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主办单位:煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会

三塘湖−吐哈盆地富油煤赋存特征与资源潜力分析

2023-10-10


创新点
①查明了三塘湖吐哈盆地富油煤层的煤质特征、成煤物质特征、沉积环境以及富油煤的纵向、横向分布规律。三塘湖盆地富油煤主要富集在汉水泉库木苏凹陷以及淖毛湖凹陷白石湖英格库勒次凹陷两大区域,吐哈盆地富油煤在大南湖南部、托克逊、吐鲁番等地区零星分布。
②首次预测了三塘湖吐哈盆地2000m以浅的富油煤资源量,三塘湖盆地2000m以浅的富油煤资源量约670.83亿t,吐哈盆地2000m以浅的富油煤资源量约417.55亿吨,根据实验数据测算了焦油、天然气、氢气的资源量。
③提出井下高功率电加热器原位开发富油煤的技术路线,研究认为该技术是化石能源流态化清洁开发的重要方向,有望实现清洁电力向清洁油气的转变、开辟国内油气能源供给新领域。

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三塘湖−吐哈盆地富油煤赋存特征与资源潜力分析

作者:东 振,张梦媛,陈艳鹏,冯 烁,薛俊杰,陈 浩,田继军,陈姗姗, 赵宇峰, 王兴刚, 焦立新, 李 斌3
单位:1. 中国石油勘探开发研究院;2. 新疆大学 地质与矿业工程学院;3. 中国石油吐哈油田公司 勘探开发研究院
研究背景
 RESEARCH  BACKGROUND 

党的二十大报告中明确指出:立足我国能源资源禀赋坚持先立后破有计划分步骤实施碳达峰行动。深入推进能源革命加强煤炭清洁高效利用加大油气资源勘探开发和增储上产力度。煤炭清洁高 效利用已经成为今后一段时期化石能源清洁转型工作的重点富油煤作为焦油产率7且集煤气 属性为一体的特殊煤炭资源是现阶段煤炭清洁利 用的重要资源对缓解国家油气资源紧缺推动煤炭 工业突破性发展具有重要的科学价值和勘探意义。 富油煤在隔绝空气的条件下经中低温热解产生焦油、 煤气与半焦经过提纯加工处理后可以生产甲醇、 乙醇沥青等化工产品除地面利用方式外通过石 油工程技术构建地下干馏炉利用地层作为天然密 封容器开展原位热解不仅可以有效动用 800 m 以深的富油煤资源还可以将地下半焦层作为二氧化碳的 优质存储空间通过源头减碳终端埋碳实现 真正意义的煤炭清洁利用。

20 世纪末国内外学者对侏罗纪煤成油成烃及干馏等开展过相关研究因地质调查与勘探技术落后, 煤生油这一技术行业尚未得到开发。国内学者相继 对陕西宁夏山西新疆等地的富油煤赋存情况与 资源潜力展开过研究:李焕同徐婷等结合沉积环境对富油煤赋存特征及受控地质因素展开了相关论 述;李华兵等建立了神府矿区富油煤资源评价体系划分了资源富集有利区并预估了富油煤储量;房嬛等认为吐哈盆地侏罗系原油大部分来自盆地中下侏罗统的煤系地层。总之目前针对区内富油煤的地质 评价工作较少研究程度较低为探明三塘湖吐哈盆 地富油煤的赋存规律笔者在前人研究的基础上探查 富油煤的空间分布特征与赋存差异预测富油煤资源 量并分析煤炭地下干馏的开发潜力以期为三塘湖− 吐哈盆地的富油煤资源规模开发提供依据和指导。

摘要
 ABSTRACT
富油煤是焦油产率7且具备煤、油、气属性的特殊煤炭资源,是煤炭清洁利用的重要资源和开发方向,对缓解国家油气资源紧缺、推动煤化工突破性发展具有重要的科学价值。新疆 东部盆地蕴藏着大量富油煤资源,为探明富油煤的赋存特征与分布规律,通过沉积环境分析,结合煤工业分析、元素分析、格金低温干馏测试等手段研究东疆富油煤聚煤规律与赋存特征,采用 地质块段法估算富油煤资源量。
结果表明:三塘湖盆地富油煤层主要分布于八道湾组上段 (J1b2)、 三工河组 (J1s以及西山窑组下段 (J2x1)3个层位,焦油产率约 13.67%,总体属高油煤;吐哈盆地富 油煤发育在西山窑组中段 (J2x2),焦油产率约 7.6%,总体为含富油煤。区内富油煤总体特征为特低中低水分、低中低灰分、中高高挥发分,焦油产率高,富含镜质组和壳质组等生油组分,煤 化程度低,形成于湖泊三角洲的沉积环境。研究区富油煤资源潜力大,估算三塘湖盆地2 000 m 以浅的富油煤资源量约670.83 亿 t,吐哈盆地2 000 m以浅的富油煤资源量约417.55 亿 t,可采煤 层平均厚度达9 m以上。为有效动用富油煤资源,提出煤炭地下干馏的技术设想,即通过石油工 程技术在地下煤层建立热量导入和产品产出通道,通过人工加热方式使煤原位发生干馏反应,热 解产物包括焦油、煤气 (CH4H2、轻烃 C2+)、水等,煤中的碳元素主要以半焦形式留在地下, 产生的二氧化碳可为三塘湖吐哈盆地的油田提供气驱气源,剩余的二氧化碳可以利用半焦层原位埋存。煤炭地下干馏通过取氢留碳实现煤炭资源清洁转化,有望成为富油煤低碳绿色开发的重 要技术方向。
部分图片



 1    三塘湖吐哈盆地地质构造纲要


 2    三塘湖吐哈盆地沉积相


 3    三塘湖盆地富油煤显微煤岩图像


 4    吐哈盆地西山窑组富油煤显微煤岩图像


 5    富油煤范氏图


 6    三塘湖盆地汉水泉区富油煤中表征指数剖面变化曲线


 7    三塘湖吐哈盆地镜惰比 (V/I)、煤化程度与煤焦油产率关系


 9    三塘湖吐哈盆地富油煤资源平面分布


 10    煤炭地下干馏示意


作者简介


东振,男,1988317日生,山东曲阜人,博士高级工程师,中国石油勘探开发研究院非常规研究所煤炭地下气化研究室主任主持参与省部级、企业横向科研项目14项,获“第一届中国青年碳中和创新创业大赛”全国学术组金奖,获得省部级一等奖2项,局级奖5项, 在《International Journal of Heat and Mass Transfer》《石油勘探与开发》《煤炭学报》等国内外期刊发表SCI/EI检索论文20余篇,第一完成人授权发明专利8项,获得软件著作权3项,参与编写专著3部,被授予中国石油勘探开发研究院先进工作者、优秀共产党员、青年岗位能手等称号。


研究方向

煤炭地下气化、富油煤原位开发、煤层气勘探开发一体化


主要成果

致力煤炭原位清洁转化理论技术研究,取得多项研究成果,建立中深层煤炭地下气化密闭性评价与控制技术,主持设计建成“燃空区围岩破坏及裂缝演化模拟”标志性试验装置,研究成果支撑中国石油完成首个埋深超过1000m的煤炭地下气化试验选址与井组部署设计。建立富油煤原位开发的产量预测方法,并首次完成三塘湖吐哈盆地2000m以浅的富油煤资源评价。建立低阶煤双重孔隙渗透率模型,发展完善煤层气井产气数值模拟方法,指导排采制度优化,助力内蒙古吉尔嘎朗图低阶巨厚煤层勘探取得突破。


来源:

东振,张梦媛,陈艳鹏,等.三塘湖-吐哈盆地富油煤赋存特征与资源潜力分析[J/OL].煤炭学报:1-16[2023-10-10].DOI:10.13225/j.cnki.jccs.2022.1533.


责编:韩晋平
编辑:赵泽维
审核:张晓宁


  责任编辑:宫在芹
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