圣胡安盆地煤变质程度中等,煤层主要为焦煤,Ro在0.75%~1.2%之间,煤层气主要为热成因,另外还有大量次生生物成因气,为典型的中煤阶煤层气藏。
圣胡安盆地面积约1.94×104km2,盆地中赋存着大量的煤层气资源,其煤层气主要产自Fruitland组地层。早在20世纪50年代圣胡安盆地就开始生产煤层气,截至1992年盆地中已打了数千口煤层气井。圣胡安盆地上白垩统Fruitland组是世界上煤层气开采的先驱。1999年,圣胡安盆地煤层气产量达到1006bcf或2.75bcf/d,占美国煤层气总产量的80%,盆地中煤层气产量累积超过了700tcf。1998年煤层气的储量为780tcf(Kuusk-raa,1999)。Fruitland煤层气生产区是一个巨型的连通的气藏,其储量超过了1tcf(Hal-bouty,1992)。
(一)地层特征及构造背景
Fruitland煤层形成于滨岸平原向陆的泥炭环境中,主要为三角洲泛滥平原沉积。其下为PicturedCliffs滨岸砂岩。Fruitland组上覆Kirtland页岩,其为盖层(Ayers et al.,1994)。Fruitland煤层在西北方向最厚达15~21m。
圣胡安盆地为一个不对称的Laramide构造盆地,形成于晚白垩世和早始新世(80~40Ma)(Kelley,1955;Berry,1959)。始新世时盆地的北部有火山喷发。岩浆事件的高热流或与地下水运动有关的热对流引起了圣胡安盆地北部异常高的热成熟度(图4-35)(Bond,1984;Meissner,1984;Scott et al.,1994)。
图4-35圣胡安盆地Fruitland组镜质组反射率图 (修改自Scott et al.,1994)
从中新世开始并延续至今的区域抬升,使中新世火山岩和火山碎屑地层遭受剥蚀,并使抬升的PicturedCliffs砂岩和Fruitland地层出露地表,因此,大气水沿盆地北部的Hog-back单斜注入Fruitland煤层(图4-36)。在南部单斜与盆地基底交会处存在一条构造脊线,该脊线与流体流动边界一致,基本上等同于762m等值线(图4-36)。
图4-36圣胡安盆地HuerfanitoBentonite煤层构造等值线图 (修改自Scott et al.,1994)
(二)煤和煤层气的来源、组成及源岩
在圣胡安盆地的南部中心区域,Fruitland煤中镜质组占80%、壳质组占5.2%、惰质组占14.1%(Close et al.,1997)。Fruitland煤的灰分含量约为10%~30%,一般超过20%,盆地南部含水量平均为10%,北部平均为2%(Roybal et al.,1985)。在圣胡安盆地北部的大部分区域,Fruitland煤的煤阶为高挥发分A焦煤或者更高(图4-34),因此其处于热成因气生气窗。构造格局与煤化模式的关系说明热成熟度受由构造运动控制。然而,对比图4-34与图4-35可知,盆地北部可能经历了后期的构造反转(Scott et al.,1994)。
在热成熟度较高的北部地区(Ro>0.78%),煤的无灰气含量一般超过了9cm3/g,在油气生产区,气含量一般超过15.6cm3/g,(Meek,1993)。圣胡安盆地南部三分之二的地区中,Fruitland煤热成熟度较低(Ro<0.65%),其含气量一般为4.79cm3/g或稍小。
在热成因气充注进煤层后,盆地抬升大量上覆地层被剥蚀掉,从而使Fruitland煤冷却。由于煤层的吸附能力与温度成反比,该冷却事件使煤层处于欠饱和状态(Scott et al.,1994)。在盆地北部边界上倾煤层出露地表,淡水注入煤层并使煤层重新加压,同时随淡水进入煤层的微生物产生的CO2和次生生物甲烷重新使煤层达到饱和。同位素研究说明Fruitland煤层中次生生物气非常重要,并且可能占Fruitland煤层气的15%~30%(Scott et al.,1994)。圣胡安盆地Fruitland煤层气组成见表4-14。
表4-14圣胡安盆地Fruitland煤层气中气体成分统计表
在122~1280m深的2450tFruitland煤中,煤层气储量约为(122~139)×108m3(Kelso et al.,1988;Ayers和Ambrose,1990;Ayers et al.,1994)。盆地北部的储量和资源量都是最大的,这与原地高煤层气含量及厚度向西北地区增大,以及该地的热成熟度和煤层的超压都是相符的。在该区域煤层气资源量为15~30bcf/mile2 (图4-37)(Ayers和Ambrose,1990;Ayers et al.,1994)。
(三)煤层渗透性
Fruitland煤层中存在两组面割理,一组走向为N—NE向,另一组走向为NW向(图4-38)(Tremain et al.,1994)。沿着盆地的西北边界,存在着与煤层气产区一致的两组面割理,这些割理可能与该产区的高渗透率与高产率有关(Laubach和Tremain,1994b;Tremain et al.,1994)。圣胡安盆地生产区Fruitland煤层的渗透率一般为5×10-3~60×10-3μm2,在煤层气聚集区渗透率最高。
图4-37圣胡安盆地弗雷特兰德地层的资源丰度图 (修改自Ayers和Ambrose,1990;Ayers et al.,1994)
(四)水文地质背景
圣胡安盆地弗雷特兰德地层地下水补给区主要位于盆地北部边界隆起区。降雨量低、含水层较少、剥蚀作用以及地形上露头较少限制了盆地其他边界处水的充注(Kaiser et al.,1991a,1994)。由于淡水水力梯度较大(9.80kPa/m),弗雷特兰德地层处于异常高压状态。与向西北方向煤层厚度增大相符,盆地的西部中心地带存在超压,而在盆地的其他地区都为异常低压。弗雷特兰德地层中的异常高压是由盆地北缘地下水的充注引起的。
图4-38圣胡安盆地构造简图———面割理和主要端割理的走向图
美国主要港口美国内的主要港口有48个,简单介绍基本的几个:
1.纽约港
纽约港,美国最大的海港,世界最大海港之一。位于美国东北部哈得孙河河口,东临大西洋。1980年吞吐量达1.6亿吨,多年来都在1 亿吨以上,每年平均有4000多艘船舶进出。 同时也是一条河流的名称。
2.圣胡安
圣胡安(San Juan),美国波多黎各自由邦首府,经济、文化中心。它位于波多黎各岛东北岸,圣胡安湾内,是岛上最大的港口。港口内宽口窄,为大西洋和加勒比海间重要的海上交通枢纽。
3.芝加哥港口
芝加哥港口是美国最大的港口之一,可取道圣劳伦斯内河航道直达欧洲,也可取道密西西比河提供通往墨西哥湾的驳船运输。
4.洛杉矶港
位于美国(全称:美利坚合众国THE UNITED STATES OF AMERICA)西南部加利福尼亚(CALIFORNIA)州西南沿海圣佩德罗(SAN PEDRO)湾的顶端。濒临太平洋的东侧,是美国第一大集装箱港。
5.查尔斯顿港
查尔斯顿港:位于美国(全称:美利坚合众国THE UNITED STATES OF AMERICA)东部南卡罗来纳(SOUTH CAROLINA)州东南沿海科佩尔(COOPER)河与阿什莱(ASHLEY)河汇合处,在查尔斯顿湾的顶端,濒临大西洋的西侧,是南卡罗来纳州的主要港口。国际机场距码头约16km,有定期班轮飞往世界各地。
6.西雅图港
位于美国(全称:美利坚合众国THE UNITED STATES OF AMERICA)西北部华盛顿(WASHINGTON)洲西部沿海普吉特(PUGET)湾的东岸,濒临太平洋西海岸的胡安德富卡(JUAN DE FUCA)海峡的东南侧,是美国第二大集装箱港,也是美国距离远东最近的港口。
7.斯托克顿港
斯托克顿港位于美国加利福尼亚州旧金山市金门大桥东面 75 海里,总共占地 2,000?英亩( 809?公顷),分为东、西两个港区,可以同时容纳 17 艘万吨级以上的集装箱货船靠泊。泊位货栈和码头铁路装卸区的总面积为 102,000 平方米,仓储区域面积为 715,000 平方米。所有的货栈和仓储区域均与铁路线相连通,火车可以直接进入,装卸十分便利和安全。
8.纽约和新泽西港
纽约和新泽西港(英语:Port of New York and New Jersey)是位于美国纽约都会区的一座港口。纽约和新泽西港是世界最大的天然港之一,也是美国第三繁忙和美国东海岸最繁忙的港口。
许多世界上主要的港口也位于美国;最繁忙的是加利福尼亚州的洛杉矶港和长堤港,以及纽约港,它们全都是世界上最繁忙的港口。五大湖区(苏必利尔湖、密歇根湖、伊利湖、休伦湖、安大略湖)也有许多船运交通,每大湖都与密西西比河的河网络广泛连接,河的最下游直通大西洋。而第一个连接五大湖与大西洋的伊利运河(Erie Canal)则促成了美国中西部的快速农业和工业发展,并使得纽约市成为美国的经济中心。
美国-
纽约港-