山西沁水煤层气田地质特征.doc

山西沁水煤层气田地质特征1自然地理环境沁水煤层气田位于沁水盆地南部北纬36以南，行政区划隶属于山西省晋城市，包括晋城、高平、沁水、阳城等县市。区内地形为丘陵山地，沟谷发育，切割较深,地面海拔580m1300m。较大的河流为沁河，其它有固县河等支流常年有水，大多汇入沁河。气候为大陆性气候，昼夜温差较大。2构造特征里必区地形为山地地形，地表条件复杂，山体陡峭，沟谷切割，基岩出露，地表高差大，海拔高度700-1200m，总体构造形态为一北西倾斜坡带,地层平缓，地层倾角一般27，平均4。断层不发育，断距大于20m的断层仅在西南部分布，主要有寺头断层以及与之伴生的次一级断层，呈一组北东向东西向正断层组成的弧形断裂带。区内低缓、平行褶皱普遍发育，呈近南北和北北东向，褶皱的面积和幅度都很小，背斜幅度一般小于50m，延伸长度5km10km，呈典型的长轴线性褶皱。3含煤层简况沁水区块地层由老至新包括下古生界奥陶系中统峰峰组(O2f)、上古生界石炭系中统本溪组(C2b)、上统太原组(C3t)、二叠系下统山西组(P1s)、下石盒子组(P1x)、上统上石盒子组(P2s)、石千峰组(P2sh)、中生界三叠系T、新生界第三系(N)、第四系(Q)，其中主要含煤地层石炭系上统太原组和二叠系下统山西组，在盆地内广泛分布，是本区煤层气勘探主要目的层。山西组：为三角洲沉积，一般有三角洲前缘河口砂坝、支流间湾逐渐过渡到三角洲平原相。地层厚度8m90m，一般60m左右，岩性为灰、深灰色砂泥岩互层夹煤层。本组一般含煤2层4层，自上而下编号为1#4#，其中3#煤单层厚度大，全区分布稳定，总体具有东北厚西南薄的趋势，为山西组主要煤层。沁水地区为3#煤层发育区，厚度3m8m，局部夹炭质泥岩和泥岩夹矸12层。3#煤层顶板岩性主要为泥岩、粉砂质泥岩，底板主要为粉砂岩和泥岩。泥岩作为煤层顶、底板封盖层有利于煤层气的保存和集聚。该组底部的K7砂岩，为本组底部的分界标志层，厚度最大可达10m，一般5m左右，以灰、灰白色中细粒长石石英砂岩及石英砂岩为主，局部可相变为粉砂岩。太原组：为一套海陆交互相沉积的复合沉积地层，厚度59m125m,一般大于70m，岩性为中-细粒砂岩、粉砂岩、粉砂质泥岩、泥岩、灰岩和煤互层，由5个从碎屑岩到石灰岩沉积的垂向层序构成，体现了海退-海进沉积旋回过程。本组含煤层6层12层，自上而下编号为5#16#，其中底部15#煤层单层厚度大、分布稳定，是本区主力煤层，厚度5.2m6.65m。15#直接顶板岩性主要为泥岩或含钙泥岩，底板主要为泥岩。K2石灰岩常常成为15#煤层的直接顶板，造成煤层气运移逸散，使煤层气井产水量增加。该组底部普遍发育的K1砂岩及中上部数层浅海相石灰岩为其重要的区域对比标志层。 3.1K1砂岩。为本溪组与太原组分界的区域标志层。岩性为灰、灰白、灰绿色中粗粒或细粒石英砂岩、石英杂砂岩及岩屑石英杂砂岩，局部可相变为粉砂岩或泥岩。厚度最大可达10m,一般5m左右。3.2K2K5灰岩区内普遍发育4层5层石灰岩，K2K5灰岩分布稳定，是重要的区域对比标志层。其中K5灰岩稳定性较差，在部分地区相变为海相泥灰岩。4分组地层岩性简述,本区自上而下地层依次为：4.1新生界第四系(Q)井段：岩性为棕黄、褐黄色粘土夹粉中砂层及砂砾层。与下伏地层呈角度不整合接触。4.2古生界二叠系上统上石盒子组(P2s)上部为灰绿、紫红色中细砂岩与紫红色泥岩、粉砂质泥岩、粉砂岩互层；中部为灰白色中粗砂岩、含砾砂岩夹深灰色泥岩、粉砂岩；下部为灰色含鲕砾粘土岩。与下伏地层整合接触。4.3古生界二叠系下统下石盒子组(P1x)上部绿、灰绿色粉、细砂岩；中部为灰、灰白色中砂岩夹粉细砂岩；下部为灰、深灰色泥岩与灰、浅灰色粉细砂岩互层；底部为灰、灰白色中粒砂岩(K8砂岩)。与下伏地层整合接触。4.4古生界二叠系下统山西组(P1s)岩性为灰、深灰、灰黑色粉砂质泥岩与浅灰色粉细砂岩、中砂岩及黑色煤互层，底部为灰、灰白色粉砂岩、细砂岩(K7砂岩)。3#煤层为该区主力煤层。与下伏地层整合接触。4.5古生界石炭系上统太原组(C3t)上段岩性为深灰色、灰黑色泥岩、砂质泥岩、炭质泥岩、灰色细砂岩、泥质粉砂岩。灰岩及煤层组成。中段由深灰色泥岩、砂质泥岩、灰黑色炭质泥岩、灰色灰岩、细砂岩及煤层组成。下段顶为主力煤层15#煤层，其下为深灰色砂质泥岩及灰色细砂岩。与下伏地层整合接触。4.6古生界石炭系中统本溪组（C2b）灰色铝土质泥岩、深灰色砂质泥岩、灰黑色炭质泥岩夹灰色细砂岩及黑色煤层。与下伏地层不整合接触。4.7 古生界奥陶系中统峰峰组（O2f）主要为灰色厚层纯灰岩、花斑状灰岩和角砾状灰岩。山西煤层气发展现状2017年8月23日，山西省国土资源厅发布消息，山西省榆社-武乡深层煤层气资源调查项目取得重大突破，经国土资源部专家初步论证，预测煤层气、页岩气资源总量超过5000亿立方米(约合4亿吨原油当量)，属超大型气田，具备建设大型煤层气产业基地的资源条件。榆社-武乡区块是2015年省政府批准实施的煤层气、页岩气综合勘查项目，工作面积为1219.72平方公里。经勘查，其中煤层气资源量2414.56亿立方米，页岩气资源总量3040.95亿立方米，为超大型气田（资源量大于300亿立方米为大型气田）。其中在有利区388.51平方公里内，已获得煤层气、页岩气资源量1812亿立方米。2017年4月5日进行了点火试采，单井日产量可达1000立方米。据山西省国土资源厅厅长许大纯介绍，榆社-武乡区块气田煤层埋藏深度大于1300米，突破一般煤层气勘查在1000米以内的深度，标志着山西省深部煤层气勘探取得了重要技术创新和突破。山西或成中国第四大天然气产区在过去十几年时间当中，山西省因为盛产煤炭而闻名。随着中国能源结构的调整，中国能源消费逐步向着低碳方向发展，煤炭消费产业受到一定冲击。但山西省拥有的另外一种资源却在随之崛起，这就是伴随煤炭而存在的煤层气。据悉，山西省埋深2000米以浅的煤层气预测资源量约为8.3万亿立方米（约合66亿吨石油），占全国总量近1/3。山西煤层气储量丰富，这一产业已经被山西当地列为重点发展的产业。8月21日，山西省发布山西省煤层气资源勘查开发规划（20162020年）（以下简称规划）。根据规划，到2020 年，山西省将力争煤层气抽采量达到200 亿立方米，地面开采产能建设达到300400 亿立方米/年。这意味着三年之后，山西省的煤层气利用率最高可超过200亿方，这相当于一个年产1600万吨的油田，可进入中国油气田产量排名前十。而且根据规划的远景目标，到2025年，预计增加探明地质储量5000 亿立方米，产量达到250350 亿立方米/年。而250350 亿方煤层气量，可匹敌塔里木油田和西南油气田的天然气年产量，这将使山西省跻身中国的四大天然气产区之一。截至2015年底，山西省累计探明煤层气地质储量5784.01亿立方米，约占全国的88%。主要分布在沁水盆地和鄂尔多斯盆地东缘，其中沁水煤田4341.18 亿立方米，河东煤田1228.55 亿立方米，西山煤田214.28 亿立方米。在2015年，山西省煤层气产量达到60亿立方米（约合480万吨原油当量）。根据山西省的规划，沁水煤田和河东煤田将成为重点打造的两大煤层气产业基地。在山西从事煤层气开发的多家企业，可能因此获得新的发展机遇。谁将分享山西千亿元天然气市场？按照规划，2020年山西省煤层气勘探、抽采、运输、转化全产业链条产值达到1000 亿元左右。目前，山西省内从事煤层气产业的公司包括晋煤集团蓝焰煤层气公司、中石油华北油田山西煤层气勘探开发分公司、中联煤层气有限责任公司、亚美大陆煤层气公司等。其中山西蓝焰煤层气公司是中国最大的煤层气开发企业。该公司成立于2003年，是晋城煤业集团下属的专门从事煤层气的企业，承担晋城煤业集团地面煤层气抽采及利用工作，总部位于沁水县嘉峰镇。据悉，山西蓝焰煤层气公司已累计建设完成煤层气地面抽采井3000余口，日抽采气量突破330万立方米，年抽采能力15亿立方米，地面煤层气抽采总量占到全国的60.7。除了山西当地企业，三大石油公司也有参与山西煤层气的开采，而其中最突出的，莫过于中石油华北油田。中石油华北油田是山西沁水盆地煤层气田的主要作业者之一。2006年5月29日，华北油田山西煤层气分公司正式成立，并在当年钻井超过100口。截止2016年，华北油田山西煤层气分公司有投产井近2250口，已建产能年20亿立方米，日产气量超过230万立方米。华北油田在沁水盆地煤层气的探明储量有2800多亿立方米，产量达到43亿立方米。在煤层气开采技术方面，华北油田已成为国内最领先的企业之一。在煤层气的地质研究、工程技术、生产管理等方面，都累积了不少经验。华北油田在沁水的FZP04-5V煤层气水平井，目前单井累计产量已超过1亿立方米。值得一提的是，在山西开发煤层气过程中，华北油田开展了独特的数字化气田建设，在国内也处于领先地位。由于在沁水盆地的煤层气田地处山区，气田生产管理极为不便，所以在煤层气田建设初期，华北油田就开始引入自动化控制技术。自2006年进入山西后，华北油田用6年时间在沁水盆地南部建成了中国第一个数字化、规模化、智能化煤层气田示范工程。在山西，华北油田还同各类企业展开了煤层气技术、区块方面的合作。与其合作的企业包括山西能源集团、格瑞克、亚美大陆、山西潞安集团、山西兰花集团等。除了自营区块，华北油田也有多种形式的合作区块。包括和山西能源的中中合作、和格瑞克（成庄）、亚美大陆（马必）的中外合作。截止2017年8月，华北油田今年已在山西完钻107口煤层气井，并计划新钻井157口。在钻井行业当前低迷的市场环境下，这一业务量可谓耀眼。华北油田计划到2020年，煤层气年产量达到20亿方。山西将引发煤层气革命中国煤层气资源极为丰富。据悉，中国埋深2000米以浅的煤层气资源有36.81万亿方，居世界第三位。美国能源情报署（EIA）去年曾发布预测，到2040年，中国煤层气产量将占到全国天然气总产量的25%。所以，煤层气的前景不可谓不诱人。但在过去10年时间当中，煤层气的勘探开发总体并不十分顺利。来自技术、矿权、基础设施等方面的阻碍，让煤层气产量没有达到最初规划的目标。对于煤层气开采，不少企业也开始选择退出。但随着全球新一轮天然气热潮的兴起，中国对煤层气的热情又一次燃了起来。国家不仅提高了“十三五”期间煤层气的补贴，在去年11月还发布了煤层气勘探开发项目进口物资免征进口税收的通知。值得注意的是，为了加快资源勘探开发进程，山西省这次推出的煤层气规划还提出，除了稳步推进煤层气勘查开采体制机制改革，有序放开煤层气上游勘探市场，引入社会资本，还将整合省内煤层气资源