临汾区块煤层气资源评价及有利目标区优选
基金项目:国家科技重大专项项目001(2011zx 05033-001)资助。
第一作者简介:侯伟，男，博士，主要从事石油和煤层气地质研究。邮寄地址:中国石油煤层气有限责任公司电子邮箱:houweinan@163.com .
(1.中国石油煤层气有限公司北京1000282。中国地质大学能源学院，北京1000833。中国石油勘探开发研究院北京10083)。
摘要:临汾区块位于鄂尔多斯盆地东缘河东煤田开发区南部，是鄂东煤层气田的重要组成部分。基于新一轮煤层气勘探成果，系统分析煤层气地质条件，认真评价煤层气资源分布，优选有利目标区，为下一步煤层气勘探开发部署提供重要依据。临汾区块具有大型煤层气藏的特征，具备形成大型煤层气田的地质条件和资源基础:(1)煤层多，厚度大，分布稳定；(2)结构简单，埋藏适中；(3)产气量大，储气能力强；(4)保存条件好，气体含量高；(5)煤层气资源丰富且储量丰富。综合评价煤层气地质条件、资源条件、试采成果和勘探程度，认为桃园和明珠井区为ⅰ类区(最有利区)、优质煤层气富集区，是近期提交探明储量和产能建设的重点区域。
关键词:鄂尔多斯盆地东缘临汾区块煤层气资源评价有利目标区
临汾地区煤层气资源评价及有利目标优选
HOU魏1温生明1温桂华1张月桥2，3李树新1徐翰林1张亮1
(1.中国石油煤层气有限责任公司，北京100028；2.中国地质大学能源学院，北京100083；3.石油勘探开发研究院；开发部，中国北京100083)
摘要:临汾区块位于鄂尔多斯盆地东部河东煤田南部，是鄂尔多斯东部煤层气田的重要组成部分。根据最新煤层气勘探成果，系统分析地质条件，精细评价煤层气资源分布，优选有利目标。该研究为下一步煤层气勘探开发部署提供了重要依据。临汾区块具有大型煤层气藏的特征，具备形成大型煤层气田的地质条件和资源基础:(1)目的层多、厚度大、煤层分布稳定；(2)施工简单，埋深适中；(3)生气量大，储气能力强；(4)保存条件好，含气量大；(5)具有高丰度和大量的煤层气资源。综合评价煤层气地质条件、资源条件、试采成果和勘探程度等，认为桃园和明珠地区为一级区(最有利区)，是优质煤层气富集区，也是近期提交规模探明储量和产能建设的重点地区。
关键词:鄂尔多斯盆地东部；临汾地区；煤层甲烷；资源评估；有利的目标
1简介
临汾区块位于鄂尔多斯盆地东缘河东煤田南部，是鄂东煤层气田的重要组成部分。地块主体位于山西省境内，北起隰县，南至乡宁，东连吕梁山，西过黄河进入陕西省。全区总面积5784.175km2，中石油自营面积(区块中南部)4267.661km2，合作面积(区块北部)15438+06.56438+04km2。构造位置属于鄂尔多斯盆地东部锦西挠曲带南段(马，2006)。本区发育华北地区典型地层，为太古界泗水群(Ars)、古生界寒武系(ε)、奥陶系(O)、石炭系(C2b)、二叠系(P1t、P1s、P2s、P3s)和中生界三叠系。其中下二叠统太原组(P1t)和山西组(P1s)为主要含煤地层，在工区内分布广泛，保存完好，是煤层气勘探的主要层位(孙斌，2008)。临汾区块煤层气勘探研究始于20世纪90年代，前人对煤层气的基本地质特征、成藏控制因素和勘探开发潜力做了大量的基础研究工作(孙斌，2003，2008；汪鸿雁，2005年；马，2006；孙，2006；宸妃，2007年；陈刚，2009)。但由于积累的资料有限和各种条件限制，该区煤层气储层特征有待进一步深化，煤层气资源分布和勘探方向有待进一步明确。基于新一轮煤层气勘探成果，系统分析煤层气地质条件，认真评价煤层气资源分布，优选有利目标区，为下一步煤层气勘探开发部署提供重要依据。
2煤层气的地质条件
2.1煤层多，厚度大，分布稳定。
临汾区块上古生界有两套含煤地层，即下煤组(太原组)和上煤组(山西组)，自下而上发育9#、8#、5#、4#等多套煤层(图1)。9#煤和8#煤位于下煤系(太原组)顶部，形成于海湾-泻湖环境；5#煤和4#煤属于尚美组(山西组)底部，形成于河流-三角洲环境(孙斌，2008)。5#和8#煤层为主要勘探目标，9#和4#煤层为勘探目标。
4#煤层局部发育，分布稳定，总煤厚0.5~3.5m，距5#煤顶部20m，构造简单，由1~2层煤和泥岩组成。有南北两个厚煤区，北部位于A9-C14井区，南部经省检位于B2- 1井区。
全区5#煤层发育，分布稳定，总厚度3 ~ 13.5米..煤层结构较简单，由2~3层煤和砂岩、泥岩组成。有南北两个厚煤区，北区位于C11-A5井区，南区位于C30-C23井区。
图1临汾区块联络井煤层对比剖面图(位置见图2a)
全区8#煤层发育，分布稳定，总厚度4.8~23m。煤层结构简单，一般为单层煤，无夹矸。南北两个厚煤区。北区位于C18-C12井区，南区位于C24-C22井区。
9#煤层局部发育，分布不稳定，总厚度0.5~2.5m，距8#煤层底部15m，煤层结构简单，单层煤，无夹矸。东部和西部有两个厚煤区。东区位于C19-C24井区，西区位于C14-A5井区。
2.2构造简单，有利于煤层气的大规模富集。
临汾地块整体上是一个走向东北，向西北缓倾的单斜构造。受贯穿整个区域的管雪逆冲断层的影响，单斜被分成两部分(图2a)。单斜西部，即逆断层上盘，可分为桃园背斜和湖口斜坡两个二级构造单元。单斜东部，即逆断层下盘，可分为两个二级构造单元:莆仙凹陷和明珠斜坡。蒲县凹陷和桃园背斜以管雪断层为界。壶口斜坡与桃园背斜之间的自然过渡大致以5#煤顶面-100m的构造等值线为界。明珠斜坡与蒲县凹陷之间的自然过渡大致以5#煤层顶面的0m构造等值线为界。总体而言，研究区构造相对简单，呈现“一隆一凹两坡”的构造格局，有利于煤层气的大规模富集。
2.3适度的埋深有利于煤层气勘探。
研究区煤层埋深受构造和地形双重控制。5#和8#煤层埋深特征相似，煤层整体埋深由东向西逐渐增大，中部受管雪断层影响而上升，埋深变浅，埋深线整体倾向东北(图2b)。8#煤层平均比5#煤层深约50~60m。临汾区块主要煤层埋深主要分布在800~1500m之间，属中等埋深，对煤层气勘探相对有利。煤层埋深是影响煤层气勘探开发的关键参数，煤层埋深不宜过深或过浅。
图2临汾区块5号煤层顶部构造图及埋深图
2.4主煤层生储地质条件好，有利于煤层气的富集和聚集。
研究区煤岩主要为焦煤、瘦煤和瘦煤，Ro值在1.43%~2.69%之间，属中高变质程度、产气量大的煤阶。主煤层以亮煤为主，节理裂隙发育。煤岩镜质组含量相对较高，5#煤平均镜质组含量为73.9%，8 #煤为765438±0.38%，表明其沉积于封闭的还原环境，容易形成具有裂缝和基质孔隙的复合煤储层，具有较强的生气潜力、储气潜力和渗透性。主煤层低灰、低挥发分、低含水量，有利于煤层气的富集和聚集。主煤层瓦斯含量高，5#煤瓦斯含量4~24m3/t，8#煤瓦斯含量4~20m3/t。4#煤瓦斯含量为6～15 m3/t，9#煤瓦斯含量为6～13 m3/t..
2.5煤层顶板整体封闭性好，有利于煤层气的保存。
5#煤层顶板主要为泥岩，零星分布有致密砂岩(图3a)。8#煤层顶板主要为灰岩夹泥岩，局部为泥岩(图3b)。煤层顶板的封闭性对煤层气的保存至关重要。总的来说，泥岩顶板的密封性最好，其次是灰岩和砂岩。但该区构造简单，断层不发育(图2a)，灰岩、砂岩岩性致密，泥质含量高，对煤层气保存影响不大。临汾区块主煤层顶板整体封闭性较好，有利于煤层气的保存。
2.6简单的水文地质条件有利于煤层气的富集。
临汾地块水文地质条件简单，以管雪逆冲断层为界，可分为东、西两个独立的水文地质单元。东部从煤层露头区→明珠斜坡→蒲县凹陷形成完整的水文地质单元:供水区→径流区→弱径流区→承压区→径流区→排水区；在西部，从桃园背斜到湖口斜坡形成一个相对完整的水文地质单元:径流区→弱径流区→承压区，供水区特征不明显，可能是东部流域对西部起到了供水区的作用。独立完整的水文地质单元可以阻止煤层气侧向运移，形成承压水封煤层气藏，有利于煤层气富集。
图3临汾区块煤层顶板岩性图
3资源评估
3.1评估方法
本次评价采用容积法(贾承造，2007)。容积法是计算煤层气地质储量的基本方法，适用于各级煤层气地质储量的计算。容积法的计算公式为:
Gi=0.01×A×h×D×Cad
式中:A为需控制的含气面积，km2h是煤层厚度，m；d是密度，t/m3；Cad指气体含量，m3/t；
根据煤层发育、构造特征和埋深特征，平面上有两个计算单元，即桃园-集贤和明珠-乡宁，纵向上有两个计算单元，分别为300-800 m、800-1000 m、1000 m和1200 m。
3.2评估结果
新一轮煤层气资源评价揭示，临汾区块煤层气资源丰富(表1)，具备形成大型煤层气田的资源基础。全区2000米的浅海面积3259km2，资源量约6501亿m3。主要目的层(5#煤和8#煤)资源最多，占全区的93%；勘探目的层(4#煤和9#煤)资源量较小，仅占全区的7%。全区浅部面积1.200m，资源量约31.54亿m3，勘探开发潜力巨大。其中浅部资源1200m的5#煤为1776亿m3，浅部资源1200m的8 #煤为1083亿m3，为全区主要勘探对象。浅部资源1200m的4#煤为241亿m3，浅部资源1200m的9 #煤为54亿m3，可作为局部地区的补充力量。
表1临汾区块煤层气资源统计表
4优选有利目标区
4.1勘探目标区划分
根据临汾区块煤层气地质条件、资源条件、试采成果和勘探程度，将自营区2000m内的6个浅层靶区分为三类:ⅰ类(最有利区)2个，ⅱ类(有利区)2个。ⅲ类区(有利区)2个(表2、图4)。
表2临汾区块综合评价参数表
ⅰ类区:桃园井区(ⅰ1)和明珠井区(ⅰ2)，为优质煤层气富集区，近期重点勘探区，近期已提交探明储量和生产规模的现实区。ⅱ类区:集贤井区(ⅱ1)和乡宁井区(ⅱ2)，煤层气资源丰富，近期预探重点区，未来提交探明储量接替区。ⅲ类区:蒲县凹陷(ⅲ1)和湖口斜坡(ⅲ2)，埋深1200 ~ 2000米，为煤层气勘探远景区和开放勘探区。
4.2近期重点勘探开发目标区
4.2.1桃园井区(ⅰ1)
桃园井区(ⅰ1)位于桃园背斜构造带中部(图4)，面积325km2，埋深800~1200m。该区勘探程度高，钻井和地震解释结果揭示该区煤层厚度大，5#煤层和8#煤层累计厚度8~20m，连续性好，分布稳定，煤质好，煤体结构以块状为主。煤层含气量高，一般为12 ~ 24m3/t，2010年，该区煤层气勘探取得重大突破，新投产的C4井和C5井相继获得稳定高产的工业气流。C4井达到1425 m3/d；C5井最大井高2639m3/d，目前稳定在1435m3/d..目前，该区井组试生产也取得了良好的效果。新投产的B1-10井目前已达到1500m3/d。综合评价表明，该区地质条件优越，煤层气可采性强，勘探程度高，是煤层气勘探开发的首选目标区。
图4临汾区块综合评价图
4.2.2明珠井区(ⅰ2)
明珠井区(ⅰ2)位于乡宁斜坡带中北部(图4)，面积458km2，埋深500～1200m。该区勘探程度为中高，钻探和地震解释结果揭示该区煤层厚度较大，5#煤层和8#煤层累计厚度为6~14m，连续性好，分布稳定，煤质较好，煤体结构以块状为主。煤层瓦斯含量高，一般为4 ~ 22 m3/t；同时，新发现的9#煤层也分布在该区，具有产气能力。A18井和C19井均获得工业气流，单井日产分别达到并稳定在1300m3/d和2000m3/d。综合评价表明，该区地质条件好，煤层气可采性好，勘探程度高，也是煤层气勘探开发的首选目标区。
5结论
临汾区块(1)具有大型煤层气藏的特征，具备形成大型煤层气田的地质条件和资源基础:(1)煤层多，厚度大，分布稳定；(2)结构简单，埋藏适中；(3)产气量大，储气能力强；(4)保存条件好，气体含量高；(5)煤层气资源丰富且储量丰富。
(2)综合评价，桃园、明珠井区为ⅰ类区(最有利区)，优质煤层气富集区，近期提交大规模探明储量和能力建设的重点区域；蓟县、乡宁井地区为ⅱ类区(有利区)，煤层气丰富，是近期加强预勘探、未来提交探明储量的接替区；蒲县凹陷和湖口斜坡(埋深1200 ~ 2000米)为三级区(有利区)，为煤层气勘探远景区，为禁区勘探区。
参考
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