沁水盆地煤層氣聚集規(guī)律分析

趙濤 曾永耀（蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術學院，甘肅 蘭州 730600）

沁水盆地煤層氣聚集規(guī)律分析

趙濤 曾永耀（蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術學院，甘肅 蘭州 730600）

沁水盆地是我國較早勘探煤層氣的地區(qū)之一。本文在總結前人工作的基礎上，同時結合近年在該盆地煤層氣勘探實踐的最新進展，對該盆地煤層氣開發(fā)潛力進行分析研究。研究認為，該盆地煤層氣富集具有構造單一、埋藏適度和含氣量高的特點。另外，根據(jù)該盆地的沉積環(huán)境、煤巖性質和含氣性等地質條，沁水盆地的煤層氣屬于淺埋深、高豐度的大中型煤層氣田。試采結果顯示，該盆地煤層氣可采性較好，具有良好的開發(fā)前景。上述研究成果不僅對該盆地煤層氣的勘探開發(fā)具有一定的指導意義，同時也為我國煤層氣資源的勘探提供一定的借鑒作用。

沁水盆地；煤層氣；潛力分析

1 地質背景

沁水盆地位于晉西撓折帶中段，西起黃河，東抵呂梁山脈，是我國大型煤炭基地，也是煤層氣資源最為富集的地區(qū)之一[1]。盆地內由老至新出露地層依次為：太古界河口群、呂梁山群，元古界野雞山群，寒武系中、上統(tǒng)，奧陶系下、中統(tǒng)，石炭系中統(tǒng)及第三、第四系地層。區(qū)內含煤地層二疊系山西組、太原組十分發(fā)育。太原組主要發(fā)育灰?guī)r、砂巖、泥巖和煤層，沉積環(huán)境為海陸交互相沉積；山西組主要發(fā)育石英砂巖，泥巖、粉砂質泥巖、粉砂巖和煤層，沉積環(huán)境為三角洲沉積，為富集煤層氣奠定了良好的物質基礎。沁水盆地的大地構造背景屬于晉西撓折帶的向西傾斜的單斜構造。按照地質力學的觀點[2]，盆地為祁呂賀山字型構造東側地盾與東翼之間的聚煤盆地。

2 煤層氣開發(fā)地質條件

從勘探結果看，目前沁水盆地具有良好的開發(fā)煤層氣的地質條件[3]。具體如下：①沁水盆地煤層深度適中，有較強的產(chǎn)氣能力，適合煤層氣開發(fā)（煤層氣飽和度約70%）；②地質構造背景穩(wěn)定（構造單一，地層平緩，傾角＜約5°），有利于煤層氣的保存；③勘探實踐表明，沁水盆地煤層頂板基本為封閉能力較強的泥巖，具有良好的保護煤層氣的作用；④沁水盆地煤層的水型為弱堿性水型，CH4含量約80%以上，進一步表明沁水盆地煤層氣保存條件良好。另外，鉆井資料表明，沁水盆地發(fā)育的煤層厚度較大（厚度約4-10m），聚煤帶呈西北向展布，中部沉積穩(wěn)定，煤層埋深適中（埋深一般＜1000 m）。

3 煤層氣潛力分析

根據(jù)聚煤的沉積環(huán)境、煤質、儲層的物理性質和含氣性等地質條件，沁水盆地的煤層氣主要集中在山西組和太原組這兩套含煤層系之中，因此接下來的研究重點是分別分析其煤層氣的聚集條件[2]。

勘探表明，沁水盆地主要的賦煤地層山西組的儲層壓力約為4-7 Mpa，儲層壓力梯度約為0.7 Mpa/100 m；太原組的儲層壓力約為5-6 Mpa，儲層壓力梯度約為0.8 Mpa/100 m。樣品測試表明，山西組的幾組煤層滲透率為0.04-0.7 mD，而太原組的幾組煤層滲透率值為0.07-0.9 mD，沁水盆地的煤層含氣量一般約為7-13 m3/t daf，最大約為20 m3/t daf，最小0.9 m3/t daf，平均7.2 m3/t daf，屬于較高滲透率，有較好滲透條件。鉆井測試、煤田瓦斯試驗以及煤層氣含氣量平面等值線圖共同表明，沁水盆地煤總體表現(xiàn)為東高西低、南高北低的特點。山西組發(fā)育的煤層的平均滲透率略大于太原組煤層的平均滲透率，并且總體呈現(xiàn)出了滲透率隨煤層埋藏深度加大而降低的趨勢。

沁水盆地煤層氣勘探工作肇始于上世紀90年代。迄今為止，初步形成了一系列適合該盆地煤層氣配套勘探的技術系列，例如，直鉆井技術、直井壓裂技術等。截止目前，沁水盆地的煤層氣資源已基本探明，這為晉西地區(qū)煤層氣資源的開發(fā)奠定了堅實的物質基礎。具體如下：對礦區(qū)煤層氣資源按照低、中、高三個方案進行估算，預測煤層氣遠景資源量分別是1000、

1500、2000億m3左右，亦即該盆地煤層氣資源豐富。

4 結語

勘探實踐表明，沁水盆地煤層氣資源豐富、成藏地質條件優(yōu)越，具有較好的開發(fā)條件和可采性，按照“整體規(guī)劃、分步實施、滾動開發(fā)”的原則，可以優(yōu)選選擇煤層氣成藏條件好、勘探程度高的地區(qū)，開展大規(guī)模試采工作。

[1]馮三利等.2002.沁水盆地煤層氣資源開發(fā)潛力分析[J]，地質通報，21（10）：198-205.

[2]劉成林等.1998.煤層氣藏保存條件評價[J]，天然氣勘探與開發(fā)，21（1）：1-5.

[3]劉效賢等.2008.測井評價煤層氣儲層的方法探討[J]，中國煤炭地質，20（12）：1-3.

[4]王西民.2009.煤層氣叢式井鉆進工藝[J]，煤炭技術，28 （2）：130-132.

123）和蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術學院科研項目（項目編號：Z2016-36）的聯(lián)合資助。

本文系甘肅省高等學?？蒲许椖浚椖烤幪枺?016A-