鹤岗盆地煤层气成藏条件研究

2022-09-12

鹤岗煤田位于黑龙江省的东北部, 东西宽6km, 南北长42km, 面积2800km2[1], 拥有煤炭资源48.12×108t, 预计煤层气资源量631×108m3[2], 资源丰度为1.5m3/km2[3]。鹤岗煤田煤层气勘探已有13年的时间, 煤层气勘探进展缓慢, 目前该盆地九个矿区中只有南山矿区煤层气正式开采, 年产煤层气资源0.2×108m3。可见, 鹤岗盆地具有非常丰富的煤层气资源, 由于现阶段对其成藏的因为未掌握清楚, 对该地煤层气的勘探开发工作带来较大的阻力。因此, 本次研究针对煤层特征、煤质特征、煤储层特征和保存条件等因素对鹤岗盆地煤层气条件进行剖析, 分析有利勘探区域。

一、煤层特征

鹤岗盆地为一走向近南北的单斜构造, 地层走向N25E, 地层倾角在10°~35°, 该区构造复杂, 大中型断层发育, 断距在100m以上的断层就有91条, 但由于简单的地质条件, 此煤层同其上覆含水层、煤系内部的含水层之间的水力联系都不紧密, 这样条件下有利于勘探开发。城子河组在城子河组地层的总厚度为710米-1290米, 有煤层40多个, 具有含能够开采和部分开采的煤层36个, 总共的厚度大概35-73m, 主要是厚度煤层和中厚度的煤层, 极少数煤层是特厚度。穆棱组分布在城子河组上面, 总的地层厚度约598~960 m, 含煤6~18层, 都是较薄煤层, 3-4层为局部可以开采, 同与城子河组整合接触。

鹤岗矿区煤层主要分布在1500m以浅, 目前主要在900m以浅范围内开采。该矿区煤的变质程度以气煤、肥煤为主, Ro为0.65~1.7。鹤岗盆地煤层是深成变质作用和接触变质作用共同作用的结果。其煤的变质程度主要是气煤和肥煤, 纵向上变质程度与随埋深度相关, 深度增加变质程度增大, 煤的随埋深的增加煤的变质程度加大, 而在横向上有一些聚煤中心分布, 燕山期的岩浆岩侵入, 在煤层中产生了热接触变质作用, 产生了一些高煤阶煤层, 造成了区煤阶在不同矿区的差异。

二、煤质特征

鹤岗矿区煤的宏观煤岩类型多是半亮煤, 其次是半暗煤与光亮煤, 主要是厚度不同的亮煤、镜煤、暗煤和丝炭等组成, 主要是呈细条带状—中条带状分布。煤岩显微组分以镜质组为主, 含量介于52.2%~82.3%, 半镜质组含量为2.3%~26.3%, 壳质组含量为0.2%~6.2%。灰分含量较高, 为15~30%。

三、煤储层特征

鹤岗矿区500~1500m之间煤层的含气量为1.6~19m3/t, 在新一区块和南山区块具有较高的含气量, 一般为7.99~14.96m3/t。煤层气质量好, CH4浓度可高达95%~98%。鹤岗盆地渗透率值一般在0.055~0.382m D之间。在鹤岗矿区的不同区块区渗透率存在较大的差别, 主要是东北渗透率较高, 西南渗透率较低的趋势。这种格局是岩浆活动和构造运动共同作用的结果。该区煤岩外生裂隙比较发育, 裂隙密度一般在2~20条/10cm。

四、保存条件

鹤岗煤田煤系主要是陆相沉积, 大部分的煤层顶板主要是细砂岩, 一少部分煤层顶板是砂质泥岩及中-粗砂岩;细砂岩主要分布在煤层底板, 非常少的一部分煤层底板是中砂岩或粉砂岩。区内发育有巨厚、致密、硅质胶结的南岭砾岩, 有良好的封盖能力, 是有效地局部盖层。利用鹤岗盆地单井资料统计可知, 鹤岗盆地煤层发育上盖下隔型封盖条件较多, 占总数的42%左右 (如图1) , 且该盆地为一不对称单斜构造。水动力条件较弱, 易形成单向水力封堵, 利于煤层气的保存。

五、结论

(1) 鹤岗盆地为一走向近南北的单斜构造, 大中型断层发育。

(2) 在城子河组地层的总厚度为710米-1290米, 有煤层40多个, 具有含能够开采和部分开采的煤层36个, 总共的厚度大概35-73m, 主要是厚度煤层和中厚度的煤层, 极少数煤层是特厚度。

(3) 鹤岗矿区煤层主要分布在1500m以浅, 目前主要在900m以浅范围内开采。该矿区煤的变质程度以气煤、肥煤为主。

(4) 鹤岗矿区煤的宏观煤岩类型以半亮煤为主, 次为半暗煤和光亮煤。煤岩显微组分以镜质组为主, 含量介于52.2%~82.3%, 半镜质组含量为2.3%~26.3%, 壳质组含量为0.2%~6.2%。灰分含量较高, 为15~30%。

(5) 鹤岗矿区500~1500m之间煤层的含气量为1.6~19m3/t, 其中南山、新一矿含气量较高, 能够达到8.14~15.4 m3/t。

(6) 利用鹤岗盆地单井资料统计可知, 鹤岗盆地煤层发育上盖下隔型封盖条件较多, 占总数的42%左右, 利于煤层气的保存。

(7) 综合分析, 鹤岗盆地北部煤层气成藏条件优于南部, 建议优先勘探开发。

摘要：鹤岗盆地煤层变质程度以中煤阶为主, 煤岩宏观类型较好, 以半亮型为主。煤层数量多、厚度大, 主力煤层平均厚度可超过10m, 含气量较高, 煤层气质量好, 有良好的生气条件。但储层渗透率变化较大, 顶底板岩性较差, 局部盖层封闭性好。盆地南北的差异主要表现在煤阶和保存条件两个方面:北部煤阶高、渗透率高、发育有效盖层;南部煤阶低、埋藏较浅、缺少有效盖层。综合分析, 鹤岗盆地北部煤层气成藏条件优于南部, 建议优先勘探开发。

关键词：鹤岗盆地,煤层气,成藏条件