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鹤岗盆地煤层气资源潜力分析www.614646.com
发布日期:2020-01-30 23:39   来源:未知   阅读:

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  (中国石油大庆油田有限责任公司勘探开发研究院,黑龙江 大庆 1637121)

  摘 要:鹤岗盆地煤炭资源量大,是黑龙江省主要的产煤盆地之一,2009年大庆油田成功部署和施工的 鹤煤1井,对认清鹤岗盆地煤层气资源量和资源潜力具有重要意义。本文基于煤田和油田的钻井和地震等资 料对鹤岗盆地煤层气进行了成藏条件分析,基于地震等资料的构造条件分析认为,鹤岗盆地张性断层发育,期次多,发育复查,互相切叠,不利于煤层气的保存。利用煤田钻井资料及鹤煤1井资料,对鹤岗盆地煤层 特征分析,认为南山矿、新一和鸟山矿的煤层厚度大,累计厚度一般均大于60m,主力煤层单层厚度达10m 以上;其主力煤层埋深适中,鹤煤1井揭示主力煤层埋深均在1000m以上;煤阶适中,一般以气肥煤为主,向东部随埋深增大而增大;通过已钻探的煤层气井统计分析,鹤岗煤田含气性南部较低,北部含气量高,可 达到工业开采标准;鹤煤1井的储层特征分析表明,鹤岗盆地大部分煤层储层物性较差,只有少量煤层割理 发育,适合开采煤层气。综上认为鹤岗盆地南山矿、新一和鸟山矿矿区显示出较好的富集潜力,对三个矿区 进行了资源量的估算,储量十分可观,为303.75×108m3。综合分析认为鹤岗盆地的张性断裂导致构造煤的 发育、勘探力度不够和针对构造煤的勘探方法的不清,是制约鹤岗盆地煤层气勘探实现突破的核心问题。

  鹤岗盆地位于黑龙江省小兴安岭东麓与三江平原的接壤处,呈近南北向分布,北起四方山菜地,南 至阿凌达河,西临永利-蔬圆一带,东迄新华-圆头山一线km。鹤岗 盆地煤炭资源开发较早,由北到南依次为石头庙子、兴山、新一、鸟山、南山、大陆、富力、峻德、新 华等10个矿区,工业储量16×108t,可采储量8×108t[1]。

  随着美国煤层气勘探理论和开发技术的不断突破,带动了世界上30多个重要产煤国的煤层气研究 与发展[2~4]。1989年联合国环保署援助项目 “中国煤层气资源开发” 的实施,正式拉开了我国煤层气 地面开发研究的序幕。通过与美国煤层气成功开发煤层气盆地的类比[5~7],鹤岗盆地成为重要的煤层 勘探区之一。

  鹤岗地区对矿井瓦斯的商业利用价值认识较早,1984年开始使用抽放瓦斯作为优质燃料,1992年 开始进入居民实用阶段至今。目前,仅在南山矿实现了瓦斯抽放综合利用[8~9]。

  鹤岗盆地煤层气勘探始于1998年,中联煤层气公司、黑龙江省计委、鹤岗矿务局、黑龙江省煤管 局、鹤岗市政府5个单位联合,在峻德、兴安地区施工了两口煤层气参数井兼生产试验井(HE-01、 HE-02)。2002年,中联煤层气公司、黑龙江计委、黑龙江省煤田地质局在南山、新一、鸟山区进行 勘探,布置了4口煤层气参数井兼生产试验井(鹤参3、鹤参4、鹤参5、鹤参6),先期施工了一口参 数井(鹤参3)。2009年,中联煤层气公司在新一地区施工了一口试验井,对该井进行排采试验,日产 气量达到1400m3/d。

  2009年11月21日鹤岗发生重大瓦斯爆炸,为落实省和油公司领导指示精神,东方心经马报中国联通挪动用户全年累计净增343既是国,体现大庆油田社会 责任,2009年至2010年大庆油田本着降低安全事故和解决环境污染的初衷,在新一矿和鸟山矿施工三 口煤层气评价井,取得较好的效果。

  随着煤层气勘探力度的加大,对鹤岗盆地资源前景有了较为明确的认识,经充分分析研究确定南 山、新一和鸟山矿区为今后勘探开发的重点靶区,但由于成藏条件较为复杂,给勘探工作带来一定的 困难。

  区域构造通过对煤层生成和赋存状态的控制作用,影响到煤层气的生成和富集。因此,正确认识煤 田区域构造特征是分析煤层气资源赋存规律的基础。

  鹤岗盆地位于佳木斯地块的西北部,盆地西缘为南北走向的牡丹江断裂,盆地东南边界为依兰—伊 通断裂(图1)。盆地基底主要由前古生界麻山群、黑龙江群深变质岩系及元古宙混合花岗岩、华力西 期花岗岩等共同组成。鹤岗盆地由四个一级构造单 元组成,自西向东为:红旗断陷、连二岭—伏尔基 河隆起、宝泉岭断陷、都鲁河隆起,总体表现为 “坳隆相间” 的展布特征。

  鹤岗煤田为一走向近南北,向东倾斜的单斜构 造,倾角15°~35°。受基底刚性的影响,盆地内褶 皱作用较微弱,断裂构造十分发育,以正断裂为主,可分成南北向、东西向、www.614646.com!北北东向、北东向、北东 东向、北西向和北北西向多组。断裂数量多、期次 多,相互截切、交织在一起,造成断裂构造格局复 杂化。

  张性断层的开放性不利于煤层气的保存。由于 受到拉张作用,断面附近由于构造应力释放而成为 低压区,煤层中吸附甲烷大量解析,从断面逸散,对煤层气藏起到破坏作用。

  鹤岗煤田主要含煤地层为下白垩统城子河组,含煤地层总厚730~1310m,煤田共发育40余层煤,其中可采及局部可采煤层36层,主要可采煤层[10]包括3#、11#、15#、17#、18#、21#、22#、30#、 33#9个煤层(图2),其中主力煤层为11#、15#和 18#煤层(图3)。

  从全区煤层发育情况来看,煤层厚度大连续性好,具备良好的资源潜力。整体上以新一矿为中心向 南、向北逐渐变薄,其中煤层厚度大于60m的主要分布在新一、南山和鸟山矿,兴安、峻德矿的只在 局部地区发育(图5)。鹤煤1井揭示的煤层累计厚度达到100m以上,新一矿显示出较好的勘探前景。

  鹤岗盆地煤层在西缘埋藏较浅,甚至出露地表,向东埋藏逐渐加深,但煤层厚度变薄。依据煤田钻 井资料和鹤煤1井揭示的煤层情况(图4),煤层最大埋深在1000m以浅,矿区边界以外没有钻井控制,依据地震解释推测其最大埋深可达2000m。鹤岗盆地煤层埋藏深度适中,有利于煤层气的勘探开发[5]。

  相同地质条件下,通常认为煤层含气量随煤的变质程度增大而升高。鹤岗煤田以低—中等变质的气 煤、肥煤为主,煤阶由西向东随埋藏深度的增加煤的变质程度增大;由于燕山期岩浆岩的侵入,使煤层 发生了热接触变质作用,使得煤的变质程度由南向北煤质逐渐增高(图4)。峻德、兴安矿区以气煤和 长焰煤为主,中部的富力、南山、新一矿区为肥煤,鸟山矿区变为焦煤,兴山矿东部分布有贫煤和无烟 煤(图6)。因此,鹤岗盆地煤层含气量北部高于南部。

  从鹤煤1井的测试结果上看,煤层气含量较高,鹤煤1井共解析样品23个,含气量基本大于 2m3/t。620~654m井段的含气量都在5m3/t以上,最高可达9.3m3/t,甲烷浓度在80%以上,已经达到 工业标准。

  物性因素主要包括孔隙、渗透率、割理、吸附能力、储层压力、解析压力等。从前人研究的结果可 知,鹤岗盆地的孔隙度和渗透率均较低[11]。通过对鹤煤1井23块样品的观测认为新一矿地区构造煤发 育,以暗煤为主,含少量亮煤,煤体结构破碎,以粉煤为主,含少量碎块,割理无法观测(图7)。表 1中651.73-652.13井段含气量高,达到9.3m3/t,含气饱和度为67%,储层压力和解析压力较高,适 合进行压裂改造进行煤层气解析排采。

  表1 鹤煤1井储层物性参数表——储层压力为按压力梯度为0.77MPa/100m的估算值

  通过分析鹤岗地区基础地质条件、综合前人研究结果和鹤煤1井取得的相关数据,认为新一、鸟山 和南山地区是今后煤层气勘探的最有利区。考虑到目前得开采能力和经济因素,将1500m作为界限,对新一、鸟山和南山矿区的煤层气资源量进行了预测。南山矿煤炭资源储量为9.03×108t,煤层气储量 为139.5×108m3/t,新一、鸟山矿区煤炭资源量为22.32×108t,煤层气资源量为164.2×108m3/t。

  (1)在充分剖析鹤煤1井实测数据的基础上,对鹤岗盆地的基础地质特征,煤层埋深、厚度、变 质程度、煤层含气性和储层特征等成藏条件进行系统的研究,认为鹤岗盆地具备成为重要煤层气开发基 地的潜力,目前制约鹤岗盆地实现突破的关键因素是勘探力度不够,对于构造煤的勘探方法认识不清。

  (2)鹤岗盆地煤层以气煤和肥煤为主,演化程度中等;含气量和含气饱和度相对较低,但是厚层 的煤和较小的层间距可以弥补演化程度低导致的气源不足;煤岩以粉煤为主,破碎较为严重,给后期压 裂改造工艺带来了不小的挑战;盆地后期改造强烈,张性断裂发育,构造煤广泛分布,对煤层气勘探来 说是一把双刃剑,构造煤既可以成为煤层气高富集区,又可以破坏煤层气成藏。

  (3)虽然鹤岗盆地构造较为破碎,但是中部的南山、新一和鸟山矿区煤层气资源丰富,储量可观。鹤煤1井的成功钻探证明了大庆油田具备开发煤层气的实力,掌握较为成熟的煤层气勘探方法,同时树 立了尽早实现煤层气工业突破的信心。

  [1]杨敏芳,孙斌,张丽琳,等.鹤岗盆地煤层气赋存特征及勘探开发潜力[J].天然气工业,2010,30(11): 26~29.

  [8]刘靖阳.鹤岗矿区煤层气利用与展望[J].煤炭技术,2002,21(11):3-4.

  [9]赵淑荣.鹤岗煤田煤层气利用初步评价[J].煤炭技术,2009,28(3):144-145.

  [10]秦勇,桑树勋.鹤岗矿区煤层气资源评价[R].徐州:中国矿业大学,2005.

  [11]李五忠,赵庆波,吴国干.中国煤层气开发与利用[M].北京:石油工业出版社,2008.

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