延长油田英旺采油厂煤层气探区煤层气资源与开发潜力评价项 目 设 计中国地质大学（北京）能源学院二一一年六月十八日延长油田英旺采油厂煤层气探区煤层气资源与开发潜力评价一、研究及开发现状 1、鄂尔多斯盆地煤层气勘探开发现状根据2006年国家新一轮油气资源评价成果，全国埋深2000m以浅的煤层气地质资源量36.811012m3，可采资源量10.871012m3，煤层气地质资源丰度平均为0.981108m3/km2。煤层气资源主要集中分布在鄂尔多斯、沁水、准噶尔、滇东黔西、二连、吐哈、塔里木、天山、海拉尔九个地质资源量大于11012m3的含气盆地(群)，其地质资源量为311012m3，可采资源量为9.31012m3，分别占全国的84.13和85.76。鄂尔多斯盆地东缘和沁水盆地的沁水区带为两个最有利区带，是近期实施勘探开发工作的主要目标区，中国目前探明煤层气储量主要分布在沁水盆地及鄂尔多斯盆地东缘。鄂尔多斯盆地煤层气勘探集中在盆地东缘及其东南缘石炭二叠系煤层埋深1000m以浅地区。排采时间较长的井网有柳林杨家坪井网、三交林家坪井网、碛口井网、石楼井网和临兴井网，这些井网均分布在盆地东缘，其中以杨家坪井网排采效果最好，单井日产气20006000m3/d，持续160多天；碛口井网SJ19井排采300多天，平均日产气1300m3以上；林家坪井网排采2年多，单井日产气5001800m3，最高单井日产气3800m3；鄂尔多斯盆地东南缘大宁吉县韩城地区煤层气探井和评价井试气获工业气流，其中韩试1井试获4000m3/d高产气流。在韩城地区已获得50.78108m3探明储量，初步实现了煤层气小规模的商业化生产、销售和利用。中石油在大宁吉县地区钻井控制面积717km2，获控制储量1500108m3。截至目前，在盆地内共施工1000多口煤层气井。鄂尔多斯盆地煤层气勘查开采区块登记情况见表1。虽然鄂尔多斯盆地的煤层气登记区块很多，但目前勘查投入不足。煤层气开发力度较大的区块主要集中在鄂尔多斯盆地东缘和渭北地区。鄂尔多斯盆地东缘的含气面积达到22451.87 km2，资源丰度1.53108 m3 /km2，是我国最有利的煤层气勘探开发地区之一。总体上鄂尔多斯盆地东缘煤层气勘探程度较低且勘探程度不均，在逾8104 km2 的煤层气勘查登记范围内，仅实施二维地震不到4 000 km, 并且主要分布在韩城、大宁吉县、三交3 个重点区块，煤层气探井和评价井不到200 口( 截至2009 年底) , 平均为0. 025 口/ km2； 现工区内基本查明的煤层气4大富集区面积不到3 000km2，仅占煤层气勘查范围的3. 8%；广大区域煤层气的勘探程度很低，甚至是地震和钻探的空白区。而区域沉积相带研究结果表明，这些勘探空白区处于煤层发育的有利相带。因此，可供煤层气勘探开发的空间极为广阔。表1 鄂尔多斯盆地煤层气勘查开采区块登记表区带序号区块名称区带序号区块名称东缘1大宁勘查南缘13韩城北区勘查2柳林杨家坪勘查14韩城南区勘查3临兴合同区勘查15板桥勘查4石楼合同区勘查西缘16横山堡南勘查5古交勘查17横山堡北勘查6柳林合作勘查18东道梁勘查7三交北合同区勘查19鸳鸯湖勘查8河东煤田三交勘查20惠安堡-韦州勘查9神府勘查21中卫-中宁盆地勘查10准格尔勘查22阿拉善盟腾格里（）勘查11保德勘查23阿拉善盟腾格里（）勘查12河曲勘查中石油煤层气公司在鄂尔多斯盆地可供煤层气勘探开发的区块总面积约8.8104 km2，利于煤层气勘探开发的区域主要集中在盆地的东缘, 由南向北分为渭北、临汾、吕梁3大含气区块, 其中煤层埋深在1 500 m 以浅的煤层气地质资源量约91012 m3 。自中石油煤层气公司成立以来，完成二维地震近2 200 km, 完成探井、评价井、生产井500余口； 煤层气的勘探开发取得了历史性突破, 煤层气单井产量稳步提高, 渭北开发区的丛式井、吕梁区块的水平井成功实施, 效果显著；初步形成了针对烟煤( 中煤阶) 煤层气勘探开发技术系列；提交新增煤层气基本探明储量并启动了规模产能建设。主要勘查区块情况叙述如下。（1）大宁吉县区块含煤面积2160 km2，煤层气远景资源量4800108m3。钻探29口井，已控制含气面积270 km2，控制储量343108m3，在760 km2的面积内，预测储量460108m3。该气田煤层厚度大，煤质好。5煤和8煤单层厚度37 m，最大厚度9.3 m。反射率1.7%2.4%，属焦煤和贫煤。含气量高，为1622 m3/t，含气饱和度70%90%。渗透率0.200.54 md。经初步测试，单井日产量为10006400 m3。（2）韩城区块韩城矿区面积为2142.5km2，预测煤层气总资源量为2147.27108m3。3#、5#、11#煤层为主要勘探目标层，埋深多在400900 m之间。3#、5#煤层厚1.672.90m，11#煤层厚度大，一般6.207.80m。煤层含气量平均为812m3/t，最高达到26m3/t；煤层渗透率较高，为1.652.96md。19961997年，中国煤田地质总局在韩城地区施工了3口煤层气参数井，其中1口井获得单井最高4000m3/d的工业气流。目前中联公司将韩城列入重点勘探开发项目，完成了6口井组成的先导性试验井组，单井产量在5002500m3/d之间，其中1口井发生自喷，试验结果证实该地区具有良好的煤层气开发潜力。随后，中联公司计划在该区进一步扩大开发规模，与香港嘉道里公司合作勘探开发，并进行多分支水平井的施工试验。（3）神府-保德区块为中联公司对外合作的区块，由山西保德、陕西神府2个合同区块组成，总面积4080.10 km2，预测资源量7200108m3。现在BHP-Billiton公司为合同区块的作业者，2004年至今，该公司共钻井10口。钻探显示，煤层含气量较高，为810 m3/t，渗透率高，煤层厚度大，具有良好的煤层气开发潜力。BHP-Billiton公司计划加大对该区块的勘探力度，着手编制开发方案，尽快进入煤层气开发阶段。（4）柳林北区块1991年在该区域的郭家沟井田原地矿部华北石油局经过评价选取了杨家坪作为煤层气勘查开发示范区，示范区面积约16km2，并于1991年10月钻探了第一口井（煤柳1井），这是鄂尔多斯盆地东缘的第一口煤层气井。1992年在该区域的沙曲井田提交了山西省河东煤田离柳矿区沙曲井田勘探（精查）地质报告。1993年1999年，原地矿部华北石油局在煤柳1井附近相继施工了6口井，均进行了水力压裂，经过143个月的小井网排采，平均单井产气量在10003000m3/d，最高达7050m3/d。2000年中联公司与澳大利亚路伟尔石油公司（路伟尔公司）开始对外合作勘探开发该区块的煤层气，2006年富地柳林燃气有限公司（富地柳林）与中联公司合作共同开发山西省柳林地区的煤层气资源，在柳林区内共施工煤层气井11口。2009年该区块申报了柳林煤层气田北区块二叠系山西组3+4、5煤新增煤层气探明储量报告，获得探明地质储量53.16108m3，技术可采储量29.85108m3,经济可采储量26.87108m3。2、鄂尔多斯盆地地质及煤储层特征（1）盆地构造特征根据盆地重磁电特征、基岩埋深、现今构造等基本地质条件，结合盆地的构造演化，将盆地划分为伊盟隆起、渭北隆起、天环坳陷、陕北斜坡、晋西挠褶带和西缘逆冲带六个一级构造单元（图1）。图1 鄂尔多斯盆地构造区划图（2）鄂尔多斯盆地含煤地层特征鄂尔多斯盆地为稳定克拉通内的大型盆地，基底为大古宙和元古宙的结晶基底，早古生代时为一南北分别与秦岭海槽和兴蒙海槽相通的陆表海盆地，沉积了寒武纪一中奥陶世的碳酸盐岩。中奥陶世后，随华北陆台整体隆升，陆表海消失。中石炭世开始沉降并接受沉积。盆地西缘，由于处于贺兰裂谷部位，是整个鄂尔多斯地块中沉降最大的区域。晚石炭世到二叠纪广泛发育晚古生代聚煤作用。早三叠世末发生的印支运动，使华北地区呈现东隆西坳的构造格局。燕山运动，盆地内部持续沉降，盆地边缘隆起上升早白垩世中期盆地开始萎缩，早白垩世晚期盆地整体抬升，湖水退出，湖盆逐渐干涸。晚白垩世缺失沉积。该盆地构造简单，构造改造弱，含煤岩系在大面积内保存完整，为煤层气的生成富集以及形成良好的储层条件奠定了基础。图2 鄂尔多斯盆地东缘晚古生代含煤岩系地层综合柱状图鄂尔多斯盆地含煤地层主要为石炭-二叠系和侏罗系。中石炭世，鄂尔多斯地块内部沉降幅度很小，沉积厚度仅1025m左右。上石炭统太原组沉积厚度50100m，含煤58层。各地煤层厚度变化较大，如河东煤田太原组主要可采煤层为8、9、10号煤，平均总厚6.66m。往南至乡宁一带变薄，甚至不可采。盆地西缘靖远组、羊虎沟组沉积厚度大，含薄煤层及煤线50层之多，晚石炭世时坳陷幅度减小，但沉积厚度仍比东部大，含煤10余层，是主要含煤地层之一。下二叠统山西组厚60100m，形成较厚的可采煤层。河东煤田4、5号煤层平均总厚为7.82m。南部渭北煤田由东向西煤厚减薄，3号煤层一般0.85m（图2）。侏罗纪含煤岩系延安组，自下而上分为5、4、3、2、1煤组，主要可采煤层57层，可采煤层累计厚度一般1520m。主要可采煤层发育在盆地南部和北部，中部仅有煤线发育。聚煤作用受湖泊三角洲河流沉积环境控制，围绕盆地中心形成一个巨大的聚煤环带，煤层层数、煤层厚度均由无煤区向四周逐步增加。（3）鄂尔多斯盆地煤岩煤质特征石炭二叠系山西组和太原组煤的镜质组含量在7190之间，平均含量为79。侏罗系延安组煤的镜质组含量变化于19.495.2之间，平均值约为58.5左右。从两套煤层煤岩显微组分含量的变化趋势来看，山西、太原组煤岩组成特征明显好于延安组。从两套煤层的宏观煤岩类型来观察，侏罗系延安组煤质硬且暗，易污手，而石炭二叠系山西组和太原组煤质软而亮，具金属光泽，煤质特征显然好于延安组。北部及东缘含煤区的石炭二叠纪煤的灰分含量变化不大，基本都为中灰煤。中侏罗世煤在陕北含煤区以低灰煤为主，灰分一般小于10，黄陇含煤区为低中低灰。陕北含煤区子长煤产地的晚三叠世煤为中灰煤。鄂尔多斯盆地石炭二叠系煤层主要为中高变质烟煤和无烟煤，不同地区煤级分布有较大差异。在盆地东部，煤层主要受深成变质作用，从北向南，煤级逐渐增高。从准格尔煤田、河东煤田到渭北煤田，煤镜质组反射率从0.65增大到1.95。从东向西，随深度增加煤级呈增高趁势，到盆地中部煤级达2.8以上。在盆地西缘，煤级分布比较复杂。从棋盘井矿区石嘴山矿区横城矿区韦州煤田向斜东翼，存在一条南北向展布的低变质煤分布区，镜质组反射率在1左右。该带以西，马边滩、鸳鸯湖矿区、镜质组反射率急剧增高，汝萁沟矿区达4以上。反映了西部在深成变质作用基础上叠加了岩浆热变质作用。侏罗系煤变质作用强度低于石炭二叠系煤。侏罗系延安组煤的热变质作用以区域深成热变质作用为主，煤化程度具有在盆地周缘低、中间高的特征，镜质体反射率介于0.411.07，煤阶相当于褐煤、长焰煤、气煤和肥煤。盆地中南部环县以南庆阳、合水、宁县地区以及北部乌审旗、鄂托克旗地区，镜质体反射率大于0.7；东胜、陕北、灵盐、陇东煤田锐质体反射率为0.420.61；黄陇煤田为0.50.75。（4）鄂尔