淺析呼和湖凹陷水文地質條件和煤層氣成藏

馬晶翼 趙慶彬(大慶油田井下作業分公司工程地質技術大隊，黑龍江 大慶 163000)

1 地質概況

呼和湖凹陷位于海拉爾盆地，其西部為巴彥山隆起，東部為錫林貝爾凸起，西南與五一牧場凹陷毗鄰，東北部為伊敏凹陷，該凹陷東北窄、西南寬，長約90-100km，寬約10-40km，在我國境內面積約為2500km2，處于大興安嶺山地森林向呼倫貝爾草原的過渡帶。

2 地下水類型、含水巖系、巖組的結構和分布特征

2.1 地下水類型及隔水層

盆地地下水類型分為3種：(1)第四系砂礫巖孔隙潛水;(2)第三系、白堊系上統青元崗組孔隙裂隙水；(3)白堊系上統伊敏組裂隙孔隙承壓水,巖性以砂礫巖及煤為主，厚度一般在80—450m之間，富水性好，導水性強；(4)白堊系上統大磨拐河組二段裂隙水，主要巖性以煤及砂礫巖為主。

盆地內主要隔水層為第三系、白堊系的泥巖、泥質粉砂巖等,其中白堊系伊敏、大磨拐河組二段中的泥質巖分布較廣,厚度穩定,為區域性隔水層。

2.2 地下水的補、徑、排和水動力條件

大興安嶺隆起區基巖裂隙水、大氣降水及輝河上游地表水可直接補給深部的承壓含水層，在斜坡、陡坡上傾處，伊敏組煤層和大二段煤層與上覆含水層相接，為煤系地層地下水補給區；而盆地邊緣的過渡帶則為徑流區；排泄區是中南部的河流、沼澤和小型湖泊。

3 古水文地質條件分析

3.1 古水文地質旋回

呼和湖凹陷形成始于燕山運動第Ⅱ幕，至今盆地經歷了4次以抬升為主的垂向運動。相應有3期古水文地質旋回。其中,每個古水文地質旋回都包括沉積水文作用和風化淋濾作用2個水文地質作用階段。在新的沉降作用開始后,下伏的先期沉積地層被覆蓋,并逐漸處于封閉狀態而進入埋藏作用、水文地質作用時間，盆地3次古水文地質旋回的特征如表1。

3.2 早白堊世末期地下水流向分析

根據呼和湖凹陷下白堊統頂板地勢圖古水文地質第1旋回風化淋濾作用階段,古地下水的動力條件如圖所示:古地下水在靠近巴彥山隆起區是由北西流向南東,在下白堊統的末期,海拉爾盆地東部地下水的總體流向是向南,這和現代水文地質特點正好相反。這表明盆地東部水文地質條件繼承性不好。

4 煤層氣成藏模式

低煤階煤層氣賦存以吸附氣和游離氣為主，溶解氣很少。結合國內外低煤階煤層氣和生物氣勘探開發實踐，認為呼和湖凹陷存在以下2種低煤階煤層氣成藏模式。

4.1 盆緣緩坡晚期生物氣成藏模式

根據各井的氯離子濃度測定數據，當地層水處于滯流時，地層水中的氯離子濃度一般大于700ppm。根據He2、He6井資料，氯離子濃度大于700ppm，處于滯流，特別是He6井大于1000PPm，主要由于He2、He6井處于正斷層密集發育處，斷層附近可能因斷層泥的涂抹或側面泥巖層的遮擋為封閉,且斷層在青云崗組期發生了反轉，但He2井在2000m時氯離子急劇減小，小于500ppm，邊界控盆的同沉積斷層處于開啟狀態He2井在740m測得CH4的δ13C為-55.23‰(PDB)，為生物氣，反映了氯離子含量在786 ppm時，呼和湖凹陷水體仍相對活躍。He1井氯離子濃度基本小于700ppm，處于徑流；Hc7井在井深1000m以內，氯離子濃度小于700PPm,趨勢與He1井一致，證明在呼和湖凹陷中部區域地下水都處于弱徑流，有利于生物氣生成。

4.2 構造高點常規圈閉水動力成藏模式

生物氣在水力作用下，從高勢區運移至低勢區(構造高部位)，低勢區因壓力較低，氣體部分解吸成為游離氣，含氣飽和度增大，在良好的蓋層封蓋下形成游離氣富集區。除煤層構造高點外，與煤層互層的砂巖層若在蓋層封蓋下構造高點亦為富集區

在以往常規油氣勘探中發現，位于西部斜坡區的將軍廟構造帶，大一段頂界面發現的斷鼻圈閉面積39Km2;在東部陡坡區的胡舒廟構造群，大一段頂界面發現的斷鼻圈閉面積57Km2；大二段和伊敏組地層亦發育了大量的背斜圈閉，匹配上較活躍的水動力條件，形成具有經濟價值的構造高部位游離氣富集區。在呼和湖凹陷沉積時期，新生代地層普遍超覆在基底之上且泥巖發育，易形成上傾尖滅游離氣藏。

5 結語

5.1 地層水參與了低煤階煤層氣形成的全過程，呼和湖凹陷鄰近大興安嶺，降雨充沛，且接受山地森林的雨水、雪融水，形成的低礦化度弱徑流區利于甲烷菌的生長和生物氣的生成，有利于低煤階煤層氣藏的富集成藏。

5.2 加強盆地的水動力因素的研究，特別是側向水的徑流和對煤層氣的封堵性，作出地下水水化學類型圖和含水層等水位線及流向矢量圖，重視原生生物成因和次生生物成因氣的二次運移和圈閉條件的研究，如斷層遮擋、煤層尖滅等圈閉條件。

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