2013.5.13-修出--杨克兵--沁水盆地煤系地层游离气成藏条件分析-改后

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1、沁水盆地煤系地层游离气成藏条件分析杨克兵，钱铮，刘欢，郑扶军(中石油华北油田勘探开发研究院，河北任丘062552)郭增强（中石油华北油田物探地质研究院，河北任丘062552）[摘要]沁水盆地面积大，煤系地层游离气资源丰富，但多年勘探未获突破，主要原因是忽视了后期构造活动对游离气聚集成藏所产生的影响。经过对沁水盆地构造演化及煤系地层游离气的运移成藏进行深入研究分析，认为喜山期在沁水盆地产生了大量的走滑断层，对以前形成的大部分游离气藏进行了破坏，使得游离气进行了第三次运移，游离气藏发生了严重调整与改造，成藏关键取决于走滑断层控制。这些走滑断层是游离气运移和逸散通道，导

2、致早期形成的山西、太原组古气藏向石盒子组迁移或逸散。以此为依据，对沁水盆地游离气的有利成藏层位和区域进行了预测。[关键词]沁水盆地；石炭—二叠系；游离气；成藏条件；主控因素[中图分类号][文献标志码][文章编号]沁水盆地位于山西省东南部，东依太行山隆起，南接中条山隆起，西邻吕梁山隆起，北靠五台山隆起，整体形态为一大的复式向斜构造。面积36000km2，是华北地区石炭－二叠系保存最完整、连片面积最大、埋藏深度适中的一个含煤区，具有丰富的煤层气及煤系地层天然气资源。该区域以油气为目的的勘探工作始于1957年，到2012年底钻至古生界石油探井15口，其中有11口井见到了

3、气测异常或槽面显示，除阳1井于太原组灰岩中获工业气流外，多年未获突破。研究证实，本地区有机质演化程度较高，达到成熟晚期或过成熟早期，对于找油是不利的，对找气可能较为有利[1]。目前，在该区提出了煤系地层游离气勘探概念[2]，其实就是以煤层及煤系地层为主要烃源岩的天然气勘探。经过对郑庄、樊庄区块大量的煤层气资料研究探索，认为山西组（P1s）、太原组（C3t）具有岩性油气藏的有利成藏条件。经过优选，提出了郑试79井和郑试31井山西、太原组砂岩游离气的试气建议。经测试，郑试79井为低产气水层，以水为主，郑试31井失利。试气结果表明，储层普遍低压，含气不饱满，符合残余气藏

4、特征，说明原始古气藏已遭到后期构造运动的改造破坏。笔者以此为基础，重新对煤系地层游离气成藏条件进行深入研究，确立其成藏主控因素，不仅弄清楚了试气失利的主要原因，而且对沁水盆地游离气的有利成藏层位和区域进行了预测，对该区域的游离气下步勘探具有较大的指导意义。1成藏的地质基础1.1气源条件沁水盆地晚奥陶世至早石炭世，和整个华北板块一样处于抬升、受剥蚀状态，直至晚石炭世再次开始下降转为连续接受沉积，形成晚石炭至晚二叠一套完整的煤系，至二叠世晚期的石千峰组（P2sh）沉积期全部转为干旱气候下的河湖相沉积环境。石炭－二迭系共含煤8～19层，总厚度5～23.6m，主要煤系含煤

5、11～12层，可采煤3～8层，其中3#和15#煤，煤层厚度大、分布稳定。同时期所沉积的暗色泥岩具有北厚南薄的特点，山西组在阳泉—榆社一带为90～100m以上，由北向南逐渐减薄，到阳城─晋城一带约为30～50m；太原组在阳泉—榆社一带厚度在60m以上，而阳城—晋城一带则为10～30m。[收稿日期]2013-03-29[基金项目]国家重大油气专项（2011ZX05033-04）.[作者简介]杨克兵（1967-），男，1989江汉石油学院毕业，大学本科，高级工程师，主要从事测井及地质综合研究。经过试验分析，山西组、太原组煤有机碳含量为43%～75%，暗色泥岩有机碳含量为

6、2%～4.2%，是主要气源岩；奥陶系中统峰峰组、上下马家沟组灰岩和白云岩有机碳含量为0.10%～0.33％，具有一定的生烃能力，为次要气源岩。存在两次主要排烃期[3]，一是三叠纪末排烃期，煤层埋深普遍超过2500m，最大深度约达4000m，所发生的煤化作用（主要是正常地温梯度3℃/100m条件下的深成变质作用），煤层变为低-中变质烟煤，生成大量天然气；二是侏罗纪-白垩纪生气期，由于构造运动使地幔隆起，大地热流值升高，地温增温率增加到5.5℃/100m，使得煤层变质程度进一步增高达到了无烟煤，从而形成大量天然气。据热模拟实验结果，煤岩由褐煤热演化至瘦煤阶段时，产气量

7、已经达到140m3/t，至无烟煤Ⅲ号时，产气量高达280m3/t[4]，表明了煤岩强大的生气能力。根据资源评价，沁水盆地常规天然气资源量为5533×108m3。煤层甲烷资源量为44434×108m3，大约为常规天然气资源量的八倍，有丰富的天然气资源。1.2储层特征沁水盆地主要发育两种具有储集能力的岩类：灰岩和砂岩。石炭系灰岩发育于本溪组和太原组，多为致密的泥晶灰岩和含生物泥晶灰岩，亮晶内碎屑灰岩少见，其孔隙并不发育，孔渗条件差。而砂岩在石炭－二叠系各层位均有发育，平面上广泛分布于全区，目前在沁水盆地已发现了石炭－二叠系砂岩作为储集层的游离气显示。因此，砂岩是沁水盆

8、地南部石炭