浅谈辽宁省铁法煤层气田地质特征及煤层气赋存规律

■李鹿鹏，林晓影，徐跃忠 ■东北煤田地质局101勘探队，辽宁 调兵山 112700

辽宁省铁岭市铁法煤层气田位于辽宁省东北部，铁岭、法库交界处的调兵山市境内，东距铁岭市35km，西距法库县13km，南距沈阳市120km。

1 煤层气田地质特征

铁法煤层气田位于松辽盆地的东南侧，其东西两侧丘陵起伏，中部平坦，气田内地势较为低平。铁法盆地受纬向构造和新华夏系构造控制，沉积环境特征、构造特征明显，煤层气地质规律性强:

(1)铁法煤层气田地质除受区域构造控制外，还受气田内二级构造控制，即:铁法向斜一级构造控制;气田内的大明背斜、朴起向斜、晓明背斜、晓南背斜等二级构造控制。宏观上可划分为2个瓦斯地质构造单元，即:以大明背斜轴为核心的近东西走向的北部构造单元;以大兴(铁法)向斜轴为核心的近南北走向的南部构造单元。

(2)铁法盆地为菱形狭长盆地，从沉积环境角度分析，铁法盆地聚煤中心在西部一线。气田的东西部沉降的幅度不均衡，储层环境西部好于东部，主要煤层气储层都集中分布在西部。反映在岩性上，西部岩性较细，泥岩分布连续性好，东部岩性较粗，泥岩分布连续很差;西部沉积时有丰富成烃物源，而且东部为湖边——河相沉积，植物碎屑不足，很多被泥沙取代。气田西(南)部成烃条件好，且泥岩盖层较发育，所以，气田西(南)部的煤层气生成和封盖条件都好于东部。

(3)储层埋藏深度的增加不仅因地应力增高而使煤层和围岩的透气性降低，而且瓦斯向地表运移的距离也增大，这两者的变化均朝着有利于封存、而不利于放散煤层气方向发展。铁法煤盆地为倾伏向斜，倾伏方向南西，北部大明一矿见有煤层露头，南部煤层埋深极值达1000m。所以该气田南部的煤层气埋藏赋存条件优于北部。

(4)铁法煤层气田储层形成期正值燕山运动期，气田内构造多为同沉积构造，同沉积向斜核部、同沉积断层下盘为厚煤层，为煤层气的生成赋存提供了条件，同时煤层厚度变化的加大为煤层气的涌出创造了条件。

(5)气田内发育有宽缓的短轴褶曲，背斜核部张扭性断层、裂隙发育，为煤层气逸散提供了通道，该部位煤层气含量较低;同沉积向斜核部，储层较厚，埋藏较深，煤层气聚集性好。所以气田西部的向斜核部煤层气含量较高，压力也较高。气田内的次生褶曲如大明背斜、小明背斜、辽河屯向斜、蔡牛背斜等褶曲也为宽缓的短轴褶曲，对煤层气的影响不甚明显。

(6)气田向斜西翼倾角较小，煤层气不易顺层逸散。但是由于储层顶部泥岩层分布连续性差，与砂岩层基本是条带式相间分布，泥岩整体屏蔽功能削弱。

2 铁法煤层气田煤层气赋存分布规律

受太平洋库拉板块俯冲碰撞作用，燕山运动对储层的形成起到了主导作用;喜山运动对该煤层气田起到了改造作用。盆地的形成及后期改造，控制着储层赋存及特定的构造形态，使煤层气赋存分布有如下特征:

(1)铁法煤田(储层)煤质牌号为长焰煤-气煤，随着煤层埋置深度的增加，煤变质程度相应提高，煤质牌号逐渐由以长焰煤为主，气煤次之。转化为以气煤为主，长焰煤次之。大体上上含煤段以长焰煤为主，下含煤段以气煤为主。所以下含煤段的瓦斯生储条件要好于上含煤段。煤田(储层)内由北向南，由东向西煤层气含量有所提高。

(2)随着煤层(储层)埋置深度的变化，煤层瓦斯分带现象明显。4煤层在大明煤矿(本部)井田北部煤层露头处有一850m左右宽的瓦斯风化带;大明煤矿(立井)4煤层埋藏深度均不足200m，CH4百分含量小于80%，故该矿4煤层均处瓦斯风化带内。

(3)虽然该煤田4、7煤层(储层)都属于高瓦斯煤层，但是其煤层气含量、压力由北向南有增加的趋势。是由于构造干扰，煤层(储层)厚度、煤层埋深由北向南、由东向西有增加的趋势所致。

(4)气田南北分别为铁岭-开原-舒兰断裂、通江口-开原断裂，均为纬向构造。东西分别为冮屯断裂、老河口-珠尔山断裂，为北北东向新华夏构造。新华夏构造复合、切割、控制纬向构造。外围构造的复合控制关系，决定了气田内部构造特征。气田张性正断层发育，宽缓向斜内部发育次生宽缓短轴褶曲。气田内煤层气赋存受构造控制较为明显，盆地西侧向斜核部煤层气含量较高;断层附近含量较低，断层尖灭点、交叉点煤层气相对集中，多为煤层气涌出异常带。

(5)该气田的岩浆岩是影响煤层气赋存与涌出的主要地质因素。早期岩浆岩虽然分布较广，但由于主要以喷出岩分布于下白垩统中，对煤系地层影响不大，所产生的影响仅限于岩浆通道及其周围数米范围内。中期火成岩主要以岩墙和岩珠分布，且分布范围有限，因此对煤系地层的影响也非常有限。晚期火成岩主要以复式岩床状分布于煤系内，因此，在岩浆侵入及成岩过程中对储层及煤层气生成产生的影响最大。根据气田勘探钻孔和煤炭采掘揭露情况，晚期岩浆活动有如下特征和规律:

①主要沿断层面上侵，在上侵过程中向两侧侵，形成复式岩床侵入体。因此，火成岩分布主要受断层控制，其中较大的岩体一般位于两条断层的交接部位和构造破碎带部位。

②岩浆多沿煤层(储层)顶底板侵入，纵向上上含煤段比下含煤段多，上含煤段深部比浅部多。

③火成岩对煤层的影响程度主要与煤层的相对位置及岩体大小有关。火成岩出现在煤层(储层)顶板时，影响较轻;出现在煤层(储层)底板时，则影响较大;出现在煤层(储层)之中时，则影响最大。

④火成岩对煤层(储层)的影响在岩浆上侵通道及沿煤层中侵入部位，一般表现为煤层被吞蚀，形成无煤带或薄煤带。

除局部地区对煤层产生破坏外，火成岩对煤层的影响主要是煤变质程度增高，生气量增大，含气量增加。另外侵入到煤层顶板以上的岩浆岩，对煤层气起到了圈闭封盖作用。煤田内瓦斯异常涌出点多为火成岩活跃地段。

3 结束语

影响铁法煤层气田煤层气形成及赋存的主要地质因素是岩浆活动、地质构造、煤的变质程度、煤层厚度及其稳定性。较好的盖层屏蔽和较大的煤层厚度与埋深，创造了良好的煤层气赋存条件，提高了煤层气压力。岩浆岩侵入体的挤压与烘烤在提高煤层气生储运的同时，降低了煤层气储层的结构和强度。对煤层气的分布规律存在一定程度的干扰和破坏。