選區(qū)評價(jià)在煤層氣新區(qū)塊勘探期的應(yīng)用

王艷峰 徐 斌

（山西藍(lán)焰控股股份有限責(zé)任公司，山西 晉城 048000）

煤層氣選區(qū)評價(jià)階段主要以地質(zhì)理論為基礎(chǔ)，充分利用以往的勘察勘探資料，在選區(qū)評價(jià)原則的指導(dǎo)下，完成煤層氣初步地質(zhì)研究任務(wù)，整體評價(jià)有利區(qū)塊的煤層氣勘探開發(fā)潛力，任務(wù)是確定勘探方向和開采價(jià)值的勘探目標(biāo)，提出有利目標(biāo)區(qū)域。

總結(jié)勘探初期經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)前期的煤炭普查情況、二維地震解釋成果、原和順區(qū)塊鉆井排采結(jié)果及馬坊東區(qū)塊已完鉆井?dāng)?shù)據(jù)，以構(gòu)造分區(qū)為評價(jià)單元，從構(gòu)造復(fù)雜程度、8 號和15 號煤層厚度、埋深、含氣量及保存條件五個(gè)方面對區(qū)塊進(jìn)行評價(jià)分析[1-7]。

1 區(qū)塊概況

山西馬坊東區(qū)塊位于沁水盆地東緣北部，太行山隆起的西側(cè)。區(qū)域內(nèi)總體構(gòu)造形態(tài)為走向NNE、傾向NWW 的單斜構(gòu)造，受新華夏系構(gòu)造的影響，區(qū)域內(nèi)褶曲呈雁行排列，彼此平行。作為太行山塊隆與沁水塊坳分界的晉獲褶斷帶對區(qū)域構(gòu)造格局的形成和發(fā)展具有重要的控制作用，主要有位于區(qū)塊西部的沾尚～武鄉(xiāng)～陽城坳褶帶，呈NNE 向斜貫沁水盆地，總體為一復(fù)式向斜，沁水塊坳之主體構(gòu)造，主要構(gòu)造形跡為一系列褶皺，個(gè)體規(guī)模一般不大，為極開闊平緩褶曲。斷裂以NE、NNE、NEE向斷層為主，主要分布于煤田的西部、西北部以及東南緣。在煤田周邊及南東部局部發(fā)育近EW 向和NE 向的斷層組形成的地壘構(gòu)造。

2 構(gòu)造評價(jià)

根據(jù)山西馬坊東區(qū)塊內(nèi)二維地震解釋成果，對山西馬坊東區(qū)塊4 個(gè)區(qū)帶展開構(gòu)造評價(jià)，主要從影響煤層氣富集的陷落柱、斷層、地層傾角、局部背斜向斜發(fā)育特征等因素著手，評價(jià)依據(jù)見表1。評價(jià)結(jié)果顯示，Ⅰ類構(gòu)造區(qū)帶為曲旺褶皺帶（位于區(qū)塊的西北部），Ⅱ類構(gòu)造區(qū)帶為廣陽褶皺帶和安豐褶皺帶（位于區(qū)塊的東北部）。Ⅰ類構(gòu)造區(qū)帶為目前勘探的重點(diǎn)有利構(gòu)造區(qū)帶。山西馬坊東區(qū)塊內(nèi)的西寨構(gòu)造發(fā)育較多陷落柱，斷層較發(fā)育，構(gòu)造條件較復(fù)雜，不利于煤層氣勘探。

3 煤層厚度評價(jià)

15 號煤層煤厚是有利目標(biāo)評價(jià)的基礎(chǔ)評價(jià)參數(shù)，8 號煤層煤厚是有利目標(biāo)評價(jià)的關(guān)鍵評價(jià)參數(shù)。

馬坊東區(qū)塊內(nèi)鉆井揭露15 號煤層2.95～8.3 m，一般5～8 m。二維地震資料解釋結(jié)果顯示，15 號煤層在區(qū)塊內(nèi)穩(wěn)定分布，煤厚5～8 m 分布面積超過區(qū)塊面積一半，主要分布在曲旺褶皺帶、廣陽褶皺帶和安豐褶皺帶。

太原組8 號煤層厚度工區(qū)內(nèi)一般厚1～3 m，分布穩(wěn)定，東北部和西南部鉆井證實(shí)有2～4 m 煤層分布，局部是煤層氣勘探的重點(diǎn)層位。

4 煤層埋深

此前原和順區(qū)塊煤層氣勘探主要集中在1000 m以淺，但58口煤層氣井（組）的鉆探和排采試驗(yàn)表明，1000 m 以淺15 號煤層含氣量較低（＜10 m3/t），解吸壓力低（＜1.2 MPa），單井產(chǎn)量低（＜500 m3/t）。1000 m 以深鉆探3 口井（和6、和7 及和11），15號煤層含氣量大于10 m3/t，解吸壓力超過2 MPa，和6 井排采穩(wěn)產(chǎn)1500 m3/d，顯示和順區(qū)塊深部煤層氣勘探前景較好。

馬坊東區(qū)塊內(nèi)15 號煤層埋深變化較大，根據(jù)已完數(shù)據(jù)，15 號煤層底板在1 012.6～1 555.81 m 之間變化。國內(nèi)煤層氣勘探開發(fā)成果和經(jīng)驗(yàn)表明：煤層埋深對煤儲層滲透性控制作用明顯，對煤層氣開發(fā)效果的影響甚為關(guān)鍵，故將15 號煤層埋深列為關(guān)鍵評價(jià)因素。

綜合含氣量和單井產(chǎn)量分析認(rèn)為，山西馬坊東區(qū)塊埋深1000～1500 m 的15 號煤層資源條件相對較有利?？紤]目前后期壓裂改造效果，1200 m 以淺的15 號煤層條件后期改造方式多，效果好。

5 含氣量評價(jià)

根據(jù)目前已完井?dāng)?shù)據(jù)，15 號煤層含氣量現(xiàn)場解吸范圍為10.22～20.58 m3/t（濕重，未做等溫吸附），平均12.31 m3/t（濕重，未做等溫吸附）；8 號煤層含氣量現(xiàn)場解吸范圍為10.5～14.93 m3/t（濕重，未做等溫吸附），平均11.96 m3/t（濕重，未做等溫吸附）。原和順區(qū)塊15 號煤層含氣量小于10 m3/t 的煤層氣井解吸壓力普遍較低（＜1.2 MPa），單井產(chǎn)量低（＜500 m3/t）。結(jié)合原和順區(qū)塊的含氣量分布特征和排采效果，將參與目標(biāo)評價(jià)的含氣量下限值定為10 m3/t。

6 主要煤層頂?shù)装逄卣?/h2>

山西馬坊東區(qū)塊8、9 號煤層沉積環(huán)境主要為三角洲平原沉積環(huán)境，區(qū)內(nèi)煤層厚度變化大，不穩(wěn)定。研究區(qū)太原組晚期8 號煤頂板為泥巖，底板巖性以泥巖為主（圖1），東北部為砂巖、粉砂巖（圖2）。根據(jù)區(qū)內(nèi)勘探鉆孔統(tǒng)計(jì)，太原組8 號煤頂板泥巖厚度一般1.65～8.55 m，底板泥巖的厚度變化在2.16～8.85 m 之間。

圖1 8 煤頂板巖性圖

圖2 8 煤底板巖性圖

區(qū)塊15 號煤層沉積環(huán)境為碎屑巖潮坪環(huán)境，區(qū)內(nèi)煤層厚度穩(wěn)定，中部太原組15 號煤層頂板以砂巖為主，南部和北部為泥巖，底板全區(qū)為泥巖。太原組15 號煤頂板泥巖厚度一般3.2～8.1 m，頂板砂巖一般厚2～16.25 m（圖3）；底板泥巖的厚度變化在6.55～21 m 之間，平均厚約10 m（圖4）。

圖3 15 煤頂板巖性圖

圖4 15 煤頂板巖性圖

7 有利區(qū)塊評價(jià)結(jié)果

將以上五個(gè)要素依次進(jìn)行疊加，山西馬坊東區(qū)塊15 號煤層有利目標(biāo)區(qū)評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)如下：位于Ⅰ類構(gòu)造區(qū)帶；15 號煤層厚度5～8 m；埋深＜1400 m；含氣量＞14 m3/t；煤層氣保存條件較好。按此標(biāo)準(zhǔn)評價(jià)出1 個(gè)有利目標(biāo)區(qū)（見表1）。15 號煤層煤層氣綜合評價(jià)結(jié)果顯示，Ⅰ類有利區(qū)分布在曲旺褶皺帶，面積約為71 km2；Ⅱ類有利區(qū)分布在廣陽褶皺帶和安豐褶皺帶，面積約為115 km2。

表1 15 號煤層勘探目標(biāo)評價(jià)表

山西馬坊東區(qū)塊8 號煤層有利目標(biāo)區(qū)評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)如下：8 號煤層厚度2～4 m；埋深＜1300 m；含氣量＞14 m3/t；煤層氣保存條件較好。按此標(biāo)準(zhǔn)評價(jià)出2個(gè)有利目標(biāo)區(qū)（見表2）。

表2 8 號煤層勘探目標(biāo)評價(jià)表

8 號煤層煤層氣綜合評價(jià)結(jié)果顯示，Ⅰ類有利區(qū)分布在曲旺褶皺帶南部、廣陽褶皺帶和安豐褶皺帶的東北部，總面積為113 km2；Ⅱ類有利區(qū)分布在廣陽褶皺帶和安豐褶皺帶中部，面積為140 km2。

8 結(jié)語

（1）煤層氣富集高產(chǎn)區(qū)的形成有很多的因素，但在新區(qū)塊的前期勘探過程中提前可以獲取的資料很少，因此需要在現(xiàn)有的資料中結(jié)合前期的物探成果，逐一提煉出相對準(zhǔn)確且權(quán)重較大的儲層及地質(zhì)因素。

（2）本文優(yōu)選了5 個(gè)權(quán)重較大且相對獨(dú)立的影響因素：構(gòu)造狀況、煤層厚度、煤層埋深、含氣量及頂?shù)装鍘r性，采用因素疊加法形成了有利區(qū)的評價(jià)指標(biāo)。最終分別預(yù)測出該區(qū)塊15 號和8 號煤層相對有利的區(qū)域：① 15 號煤層的最有利區(qū)位于區(qū)塊的西北區(qū)域，面積約為71 km2；② 8 號煤層的最有利區(qū)位于區(qū)塊的東北區(qū)域和西南區(qū)域，面積合計(jì)約為45 km2。