選區評價在煤層氣新區塊勘探期的應用

王艷峰 徐 斌

（山西藍焰控股股份有限責任公司，山西 晉城 048000）

煤層氣選區評價階段主要以地質理論為基礎，充分利用以往的勘察勘探資料，在選區評價原則的指導下，完成煤層氣初步地質研究任務，整體評價有利區塊的煤層氣勘探開發潛力，任務是確定勘探方向和開采價值的勘探目標，提出有利目標區域。

總結勘探初期經驗，根據前期的煤炭普查情況、二維地震解釋成果、原和順區塊鉆井排采結果及馬坊東區塊已完鉆井數據，以構造分區為評價單元，從構造復雜程度、8 號和15 號煤層厚度、埋深、含氣量及保存條件五個方面對區塊進行評價分析[1-7]。

1 區塊概況

山西馬坊東區塊位于沁水盆地東緣北部，太行山隆起的西側。區域內總體構造形態為走向NNE、傾向NWW 的單斜構造，受新華夏系構造的影響，區域內褶曲呈雁行排列，彼此平行。作為太行山塊隆與沁水塊坳分界的晉獲褶斷帶對區域構造格局的形成和發展具有重要的控制作用，主要有位于區塊西部的沾尚～武鄉～陽城坳褶帶，呈NNE 向斜貫沁水盆地，總體為一復式向斜，沁水塊坳之主體構造，主要構造形跡為一系列褶皺，個體規模一般不大，為極開闊平緩褶曲。斷裂以NE、NNE、NEE向斷層為主，主要分布于煤田的西部、西北部以及東南緣。在煤田周邊及南東部局部發育近EW 向和NE 向的斷層組形成的地壘構造。

2 構造評價

根據山西馬坊東區塊內二維地震解釋成果，對山西馬坊東區塊4 個區帶展開構造評價，主要從影響煤層氣富集的陷落柱、斷層、地層傾角、局部背斜向斜發育特征等因素著手，評價依據見表1。評價結果顯示，Ⅰ類構造區帶為曲旺褶皺帶（位于區塊的西北部），Ⅱ類構造區帶為廣陽褶皺帶和安豐褶皺帶（位于區塊的東北部）。Ⅰ類構造區帶為目前勘探的重點有利構造區帶。山西馬坊東區塊內的西寨構造發育較多陷落柱，斷層較發育，構造條件較復雜，不利于煤層氣勘探。

3 煤層厚度評價

15 號煤層煤厚是有利目標評價的基礎評價參數，8 號煤層煤厚是有利目標評價的關鍵評價參數。

馬坊東區塊內鉆井揭露15 號煤層2.95～8.3 m，一般5～8 m。二維地震資料解釋結果顯示，15 號煤層在區塊內穩定分布，煤厚5～8 m 分布面積超過區塊面積一半，主要分布在曲旺褶皺帶、廣陽褶皺帶和安豐褶皺帶。

太原組8 號煤層厚度工區內一般厚1～3 m，分布穩定，東北部和西南部鉆井證實有2～4 m 煤層分布，局部是煤層氣勘探的重點層位。

4 煤層埋深

此前原和順區塊煤層氣勘探主要集中在1000 m以淺，但58口煤層氣井（組）的鉆探和排采試驗表明，1000 m 以淺15 號煤層含氣量較低（＜10 m3/t），解吸壓力低（＜1.2 MPa），單井產量低（＜500 m3/t）。1000 m 以深鉆探3 口井（和6、和7 及和11），15號煤層含氣量大于10 m3/t，解吸壓力超過2 MPa，和6 井排采穩產1500 m3/d，顯示和順區塊深部煤層氣勘探前景較好。

馬坊東區塊內15 號煤層埋深變化較大，根據已完數據，15 號煤層底板在1 012.6～1 555.81 m 之間變化。國內煤層氣勘探開發成果和經驗表明：煤層埋深對煤儲層滲透性控制作用明顯，對煤層氣開發效果的影響甚為關鍵，故將15 號煤層埋深列為關鍵評價因素。

綜合含氣量和單井產量分析認為，山西馬坊東區塊埋深1000～1500 m 的15 號煤層資源條件相對較有利。考慮目前后期壓裂改造效果，1200 m 以淺的15 號煤層條件后期改造方式多，效果好。

5 含氣量評價

根據目前已完井數據，15 號煤層含氣量現場解吸范圍為10.22～20.58 m3/t（濕重，未做等溫吸附），平均12.31 m3/t（濕重，未做等溫吸附）；8 號煤層含氣量現場解吸范圍為10.5～14.93 m3/t（濕重，未做等溫吸附），平均11.96 m3/t（濕重，未做等溫吸附）。原和順區塊15 號煤層含氣量小于10 m3/t 的煤層氣井解吸壓力普遍較低（＜1.2 MPa），單井產量低（＜500 m3/t）。結合原和順區塊的含氣量分布特征和排采效果，將參與目標評價的含氣量下限值定為10 m3/t。

6 主要煤層頂底板特征

山西馬坊東區塊8、9 號煤層沉積環境主要為三角洲平原沉積環境，區內煤層厚度變化大，不穩定。研究區太原組晚期8 號煤頂板為泥巖，底板巖性以泥巖為主（圖1），東北部為砂巖、粉砂巖（圖2）。根據區內勘探鉆孔統計，太原組8 號煤頂板泥巖厚度一般1.65～8.55 m，底板泥巖的厚度變化在2.16～8.85 m 之間。

圖1 8 煤頂板巖性圖

圖2 8 煤底板巖性圖

區塊15 號煤層沉積環境為碎屑巖潮坪環境，區內煤層厚度穩定，中部太原組15 號煤層頂板以砂巖為主，南部和北部為泥巖，底板全區為泥巖。太原組15 號煤頂板泥巖厚度一般3.2～8.1 m，頂板砂巖一般厚2～16.25 m（圖3）；底板泥巖的厚度變化在6.55～21 m 之間，平均厚約10 m（圖4）。

圖3 15 煤頂板巖性圖

圖4 15 煤頂板巖性圖

7 有利區塊評價結果

將以上五個要素依次進行疊加，山西馬坊東區塊15 號煤層有利目標區評價標準如下：位于Ⅰ類構造區帶；15 號煤層厚度5～8 m；埋深＜1400 m；含氣量＞14 m3/t；煤層氣保存條件較好。按此標準評價出1 個有利目標區（見表1）。15 號煤層煤層氣綜合評價結果顯示，Ⅰ類有利區分布在曲旺褶皺帶，面積約為71 km2；Ⅱ類有利區分布在廣陽褶皺帶和安豐褶皺帶，面積約為115 km2。

表1 15 號煤層勘探目標評價表

山西馬坊東區塊8 號煤層有利目標區評價標準如下：8 號煤層厚度2～4 m；埋深＜1300 m；含氣量＞14 m3/t；煤層氣保存條件較好。按此標準評價出2個有利目標區（見表2）。

表2 8 號煤層勘探目標評價表

8 號煤層煤層氣綜合評價結果顯示，Ⅰ類有利區分布在曲旺褶皺帶南部、廣陽褶皺帶和安豐褶皺帶的東北部，總面積為113 km2；Ⅱ類有利區分布在廣陽褶皺帶和安豐褶皺帶中部，面積為140 km2。

8 結語

（1）煤層氣富集高產區的形成有很多的因素，但在新區塊的前期勘探過程中提前可以獲取的資料很少，因此需要在現有的資料中結合前期的物探成果，逐一提煉出相對準確且權重較大的儲層及地質因素。

（2）本文優選了5 個權重較大且相對獨立的影響因素：構造狀況、煤層厚度、煤層埋深、含氣量及頂底板巖性，采用因素疊加法形成了有利區的評價指標。最終分別預測出該區塊15 號和8 號煤層相對有利的區域：① 15 號煤層的最有利區位于區塊的西北區域，面積約為71 km2；② 8 號煤層的最有利區位于區塊的東北區域和西南區域，面積合計約為45 km2。