２０１３年第１１期 西部探矿工程 ５９ 鄂东气田韩城区块煤层气成藏条件分析 白 勇ｑ ，熊先钺 （１．中国矿业大学＜北京＞，北京１０００８３；２．中石油煤层气有限责任公司，北京１０００２８） 摘要：煤层气藏具有其自身的形成条件和气藏特征。从煤层气藏的形成和保存条件出发，以鄂东 煤层气田韩城区块为实例，从构造条件、煤岩演化程度、煤层发育及分布情况、硕底板盖层条件、水文 地质条件、储层特性及含气性等方面论述了煤层气成藏特征及富集因素。综合分析得出：鄂东气田 韩城区块煤层稳定，煤类以瘦煤一贫煤为主，变质程度较高。主力煤层厚度较大，含气量高，具有较 好的生气条件。煤层埋藏深度适中，煤层顸、底板以泥岩或粉砂质泥岩为主，具有较好的盖层。水文 地质条件简单，煤系地层富水性弱，渗透性差，这些因素均有利于煤层气的保存。韩城区块煤层气富 集成藏条件较好，是煤层气开发的有利区块。 关键词：鄂东气田；韩城区块；煤层气；成藏；特征 中图分类号：ＴＥ１２２文献标识码：Ａ文章编号：１ｏ０４—５７１６（２０１３）１１—００５９—０４ 鄂东气田韩城地区煤层气勘探区块位于陕西省渭 大，不仅产气量大而且资源丰度高，并且有利于煤层气 南市管辖的韩城市境内，鄂尔多斯盆地东南缘，渭北煤 的赋存。一定变质程度、厚度大且稳定分布的煤层是 田东部边缘断褶带的北端。本文从构造条件、煤岩演 煤层气资源条件的基础。同等条件下，煤层厚度越大， 化程度、煤层发育及分布情况、顶底板盖层条件、水文 稳定性越好，气体生成量就越多，含气量相对越大 ］。 地质条件、储层特性及含气性等方面研究煤层气成藏 韩城地区山西组３号煤层和太原组５号、ｌ１号煤层 特征及富集因素。 发育较厚，平面分布较稳定，是工区内的主力煤层，具 １构造特征 有较好的生气条件。 构造对煤层埋深、储集性能均有一定影响，是控制 （１）３号煤层：位于山西组上部，结构较简单，偶含ｌ 煤层气成藏类型和煤层气富集的主控因素 ］。构造条 层夹矸。整体呈北厚南薄、东厚西薄。区域内煤层厚 件是煤层气藏保存条件的一个重要内容。 度０～３．８５ｍ，煤层厚度大部分为１．８ｍ以上，且主要分 鄂东气田韩城区块构造整体由西倾斜坡转变为向 布在中东部地区，向南至合阳中问带厚度逐渐变薄、尖 南倾斜的斜坡，在斜坡的背景上，发育了近东西和近南 灭。煤层厚度超过３ｍ以上的相对厚度带在ＷＣＯ３井 北向２组断层，并且受薛峰北断裂、薛峰南断裂和前高 区。 断层３条大的逆断层控制，形成了不同的构造格局，由 （２）５号煤层：位于太原组下部，５号煤层结构相对 北向南可划分４个构造单元，即：韩城北平缓斜坡带、薛 简单，变化不大，有薄层夹矸１～３层。通过对韩城区块 峰断裂构造带、韩城南平缓斜坡带、合阳斜坡带。韩城 进行连井煤层对比分析得到５号煤在平面分布较稳定， 区块断层不通天，构造稳定，适合煤层气的保存。 仅在西北部局部变薄、尖灭，是全区稳定可采煤层。煤 ２主力煤层发育、厚度较大且分布稳定 层厚度一般０～９．９ｍ；在工区绝大部分地区５号煤厚度 煤层既是煤层气藏的气源岩又是储集岩。煤层气 超过２．５ １ＴＩ。 从生成到储集再到产出均与煤层密切相关，所以煤层 （３）ｌ１号煤层：位于太原组底部，１１号煤层结构简单 气富集单元必然受煤层展布和煤层气性质的控制 。 到复杂，含薄层夹矸ｌ～３层。ｌ１号煤层全区发育较好， 煤层厚度较大且分布稳定是煤层气藏形成的物质基础。。。， 厚度大，分布稳定，整体呈近北东一南西展布，煤层厚度 也是煤层气开采和评价的一个重要参数。煤层厚度 ５￣ｌｌｍ，局部纯煤厚度可达９．Ｏｍ，是一个优质厚煤区。 收稿日期：２０１３—０３—１４修回日期：２０１３—０３—１９ 第一作者简介：白勇（１９７５一），男（汉族），宁夏银川人，中国矿业大学＜北京＞地球科学与测绘工程学院２０１１级工程硕士研究生，研究方向：煤层气地质。 ６０ 西部探矿工程 ２０１３年第１１期 ３煤层埋藏深度适中，有利于煤层气成藏 ３号煤和太原组１１号煤埋深与５号煤层埋深特征相似， 埋深分别在２００￣１２５０ｍ之间和３００￣１３５０ｍ之间，埋 煤层埋深对煤储层的物性及含气量有重要影响， 是煤层气成藏的重要条件 ］。该区煤层埋深整体西深 东浅，埋深线总体走向北东向，整体与西倾单斜构造相 一深线总体走向呈北东向，在同一井点，３号煤比５号煤 埋深减少２０－－３０ｍ，１１号煤比５号煤埋深增加４０～ ５０ｍ。整体上韩城区块主力煤层埋深适中，具有较好的 煤层气成藏条件，有利于煤层气的勘探开发。 ４煤层顶、底板封盖条件较好 致，由东向西煤层埋深逐渐增大。局部受断层的影 响，煤层埋深加大或抬升变浅，受地形的影响，埋深线 局部呈东西向。 主力煤层５号煤埋深在２５０￣１４００ｍ之间，埋深线 总体走向北东向，局部地段受地形的影响埋深线变为 近东西向。煤层埋藏受构造控制特征明显，５号主煤埋 藏从东南向西北方向变深；局部地段深浅相间出现，反 映出地形是影响煤层埋深变化主要原因之一。山西组 煤顶底板岩性对煤层气成藏的影响较大 。韩城 区块３号煤层顶底板均为泥岩；５号煤层顶板为泥质砂 岩、砂质泥岩，底板为泥岩；１１号煤层顶底板为泥岩（表 １）。３套主力煤层顶底板沉积较稳定，含水性弱，渗透 性差，具有良好的封盖条件，有利于煤层气体保存。 表１煤层顶底板岩性特征表 ２０１３年第１１期 西部探矿工程 ６１ ５水文地质条件简单，有利于煤层气富集 水文地质条件是煤层气藏很重要的外部封闭条件 。 整体上韩城区块地下水受岩性及构造裂隙发育程度控 制，大气降水是工区内地下水的主要补给来源。工区 内地下水主要赋存于煤系基底的奥陶系马家沟组灰岩 中，处于弱径流区一承压区水文环境，地下水位埋藏较 深，易于形成水压封闭气藏，有利于煤层气的保存。煤 系最底部的煤层与奥陶系灰岩之间存在相对隔水层， 隔水层厚度一般为２５ｍ，自然条件下，奥陶系灰岩水对 工区内煤层气的富集没有影响。 ６煤变质程度高。储层物性条件好 该区煤的变质作用主要受控于区域性的深成热变 质作用。工区内煤的煤岩类型、煤体结构比较好，演化 程度比较高（表２）。该区的煤处于有利的生气阶段。 表２煤层演化程度及类型表 ３号煤 Ｒ 值 煤阶 １．８５％－－２．０５％ ５号煤 １．９０％－－２．１２％ ｌｌ号煤 １．８９％￣２．０７％ 瘦煤一贫煤 ８８％～９ｌ％ 固定碳 煤岩特征 显微组分 灰分 半亮煤一暗煤为主 主要为镜质组和惰质组，基本上不含壳质组。镜质组５０％￣６０％，惰质组４０％￣５０％ 属于中灰一中高灰煤，无机物１７％￣２８％ ７煤层储层特征及含气性 含气量有降低的趋势。５号煤层分布范围比较广，连续 性好，其含气量高于３号煤，一般在６￣１４ｍ。／ｔ之间。平 ７．１煤储层压力和渗透率高。产气能力较强 韩城地区煤储层压力系数在０．６３～１．０９之间，是欠 压一常压储层。储层温度是２２。Ｃ～２６。Ｃ之间，地温梯 度为（２．７。Ｃ～３．１。Ｃ）／１００ｍ。该区煤层质地软，割理裂 隙较发育，３号煤内生割理（８～１２）条／５ｃｍ，５号煤内生 割理（１Ｏ～１５）条／５ｃｍ，１１号煤内生割理（７－－８）条／５ｃｍ。 煤层渗透性整体上比较好，并且通过韩城地区现场排 面上存在着自东向西含气量逐渐增高的趋势。１１号煤 层分布较稳定，比３号煤好，比５号煤逊色一些。其含 气量与５号接近，一般在６￣１３ｍ。／ｔ之间。平面上，南北 两端和中间部分地带煤层含气量高特点。 整体上韩城区块煤层分布稳定，含气量较高。煤 层含气饱和度较高，有利于气体产出。其中３号煤含气 饱和度在６９％～８１％之间；５号煤含气饱和度在７５％～ 采生产证实临界解析压力与储层压力之比约为０．５～ ０．９７，有利于气体产出。 ７．２煤储层含气量及饱和度较高 ３号煤层含气量一般在４．０￣１２ｍ。／ｔ之间。工区南 部ＨＳ１井含气量为９ｍ。／ｔ，工区北部ＷＬ０１Ｖ井含气量 为９．７３ｍ。／ｔ。在ＷＬＣ０３井一带属于含气量高值带，含 ９０％之间；１１号煤含气饱和度在６８％～８８％之问。 ８韩城区块煤层气藏划分及特征 通过对韩城地区的构造特征，煤层在纵向上的厚度及 分布特点、层间隔厚度、煤层稳定性、煤层储集特征及含气 气量可达到１２ｍ。／ｔ。除工区缺失３号煤层地区煤层含 气量为零，总体来看，３号煤层含气量高从东北到西南 性等综合分析，把该区纵向上煤层气藏划分３个：３号煤层 气藏、５号煤层气藏、１１号煤层气藏。通过对韩城现场中抽 取的８口井的资料整理，得到气藏特征表（表３）。 表３气藏特征表 ６２ 西部探矿工程 ２０１３年第１１期 ９结论 【１］高波，马玉贞，陶明信，等．煤层气高产的主控因素ｌＪ１．沉积学 报，２００３，２１（２）：３４５—３４９． ［２】王红岩，李景明，等．中国煤层气富集成藏规律ｆＪ］．天然气工 业．２００４，２４（５）：１１—１３． 鄂东气田韩城区块煤层气基本地质条件好，煤类 以瘦煤一贫煤为主，变质程度较高。主力煤层发育，厚 度较大，分布稳定，有较好的气源条件；煤层埋深适中， 构造特征清楚、构造稳定且相对简单，适于煤层气保 存；煤储层渗透率高，煤层含气量中一高，含气饱和度 较高。具较强的产气能力；煤层顶、底板以泥岩或砂质 泥岩为主，具有良好的盖层，水文地质条件简单，有利 于气体富集和保存。最后将韩城区块划分为３个煤层 ［３】赵庆波，张公明．煤层气评价重要参数及选区原则［Ｊ１．石油勘 探与开发，１９９９，２６（２）：２３—２８． ［４】吴佩芳．煤层气藏特征浅析『Ｊ］．断块油气田，１９９９，６（３）：１９—２３． 【５】宋岩，张新民，等．煤层气成藏机制及经济开采理论基础【ＭＩ－ 北京：科学出版社，２００５． 【６】张建博，王红岩，赵庆波冲国煤层气地质【Ｍ】．北京：地质出版 社．２０００． 气藏：３号煤层气藏、５号煤层气藏、ｌ１号煤层气藏。综 合分析认为韩城区块煤层气富集成藏条件较好，是煤 层气开发的有利区块。 参考文献： 【７】王生维．煤层气藏的封闭及其研究意义一华北石炭一二叠 系煤层气藏封闭特征浅析【Ｊ］．地球科学，１９９９，２４（１）：４９—５３． ［８］傅雪海，秦勇，王文峰，等．沁水盆地中一南部水文地质控气 特征Ⅲ．中国煤田地质，２００１，１３（１）：３ｌ＿３４． 一 ０一 １ ｃ，００ （上接第５８页） 内结冰等技术难题。矿区内每个钻孔都有不同程度的 坍塌、掉块、漏失。使用中发现，一般漏失地层使用冲 洗液１，可以达到随钻堵漏的目的，同时此种冲洗液具 有较好的护壁性能，无论是水敏性地层还是力学不稳 定地层，都能收到较好的护壁效果；在严重漏失地层和 遇有溶洞的地层，应使用冲洗液２，按照配方配制完后 由孔口倒人井内通过泵送替浆水将冲洗液送至漏失地 层，静止３ｈ后可泵人冲洗液１进行循环；对于冲洗液３ 使用该冲洗液可有效地防止钻孔缩径、岩层坍塌、掉块 等孔内复杂情况。 低、钻杆回转轻、快、平稳、钻进效率较高等优点，该方 法的使用得到良好的效果后，即在矿山各钻机及相邻 矿山进行了推广使用，取得了很好的成效，为以后的生 产施工积累了宝贵的经验。 参考文献： ［１］冯昌荣，吴海才，陈勇．塔什库尔干县赞坎铁矿地质特 征及成因浅析ＩＪＩ．大地构造成矿学 ２０１０，３５（３）：４０４—４０９． 【２］李岩．厚覆盖层钻探Ｔ艺技术研究【Ｊ１．宿州学院学报，２００９， ２４（３）． ［３】覃勋平，马德义．黄山铜镍矿复杂地层钻进技术［Ｊｊ．有色 金属，２０１０【１）：３１—３３． ［４］邱信庆．兴安岭多年冻土工程地质钻探特点［Ｊ］．冰川冻土 １９９３．１５（２）：４１８—４２０． 【５］吴其干．金坑矿区复杂地层的护壁堵漏技术ｌＪ１．中国科技信 息，２００９． ［６］地矿局第二地质大队．塔什库尔干县赞坎铁矿详 查报告［Ｒ］．２０１２． 【７】薛建兴，周国庆．花沟井田厚复杂地层钻探施工技术［Ｊ】．大 众科技，２００９（５）：１５３—１６２． 【８１ ｉ身｝青龙，于殿奎．白山金英金矿区复杂地层钻进护壁堵漏技 术【Ｊ］．探矿工程（岩土钻掘工程），２００７（１０）：３５． 图２莫喀尔矿区４０线勘查线剖面图 【９】闫永康，赵玉玺，王玉光．地质钻探过程中泥包卡钻事故的处 理『Ｊ１．地质装备，２００８，９（３）：２４—２６． ［１Ｏ】张定国，刘继云．防冻泥浆在萨日达拉金矿钻进中的试验 应用 探矿工程（岩土钻掘Ｔ程），２００５（６）：６２． 『ｌ １１张永勤，孙建华，赵海涛，等．高原冻土水合物钻探冲洗液 大多数情况下１次性堵漏即可返水，个别情况要进 行２次甚至３次堵漏，才可能将漏失地层堵住。这３种 冲洗液在赞坎一莫喀尔磁铁矿区复杂地层施工的钻孔 进行试验应用，取得了很好的效果，表现为泥浆使用周 的研究【ＪＩ．探矿工程（岩土钻掘丁程），２００７（９）：１６—１９． 期长、井壁稳固、无坍塌掉块、返水情况良好、井内事故
