沁水盆地煤层气聚集规律分析

赵涛 曾永耀（兰州资源环境职业技术学院，甘肃 兰州 730600）

沁水盆地煤层气聚集规律分析

赵涛 曾永耀（兰州资源环境职业技术学院，甘肃 兰州 730600）

沁水盆地是我国较早勘探煤层气的地区之一。本文在总结前人工作的基础上，同时结合近年在该盆地煤层气勘探实践的最新进展，对该盆地煤层气开发潜力进行分析研究。研究认为，该盆地煤层气富集具有构造单一、埋藏适度和含气量高的特点。另外，根据该盆地的沉积环境、煤岩性质和含气性等地质条，沁水盆地的煤层气属于浅埋深、高丰度的大中型煤层气田。试采结果显示，该盆地煤层气可采性较好，具有良好的开发前景。上述研究成果不仅对该盆地煤层气的勘探开发具有一定的指导意义，同时也为我国煤层气资源的勘探提供一定的借鉴作用。

沁水盆地；煤层气；潜力分析

1 地质背景

沁水盆地位于晋西挠折带中段，西起黄河，东抵吕梁山脉，是我国大型煤炭基地，也是煤层气资源最为富集的地区之一[1]。盆地内由老至新出露地层依次为：太古界河口群、吕梁山群，元古界野鸡山群，寒武系中、上统，奥陶系下、中统，石炭系中统及第三、第四系地层。区内含煤地层二叠系山西组、太原组十分发育。太原组主要发育灰岩、砂岩、泥岩和煤层，沉积环境为海陆交互相沉积；山西组主要发育石英砂岩，泥岩、粉砂质泥岩、粉砂岩和煤层，沉积环境为三角洲沉积，为富集煤层气奠定了良好的物质基础。沁水盆地的大地构造背景属于晋西挠折带的向西倾斜的单斜构造。按照地质力学的观点[2]，盆地为祁吕贺山字型构造东侧地盾与东翼之间的聚煤盆地。

2 煤层气开发地质条件

从勘探结果看，目前沁水盆地具有良好的开发煤层气的地质条件[3]。具体如下：①沁水盆地煤层深度适中，有较强的产气能力，适合煤层气开发（煤层气饱和度约70%）；②地质构造背景稳定（构造单一，地层平缓，倾角＜约5°），有利于煤层气的保存；③勘探实践表明，沁水盆地煤层顶板基本为封闭能力较强的泥岩，具有良好的保护煤层气的作用；④沁水盆地煤层的水型为弱碱性水型，CH4含量约80%以上，进一步表明沁水盆地煤层气保存条件良好。另外，钻井资料表明，沁水盆地发育的煤层厚度较大（厚度约4-10m），聚煤带呈西北向展布，中部沉积稳定，煤层埋深适中（埋深一般＜1000 m）。

3 煤层气潜力分析

根据聚煤的沉积环境、煤质、储层的物理性质和含气性等地质条件，沁水盆地的煤层气主要集中在山西组和太原组这两套含煤层系之中，因此接下来的研究重点是分别分析其煤层气的聚集条件[2]。

勘探表明，沁水盆地主要的赋煤地层山西组的储层压力约为4-7 Mpa，储层压力梯度约为0.7 Mpa/100 m；太原组的储层压力约为5-6 Mpa，储层压力梯度约为0.8 Mpa/100 m。样品测试表明，山西组的几组煤层渗透率为0.04-0.7 mD，而太原组的几组煤层渗透率值为0.07-0.9 mD，沁水盆地的煤层含气量一般约为7-13 m3/t daf，最大约为20 m3/t daf，最小0.9 m3/t daf，平均7.2 m3/t daf，属于较高渗透率，有较好渗透条件。钻井测试、煤田瓦斯试验以及煤层气含气量平面等值线图共同表明，沁水盆地煤总体表现为东高西低、南高北低的特点。山西组发育的煤层的平均渗透率略大于太原组煤层的平均渗透率，并且总体呈现出了渗透率随煤层埋藏深度加大而降低的趋势。

沁水盆地煤层气勘探工作肇始于上世纪90年代。迄今为止，初步形成了一系列适合该盆地煤层气配套勘探的技术系列，例如，直钻井技术、直井压裂技术等。截止目前，沁水盆地的煤层气资源已基本探明，这为晋西地区煤层气资源的开发奠定了坚实的物质基础。具体如下：对矿区煤层气资源按照低、中、高三个方案进行估算，预测煤层气远景资源量分别是1000、

1500、2000亿m3左右，亦即该盆地煤层气资源丰富。

4 结语

勘探实践表明，沁水盆地煤层气资源丰富、成藏地质条件优越，具有较好的开发条件和可采性，按照“整体规划、分步实施、滚动开发”的原则，可以优选选择煤层气成藏条件好、勘探程度高的地区，开展大规模试采工作。

[1]冯三利等.2002.沁水盆地煤层气资源开发潜力分析[J]，地质通报，21（10）：198-205.

[2]刘成林等.1998.煤层气藏保存条件评价[J]，天然气勘探与开发，21（1）：1-5.

[3]刘效贤等.2008.测井评价煤层气储层的方法探讨[J]，中国煤炭地质，20（12）：1-3.

[4]王西民.2009.煤层气丛式井钻进工艺[J]，煤炭技术，28 （2）：130-132.

123）和兰州资源环境职业技术学院科研项目（项目编号：Z2016-36）的联合资助。

本文系甘肃省高等学校科研项目（项目编号：2016A-