沁水盆地南部煤层气富集机制：构造-岩性-流体动力耦合协同作用

这篇研究聚焦沁水盆地南部煤层气(CBM)富集机制，创新性提出构造-岩性-流体动力三元耦合控气模型。通过地震数据、测井曲线和气体含量分析，揭示了从浅部降水驱动型到深部断层控气型的四种富集模式（Model I-IV），为复杂地质条件下CBM勘探开发提供了理论依据。研究成果对实现δ13C-CH4同位素示踪的精准预测具有重要指导意义。

　　

Highlight

沁水盆地以厚煤层、高热成熟度和显著CBM潜力著称，但多期构造活动导致的储层非均质性给开发带来挑战。本研究通过多参数耦合分析，揭示了南部地区四种特色富集模式。

Geological structural control

断层通过规模、有效影响距离和封闭性三重维度控气：大型断裂带伴随高密度裂隙（fault density >5条/km2时，含气量下降40%），而逆断层因挤压作用可形成"动力封存舱"。鼻状构造（nose structure）的转折端是气相富集热点，δ¹³C-CH₄值轻于-35‰指示生物气混源。

Accumulation model of CBM

Model I（浅埋藏区）：大气降水驱动-背斜耦合控气，含气量梯度达2.5 m3/t/100m；

Model II（中深部）：随着埋深增加，顶板砂岩占比<30%时形成有效封盖；

Model III（构造斜坡带）：鼻状构造-水力封存联合控气，压力系数>1.2；

Model IV（断层区）：断裂带内部方解石胶结率>70%时形成断层封堵。

Conclusion

研究首次系统量化了三元耦合参数阈值：当构造曲率>0.03/m、顶板泥岩厚度>15m、地下水矿化度>3000mg/L时，含气量可提升50%以上。这些发现为建立"地质基因图谱"指导CBM甜点预测提供了新范式。