Question

临汾区块煤层气资源评价与有利目标区优选

Answer 1

侯伟¹ 温声明¹ 文桂华¹ 张月巧^2,3 李树新¹ 徐汉林¹ 张亮¹

基金项目:国家科技重大专项项目33第001课题(2011ZX05033-001)资助。

第一作者简介:侯伟,男,博士,主要从事石油及煤层气地质研究。通讯地址:中石油煤层气有限责任公司。E-mail:houweinan@163.com。

(1.中石油煤层气有限责任公司 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 100083)

摘要:临汾区块位于鄂尔多斯盆地东缘河东煤田发育区南部,是鄂东煤层气田的重要组成部分。本文在新一轮煤层气勘探成果基础上,系统分析煤层气地质条件,精细评价煤层气资源分布状况,优选有利目标区,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特点,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)构造简单,埋藏适中;(3)生气量大,储气能力强;(4)保存条件好,含气量高;(5)煤层气资源丰度高,资源量大。本文从煤层气地质条件、资源条件、试采成果和勘探程度等方面综合评价认为:桃园和明珠井区是Ⅰ类区(最有利区),为煤层气优质富集区,是近期提交规模探明储量和产能建设的重点区。

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

Resources Evaluation of Coal Bed Methane and Preference of Favorable Targets in Linfen Area

HOU Wei¹ WEN Shengming¹ WEN Guihua¹ ZHANG Yueqiao^2,3 LI Shuxin¹ XU Hanlin¹ ZHANG Liang¹

(1.Petrochina Coalbed Methane Company Limited,Beijing 100028,China;2.School of Energy Resources,China University of Geosciences, Beijing 100083,China; 3. Research Institute of Petroleum Exploration & Development,Beijing 100083,China)

Abstract: Linfen block is located in southern of Hedong coal field,east of Ordos Basin,which is an impor- tant part of Eastern Ordos coalbed methane field. Based on achievements of the latest coalbed methane exploration, the paper systematically analyses the geological conditions, subtly evaluates the distribution of coalbed methane re- sources and prefers beneficial targets. The research provides an important basis for the next deploy of coalbed methane exploration and development. Linfen block is characteristic of a large CBM reservoir, and has geological condition and resources foundation for forming a large coalbed methane field: (1) with multi-target layers, huge thickness and stable distribution of the coal seams;(2) with simple construction and moderate buried depth;(3) with huge gas-generated amount and powerful gas-storage ability;(4) with wonderful preservation conditions and large gas content;(5) with high abundance and large amount of coalbed methane resources. After comprehensive- ly evaluating the geological condition of the coalbed methane,the resources conditions,the results of pilot produc- tion and the exploration degree and so on,the author thinks that Taoyuan and Mingzhu area are the first class area (the most advantageous area), which are the high quality CBM enrichment area, and the focus area of recently submitting scale proven reserves and the constructing of productivity capacity.

Keywords: East of Ordos Basin; Linfen Area; Coal Bed Methane; Resources Evaluation; Favorable Tar- gets

1 引言

临汾区块位于鄂尔多斯盆地东缘河东煤田发育区南部,是鄂东煤层气田的重要组成部分。区块主体位于山西省境内,北起隰县,南至乡宁,东接吕梁山脉,西跨黄河进入陕西境内。全区总面积为5784.175km²,中石油自营区(区块中南部)面积为4267.661km²,合作区(区块北部)面积为1516.514km²。构造位置属于鄂尔多斯盆地东部晋西挠褶带南段(马财林,2006)。区内发育典型的华北地区地层,由老至新依次为太古界涑水群(Ars),古生界寒武系(ε)、奥陶系(O)、石炭系(C₂b)、二叠系(P₁t、P₁s、P₂s、P₃s),中生界三叠系(T),新生界第四系(Q)。其中二叠系下统的太原组(P₁t)和山西组(P₁s)为主要含煤地层,在工区内广泛分布,保存完整,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,前人在煤层气基本地质特征、成藏控制因素和勘探开发潜力等方面做了很多基础研究工作(孙斌,2003,2008;王红岩,2005;马财林,2006;孙钦平,2006;陈飞,2007;陈刚,2009)。但由于积累资料较少和各种条件限制,该区煤层气藏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。本文在新一轮煤层气勘探成果基础上,系统分析煤层气地质条件,精细评价煤层气资源分布状况,优选有利目标区,为下一步煤层气勘探开发部署提供了重要依据。

2 煤层气地质条件

2.1 煤层多,厚度大,分布稳定

临汾区块上古生界发育下煤组(太原组)和上煤组(山西组)两套含煤层系,自下而上发育9^#、8^#、5^#、4^#等多套煤层(图1)。9^#煤和8^#煤位于下煤组(太原组)顶部,形成于海湾-潟湖环境;5^#煤和4#煤属上煤组(山西组)底部,形成于河流-三角洲环境(孙斌,2008)。5^#和8^#煤层是主要勘探目的层,9^#和4^#煤层是探索目的层。

4^#煤层局部发育,分布较稳定,总煤厚0.5~3.5m。距5^#煤顶部20m,结构较简单,由1~2层煤和泥岩夹矸组成。有南北两个厚煤区,北区位于A9-C14井区,南区位于B2-乡试1井区。

5^#煤层全区发育,分布稳定,总厚度3~13.5m。煤层结构较为简单,由2~3层煤和砂泥岩夹矸组成。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 临汾区块连井煤层对比剖面图(位置见图2a)

8^#煤层全区发育,分布稳定,总厚度4.8~23m。煤层结构简单,一般为单层煤,不含夹矸。有南北两个厚煤区,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^#煤底部15m,煤层结构简单,单层煤,不含夹矸。有东西两个厚煤区,东区位于C19-C24井区,西区位于C14-A5井区。

2.2 构造简单,有利于煤层气大面积富集

临汾区块整体呈走向北东,向北西缓倾的单斜构造。受贯穿全区的薛关逆断层影响,该单斜被分为东西两部分(图2a)。单斜的西部,即逆断层上盘,可划分为桃园背斜和壶口斜坡两个次级构造单元;单斜的东部,即逆断层下盘,可划分为蒲县凹陷和明珠斜坡两个次级构造单元。蒲县凹陷与桃园背斜以薛关断裂为界;壶口斜坡与桃园背斜自然过渡,大致以5^#煤顶面-100m构造等值线为界;明珠斜坡与蒲县凹陷自然过渡,大致以5^#煤顶面0m构造等值线为界。总体而言,研究区构造相对简单,呈“一隆一凹两斜坡”的构造格局.有利于煤层气大面积富集。

2.3 埋藏深度适中,对煤层气勘探有利

研究区煤层埋深受构造和地形共同控制。5^#和8^#煤埋深特点相似,整体由东向西煤层埋深逐渐增大,中部受薛关断层影响而抬升,埋深变浅,埋深线整体呈走向北东(图2b)。8^#煤层平均比5#煤层深50~60m左右。临汾区块主力煤层埋深主要分布在800~1500m之间,埋藏深度中等,对煤层气勘探相对有利。煤层的埋藏深度是影响煤层气勘探开发的关键参数,煤层埋藏不能过深,也不能太浅。

图2 临汾区块5号煤层顶面构造图和埋深图

2.4 主力煤层生、储地质条件好,有利于煤层气富集成藏

研究区煤岩以焦煤、瘦煤和贫煤为主,Ro值在1.43%~2.69%之间,为中高煤阶,变质程度较高,生气量大。主力煤层以光亮煤为主,割理、裂隙发育。煤岩镜质组含量较高,5^#煤平均镜质组含量为73.9%,8^#煤为71.38%,表明其沉积时处于封闭的还原环境,易形成裂隙和基质空隙复合型煤储层,具有较强的生气潜力、储气潜力和渗透性。主力煤层为低灰分、低挥发分、低含水煤层,有利于煤层气的富集成藏。主力煤层含气量高,5^#煤含气量4~24m³/t和8^#煤含气量4~20m³/t。4^#煤含气量6~15m³/t和9^#煤含气量6~13m³/t。

2.5 煤层顶板整体封盖性较好,有利于煤层气保存

5^#煤顶板主要为泥岩,致密砂岩零星分布(图3a);8^#煤顶板主要为灰岩,灰岩夹泥岩,局部地区为泥岩(图3b)。煤层顶板封盖性对煤层气保存至关重要。一般情况下,泥岩顶板封盖性最好,灰岩次之,砂岩较差。但本区构造简单,断裂不发育(图2a),灰岩和砂岩岩性致密,泥质含量高,对煤层气保存影响不大。临汾区块主力煤层顶板整体封盖性较好,有利于煤层气保存。

2.6 水文地质条件简单,有利煤层气富集

临汾区块水文地质条件简单,以薛关逆断层为界,可划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→蒲县凹陷形成一个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→泄水区;西部从桃园背斜→壶口斜坡形成一个较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,可能东部泄水区对西部起供水区的作用。独立且完整的水文地质单元可阻止煤层气侧向运移,形成承压水封堵型煤层气藏,有利于煤层气富集。

图3 临汾区块煤层顶板岩性图

3 资源评价

3.1 评价方法

本次评价采用体积法(贾承造,2007)。体积法是煤层气地质储量计算的基本方法,适用于各个级别煤层气地质储量的计算。体积法的计算公式为:

Gⁱ=0.01×A×h×D×Cad

式中:A为控制含气面积,km²;h为煤层厚度,m;D为密度,t/m³;Cad为含气量,m³/t;

根据煤层发育情况、构造特征和埋深特征,平面上分桃园-吉县和明珠-乡宁两个计算单元,纵向上分5煤和8煤两个计算单元,分别按:300~800m、800~1000m、1000~1200m、1200~1500m、1500~2000m五个深度段进行计算。

3.2 评价结果

新一轮煤层气资源评价揭示,临汾区块煤层气资源十分丰富(表1),具备形成大型煤层气田的资源基础。全区2000m以浅面积3259km²,资源量约6501亿m³。主要目的层(5^#煤和8^#煤)资源量最多,占全区的93%;探索目的层(4^#煤和9^#煤)资源量较少,仅占全区的7%。全区1200m以浅面积1822km²,资源量约3154亿m³,资源丰度达1.73亿m³/km²,具有极大的勘探开发潜力。其中5^#煤1200m以浅资源量为1776亿m³,8^#煤1200m以浅资源量为1083亿m³,是全区的主要勘探对象;4^#煤1200m以浅资源量为241亿m³,9^#煤1200m以浅资源量为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量统计表

4 有利目标区优选

4.1 勘探目标区划分

根据临汾区块的煤层气地质条件、资源条件、试采成果和勘探程度等指标,本次研究将自营区2000m以浅的6个目标区划分为3类:Ⅰ类区(最有利区)2个,Ⅱ类区(有利区)2个。Ⅲ类区(较有利区)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),为煤层气优质富集区,是近期的重点勘探区,是近期提交规模探明储量和规模建产的现实区。Ⅱ类区:吉县井区(Ⅱ¹)和乡宁井区(Ⅱ²),为煤层气富集区,是近期重点预探区,是未来提交探明储量的接替区。Ⅲ类区:蒲县凹陷(Ⅲ¹)和壶口斜坡(Ⅲ²),埋深1200~2000m,为煤层气勘探远景区,是甩开勘探区。

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,钻井和地震解释成果都揭示该区煤层的厚度大,5#煤和8#煤层累计厚度8~20m,煤层连续性好,分布稳定,煤质较好,煤体结构以块状为主;煤层含气量较高,一般12~24m³/t。2010年该区煤层气勘探取得重大突破,新投产的C4和C5井相继获稳产高产工业气流。C4井达1425m³/d;C5井最高达到2639m³/d,目前稳定在1435m³/d。目前该区井组试采也取得良好效果,新投产的B1-10向1井目前已达1500m³/d。综合评价认为该区地质条件优越,煤层气可采性强,勘探程度高,是首选的煤层气勘探开发目标区。

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。该区勘探程度中-高,钻井和地震解释成果都揭示该区煤层的厚度大,5^#煤和8^#煤层累计厚度达6~14m,煤层连续性较好,分布较稳定,煤质较好,煤体结构以块状为主;煤层含气量较高,一般4~22m³/t;同时新发现9^#煤层在该带也有分布,并具有产气能力。A18井和C19井都获得工业气流,单井日产量分别到达和稳定在1300m³/d和2000m³/d。综合评价认为该区地质条件好,煤层气可采性好,勘探程度较高,也是首选的煤层气勘探开发目标区。

5 结论

(1)临汾区块具有大型煤层气藏特点,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)构造简单,埋藏适中;(3)生气量大,储气能力强;(4)保存条件好,含气量高;(5)煤层气资源丰度高,资源量大。

(2)综合评价认为:桃园和明珠井区是Ⅰ类区(最有利区),为煤层气优质富集区,是近期提交规模探明储量和产能建设的重点区;吉县和乡宁井区是Ⅱ类区(有利区),为煤层气富集区,是近期加强预探和未来提交探明储量接替区;蒲县凹陷和壶口斜坡(埋深1200~2000m)是Ⅲ类区(较有利区),为煤层气勘探远景区,是甩开勘探区。

参考文献

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