淺談遼寧省鐵法煤層氣田地質特征及煤層氣賦存規律

■李鹿鵬，林曉影，徐躍忠 ■東北煤田地質局101勘探隊，遼寧 調兵山 112700

遼寧省鐵嶺市鐵法煤層氣田位于遼寧省東北部，鐵嶺、法庫交界處的調兵山市境內，東距鐵嶺市35km，西距法庫縣13km，南距沈陽市120km。

1 煤層氣田地質特征

鐵法煤層氣田位于松遼盆地的東南側，其東西兩側丘陵起伏，中部平坦，氣田內地勢較為低平。鐵法盆地受緯向構造和新華夏系構造控制，沉積環境特征、構造特征明顯，煤層氣地質規律性強:

(1)鐵法煤層氣田地質除受區域構造控制外，還受氣田內二級構造控制，即:鐵法向斜一級構造控制;氣田內的大明背斜、樸起向斜、曉明背斜、曉南背斜等二級構造控制。宏觀上可劃分為2個瓦斯地質構造單元，即:以大明背斜軸為核心的近東西走向的北部構造單元;以大興(鐵法)向斜軸為核心的近南北走向的南部構造單元。

(2)鐵法盆地為菱形狹長盆地，從沉積環境角度分析，鐵法盆地聚煤中心在西部一線。氣田的東西部沉降的幅度不均衡，儲層環境西部好于東部，主要煤層氣儲層都集中分布在西部。反映在巖性上，西部巖性較細，泥巖分布連續性好，東部巖性較粗，泥巖分布連續很差;西部沉積時有豐富成烴物源，而且東部為湖邊——河相沉積，植物碎屑不足，很多被泥沙取代。氣田西(南)部成烴條件好，且泥巖蓋層較發育，所以，氣田西(南)部的煤層氣生成和封蓋條件都好于東部。

(3)儲層埋藏深度的增加不僅因地應力增高而使煤層和圍巖的透氣性降低，而且瓦斯向地表運移的距離也增大，這兩者的變化均朝著有利于封存、而不利于放散煤層氣方向發展。鐵法煤盆地為傾伏向斜，傾伏方向南西，北部大明一礦見有煤層露頭，南部煤層埋深極值達1000m。所以該氣田南部的煤層氣埋藏賦存條件優于北部。

(4)鐵法煤層氣田儲層形成期正值燕山運動期，氣田內構造多為同沉積構造，同沉積向斜核部、同沉積斷層下盤為厚煤層，為煤層氣的生成賦存提供了條件，同時煤層厚度變化的加大為煤層氣的涌出創造了條件。

(5)氣田內發育有寬緩的短軸褶曲，背斜核部張扭性斷層、裂隙發育，為煤層氣逸散提供了通道，該部位煤層氣含量較低;同沉積向斜核部，儲層較厚，埋藏較深，煤層氣聚集性好。所以氣田西部的向斜核部煤層氣含量較高，壓力也較高。氣田內的次生褶曲如大明背斜、小明背斜、遼河屯向斜、蔡牛背斜等褶曲也為寬緩的短軸褶曲，對煤層氣的影響不甚明顯。

(6)氣田向斜西翼傾角較小，煤層氣不易順層逸散。但是由于儲層頂部泥巖層分布連續性差，與砂巖層基本是條帶式相間分布，泥巖整體屏蔽功能削弱。

2 鐵法煤層氣田煤層氣賦存分布規律

受太平洋庫拉板塊俯沖碰撞作用，燕山運動對儲層的形成起到了主導作用;喜山運動對該煤層氣田起到了改造作用。盆地的形成及后期改造，控制著儲層賦存及特定的構造形態，使煤層氣賦存分布有如下特征:

(1)鐵法煤田(儲層)煤質牌號為長焰煤-氣煤，隨著煤層埋置深度的增加，煤變質程度相應提高，煤質牌號逐漸由以長焰煤為主，氣煤次之。轉化為以氣煤為主，長焰煤次之。大體上上含煤段以長焰煤為主，下含煤段以氣煤為主。所以下含煤段的瓦斯生儲條件要好于上含煤段。煤田(儲層)內由北向南，由東向西煤層氣含量有所提高。

(2)隨著煤層(儲層)埋置深度的變化，煤層瓦斯分帶現象明顯。4煤層在大明煤礦(本部)井田北部煤層露頭處有一850m左右寬的瓦斯風化帶;大明煤礦(立井)4煤層埋藏深度均不足200m，CH4百分含量小于80%，故該礦4煤層均處瓦斯風化帶內。

(3)雖然該煤田4、7煤層(儲層)都屬于高瓦斯煤層，但是其煤層氣含量、壓力由北向南有增加的趨勢。是由于構造干擾，煤層(儲層)厚度、煤層埋深由北向南、由東向西有增加的趨勢所致。

(4)氣田南北分別為鐵嶺-開原-舒蘭斷裂、通江口-開原斷裂，均為緯向構造。東西分別為冮屯斷裂、老河口-珠爾山斷裂，為北北東向新華夏構造。新華夏構造復合、切割、控制緯向構造。外圍構造的復合控制關系，決定了氣田內部構造特征。氣田張性正斷層發育，寬緩向斜內部發育次生寬緩短軸褶曲。氣田內煤層氣賦存受構造控制較為明顯，盆地西側向斜核部煤層氣含量較高;斷層附近含量較低，斷層尖滅點、交叉點煤層氣相對集中，多為煤層氣涌出異常帶。

(5)該氣田的巖漿巖是影響煤層氣賦存與涌出的主要地質因素。早期巖漿巖雖然分布較廣，但由于主要以噴出巖分布于下白堊統中，對煤系地層影響不大，所產生的影響僅限于巖漿通道及其周圍數米范圍內。中期火成巖主要以巖墻和巖珠分布，且分布范圍有限，因此對煤系地層的影響也非常有限。晚期火成巖主要以復式巖床狀分布于煤系內，因此，在巖漿侵入及成巖過程中對儲層及煤層氣生成產生的影響最大。根據氣田勘探鉆孔和煤炭采掘揭露情況，晚期巖漿活動有如下特征和規律:

①主要沿斷層面上侵，在上侵過程中向兩側侵，形成復式巖床侵入體。因此，火成巖分布主要受斷層控制，其中較大的巖體一般位于兩條斷層的交接部位和構造破碎帶部位。

②巖漿多沿煤層(儲層)頂底板侵入，縱向上上含煤段比下含煤段多，上含煤段深部比淺部多。

③火成巖對煤層的影響程度主要與煤層的相對位置及巖體大小有關。火成巖出現在煤層(儲層)頂板時，影響較輕;出現在煤層(儲層)底板時，則影響較大;出現在煤層(儲層)之中時，則影響最大。

④火成巖對煤層(儲層)的影響在巖漿上侵通道及沿煤層中侵入部位，一般表現為煤層被吞蝕，形成無煤帶或薄煤帶。

除局部地區對煤層產生破壞外，火成巖對煤層的影響主要是煤變質程度增高，生氣量增大，含氣量增加。另外侵入到煤層頂板以上的巖漿巖，對煤層氣起到了圈閉封蓋作用。煤田內瓦斯異常涌出點多為火成巖活躍地段。

3 結束語

影響鐵法煤層氣田煤層氣形成及賦存的主要地質因素是巖漿活動、地質構造、煤的變質程度、煤層厚度及其穩定性。較好的蓋層屏蔽和較大的煤層厚度與埋深，創造了良好的煤層氣賦存條件，提高了煤層氣壓力。巖漿巖侵入體的擠壓與烘烤在提高煤層氣生儲運的同時，降低了煤層氣儲層的結構和強度。對煤層氣的分布規律存在一定程度的干擾和破壞。