沁水盆地煤层气地质研究进展
沁水盆地深部软煤煤层气开发实践
沁水盆地深部软煤煤层气开发实践
刘长华;陈国青;高宇;郭琪;李金昱;金志扬
【期刊名称】《矿业安全与环保》
【年(卷),期】2024(51)2
【摘要】我国煤层气开发主要集中在煤层深度小于1200 m的区域,埋深大于
1500 m的深部煤层气开发未取得实质性突破。
针对深部软煤井壁稳定差、压裂改造难的问题,对沁水盆地深部软煤煤层气的开发开展了一系列技术攻关。
研究结果
表明:钻井过程中使用“氯化钾聚合物+井眼强化剂”钻井液体系,可有效控制煤层
相对井径扩大率。
使用16~18 m 3/min超大排量、高液量、高砂量光套管压裂工艺,配合降阻剂来降低施工摩擦阻力,细砂、中砂、粗砂占总砂量体积比分别为15%、70%、15%,加砂量占总携砂液体积比自3%开始每次提高1%,可实现对深部软煤
的充分改造,裂缝动态半长最大达到322.51 m,大幅提高了单井控制面积,排采产气
效果良好。
【总页数】6页(P141-145)
【作者】刘长华;陈国青;高宇;郭琪;李金昱;金志扬
【作者单位】山西华新煤成气勘查开发有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TD845
【相关文献】
1.沁水盆地高阶煤层气勘探开发实践与思考
2.沁水盆地在用煤层气钻井液伤害沁水3#煤岩室内评价
3.沁水盆地樊庄区块煤层气高产富集规律及开发实践
4.沁水盆地煤层气商业性勘探开发实践及认识
5.复杂地质条件下煤层气高效开发实践与认识——以沁水盆地郑庄区块为例
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沁水盆地煤与煤层气地质条件
１地质概况华夏系坳陷控制了中上石炭统的沉积，海陆交互相含煤岩系本溪组、太原组平行不整合于中奥陶统之上。
二叠纪阴山构造带隆起，海水退出，转化为过渡相的山西组含煤沉积。
煤系地层平均总厚２００ｍ。
二叠系石盒子组、石千峰组为煤系主要盖层，厚５００～１５００ｍ。
印支运动本区再度隆起，燕山中期成生了太行山、太岳山经向构造体系，与南北端的降县—驾岭、阳曲—盂县纬向构造带联合控制，形成当今的沁水盆地。
喜山期上新世成生晋中、临汾盆地，第三系红土和第四系黄土角度不整合于晚古生代各地层之上，最厚可达４０００ｍ［１］。
沁水盆地现今构造面貌为一近南北向的大型复式向斜，次级褶曲发育。
南部和北部以近南北向褶曲为主，局部为近东西、北东和弧形走向的褶皱；中部则以北北东向褶皱发育为特点。
断裂以北东、北北东和北东东向高角度正断层为主，集中分布于盆地西北部、西南部及东南部边缘。
２煤层气地质条件评价２．１煤层埋深煤层埋深或者上覆地层有效厚度是控制沁水盆地煤层含气量的主要因素之一，其控制作用表现为随上覆有效厚度增大，含气量增高［２］。
区内太原组、山西组煤层埋深受环形向斜构造盆地和局部新生代断陷控制，埋深由边缘露头向盆地中部增大，石炭系底埋深０～５０００ｍ。
其中西北部平遥、祁县、太谷一带的晋中断陷，煤层埋深达２０００～５０００ｍ，是埋深最大的地区；沁县一带是向斜轴部，煤层埋深约２０００ｍ。
埋深小于１０００ｍ区域分布于盆地边部，分布面积１４７５０ｋｍ２，占总含煤面积的５２％，以太原—阳泉、襄垣—长治、沁水—阳城和沁源—安泽四个地区面积较大。
埋深１０００～２０００ｍ含煤带呈环带状分布于前两者之间，面积９９５０ｋｍ２，占总含煤面积的３５％，以中南部和东北部分布面积较大。
２．２煤层厚度石炭系太原组和二叠系山西组是沁水盆地的主含煤组，共含煤６～ｌｌ层，单层厚度大于０．５ｍ，且分布稳定，太原组有八、九、十五煤层，累厚３～ｌ０ｍ，其中北部阳泉、昔阳、太原西山、榆次及东部和顺、左权一带最厚，累厚一般大于７ｍ，中部及南部一般５ｍ左右；山西组有二、三煤层，累厚２～６ｍ，东南部潞安、安泽、高平、屯留和北部清徐、太原西山厚度较大，一般４～６ｍ，其它地区较薄，厚２～４ｍ。
山西沁水煤层气田地质特征
山西沁水煤层气田地质特征1 自然地理环境沁水煤层气田位于沁水盆地南部北纬36°以南，行政区划隶属于山西省晋城市，包括晋城、高平、沁水、阳城等县市。
区内地形为丘陵山地，沟谷发育，切割较深,地面海拔580m～1300m。
较大的河流为沁河，其它有固县河等支流常年有水，大多汇入沁河。
气候为大陆性气候，昼夜温差较大。
2 构造特征里必区地形为山地地形，地表条件复杂，山体陡峭，沟谷切割，基岩出露，地表高差大，海拔高度700-1200m，总体构造形态为一北西倾斜坡带,地层平缓，地层倾角一般2°～7°，平均4°。
断层不发育，断距大于20m 的断层仅在西南部分布，主要有寺头断层以及与之伴生的次一级断层，呈一组北东向—东西向正断层组成的弧形断裂带。
区内低缓、平行褶皱普遍发育，呈近南北和北北东向，褶皱的面积和幅度都很小，背斜幅度一般小于50m，延伸长度5km～10km，呈典型的长轴线性褶皱。
3 含煤层简况沁水区块地层由老至新包括下古生界奥陶系中统峰峰组(O2f)、上古生界石炭系中统本溪组(C2b)、上统太原组(C3t)、二叠系下统山西组(P1s)、下石盒子组(P1x)、上统上石盒子组(P2s)、石千峰组(P2sh)、中生界三叠系T、新生界第三系(N)、第四系(Q)，其中主要含煤地层石炭系上统太原组和二叠系下统山西组，在盆地内广泛分布，是本区煤层气勘探主要目的层。
山西组：为三角洲沉积，一般有三角洲前缘河口砂坝、支流间湾逐渐过渡到三角洲平原相。
地层厚度8m～90m，一般60m左右，岩性为灰、深灰色砂泥岩互层夹煤层。
本组一般含煤2层～4层，自上而下编号为1#～4#，其中3#煤单层厚度大，全区分布稳定，总体具有东北厚西南薄的趋势，为山西组主要煤层。
沁水地区为3#煤层发育区，厚度3m～8m，局部夹炭质泥岩和泥岩夹矸1～2层。
3#煤层顶板岩性主要为泥岩、粉砂质泥岩，底板主要为粉砂岩和泥岩。
泥岩作为煤层顶、底板封盖层有利于煤层气的保存和集聚。
沁水盆地胡底井田地质特征及煤层气赋存规律
沁水煤层气田位于沁水盆地南部晋城地区，主体部分在沁水县境内，共划分为樊庄、潘庄、郑庄三个区块[1]。
寺头断层以西为郑庄区块，以东北部为樊庄区块，南部为潘庄区块（图1）。
该区域为我国煤层气产业的重要基地，国内主要产气井多分布在此，研究意义重大。
胡底井田位于樊庄区块的中西部，在沁水县胡底乡蒲池村附近，西以老圪堆、王庄沟、东山一线为界，距沁水县城50km ，东至西岭后、上坟西西部，南抵鸡窝岭、小岭上、七坡、西庄北部，距胡底乡约1km ，北至吴沟村、楼底、银疙堆一线南部，隶属胡底乡管辖。
井田总体成东西向的长方形，长约6km ，宽约4km ，北纬35°43′～35°45′15″，东经112°32′44″～112°36′44″，面积约20.51km 2。
1区域地质概况沁水煤层气田位于沁水盆地东南部斜坡，总体构造形态为一马蹄形斜坡带，地层倾角平缓，一般2°～7°，平均4°左右。
断层相对不发育，断距大于20m 的断层仅在西南部分布，主要有寺头断层以及与之伴生的次一级正断层组成的弧形断裂带，呈北东向-东西向展布。
区内低缓、平行褶皱普遍发育，展布方向以北北东向和近南北向为主，褶皱的面积和幅度都很小，背斜幅度一般小于50m ，面积小于5km 2，延伸长度从数百至上千米，呈长轴线型褶皱（图2）。
区内地层由老至新包括下古生界奥陶系中统峰峰组、上古生界石炭系上统本溪组、太原组、二叠系下统山西组、下石盒子组、中统上石盒子组、上统石千峰组、中生界三叠系、新生界新近系及第四系。
岩浆活动以燕山期侵入体为主，导致煤岩变质程度增高。
2矿区地质胡底井田位于晋获褶断带的西侧，区内构造比作者简介：王凤清（1960—），女，1982年毕业于焦作矿业学院煤田地质与勘探专业，河南省三门峡黄金工业学校高级讲师、高级工程师，主要从事煤田地质研究。
收稿日期：2011-04-18责任编辑：唐锦秀沁水盆地胡底井田地质特征及煤层气赋存规律王凤清（河南省三门峡黄金工业学校，河南三门峡472000）摘要：沁水盆地由于其良好的储气条件，多年来一直是国内外煤层气学者的研究对象。
沁水盆地煤层气勘探开发回顾与展望
中国煤层气
ＣＨ Ａ Ｃ０ＡＬＢＥＤ Ｍ匝 ＡＮＥ ｍ
Ｖｏ ． １７ Ｎｏ． ６ Ｄｅ ｅ ｅ ． Ｏ１ ｃ ｍｂ ｒ ２ ０
沁水盆地煤层 气勘探 开发 回顾 与展 望
赵 贤正
（ 副总经理 ，中国石油华北油 田分公司 ）
发展新 能源是 保 障国家 能源安 全 的一 项 战略举
局 ２２ １ 队在湾里构造完成 的第一 口石油勘探井湾 １
井 ，该 阶 段 未 发 现 油 气 藏 ，其 结 论 是 缺 乏 生 烃 条
件。
晋 １ 、１ 、１ 、１ 、１ 共 ５口井和晋 —１ —２ —３ —４ —５
试 ２ 、４三 口评 价井 ，在郑 庄 区完成 晋试 ６ 价 、３ 评 井和晋 试 ５ 探井 的钻探 ，并 对晋试 １ 预 井组 进 行试
４ ０ 。１９ ～１９ ，在樊 庄 区完 成晋 试 １ ２ ０方 ９ ８ ９９年 井组
一
第一阶段 （９７ ９５ ） １５ ～１７ 年 ：以古生界为对象
的石 油地质 普查 阶段 ，此 阶段 进 行 了 １ ２ ：０万 区域 地质 调查 及 石 油 地 质 普 查 ，１６ ９２年 由 山西 省 地 质
业开发 的 区域 主要位 于 沁水盆 地南部 中国石油矿 权 区 ，面积 ５ ６ ｋ ２ １９ ｍ ，煤 层气 资源量 １０ 万 亿 ｍ 。 ．８ ３
行井组试采开发试验 ， 基本获得成功 。中联煤层气 有 限 责任 公 司于 １９ ９７～１９ ９９年 ，在 工 区及 周 围先
后施 工煤 层 气参 数 井 和 试 验井 ６口 （ Ｌ一０ ２ Ｌ Ｔ ０ 、Ｔ
Hale Waihona Puke 采 ，取得 成 功 。２ ０ 又对 晋试 ２ 、４ 、６井 ００年 、３ 、５
沁水县开发煤层气的科学实践
沁水县开发煤层气的科学实践表现之二是煤矿瓦斯利用规模日益扩张。
主要应用于居民燃气、锅炉燃气、燃气发电等领域。
煤矿瓦斯利用总量已经超过1亿万立方米，利用率30%，燃气用户逾万。
燃气发电装机总容量达到15.5万KW，其中仅寺河煤矿就达到12万K W。
科技进步也在很大程度上推动沁水县煤层气产业快速发展。
一是初步摸清了煤层气成长储藏规律，形成了勘探选区评价理论体系。
通过多年的勘探实践和理论研究，已经初步摸清了沁水煤田煤层气的成长储藏规律和富集规律，摸索出一套适合这个地区煤层气地质特点的勘探理论和目标评价体系，掌握了高煤阶区煤层气成长储藏理论与高渗透高饱和区煤层气预测方法。
二是初步建立了煤层气勘探开发技术体系。
通过大规模的勘探与开发试验，积累形成了一套适合沁水地区煤层气地址特点的勘探开发技术体系。
主要包括：欠平衡钻井技术、空气钻井技术、煤层气测井评价技术、注入∕压降试井技术、煤层气储层产量历史模拟技术、二氧化碳注入及氮气泡沫压裂增产改造技术等。
通过高新技术的成功应用，提高了单井产量与总体开发效率，推动了煤层气产业发展。
为了进一步加快建设煤层气产业化生产基地，推动沁水经济又好又快发展，沁水县政府2008年5月制订出《沁水县煤层气产业中长期发展规划》。
提出的总体发展目标是：“十一·五”后期以及“十二·五”期间，把沁水县域内的沁水煤田建设成为我国第一个具有重大示范效应的煤层气产业化生产基地，实施两个重点滚动勘探项目、8个开发项目、6个LNG项目、1个CNG汽车加气站、1个城市燃气CNG供气项目和3个日用陶瓷、建设用瓷和精密铸造加工用气项目。
具体目标是：到2010年底，初步建成国内第一个煤层气产业化生产基地,地面煤层气新增探明储量400亿立方米，可采储量200亿立方米；地面煤层气产能30亿立方米，产量22亿立方米；井下抽采煤层气（煤矿瓦斯）5.5亿立方米，利用2亿立方米；建设4条长距离输送管道，总长度253公里，设计输送能力47. 5亿立方米∕年；LNG项目建设规模达到9.3亿立方米∕年；县城CNG汽车加气站及城市燃气CNG供气项目建设规模达到1亿立方米∕年。
山西沁水煤田煤层气分布特征与开发前景分析_朱峰
图1沁水煤田地质图1.中侏罗统2.三叠系 3.二叠系石盒子组、石千峰组4.石炭、二叠系山西组5.上元古界、奥陶系6.下元古界、太古界7.复向斜轴8.短轴背斜9.短轴向斜10.断层作者简介:朱峰男56岁1966年毕业于北京矿高级工程师煤田地质总工程师收稿日期1998-08-17编辑葛晓云沁水煤田为我国煤炭工业的重要基地之一,其面积达31738.12km 2(图1),截止1993年,探明煤炭储量达825.93亿t,预测资源量2377.49亿t,煤炭总量达3203.42亿t 。
煤田内已建成阳泉、晋城、潞安三大国有(统配)矿务局,年产煤炭3700@104t 左右;地方、集体、个体开采的煤矿较多,年产量近5000@104t 。
各矿务局在采煤的同时,对瓦斯的抽放积累了丰富的经验,其中阳泉矿务局10对生产矿井中已建有8座瓦斯抽放站,该局瓦斯资源量以现有产量计算约4亿km 3/a,利用量仅1亿km 3。
因此,沁水盆地的煤层气具有很大的开发价值和广阔的利用前景。
1煤类分布及变质规律沁水煤田煤层厚度大,分布较稳定。
煤的变质程度普遍较高,煤级均在肥煤以上,主要为高级烟煤(焦煤、瘦煤、贫煤)及无烟煤。
在煤田北部,煤类主要为1号无烟煤及贫煤(图2),煤田南部主要为无烟煤和贫煤,局部为2号无烟煤。
煤田东部以瘦煤、贫煤为主,偶见1号无烟及少量的焦煤。
以屯留为例:3煤洗煤挥发份为7.89%~13.15%,一般为10.98%;H 为3.96%~4.69%,平均为4.23%;煤类可划分贫煤及瘦煤,区内大部分为瘦煤,仅在西部(煤田深部)为贫煤。
摘要沁水煤田具有丰富的煤层气资源。
其一是煤炭资源量大,达3203.42亿t ,二是各矿务局对瓦斯的抽放积累了丰富的经验。
因此,该煤田的煤层气具有广阔的利用前景。
从地质学和煤类分布的角度出发,利用现有的各种煤层气资料,预测煤田煤层气的资源量,并划分四个区分别论述其开发前景。
关键词煤层气分布开发前景沁水煤田山西沁水煤田煤层气分布特征与开发前景分析朱峰(山西煤田地质局太原030006)第11卷第2期中国煤田地质Vol.11NO.21999年6月COAL GEOLOGY OF CH INAJun.19992期33朱峰:山西沁水煤田煤层气分布特征与开发前景分析图2沁水盆地C )P 煤阶分布图3沁水盆地煤层气资源量计算愉段及单元划分图煤田西部沁源一带以焦煤、瘦煤、贫煤为主,由西向东呈带状分布。
沁水盆地影响煤层含气量的地质因素探讨
总厚 ０ ４ １９ 平 均 ６ ３ｍ， ． ～２．ｍ， ． ６ 富煤 带位 于 阳泉一 带 ， 向南 、 南 逐渐 变 薄 ， 中 １ 煤 厚 度大 ， 向稳定 ， 西 其 ５ 横 是 区 内太原组 主要 的煤 层 气 储层 。山 西 组 以 Ｋ 岩 与 砂
复 杂程度 和煤层渗 透 率条 件 进行 资源 分级 。根 据 气 含
般来讲， 随着煤层埋藏深度 的加大 ， 的演化程 煤
＊ 收稿 日期 ：０００—４ ２ １－３１
第一作者简介： 金英（ ９ ４）女（ １ ８一 ， 汉族） 山东临清市 ， ， 中国石油大学（ 华东 ） 地球资源与信息学 院在读硕士研究生 ， 研究方向 ： 含油气盆地分析及油
太原 组分 界 ， 届 为 Ｋ 上 ｓ砂 岩 之底 ， 度 变 化趋 势 为 南 厚 厚北 薄 。含 煤 ２ 层 ， ～７ 多为 ３层 ， 中下部 或 中下 部 的 其 ３ 为山西 组主要 的煤层 气储层 。 煤
２ ２ 煤深 ．
一
和气 态组成 的三相 介质 Ｉ 。 ２ ］ 张培 和等 以煤 层气含 量为 主要 标准 ， 时考 虑构 造 同
２ １ 年 第 １ 期 ００ ２
西 部探矿 工程
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
５ ５
沁 水 盆 地影 响煤 层含 气 量 的地质 因素 探讨
金 英 ， 永 军 赵
（ 国石 油大学＜ 华东＞ 地球 资源 与信 息学院 ， 中 山东 东 营 ２ ７ ６ ） ５ ０ １
对沁水盆地成庄区块煤层气富集成藏规律的研究
板砂质泥岩 ： ０ ． ４ ７～１ １ ． ９ ５ ｍ， 泥岩： ０ ． ４ ５～８ ． ４ ｍ； 底 板砂 质泥岩 ： １ ． ６ １ １ ０ ２ ２ ｍ， 泥岩 ： １ ． ０ ５～ ７ ． ６ ９ ｍ， 砂 质泥岩和泥岩都具有 渗透性差 ， 隔 水性 良好 的特征 ， 对煤层气 的保存 十分 有利 ； 本区 １ ５ ＃ 煤层顶 板主 要为泥岩与灰岩 ， 其厚度分别 为顶 板泥岩 ： ０ ． １ ９～１ ． ７ ６ ｍ， 灰岩： １ ． ５ ９ １ Ｓ Ａ Ｔ ｎ； ｉ 底 板主要 为泥岩 与铝 土３ ５１ ｍ， 铝土泥岩 ： Ｏ ． ３ ０～１ ３ ． ４ ６ ｍ， 致 密 的灰 岩和 泥岩 同样 具有 渗透 性差 、 隔水 性 良好 的特 征 ， 对煤 层气 的保 存十 分有 利， 其中 Ｃ Ｚ一 ０ ０ １ 、 Ｃ Ｚ． ０ ０ ３ 、 Ｃ Ｚ．０ １ ５井顶底板都 是较厚 的砂质 泥岩 ， 对煤 层气 的保存非 常有利 。
４ ． 吸 附特 征
煤层气等温 吸附特征受压力 、 温度及煤级 、 煤岩组分 、 水分 、 煤 体变形程度 等因素的影响 ， 煤对煤层气 的吸附能力 随煤 化程度增 高而增 大。本 区煤化程度较高 ， 主要为腐植类高变质无烟煤 ， 有机 １ ． 煤 层厚 度 空 间 展 布 规 律 煤岩组分 以镜 质组为主 ， 占有机组分 的 ８ ５ ％ 以上 ， 灰分 含量低 ， 因 （ １ ） 含煤性及煤厚 此本区煤层具有较 大的煤层气 吸附量 。经测 算 ， Ｃ Ｚ． ０ ２ ５井 ３ 撑 煤 成庄区块 ３ 煤厚 ５ ． ３～７ ． ４ ｍ， 平均 ６ ． ４ ６ ｍ， ９ 撑 煤厚 ０ ． ９～１ ． ４ ３ ｍ， 原煤兰氏体积为 ３ ４ ． １ ４ ｍ ３ ／ ｔ ， 兰氏压力为 ２ ． ６ ４ ＭＰ ａ ； 可燃质 煤兰 氏体 平均 １ ． １ ７ ｍ， １ ５ 艨 厚 １ ． ８ ～１ １ ． Ｉ ｍ， 平均 ４ ． Ｏ Ｏ ｍ。其 中 ３ 样 、 １ ５ ＃ 煤 层厚 积为 ４ ３ ． ７ ３ ｍ ３ ／ ｔ ， 兰氏压力为 ２ ． ６ ４ ＭＰ ａ 。Ｃ Ｚ．０ ４ ９井 ３ 煤原煤 兰 氏 度从 整体上 都具有从 东到西逐渐 变薄 的趋势 ， ９ 煤层有从 四周向 体积为 ２ ３ ． ６ ６ ｍ ３ ／ ｔ ， 兰 氏压 力为 １ ． ７ ７ ＭＰ ａ ； 可燃质煤 兰 氏体积 为 ３ ３ ． 中部逐渐 变薄的趋 势 ， 并且 ３ 徉 、 １ ５ ＃ 煤厚度都 比较 大 ， 为煤层气 的 ９ １ ｍ ３ ／ ｔ ， 兰氏压力 为 １ ． ７ ７ ＭＰ ａ 。Ｃ Ｚ．０ ４ ９井 ９ 撑 煤 原 煤兰 氏体 积 为 富集提供 了较好物质基础 。 ３ ２ ． １ ｍ ３ ／ ｔ 。 兰氏压力为 ２ ． ５ ４ ＭＰ ａ ； 可燃质煤 兰氏体积 为 ４ ８ ． ５ ８ ｍ ３ ／ ｔ ， 兰 （ ２ ） 煤层埋深 氏压力为 ２ ． ５ ４ ＭＰ ａ 。Ｃ Ｚ一 ０ ４ ９井 １ ５ 撑 煤原煤兰氏体积为 ２ ６ ． ９ ４ ｍ ３ ／ ｔ ， 本 区煤层在华北盆地 奥陶 系在 经历 了长期 的风化剥 蚀后 ， 于 兰 氏压力为 １ ． ８ １ ＭＰ ａ ； 可燃质煤兰 氏体积 为 ３ ３ ． ４ ４ ｒ ｎ ３ ／ ｔ ， 兰 氏压力 为 晚石炭世开始沉降并接受沉积 ， 并依次经历 了印支 、 燕 山和喜 马拉 １ ． ８ １ ＭＰ ａ 。并且 ３ 撑 、 ９ 撑 、 １ ５ ＃ 煤 在压 力为 ０～３ ． Ｏ ＭＰ ａ范围 内时吸 附 雅三次构造运动 ， 形成 了被断裂切割成一系列断块构造形态 ， 从而 量增加幅度较 大 ， 而后增 幅逐渐减少 ， 当试验压力 达到 ４ ． ５ ＭＰ ａ以 改变 了煤层 的原有埋藏深度 ， 在阶梯断块的翘起端和地垒 中， 煤层 上时 ， 煤 的吸附量增 幅很小 ， 表明煤的吸附量 已趋于饱和 。 埋深变浅 ； 在阶梯状断块 的倾斜端 和地堑 中 ， 沉 降幅度大 ， 上 覆第 ５ ． 含 气 饱 和 度 三、 四系厚 度大 ， 煤层埋藏较深 。通过对成庄 区块部分煤 层气井 的 含气饱和度是指在一定条件下 （ 储层 压力 、 温度和煤 质等 ） 实 ３ 群 、 ９ ＃ 、 ｌ ５ 群 煤的埋深统计 ， 得 出本区 ３ ≠ ｝ 煤埋深 为 ４ ３ ７ ． １ １ ～５ ９ ７ ． ５ ８ ｍ， 际含气量与相应条件下 的理论 吸附量的 比值 ， 以百 分 比表示 。其 平均 为 ５ ２ ０ ． ８ ９ ｍ； ９ 删 埋深 为 ４ ８ ３ ． ８ ０～ ６ ４ ０ ． ９ ５ ｍ， 平均为 ５ ７ ０ ． ３ ４ ｍ； １ ５ 计算依赖于等温吸附参数与吸附曲线 、 实测煤储层压力 、 实测 含气 埋 深为 ５ １ ７ ． ６ ９—６ ８ ３ ． ７ ５ ｍ， 平均 为 ６ ０ ８ ． ６ ６ ｍｏ从埋 深来 看 ， 成庄 量等煤 层气井测 试数据 。对成庄 区块 ３ 煤 层的含气饱 和度进 行 区块非常有利 于煤 层气开发。 了计 算 ： ３ 撑 煤层井号 Ｃ Ｚ一 ０ ９ 、Ｃ Ｚ一１ ３ 、 Ｃ Ｚ一１ ８ 、 Ｃ Ｚ－ ２ ７ 、 Ｃ Ｚ－ ２ ８ 、 ２ ． 含气量 空间展布 规律 Ｃ Ｚ． ２ ９含气饱和度分别为 ０ ． ４ ３ 、 ０ ． ４ ７ 、 ０ ． ５ １ 、 ０ ． ９ ０ 、 １ ． ３ ９ 、 Ｏ ． ９ ５ 。 根据 成庄区块实测资料和测井资料分析 ， 区内 ３ ＃ 煤 层气含量 ６ 、 结 论 为８ ． ５ ９～２ ４ ． ６ ９ ｍ３ ／ ｔ ， 平均 １ ３ ． ４ ３ ｍ ３ ／ ｔ ； ９ 煤层 气 含 量 为 ８ ． １ ３～２ ５ ． ｌ 诚 庄井 田 ３ 煤 层稳 定较 厚 ， 含气 量 ８ ． ５ ９— ２ ４ ． ６ ９ ｍ ３ ／ ｔ ， 平 均 ８ ８ ｍ ３ ／ ｔ ， 平均 １ ３ ． １ ８ ｍ ３ ／ ｔ ； １ ５ 群 煤层气含量 为 ８ ． ２ ０—２ ７ ． ６ ３ ｍ ３ ／ ｔ ， 平均 ｌ ４ ． １ ３ ． ４ ３ ｍ ３ ／ ｔ ； ９ ＃ ￣ 层较薄 ， 局部可采 ， 含气量 ８ ． １ ３～ ２ ５ ． ８ ８ ｍ ３ ／ ｔ ， 平均 １ ３ ． ３ ８ ｍ ３ ／ ｔ 。其各煤层气 含量 有随煤 层埋 藏 深度 增加 而增 高 的趋 势 ， １ ８ ｍ ３ ／ ｔ ； １ ５ 煤层稳定 较厚 ， 含气量 ８ ． ２ ０—２ ７ ． ６ ３ ｍ ３ ／ ｔ ， 平均 １ ４ ． ３ ８ ｍ ３ ／ ｔ 。 具有 由东 北向西南含气量增高趋势。区内较大的正断层附近不利 具有 由东北 向西南含气量增高趋势 。其中各煤层甲烷 占煤 层气 的 于煤层气 的保 存 ， 煤层气含 量降低 。其 中 Ｃ Ｚ一 ０ ２ ８井 ３ 撑 、 ９ 、 １ ５ ＃ ９ ５ ％左右 。 煤层 含气量 为 ２ ４ ． ６ ９ ｍ ３ ／ ｔ ， ２ ５ ． ８ ８ ｍ ３ ／ ｔ ， ２ ７ ． ６ ３ ｍ ３ ／ ｔ ， 普遍 较高 。通 过测 ２ ） 成 庄 井 田开 发 区块 煤 层 埋 深 多 在 ４ ３ ０～６ ５ ０ ｍ之 间， 其中３ 撑 井资料分析 ， 主要 是 由于煤 层顶底板具 有较厚 的封 盖能力较强 的 煤 层埋 深为 ４ ３ ７ ． １ ｌ ～ ５ ９ ７ ． ５ ８ ｍ， 平均为 ５ ２ ０ ． ８ ９ ｍ； ９ ＃ 煤 层埋深 为 ４ ８ ３ ． 泥岩层 ， ３ 撑 煤层顶底板 泥岩厚度 分别 为 ９ ． ４ ３ ｍ、 ２ ． １ ３ ｍ； ９ ＃ 煤 层顶底 ８ ０～６ ４ ０ ． ９ ５ ｍ， 平均为 ５ ７ ０ ３ ４ ｍ； １ ５ 煤层埋深为 ５ １ ７ ． ６ ９— ６ ８ ３ ． ７ ５ ｍ， 平 板泥岩厚度分别为 ２ ． ７ ０ ｍ， １ ． ７ １ ｍ； １ ５ ＃ 煤层顶 底板泥 岩厚 度分别 为 均为 ６ ０ ８ ． ６ ６ ｍ。煤层埋藏深度与含气量总体 上呈正相关关 系。 １ ． ７ ６ ｍ， ２ ． １ ２ ｒ ｎ ｏ并且其 富水性较弱 ， 导致了煤层含气量的增高。 ３ 本区 ３ 撑 煤层顶底板 主要为砂 质泥岩 与泥岩 ， ９ 撑 煤层 顶底板
山西沁水盆地煤层气勘探方向和开发建议
山西沁水盆地煤层气勘探方向和开发建议
通过研究近几年沁水盆地煤层气的资源、地质、储层成果,剖析山西组3号煤层和太原组15号煤层*质差异及其根源,分析煤层气勘探开发生产状况,进一步论述了当前沁水盆地煤层气勘探开发所存在的问题,认为沁水盆地是我国煤层气勘探开发投入工程量最多、研究程度最高、产量最大的盆地.提出沁水盆地已经具备作为整装特大型天然气田开发的条件,应该集中力量加快3号煤层煤层气勘探力度,积极研发15号煤层煤层气开发技术,争取到"十二五"末,煤层气探明储量达到8000亿m3,建成年产量50亿m3煤层气生产基地.
彭小妹,PengXiaomei(中联煤层气有限责任公司)
张小朋,ZhangXiaopeng(中原油田井下特种作业处)。
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在西北部最差 ； 煤层一般发育两组裂隙且以吸附孔为主 ， 盆地南部部分裂隙被热液矿物充填 ； 深成变质与燕山期构造热 事件叠加所引起的二次生烃是盆地煤层气藏形成的主要气源 ， 沁南富气 区的勘探前景较好 。关于煤层气成藏动力场 的 研究 ， 已经实现 了多因素耦合的研究方法。煤层气成藏分析相关研究 已经对边界和类型作出划分和厘定 。
第１ ５卷 第 ６期
重 庆科技 学 院学报 （自然 科学 版 ）
２ ０ １ ３年 １ ２月
沁 水 盆 地 煤 层 气 地 质 研 究 进 展
蒋 达 源 ， 文 志 刚 ’ 何 文祥
（１ ． 长 江大 学油 气资源 与勘探技 术教 育部 重 点 实验 室 ，湖北 荆 州 ４ ３ ４ ０ ２ ３ ；
×１ ０ ｍ 。
陈振 宏等 人通 过煤层 气组分 和碳 同位 素组 成研 究， 对沁水 盆地 南 部 煤层 气 的地球 化 学 特 征及 成 因 进行 了分 析 ， 发 现该 区煤层 气碳 同位 素组 成 （ ８ Ｃ ）
介于 一 ６ １ ．７ ％ ｅ ～一 ２ ８ ．７ ％ ｅ ， 且 多为 一 ４ Ｊ Ｄ ％ Ｄ ～一 ３ ０ ％ 。 ，
发利 用试 验 ， 取 得 了重大 的勘 探成 果 ， 具 备煤 层气 商 业化 开 发 条件 。２ ０ ０ ５年 以来 ， 由华北 油 田公 司 负责 的沁水 煤层气 田勘 探 开发 工 作 取 得 重 大进 展 ， 实 现
氢 同位 素判识 指 标 。研 究 表 明 ， 沁水 盆 地煤 层 气 在 后期 改造作 用 控 制下 ， 其 甲烷碳 同位 素 组成 总体 偏轻 ， 盆地 西北 部 的煤层 气具 有 次生 生 物气 的地 球
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
煤层 气 主要 以吸 附 气 的形 式 赋 存 于煤 储 层 中 ， 煤 吸附性 的高低 取决 于煤 的岩 石 学组成 、 化 学 结构 、 煤级 、 灰 分含 量 等煤 自身 的 因素 。吸 附性 与温 度 、 压 力 等地质 影 响 因素 共 同作 用 ， 控 制 了煤 储 层 的 含气
・
７０ ・
蒋达 源 ， 等： 沁水 盆地 煤层 气地 质研 究进展 ２ ． １ 煤储 层 的吸 附性 、 含气 性
的井 的含气 量较 高 ； 煤 演 化 程 度 的高 低 直接 决 定 了 煤 层含气 量 的大 小 ， 二 者存 在正 相关 关系 。
２ ． ２ 储层 物性 特征
为高 一 过成熟的热成因气¨ 。甲烷碳同位素总体
偏轻， 其 原 因可能 是 受强 烈 的水 动力 条 件 和解 析 一 扩散 一 运 移效 应 的综 合影 响 。 王彦 龙等 通过煤 层气碳 氢 同位素及 成分 组成 的 研究 ， 明确 了沁水煤 田的煤层 气成 因 ， 并 在我 国首次
２ ． 长江 大学地球 环境 与水 资 源学院 ， 武汉 ４ ３ ０ １ ０ ０ ）
摘 要： 综述沁水 盆地煤层气地质的相关研究成果。根据研究 ， 沁水盆地煤层气地质特征可以总结为 ： 主要为高 一 过
成熟 的热成因气 ， 仅有少量次生生物气 ； 太原组煤层较 山西组煤层吸附性强 、 渗透性好 ； 煤层 的含气性在南部相对较好 ，
Ｃ Ｏ 含 量 低 ， 一般都小 于 １ ％， Ｃ ： Ｈ ６含 量 微 量 ， Ｃ ／ Ｃ 远小 于 ０ ． ０ ０ １ 。沁水 煤层气 田煤层 气 ６ ”Ｃ ， 值 一
般 分布 在 一 ２ ９ ． ６ ‰ ～一３ ５ ． ４ ‰。
地， 煤 层 气资 源 丰 富 。含 煤 地 层 主 要 为太 原 组 和 山 西组 ， 煤 层厚 度大 、 大 面积分 布 ， 热 演化 程度 高 ， 生气 量大 ； 煤 储层 割 理 发育 ， 构 造 线 交 汇 部位 裂 隙发 育 ， 煤层 气产 出条 件好 ； 煤层 上覆 有效 厚度较 大 ， 水动 力 条件 好 ， 煤层 气保 存 条 件 有 利 。 国土 资 源部 新 一 轮 资源评 价 结 果 表 明， 该 盆 地 煤 层 气 地 质 资 源 量 ３ ９ ５ ０ ０ ． ４ ２ Ｘ １ ０ Ｉ Ｔ Ｉ ，可 采 资 源 量 为 １ １ ２ １ ６ ． ２ ２
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３— ０ ９— ０ １
性、 吸 附性 、 含气性等， 是 煤 层气 地 质 特征 的重要 组
成部 分 。
基金项 目： 国家科技重 大专项 （２ ０ １ １ Ｚ Ｘ ０ ５ ０ ３ ３— ０ ０ ４ ） 。 作者简介 ： 蒋 达源（ １ ９ ８ ７一 ） ， 男， 湖北 恩施人 ， 长江大学在读硕士研究生 ， 研究方 向为煤层气地质和油气地球化学。
关键词 ： 沁水 盆地 ； 煤层气 ； 地质特征 ；动力场 ；吸附性 ；成藏 分析
中 图分 类 号 ： Ｐ ６ １ ８ 文 献标 识 码 ： Ａ 文章编号 ： １ ６ ７ ３—１ ９ ８ ０ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ６— ０ ０ ７ ０— ０ ５
沁水 盆地是 我 国煤层 气勘 探开 发程度 最 高 的盆
使 用氢 同位素 辨 识煤 层 气 的成 因 ， 并 建 立 了相应 的
２ ０ ０ ５年 以前 ， 中 国 煤 田地 质 总 局 、 中 联 煤 层 气
公司、 中石油 和 中石 化 等 多 家单 位 在 沁 水 盆地 进 行
了煤 层气 勘探 试 验 ， 包 括 勘探 评 价 先 导 性 试验 和开
化学 特征 。
了沁水盆地南部煤层气的规模开发 。
１ 煤层气 成 因
煤层 气生 成 、 吸附 一解析 、 扩散 渗 流等是 造 成其
２ 煤 储 层 特 征 及储 层 评价
煤储 层特 征 包 括 孔 裂 隙 特 征 、 渗透性 、 非 均 质
碳 同位素 、 组分 及 含 量 等 地球 化 学 特 征差 异 的重 要 原因， 可 根据 地球 化学 特 征 辨 别其 成 因。 沁水 煤 层 气 田煤层 气组 分 以 Ｃ Ｈ 为 主 ， 一般大于 ９ ８ ％ 。Ｎ ， 、