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发布时间:2020-09-18 11:41:43

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作者:刘洪林,李贵中,王广俊,王勃

出版社:石油工业出版社

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沁水盆地煤层气地质特征与开发前景

沁水盆地煤层气地质特征与开发前景试读:

前言

根据国外的经验,有工业开采价值的煤层气主要在中煤级煤中。实际上我国中煤级煤仅占全部煤种的很少部分,而低煤级煤(Ro,max<0.8%)和高煤级煤(Ro,max>2.0%)的储量相当可观,其中高煤级煤约占1/3,其地质条件与美国的圣胡安(San Juan)和黑勇士(Black Warrior)盆地有很大的相同,但不应照搬美国的经验。我国煤田成煤期多,聚煤量大。遗憾的是煤田地质构造条件复杂,煤层经历构造运动破坏的期次多、破坏程度大,煤的变质程度差异性大,煤储层物性差,直接制约了煤层气的开发潜力。但国内在山西沁水盆地等地的试验结果业已表明,在高煤级煤中由于构造运动频繁,会有裂隙发育的高渗区,同样可以产出具有商业开发价值的煤层气流,高煤级区已成为我国煤层气勘探开发的热点地区。

“十一五”期间,地面煤层气的开发重点为建设沁水盆地煤层气产业化基地,现已有多家国内外公司着手进行勘探开发。由于沁水盆地的煤变质程度高,以高变质的贫煤、无烟煤为主,其地质背景呈“三低一高”(煤层压力较低,煤层渗透率低,在水压裂等强化措施下形成的常规破裂裂缝所占比较低;煤层普遍具有较高的吸附力)的物性特征,因而被外国人视为煤层气勘探的“禁区”。但实践表明,沁水盆地高煤级煤层气藏有着巨大的开发潜力,沁水盆地潘庄井组、枣田井组与晋试1井等先后获得了煤层气工业气流,突破了国外专家所预言的不能在无烟煤地区进行煤层气勘探的定论。但严格意义上来讲,目前仍未实现煤层气的商业开采,煤层气产业在形成过程中依然面临许多困难。首先,对该区煤岩储层的研究仍相对薄弱,某些基础性问题还需要进一步认识,尽管已取得了一定的进展,仍远远不能满足大规模煤层气开发的需要。其次,从沁水盆地煤层气测试及生产试验的情况看,煤层含气饱和度为欠饱和,一般在70%~90%,单井之间生产特征差异大。第三,盆地大部分地区地形条件不好,在大规模开发时对井组的布置影响较大。本书选择沁水盆地作为研究对象,通过对关键基础科学问题的深入研究,阐明其高煤级煤岩储层的基本特征,研究煤层气高产富集的主控因素,并对无烟煤等高煤级煤的煤层气资源开发潜力进行评价,所探讨的均是目前急需解决的问题,有重大的现实意义。这些问题的解决,一方面可以降低勘探开发成本,避免盲目性开发;另一方面可以及时利用研究成果,对目标区进行较为合理的评价,为煤层气的商业性开发做出战略性决策。

全书既汇集了国内煤层气勘探实践的大量实际资料,又在占有国内煤层气勘探实践和实际资料基础之上,借鉴国外煤层气勘探开发成功经验,进行了一次理论升华与提高。本书既是中国石油勘探开发研究院廊坊分院近十年来的研究成果的总结,也饱含着全国煤层气地质工作者的辛勤劳动,是集体智慧的结晶。在本书编写过程中,得到了中国石油勘探开发研究院廊坊分院的大力支持和帮助,并得到了中国矿业大学秦勇教授、姜波教授及中国地质大学唐书恒教授的大力协助和悉心指导,在此表示真诚的感谢。编 者2008年6月1日第1章 沁水盆地煤层气地质背景

沁水盆地是我国北方石炭—二叠纪煤炭资源最重要的分布区之28一,该盆地含煤面积约42000km,煤炭储量约2700×10t,具有形成煤层气藏的良好物质基础。从煤层气形成地质条件看,沁水盆地以中—高变质烟煤和无烟煤为主,沿盆地四周的斜坡地带煤层埋藏深度多在-1500m以内,沿整个盆地的东侧及南侧约800m埋深线以内,多数为煤田精查区和详查区,仅少数为普查和找煤区,煤田勘探程度很高;盆地煤层含气量高,煤层气资源量大,开发条件较好[1]。1.1 区域地质概况°°°′°′

沁水盆地位于山西省东南部,北纬35~38,东经11200~11350,总体呈长轴沿北北东向延伸,中间收缩的椭圆状。其东西宽约2120km,南北长约330km,总面积超过30000km。盆地周边为太行山、王屋山、中条山及太岳山等山脉圈限,海拔高程多在700m以上,地形起伏大,多为切割显著的黄土地貌。区内有沁河、浊漳河、清漳河等水系,全年流量变化大,含沙量高,为较典型的黄土高原河流。本区属暖温带季风型大陆性气候,年平均最高气温22~27℃,最低气温-8~-4℃,无霜期7个月,年降水量400~650mm。

区内交通尚属方便,有石太线、太焦线、侯西线及南同蒲线等铁路线。公路有太旧高速公路,公路网尚属发达。1.2 地层特征

本区下古生界及前寒武系地层与华北地区类似,其中前寒武系包括太古界和元古界,是华北地台盖层的古老基底,厚度巨大;寒武系为一套海相碳酸盐岩沉积建造,厚215~415m,奥陶系仅发育下统和中统下部地层(图1-1)。(1)下、中奥陶统(0):由灰岩和含燧石灰岩组成的浅海碳酸1-2盐岩沉积,局部夹石膏层,与下伏寒武系呈整合接触。地层厚度64~209m。(2)中石炭统本溪组(C2b):由铝质泥岩、灰色泥岩和少量砂岩组成,夹1~2层薄层石灰岩及煤线,底部含不稳定的山西式铁矿层,与下伏奥陶系呈不整合接触。地层厚度0~35m,平均厚约14m,东部、北东部较厚,向南、西南厚度渐趋薄。(3)上石炭统太原组(C):由浅灰色砂岩、深灰色粉砂岩、泥岩3t和3~6层石灰岩及数层到十余层煤层组成。与本溪组呈整合接触。厚度76~142m,平均厚108m。(4)下二叠统山西组(P):由浅灰—深灰色砂岩、粉砂岩、泥岩1s和3~4层煤层组成,与太原组呈整合接触。厚度11~117m,平均厚54m。图1-1 沁水煤层气田与构造运动简表(5)下二叠统下石盒子组(P):底部为灰色砂岩,即标志层K砂1x8岩。下部为灰色砂岩、泥岩,夹煤线。中上部为灰色泥岩和中、细粒砂岩,含铁锰质结核。顶部为含鲕粒紫红色铝质泥岩。与山西组呈整合接触。厚度41~78m,平均厚61m。(6)上二叠统上石盒子组(P):底部为灰绿色砂岩。下部为黄绿2s色砂质泥岩、紫红色泥岩。中部为杂色砂质泥岩夹多层黄绿色含砾砂岩及少量灰色泥岩。上部为杂色砂、泥岩。顶部为黄绿色砂岩与紫红色泥岩互层。与下石盒子组呈整合接触。厚度460~550m,平均厚520m。(7)上二叠统石千峰组(P):为黄绿色厚层状中、粗粒砂岩与2sh紫红色泥岩互层,上部夹淡水灰岩和薄层石膏。与上石盒子组呈整合接触。厚度400~1020m,平均厚600m。(8)三叠系中、下统(T):主要为下统刘家沟组与和尚沟组,分1-2布于区内西部、中—北部,中统二马营组出露于工区西北部。岩性主要为紫红色砂岩与泥岩互层,夹有粉砂岩和砾岩。与石千峰组呈整合接触。厚度0~1160m。(9)古近系(E)、新近系(N)、第四系(Q):分布厚度不一。其中古近系、新近系厚度为0~180m,第四系厚度为0~240m。1.3 基本构造特征

沁水盆地为—北北东向复向斜构造,介于太行和吕梁隆起带之间,复向斜轴线大致位于榆社—沁县—沁水一线,构造相对比较简单,断层不甚发育。南北翘起端呈箕状斜坡,东西两翼基本对称,西翼地°°°层倾角相对稍陡,一般10~20,东翼相对平缓,一般10左右。边侧下古生界出露区为倾角较大的单斜,向内变平缓,古生界和中生界背、向斜褶曲比较发育,但幅度不大,面积较小。不同地区构造特点不同,总体来看,西部以中生界褶皱和新生界正断层相叠加为特征,东北部和南部以中生界东西向、北东向褶皱为主,盆地中部以北北东—北东向褶皱发育为主,局部地区受后期构造运动的改造,轴向改变。断层主要发育于东西边部,断裂规模和性质不同,以 正断层居多,断层走向长从几百米到数十千米不等,断距从几米到四千余米,有的可能是导致岩浆上升的通道。断层延伸方向以北东向为主,局部呈近东西向和北西向延伸。在盆地中部就有一组近东西向正断层,即双头—襄垣断裂构造带。从物探资料看,向深部似乎有断层减少、断距变小的趋势。根据盆地内不同地区构造式样差异,将其划分为12个构造区带(图1-2)。(1)寿阳—阳泉单斜带(Ⅰ)。即沁水复向斜的北翘起端,亦即阳泉复向斜。除盂县附近发育近东西向褶曲外,其他区均以北北东、北东向构造为主,北北西向构造次之。主要断层有:郭家沟正断层,南东倾,断距250m;杜庄断层,北北东走向,北西西倾,断距达200m。此2外,区内陷落柱也有发育,平昔矿区最甚,平均1km可达3.5个。陷落°°柱多为圆形或椭圆形,直径几十米到百余米不等,陷壁角70~80左右。(2)天中山—仪城断裂构造带(Ⅱ)。位于沁水复向斜西北,地表为一走向北东东的断裂鼻隆构造带。其内褶曲主体走向北东70°~80°,背斜开阔,向斜紧闭,与其平行有断裂发育,组成地堑、地垒结构,地堑中有零星三叠—侏罗系出露。上述地表构造性质反映它与下伏大型背斜隆起相一致,即代表该背斜隆起顶部的强烈构造区。图1-2 沁水盆地构造分区简图Ⅰ—寿阳—阳泉单斜带;Ⅱ—天中山—仪城断裂构造带;Ⅲ—聪子峪—古阳单斜带;Ⅳ—漳源—沁源带状构造带;Ⅴ—榆社—武乡带状构造带;Ⅵ—娘子关—坪头单斜带;Ⅶ—双头—襄垣断裂构造带;Ⅷ—古县—浇底断裂构造带;Ⅸ—安泽—西坪背斜隆起带;Ⅹ—丰宜—晋仪带状构造带;Ⅺ—屯留—长治单斜带;Ⅻ—固县—晋城单斜带(3)聪子峪—古阳单斜带(Ⅲ)。位于沁水复向斜中部细腰处西侧,其上倾方向即为万荣复背斜北端的霍山倾伏部分。二者以冯家集—苏堡断裂带相接。断层走向北东东,正断层。单斜带上的褶曲表现为在近南北向左行剪切作用下形成的雁列构造。本带南部有古县背斜,东缘有赤石桥—坚友雁列背斜带。(4)漳源—沁源带状构造带(Ⅳ)。即为沁水复向斜中段的西翼部分。褶曲走向近南北,和西侧单斜带上的褶曲平行排列。褶曲构造西有胡家沟—沁源背斜带和景风—鹿儿回背斜带,东有分水岭—柳湾雁列背斜带和漳源—王家庄背斜带。断裂走向多为北北东,断距50~250m;王陶南部还发育北东东断裂,为两条相向倾斜的正断层,断距达200m,构成狭长的地堑构造带。(5)榆社—武乡带状构造带(V)。即沁水复向斜中段的东翼。区°°内次级褶曲呈北北东向雁行排列,两翼倾角—般3~10。比较大的褶曲有:大佛头—李家垴向斜,延长约30km,轴部为石千峰组,东翼倾°°°°°°角11~17,局部达20以上,西翼倾角19~23,局部达25以上。寺沟—°°°°后扶峪背斜,延长30km,东翼倾角8~10,西翼10~15等。区内断层走向北北东,倾向北西西,延伸长度较短,落差较小。且具有东弱西强的发育特点。(6)娘子关—坪头单斜带(Ⅵ)。位于沁水向斜东翼北部边缘,东与赞皇复背斜相接。其在构造上表现为较陡的挠曲带,边缘发育鼻状背斜构造。较大的褶曲有范家岭向、背斜,轴向北东东,两翼倾角平缓。断层发育稀少,有洪水正断层,北北东走向,断距55m;李阳正断层,北西西倾,断距200m等。还发育一条逆断层,走向北东东,断距15m。此外,还有少数陷落柱发育。(7)双头—襄垣断裂构造带(Ⅶ)。为一横切盆地中南部、走向北东东的左行走滑断裂带。东段形成文王山地垒,西段构造线断续出现,规模较小。(8)古县—浇底断裂构造带(Ⅷ)。位于沁水复向斜南部西翼边缘,西以浮山正断层与万荣复背斜的霍山背斜相接,由一系列走向北北东及北东的断层组成,并发育少量褶曲构造。(9)安泽—西坪背斜隆起带(Ⅸ)。即沁水复向斜南段西翼。主体构造为一系列紧密排列的南北向背斜构造组成的大型背斜隆起,实为万荣复背斜的向北延伸部分。该复背斜在本区向北抵双头—襄垣断裂带后,即被该断裂带左行平行错开,北段在霍山复出,然后向北东方向倾伏达到晋中地堑之南,即下伏于天中山—仪城断裂带之下。(10)丰宜—晋仪带状构造带(Ⅹ)。即沁水复向斜南段东翼,主体构造线为南北向,局部发育北东向构造。在北部形成二岗山地垒构造、安昌—中华楔形裂陷槽。在南部区下部已呈隆起状态,边缘断阶处可形成局部圈闭。内部褶曲可分成东西两带,西为张店—横水褶曲带,东为丰宜—岳家庄背、向斜构造带。(11)屯留—长治单斜带(Ⅺ)。位于沁水复向斜南部东翼边缘,东侧被长治断裂所截,与陵川复背斜相接。发育幅度较小的背、向斜构造。北部有余吾、屯留和东李高等背斜,南部的鲍村、漳河等背、向斜、均呈带状分布。区内北东向断裂有朔村逆断层,断距55m,南东倾;庄头正断层,南东倾,断距达190m。此外,还有北北东向断裂发育。(12)固县—晋城单斜带(Ⅻ)。位于沁水复向斜南部翘起端。西缘与万荣复背斜相接处为一断裂带,由近南北向断层组成地垒地堑。西部沁水地区地层走向先为北西,向东逐渐转为东西。断裂走向东西,有高角度逆冲断层,也有正断层。西部有寺头正断层,瑶沟正断层带和城后腰正断层,边缘断层多北倾,内部断层多南倾,断距70~300m。东部发育北北东断裂,大者有石门正断层与府底正断层,并与寺头断层斜交,断距一般50~105m。在固县地区发育北西向倾伏的鼻状构造,可分为固县鼻状挠曲带和布村—北留挠曲带。沁水县南发育城后腰向斜、东山向斜与南坪向斜等,均呈近东西向延展。

可见沁水盆地是山西隆起区分布范围最广、保存地层较全的一个复向斜构造,它不仅是我国重要的产煤基地,而且可能是最有前景的煤层气盆地,因此受到国内外的广泛关注。1.4 煤层分布特征

沁水盆地煤田是我国煤炭工业的重要基地之一,煤炭资源丰富,8总量达3203.42×10t。沁水盆地含煤地层主要是上石炭统太原组和下二叠统山西组,它是在奥陶系古风化壳之上发育的一套近海海陆交互相含煤沉积。本溪组和下石盒子组均只含薄煤层或煤线,未发现具经济价值的可采煤层。通过大量勘探实践证实,尽管盆地在成煤之后经##历了印支、燕山和喜马拉雅运动等多期构造变动,但3和15煤层在盆地内基本上大面积稳定分布。

本区可采煤层多达10层以上,单层最大厚度6.5m。煤层总厚度在1.2~23.6m左右,整个沁水盆地煤层总厚度呈现出“三高两低”的格局,大体呈北东向的带状分布。三个厚度大的带自北而南为介休—平遥—榆次、沁源—武乡—榆社和沁水—长子—屯留地区,煤层厚度一般为8~12m。富煤中心主要在榆社、武乡一带及盆地西南部,最后达到15m。贫煤区自北而南有两个带,即老1井北—太谷东和安泽—丰1井,其煤厚在2m左右。1.4.1 下二叠统山西组(P)1s

由一套中细粒长石石英砂岩、粉砂质泥岩、泥岩和煤层组成,含煤2~7层。厚度变化趋势为北厚南薄,以K灰岩与太原组分界,上界为7K砂岩之底。K,K全区基本上可稳定追踪,与煤层一起构成了盆地878######内重要的标志层。含煤2~7层,由下至上有5,4,3,2及1煤层,3#为主煤层。其3主煤层在盆地中南部厚度稳定在5~7m之间,仅在盆地西南端和东北端局部地区可减薄至3~5m。本组煤层总厚0.25~11.51m,平均4.94m,榆次—沁源—安泽—沁水向斜轴部煤层厚度小,一般在2m以内,其两侧及西南部增厚达6~8m。富煤带位于左权—榆次—武乡一带,厚度10m左右,文水亦是一聚煤中心,厚度11.15m,长治—阳城一线为南部富煤中心,特别是潘2井、晋试1井煤层较厚,在6m左右。#

3煤层厚度大,在0.53~7.84m之间,全区广泛分布,横向上稳定,是山西组的主煤层。其总体分布为,东南部厚度大,潞安、晋城及阳城北一带厚度均在4m以上;屯留、潘庄—樊庄一带达6m;寿阳、阳泉一带,沁水局部,沁源西部在2m以上,其他地区煤层厚度一般不超过2m。煤层结构复杂,夹矸层数最多达5~6层,一般在2~3层之间(图1-3)。#

3煤层在盆地四周和霍山隆起区均有出露,埋深整体上呈现东北部—东部—东南部浅,中部深的特征(图1-4),从煤层露头线往盆地#中央煤层埋深逐渐增大:东北部寿阳、阳泉地区3煤层埋深小于600m,东部埋深从边部煤层出露区向内部逐渐增加,屯留、长子地区埋深在600m左右,而东南部广大地区煤层埋深小于1000m,潘庄—樊庄地区煤层埋藏深度总体变化是北深南浅,中部深东西浅。潘庄区块、沁水区块煤层埋深相对较浅,一般200~500m,樊庄区块、郑庄区块埋藏深度中等,变化于500~800m之间,后城腰断层及寺头断层间的地堑区埋藏较深,局部可达1000m;中部的沁县至白壁一带为沁水向斜轴部地区,埋藏深度大于1600m,其白壁地区超过2000m;西北部西山地区埋深小于800m,而祁县、太古一带埋深在3000m以上,往西埋藏深度增大到4500m以上,清徐一带煤层埋藏深度超过5000m;另外西南部的洪洞、临汾一带3#煤层埋深也较大,一般在1500m以上,最大埋深可达2500m以上。从沁水盆地煤层埋藏深度可以看出,埋藏2000m以浅的地区占盆地面积的绝大部分,煤层埋藏深度梯度变化在盆地四周大,向内部逐渐变小;西部大,东部小,东部和东南部地区的地层由浅部向深部呈舒缓状倾斜,构造相对简单,西部地区则相反。#图1-3 沁水盆地3煤层厚度等值线图1.4.2 上石炭统太原组(C)3t

由一套灰色中细粒长石石英砂岩、灰黑色粉砂岩、泥岩、灰岩和煤层组成,厚68.28~140.64m。该组以K砂岩为底,K砂岩之底为其上17##界,总体上呈北厚南薄的特点。含煤4~14层,由下至上计有16,15,#########13,12,11,10,9,8,7及6煤层。下部15煤厚度大,横向稳定,#是区内的最主要的煤层之一。其主煤层15一般厚2~6m,在盆地内总体上北厚南薄。全组煤层厚0.4~19.4m,平均6.36m。在北部榆次—老1井一带厚度小,仅2m左右,其东西两侧厚度增厚达10m以上。富煤带位于阳泉—榆社一带,西北部文水、交城煤层较厚,超过18m,在南部仅西南的沁水一带较厚达8m,向东、向北减薄为2~4m。整个盆地太原组的贫煤区位于太谷、沁源、古县、安泽与长子等地区,这些地区煤层厚度小于2m。#图1-4 沁水盆地3煤层埋深等值线图#

15煤层:位于K2灰岩之下,常以K灰岩为其顶板。煤层全区广泛2分布,横向连续性好,是太原组的主煤层。其厚度变化较大,为0.6~9.9m,一般在2.0~6.0m之间,总体上呈南北厚、中部和西部薄的趋势(图1-5)。其煤厚高值区在寿阳—阳泉一带,和顺—左权之间厚度达6~9m;阳城北潘庄、樊庄一带煤层厚度大于3m;煤体结构复杂,含1~##5层夹矸,分叉现象较普遍,阳泉地区局部分叉为15上与15下两层,潞安及阳城北等地可分叉为,与三层。但西部局部地区煤层#也较厚,如介休以西煤层厚度就达6m以上。15煤层埋深总体变化趋##势与3煤层相似,平均埋深比3煤层深100m左右(图1-6)。#图1-5 沁水盆地15煤层厚度等值线图#图1-6 沁水盆地15煤层埋深等值线图###

另外埋深介于15煤层和3煤层之间的9煤层仅在盆地北部(坪头、寿阳东、阳泉1矿、3矿、荫莹和固庄等地)分布相对较厚,可达2~##3m,中南部基本不可采,因此15煤层和3煤层是全区煤炭和煤层气开#采的主要目标层系,9煤层北部可采。1.5 含煤岩系沉积环境及古地理1.5.1 含煤岩系的沉积环境类型

根据沉积特点,沁水盆地主要成煤时期的沉积环境类型为一套陆表海碳酸盐岩台地沉积体系及陆表海浅水三角洲沉积体系。(1)碳酸盐岩台地体系

碳酸盐岩台地体系主要分布于本溪组和太原组。其中开阔台地相[6]海水流通性较好,岩石类型主要为生物碎屑泥晶灰岩与泥晶生物碎屑灰岩。本区K—K灰岩多属开阔台地相沉积。局限台地相位于开阔15台地相的靠陆一方,主要为泥晶灰岩,生物碎屑泥晶灰岩及泥灰岩,开始开阔台地相分布广,盆地东南部附城灰岩以及山垢灰岩多属局限台地相沉积。台地潮坪相是指在碳酸盐台地上直接成煤的环境,该环境成煤条件差,灰分和硫分高。(2)陆表海浅水三角洲体系

陆表海浅水三角洲体系主要发育在本区山西组含煤岩系中,由于陆表海海底地形平坦,坡度小、水浅,以河流作用为主的浅水三角洲的整体形状常呈朵叶状(刘焕杰,1998)。在垂向上以三角洲平原相占优势,其中分流河道相又占主要地位。而三角洲前缘相及前三角洲相不发育。泥炭沼泽相是三角洲平原上的成煤环境,聚煤条件较好,煤层分布连续但厚度变化较大,也常因分流河道冲刷面变薄或尖灭。###

山西组3煤层和太原组15煤层是本区煤系的主力煤层。3煤层全区分布,厚度一般0.53~7.84m,南厚北薄,主要在盆地东南部发育,发育在三角洲沉积区。北部的广大地区是分流河道相分布区,由于分流河道的侧向迁移和冲蚀,影响了煤层的稳定聚积,是北部煤层较薄的原因之一。南部地区是分流间湾相区,除个别河口砂坝相分布区对煤层发育赋存有影响外,广大地区煤层赋存基础稳定,是分布煤层发育较厚的主要原因之一。#

3煤层成煤后,北部地区仍被分流河道相和泛滥平原所覆盖,其分流河道相对下伏煤体有冲刷作用,常使煤层变薄或缺失。南部地区由分流间湾相所覆盖,对煤层保护有利。#

15煤层全区广泛分布,由于太原组海侵来自东南,故区域上聚煤作用首先发生在盆地北部,煤层较厚,而盆地南部聚煤作用发生较晚,#煤层相对较薄。本区在15煤层形成之前,为障壁岛—潟湖—潮坪相区。在以潮坪相和障壁岛沉积占优势区,潮汐水流作用充分,是导致区内西南—中北部煤层变薄和再往北煤层分叉且结构复杂的主要原因。1.5.2 含煤岩系的岩相古地理1.5.2.1 本溪期

早石炭世前,本区遭受长期风化剥蚀,在本溪期沉积时,早期地形高低不平,铁铝岩的沉积补偿较浅;晚期海水由东向西进入华北大陆,频繁的海侵作用,发育了以障壁岛—潟湖体系为主,间夹碳酸盐台地体系的一套沉积相组合。在低凹处出现了灰岩、泥岩的交替沉积,并在局部地区有薄煤层形成。1.5.2.2 太原期

由于河流作用和海洋作用在河口地区的相互影响及这一时期频繁的海侵海退,使得本区沉积环境多变。但在整个太原期,该区广泛分布的是浅海—潮坪灰岩、泥岩相和潮坪砂泥岩相。

在剖面上,岩相组合自下而上为潮坪—潟湖相、浅海碳酸盐相和潮坪相—滨海三角洲相(图1-7)。沉积初期为分流河道,形成了具交错层理的细粒砂岩(K),向上变为粉砂岩,逐步过渡为泥岩,具水平1层理,反映了从三角洲平原环境向潟湖—潮坪环境过渡,最后形成闭#流沼泽,沉积局部可采16煤层。太原早期第一次特大型海侵之前,聚煤作用发生在潟湖被逐渐淤浅的滨岸沼泽上。当时气候温暖潮湿,森林广布,由于地壳相对稳定,沉降和堆积保持平衡,故聚煤作用持续#时间长,形成了厚度较大的15煤层。海侵的发生,破坏了三角洲平原的发育,形成了碳酸盐岩台地相沉积,沉积K厚层灰岩。此次海侵为2本区太原期最大海水面上升期,延续时间也最长,形成的K灰岩厚度2#在10m左右,对其下部的15煤层具保护作用。图1-7 沁水盆地南部太原组地层层序及沉积环境

太原中晚期即第一次特大型海侵结束后,由于地壳振荡,海侵、海退现象频繁,形成碳酸盐岩台地—三角洲交互沉积环境。聚煤作用发生在海退末期形成的沼泽中,因地势不平,不时被海水所覆盖,使得泥炭沼泽难以发育,聚煤作用不能持久,形成的煤层薄而不很稳定,其顶板为海相灰岩、泥灰岩或泥岩。仅在中部K灰岩之上形成了较厚4#的9煤层。

K灰岩形成之后,海水退去,此时,分流河道发育,聚煤作用主要4发生在分流间沼泽。由于河水涨落,沼泽位置很不稳定,范围也小,随着河流被逐步淤浅,泥炭沼泽逐渐向河道方向扩展;之后海侵开始,#聚煤作用结束,因此形成的9煤层厚度变化大,向河道方向分叉变薄,甚至尖灭。海侵作用开始,沉积环境以低能的支间海湾、河口湾、潟湖、潮坪沉积占主导,河流作用甚微,形成了K,K灰岩和厚度薄而56极不稳定的煤层。因此,本期是以K灰岩为代表的区域性海侵结束了6太原组的聚煤作用,形成了一套以碳酸盐岩台地—滨海三角洲交互沉积地层。

总地看来,太原期本区地形平坦而开阔,海水上升或下降对该区沉积影响显著,太原期岩相在区域上变化不大,广泛分布的是浅海—潮坪灰岩相。1.5.2.3 山西期

山西期,以分流间湾和潮坪泥岩、粉砂岩相为主(图1-7)。在剖面上,下部以前三角洲潟湖环境为主,向上递变为三角洲平原—前缘的河口坝、分流河道和分流间湾等沉积。

山西早期,海水退去后,海侵作用结束,在以三角洲平原相沉积为主的三角洲沉积基础上发育了一套以细、粉砂岩及泥岩为主的含煤岩系。底部发育K砂岩具波状层理,由细砂岩向上变为粉砂岩,为分7流河道和潟湖、湖沼沉积。潟湖、湖沼被逐步充填淤平,形成了淡水泥炭沼泽。由于地壳相对稳定,为成煤提供了良好条件,温暖潮湿的气#候有利于成煤植物大量生长,形成了稳定性好,厚度大的3煤层。后期逐步形成河口坝和分流间湾沉积,前期的泥炭沼泽地带迅速被上三角洲平原分流河道沉积所覆盖。之后虽然有过几次泥炭沼泽环境形成,但分布范围比较局限,故形成1~2层不稳定的薄煤层夹泥岩。1.6 岩浆活动概况

整个山西隆起的岩浆活动较为频繁,从中新太古代、元古宙、晚古生代,中生代到新生代均有不同类型岩浆岩形成,其中以五台期,吕梁期及燕山期岩浆活动最为强烈。岩浆岩类亦较复杂,有超基性岩,基性岩、中性岩、中酸性岩、酸性岩、碱性岩及偏碱性岩,既有侵入岩,也有大面积分布的火山岩。沁水盆地岩浆活动不甚发育,但对本区产生一定的潜在影响。对沁水盆地煤系地层有影响的岩浆岩活动,如下:1.6.1 海西期岩浆岩

本期岩浆岩主要分布在两处:一处分布于太原西山煤田,面积约2600km,产于石炭系太原组晋祠砂岩和毛儿沟灰岩中,为火山晶屑凝灰岩、层凝灰岩,总厚5.5m,为附近地区火山喷发而堆积在本区的,与其他沉积碎屑岩、碳酸盐岩呈逐渐过渡关系。另一处分布于阳泉市荫营及锁簧等地,产于石炭系太原组四节石灰岩之下,厚22.9m。1.6.2 燕山期岩浆岩

燕山期岩浆侵入岩主要存在于孟县下王西,为闪长岩类小岩体。其岩性为闪长正长岩及正长辉长岩,呈岩脉产出,总长6km,宽30~130m,呈雁行斜列状展布,围岩为下奥陶统上、下马家沟组。燕山期火山岩为云岗喷发期玄武岩,见于古县哲才—茹去一带,为流纹质火山碎屑岩及熔岩,总厚十余米,分为数层。1.6.3 喜马拉雅期玄武岩

喜马拉雅期火山活动主要表现为玄武岩喷出,在山西省主要分布于繁峙、应县—怀仁、右玉—左云、天镇和大同等地,零星见于沁水盆地昔阳—平定县之间及左权县东部,岩性以橄榄玄武岩为主,此外尚有辉石橄玄岩和玻基橄玄岩等,常具伊丁石化。分布面积一般数十平方千米。厚60~260m,赋存于上新统上部、多呈层状岩流并有残留火山锥。第2章 沁水盆地煤储层岩石学特征2.1 煤岩特征2.1.1 宏观煤岩特征

煤是由植物演变而来的,其中含有一些矿物杂质。由高等植物变成的煤称为腐殖煤类,由低等植物藻类、浮游动物和底栖动物死亡后形成的煤称为腐泥煤。自然界中腐殖煤占绝大多数,也是工业开采的主要对象,腐泥煤数量少。腐泥煤宏观特征比较均一,没有划分出宏观煤岩成分和类型,对煤的宏观组成的划分方案都是针对腐殖煤的。

煤的宏观描述是微观上详细研究煤的物质组成及其在垂向和横向上变化的先导、基础性工作,其在煤的成因研究、煤炭资源勘探、煤质评价及煤成烃评价等方面具有重要意义。国内外从煤岩学角度对煤进行划分的方案很多。由于研究对象、方法和研究程度的不同,各种方案在分类界线、精细程度和命名方面都有所差异(表2-1)。宏观的方法主要是利用煤的物理性质的不同,如颜色、光泽、硬度、密度的不同,划分出煤的宏观煤岩成分和宏观煤岩类型。从分类的级别来看,一种是一级划分系统,如岩石类型或相对平均光泽类型;另一种是两级划分系统,即把煤先划分出煤岩成分,再根据其组合特征划分出煤类型。宏观煤岩成分主要是指用肉眼可以分辨出来的煤的基本组成单位,包括镜煤、丝炭、亮煤、暗煤。镜煤和丝炭是简单的煤岩成分,而亮煤和暗煤是复杂的煤岩成分。表2-1 国外主要宏观煤岩分类系统一览表

在我国,由于受到不同国家和学派的影响,形成了岩石类型系统和相对平均光泽类型系统并存命名的局面。张群等研究认为两种分类方案各有优点,也有不足之处,都不适合直接作为我国的宏观煤岩分类系统。认为我国宏观煤岩分类系统的建立要考虑“粗细结合”。他们指出:分级划分既要能够反映煤的基本组成,又要能够表现由其自然共生组合形成的不同煤分层的特征;分类的依据不仅是定性的,也要定量化;同时要照顾习惯性和继承性。为此,推荐采用煤岩成分—宏观煤岩类型两级划分的宏观煤岩分类系统。该划分方案主要是依据总体相对光泽强度和光亮成分含量将宏观煤岩类型划分为4种:即光亮煤、半亮煤、半暗煤和暗淡煤,分类方案详见表2-2。表2-2 宏观煤岩类型分类

光亮煤主要由镜质条带、镜质线理及光泽较强近似于镜质的亮煤质条带所组成,其新鲜断面总的平均光泽强度接近于镜质条带的光泽强度。煤层中矿物质含量少,较轻、较脆和易碎,新鲜断面常呈贝壳状断口及眼球状断口,内生裂隙发育。光亮煤是由强覆水低水位泥炭沼泽中的植物残体充分凝胶化的产物演变形成的。

半亮煤主要由亮质条带组成,夹有较多的镜质条带、线理和透镜体,并夹有较少的暗质的、丝炭的及矿物质的线理和透镜体。.其新鲜断面总的平均光泽强度介于镜质条带和丝炭之间而偏亮。半光亮煤较轻、性较脆,以平坦状和阶梯状断口为主,内生裂隙较发育。它是典型滞水或周期性典型滞水低水位泥炭沼泽形成的产物。

半暗煤主要由亮质条带和暗质条带组成,含有少量镜质的、丝炭的和矿物质的线理或透镜体。总的平均光泽强度介于镜煤与丝炭之间而偏暗。与半亮煤相比,半暗煤的光泽更弱、颜色更浅,硬度和相对密度则较大。以平坦状、参差状断口为主,内生裂隙不太发育。其形成时的泥炭沼泽具有较强的水动力条件,能搬运较多悬浮的矿物质。

暗淡煤主要由暗质条带、丝炭条带或透镜体组成,常有较多的矿物质混入,有时可见少量镜质的和亮质的线理及透镜体。新鲜断面上总的光泽强度暗淡无光,或仅微弱反光,是煤层中反光最弱的部分。常为更浅的灰色到灰白色,且为致密块状,相对密度、韧性大,坚硬难碎,断口粗糙或呈尖菱角状,无内生裂隙。暗淡煤反映成煤期的泥炭沼泽水动力强,有较充足的氧气和矿物质,喜氧细菌活跃,成煤原始物质料在遭受生物凝胶化作用的同时还遭受了一定程度的氧化作用。

上述四种煤依其组成物质的种类、形态、大小、分布等结构和构造特征,可进一步划分为五种不同的亚型:似均一状结构,条带状结构,透镜状结构,线理状结构和粒状结构。条带状结构、透镜状结构和线理状结构是腐殖煤中最常见的典型结构,条带状结构具有水平层状的构造,依其宽度可进一步划分为宽条带(>5mm)、中条带(3~5mm)和细条带(1~3mm);透镜状结构常呈波状、斜波状或缓波状层理构造;线理结构常与条带状结构、透镜状结构共生,常显示不连续的水平层理或斜波状层理。另外个别煤还可以划分出叶片状结构、木质状结构和纤维状结构等。

沁水盆地煤储层的岩石组成变化幅度非常大,在垂向上几十厘米甚至几厘米的厚度内即可发生明显的变化,而横向上在十几米甚至几米的范围内可发生明显的相变。宏观煤岩组分以亮煤为主,镜煤和暗煤次之。在煤岩组成上,光亮成分相对富集,多以条带状、线理状密集分布,具有贝壳状或阶梯状断口,内生裂隙发育。煤岩中暗淡成分含量相对较低,并且以宽条带或透镜状分布,呈阶梯状或参差状断口,致密均一。

宏观煤岩类型以半亮煤和半暗煤为主,光亮煤和暗淡煤为辅,半亮煤和半暗煤平均含量分别都略大于40%和30%,其中山西组煤岩类型以半亮煤和半暗煤为主,平均含量分别为43.95%和31.36%;而太原组煤层则以半亮和光亮型为主,平均含量分别为42.87%和17.23%;总体上光亮煤分布的非均一性最强,在山西组的变化区间为0~21.4%,其在太原组的变化区间更大为0~43.3%(表2-3)。纵向上光亮煤和半光亮煤之和,约由早二叠世山西组的48.5%到晚石炭世太原组煤的60.1%,暗淡煤则由19.8%降低到9.23%。在横向上,山西组和太原组光亮煤和半亮煤之和由西到东、由北向南逐渐增加,半暗煤含量则逐渐降低。表2-3 沁水盆地主要煤层宏观煤岩类型

从表2-4可以看出,沁水盆地南部晋试地区不同矿区和井田的宏观煤岩组分基本相似,光亮型和半光亮型成分占有绝对优势的比例。#其中3煤层都以光亮型为主,其次为半光亮型,割理发育程度一般,最多4~25条/cm,基本未被方解石充填,其缝宽50~100μm,缝长0.5~#100mm;而15煤层也以光亮—半光亮型煤为主,割理发育程度较好,###较3煤更发育,15煤中发育的裂缝大多为方解石薄膜所充填,但15#煤整体较为破碎,物性好,渗透率估计较3煤高。表2-4 沁水煤层气田晋城地区主力煤层宏观煤岩类型及特征2.1.2 显微煤岩特征

显微组分是指在显微镜(普通、光学、电子)下可辨认的煤的有机成分。显微煤岩类型可反映煤的显微组分及矿物的天然组合,不同的显微煤岩类型反映出煤的地质成因、煤相、成煤原始物质和煤的化学工艺性质的差别。因此,进行显微煤岩类型分析对研究煤的聚积方式、煤相变化、煤层对比以及评价煤岩储层都有实际意义。国家标准GB/T15589—1995《显微煤岩类型分类》中将显微组分按三大组划分:镜质组、壳质组、惰质组(表2-5)。国际上显微煤岩类型划分也是按照显微组分的组成(含矿物与不含矿物)及含量将其分成七类显微煤岩类型组以及单组分、双组分和三组分三大类,此不再详述。表2-5 显微煤岩类型分类(据GB/T 15589—1995)(1)镜质组亦称凝胶化成分,它是由植物残体受凝胶化作用而形成的。植物残体的木质显微组织在积水较深和无空气进入的沼泽中受到厌氧微生物的作用逐渐分解,细胞壁不断吸水膨胀,细胞腔则逐渐缩小以致完全失去细胞结构,形成无结构的胶态物质或进一步分解为溶胶,成煤后就称为镜质组显微组分。(2)惰质组亦称丝炭化组分,是由丝炭化作用形成的。植物残体的木质显微组织在最初的氧化性环境下,细胞腔中的原生质很快被需氧微生物破坏,而细胞壁由于相对稳定,故仅发生氧化和脱水,使得残留物的碳含量大大提高。后由于地质条件的变化,上述环境逐渐转变为还原性,故这部分残留物没有完全被破坏,而成为具有一定细胞结构的丝炭。如果凝胶化作用和丝炭化作用交互发生,就形成一些亚显微结构。(3)壳质组是由植物残体中的类脂物质,如孢子、树脂和角质层等经沥青化作用形成的,所以有时又称之为类脂组或稳定组。煤岩组成在成煤第一阶段,即经生物化学作用后,已基本稳定下来;在成煤第二阶段,即经物理化学作用,各煤岩成分又经受了不同程度的变化。惰质组组分在泥炭化阶段就发生了剧烈的变化,在以后的煤化阶段中变化很少;稳定组组分由于对生物化学作用稳定,所以在泥炭化阶段变化很少,只有深度变质作用时变化才较大;唯有凝胶化组分在整个成煤过程中都是比较有规律地渐进变化。

显微组分组可以进一步细分成许多亚型,其具体分类方案可以参照表2-6。表2-6 煤储层显微组分分类方案(烟煤)

煤的各种有机显微组分分布范围的显著差异,通常表明其原始成煤物质的沉积环境的显著不同。在强还原条件下形成的煤,其显微组分中的镜质组(V)含量往往较高,而在弱还原条件下形成的煤,其显微组分中的惰质组(I)含量就高,而壳质组(E)含量高的煤,表明其原始成煤植物中较稳定的树皮、树蜡、树脂、孢子和木栓等组分在成煤过程中得到了富集。不同的煤岩显微组分含量对煤的物理和化学性质均有显著的影响。如惰质组高的煤,其挥发分低、含碳量高、粘结性差、焦油产率低;而镜质组高的炼焦煤,其粘结性好、发热量高、含氧量较低。煤岩显微组分的化学组成不但随煤化程度、还原程度的不同而有所不同,即便在同一煤内,镜质组、稳定组和惰质组的性质也各不相同。镜质组的特点是碳含量中等,氧含量高,芳香族成分含量较高。随着煤级的增高,镜质组的碳含量增加,氧含量下降,氢含量在低煤级时大致相同,从中等煤级烟煤开始,突然减少。稳定组的特点是有较高的氢含量和脂肪族成分。惰质组的特点是碳含量高,氢含量低,它的芳构化程度比镜质组高。随煤化程度的提高各显微组分之间的差别逐渐减少。

沁水盆地石炭—二叠系煤的显微组分主要由镜质组、惰性组、少量壳质组及矿物质组成(表2-7、表2-8)。#表2-7 沁水盆地山西组3主煤层显微组分百分含量#表2-8 沁水盆地山西组15主煤层显微组分含量

镜质组以均质镜质体和基质镜质体为主,平均占镜质组的80%左右,在胞腔中大多数充填有粘土等矿物,结构镜质体、团块镜质体和胶质镜质体比较少见。镜质组含量为40%~75%,一般为40%以上,半镜质组为0~10%。均质镜质体主要构成镜亮煤条带,基质镜质体呈团块状,透镜状分布。另外,在盆地内的霍县、浦县与孝义一带的气煤和肥煤当中普遍存在着荧光镜质体。山西组主煤层镜质组含量介于35%~93%,主要分布区间为60%~70%之间(图2-1),平均含量为74.82%,且从南向北呈增加趋势;太原组主煤层镜质组介于50%~92.5%之间,主要分布区间为70%~80%之间(图2-2),平均含量为78.02%,总体上南部大于北部、西部高于东部。显微组成的分布趋势表明,太原组生气潜力大于山西组,且南部高于北部。图2-1 山西组主煤层镜质组含量直方图图2-2 太原组主煤层镜质组含量直方图

惰性组含量为3%~45%,以丝质体为主,呈团块状,与半镜质组一起构成不规则的似透镜状,少数呈碎屑状透镜状。偶见微粒体,丝质混圆体及菌类体。微粒体呈微层状、透镜状分布于镜质组分中,或充填于其他胞腔中。在山西组中还见相当数量的火焚丝质体。山西组惰质组含量分布主区间为25%~30%,而太原组惰质组含量分布主区间为15%~25%(图2-3、2-4),纵向、平面上其与镜质组的分布互成相反的趋势。图2-3 山西组主煤层惰质组含量直方图图2-4 太原组主煤层惰质组含量直方图

矿物质以粘土矿为主,呈星点状、团块状、断续的条带状线理状,少量充填在胞腔内。含少量碳酸盐矿,多数为后期裂隙充填,少量充填胞腔内。黄铁矿含量低,偶见石墨化组分。太原组煤岩矿物质变化于1.2%~16.4%之间,一般为2.4%~8.0%,约占整个区间的2/3以上;矿物质主要是以黄铁矿和粘土矿物为主,碳酸钙及其他无机质较少;其中黄铁矿变化于0.2%~5.2%,其含量大于1%的占47.3%;而粘土矿物变化于1%~12.6%,一般小于10%(图2-5)。山西组煤岩矿物质变化介于0.4%~17.6%之间,一般为2%~10%,约占整个区间的73.3%左右;矿物质成分主要为粘土矿物,含少量的黄铁矿和碳酸钙;粘土矿物变化于0.2%~14.63%,主要分布区间为2%~6%;黄铁矿变化于0.2%~1.8%,75%以上分布在0.2%~0.4%之间(图2-6)。另外两组煤层中都分别含有一定量的硅质矿物。图2-5 山西组—太原组主煤层粘土矿物含量直方图图2-6 山西组—太原组主煤层硫化物组含量直方图

沁水盆地部分区域中可见小袍子体、角质体,还含有少量的树脂体、木栓质体、沥青质体、渗出沥青质体及藻类体等。需要指出的是,沁水煤田煤级高,各组分的光学差异甚小,一般很难鉴别出半镜质组和壳质组。山西组壳质组含量主要小于10%,在沁水盆地西部的霍县下团柏、孝义西泉的山西组的气煤或肥煤中壳质组含量达到10.5%~11.4%;太原组壳质组含量主要小于3%。

三大组分组的生烃能力及性质具有显著的差异。如表2-9所示,壳质组生烃能力强,液态烃所占则比例较大;镜质组生烃能力较强,主要生成气态烃;惰质组生烃能力弱,几乎全为气态烃。在同一显微组分组内,不同组分的生烃能力和性质也有一定差异。相关热模拟实验也证实,在煤演化的高成熟—过成熟阶段,600℃条件下壳质组的生气能力最强,但随组分的不同而有所差别;镜质组生气能力次之,其中的基质镜质体和荧光镜质体的生气能力相对较强;惰质组生气能力则最差。壳质组、镜质组和惰质组烃类气体生成量之比为2.1∶1∶0.8。所以,显微组分组成不同的煤,尽管同属于Ⅲ型有机质,但其生烃特征却存在差别。由太原组各显微组分的相对含量可知,两主煤层都应以生成气态烃为主,液态烃的含量极少。表2-9 煤岩显微组分与生烃的关系

有机岩石学显微组分组合法是评价煤层有机质类型的有效方法。在此分别以壳质组、镜质组和惰质组为端点,采用双参数坐标[壳质组+镜质组+惰质组=100%,镜质组/壳质组]绘制显微组分含量三角图。根据腐殖煤一般显微组分的组成情况及各显微组分的生气特征,将三角图划分为三个区域,分别对应于强生气、中等生气和弱生气三种生气类型(图2-7)。它们对应的显微组分组成情况见表2-10。这种划分对评价煤的相对生气能力具有一定的普遍意义。结果表明,沁水盆地实测样品多属中等生气型、其次为弱生气型,强生气型比较少。在不同区域和不同煤层中,有机质生气类型也有一定变化。图2-7 沁水盆地山西、太原组主煤层显微组分含量及有机质类型分布图表2-10 不同有机质类型显微组分的相对组成

由于沁水盆地的煤岩储层镜质组含量高,对煤层气的生成是非常有利的,煤层气主要是由镜质组和壳质组在此阶段的演化过程中生成的。此外,在霍县、浦县、孝义一带的气煤和肥煤中的壳质组、基质镜质体及荧光镜质体还可生成轻质油或凝析油湿气,也就是说在壳质组、基质镜质体及荧光镜质体含量高的地区所生成的煤层气中可能还会有C类的气体生成。虽然镜质组生烃能力低于壳质组,但腐殖煤中2+的主要组分为镜质组,它不仅可以为煤层气的生成作出贡献,且其本身的裂隙和气孔比较发育。从整体来看镜质组是形成煤层气的更为重要的母质。2.2 煤质特征

煤质分析化验项目有许多,各项目名称的符号常以国际上广泛采用的符号表示,属于化学元素分析项目则采用化学元素符号表示(见表2-11)。表2-11 煤质分析化验项目名称的符号表示

煤质分析化验指标存在的形态或操作条件的符号表示,一律用英文字母标在表示该分析化验制表符号的右下角,见表2-12。表2-12 煤质分析化验指标存在形态或操作条件的符号表示

在煤质分析化验中,不同的煤样其化验结果是不同的。同一煤样在不同的状态下其测试结果也是不同的。如一个煤样的水分,经过空气干燥后的测试值比空气干燥前的测试值要小。所以,任何一个分析化验结果,必须标明其进行分析化验时煤样所处的状态。煤质分析化验指标不同基准的符号表示,也用英文字母标在表示该分析化验制表符号的右下角(表2-13)。表2-13 煤质分析结果的表示方法

评价煤质的基本依据是煤的工业分析,又叫煤的技术分析或实用分析。煤的工业分析主要包括水分、挥发分、灰分和固定炭等的测定。通常煤的水分、灰分和挥发分是直接测出的,而固定碳是用差减法计算出来的。广义上讲,煤的工业分析还包括煤的全硫分和发热量的测定,这又称为煤的全工业分析。

水分的测定主要包括通氮干燥法、甲苯蒸馏法和空气干燥法三种,前两种方法适用于所有煤种,空气干燥法仅适用于烟煤和无烟煤。通氮干燥法与空气干燥法都是称取一定量的空气干燥煤样,置于105~110℃干燥箱中,在干燥气流中干燥到质量恒定,然后根据煤样的质量损失计算出水分的百分含量,只是前者通的是干燥氮气,后者通的是干燥空气而已。甲苯蒸馏法则是称取一定量的空气干燥煤样于圆底烧瓶中,加入甲苯共同煮沸。分馏出的液体收集在水分测定管中并分层,量出水的体积。以水的质量占煤样的质量分数作为水分含量。水分的测定还有重复性的规定,这里不再详述。

煤中灰分的测定方法,包括缓慢灰化法和快速灰化法。缓慢灰化法为仲裁法,快速灰化法可作为例常分析方法。缓慢灰化法是指称取一定量的空气干燥煤样,放入马弗炉中,以一定的速度加热到(815±10)℃,灰化并灼烧到质量恒定。以残留物的质量占煤样的质量分数作为灰分产率。快速灰化法又包括A法和B法。A法是将装有煤样的灰皿放在预先加热至(815±10)℃的灰分快速测定仪的传送带上,

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