山西石楼地区煤层气地质评价与开发前景研究.pdf

山西石楼地区煤层气地质评价及开发前景研究 刘贻军辛文杰 (中联煤层气有限责任公司，北京，100011) 摘要石楼地区位于河东煤田中部，煤层气基本地质参数较好。各层煤的显微 煤岩组分中镜质组和半镜质组含量高，煤阶以中等变质程度的肥煤和焦煤为主， 含气量高，渗透性较好。煤层气的后期保存奈件和岩性封闭性较好。聚煤作用之 后的区域构造运动对煤层气的后期保存没有造成很大的破坏作用，反而提高了煤 层割理及裂隙发育程度。水文地质条件良好。有利于煤层气保存。在比较有利的 勘探开发地区地形地貌条件良好，有利于工程施工。 关键词煤层气地质参数评价勘探开发丽靖石楼地区L 1概述 河东煤田是我国煤层气最富集的地区之一，其煤层气资源量占全国煤层气资源总量的 8％左右。石楼地区位于山西省河东煤田中部，面积较大，勘探程度比较低，主要的地质 资料包括小比例尺的区域地质调查和区域地球物理勘探以及煤田普查工作，一些煤层气勘 探井和地方小型煤矿的勘探资料。通过对所得资料的详细分析、研究，认为此区块煤层气 勘探开发潜力较大。 2区域地质特征 2．1地层 石楼地区晚古生代及中生代地层自下而上依次为石炭系本溪组(Q6)和太原组 (巳t)；二叠系山西组(11s)、下石盒子组(Plx)、上石盒子组(P2s)和石千峰组 (P2sh)；三叠系刘家沟组(T1 延长组(13Y)。其中主要含煤层系为石炭系太原组和二叠系山西组。 2．2构造 石楼地区位于鄂尔多斯盆地东缘，呈南北条带状展布。其东紧邻吕粱隆起，南北两端 分别与秦岭及阴山两个东西向构造带接触。…这一特定的大地构造位置，决定了本区在中 新生代构造强烈活动时期形成的地质构造具有独特性。它既有别于活动强烈的山西地块先 期挤压褶皱，后期伸展、断陷，而又不同于相对稳定的鄂尔多斯盆地。该地区长期以来构 造变形相对微弱，表现为过渡性质的盆缘构造类型。 本区的基本构造形态主要形成于中生代燕山期。由于其东界离石大断裂是一条近南北 向构造带，断裂以东的吕梁隆起带也呈南北向展布，因此南北向构造是控制本区构造变形 一72— 的主体构造。断裂以西研究区内的煤层产状总体上也为南北走向，倾向向西的单斜，在单 斜的背景上又发育南北向宽缓褶皱，断层不很发育。 该区内主要断层为紫荆山断裂带(即离石大断裂南段)，总体走向为北北西向。其东 盘出露的地层为太古界、寒武一奥陶系及少量石炭一二叠系；西盘出露的地层基本为中生 代地层。 紫荆山断裂带主要由逆断层构成，断裂带宽度可达1—5kmL2J，以压性断层为主L3J， 一般情况下，主断层面东倾，倾角较大，60。一80。。东盘(上盘)较老地层逆冲于西盘较 新地层之上，但局部地段断面西倾，反映了断裂面具波状起伏的压性特征。断距一般为 300～600m，局部可达1000m。 研究区在东西方向上构造基本稳定，除东部靠近断裂带地层倾角较大外，向西在不受 该大断裂带影响的地区构造基本稳定，地层倾角小，一般为40左右，成为平缓向西倾斜的 单斜构造。在中部以宽缓的褶皱发育为特色，其中基本以石楼县城为中心发育南北走向的 石楼背斜为代表，使煤系地层埋深变浅。 3煤层气地质特征 3．1煤层气基本地质参数 3．1．1煤厚 石楼地区含煤地层主要为石炭系太原组和二叠系山西组。煤层厚度主要与古气候、古 沉积环境有关。根据沉积特征分析，太原组煤层形成于海侵过程中，聚煤作用发生在以海 相环境为主的滨海平原上，海侵作用有利于滨海平原泥炭沼泽化，堆积泥炭层并被埋藏保 存。该环境中形成的煤层厚度大，延伸范围广，分布稳定。山西组煤层形成于海退过程 中，聚煤作用发生在海退形成的滨湖三角洲及湖泊、泻湖等以过渡相和陆相为主的环境 中。该环境中形成的煤层厚度变化比较大，延伸范围局限，砂泥质夹层较多，分布稳定性 比较差，但煤层中硫含量较低。 该地区主力煤层为4，5号以及8，9，10号煤层，总厚度一般为8～12m。其中4，5 号厚度1．7—7．Om，一般为3．Om，8，9，10号厚度为2．2—7．Om，平均为5．Om左右。 3．1．2煤岩及煤质 研究区太原组及山西组各层煤的宏观煤岩组分以亮煤为主，次为暗煤。宏观煤岩类型 主要为半亮型和半暗型，光亮型次之，少量暗淡型。煤层主要为条带状、线理状结构，次 为均一状结构，块状构造。 各层煤的显微煤岩组分中有机组分一般为镜质组和半镜质组，