李啟濤 （山東勝利職業(yè)學(xué)院油氣勘查與信息工程系，山東東營(yíng)257097）

陳慶春 （中石化勝利油田分公司臨盤(pán)采油廠，山東臨邑251507）

惠民凹陷南坡煤成氣勘探前景分析

李啟濤 （山東勝利職業(yè)學(xué)院油氣勘查與信息工程系，山東東營(yíng)257097）

陳慶春 （中石化勝利油田分公司臨盤(pán)采油廠，山東臨邑251507）

通過(guò)大量的實(shí)際資料分析，認(rèn)為惠民凹陷南部斜坡及其鄰近地區(qū)石炭系－二疊系煤層厚度大、有機(jī)質(zhì)豐度高、熱演化程度中等偏高，具有生成煤成氣的有利條件。同時(shí)，該區(qū)域靠近二次生氣中心，儲(chǔ)蓋組合類(lèi)型多樣，成藏條件較好，部分地區(qū)有望形成較大規(guī)模氣藏。根據(jù)盆地模擬計(jì)算，得出了該區(qū)煤成氣的數(shù)量及其資源量，對(duì)有利成藏區(qū)帶進(jìn)行了評(píng)價(jià)，指出曲堤地壘東段、濟(jì)陽(yáng)地塹東部為勘探有利區(qū)域。

惠民凹陷；煤成氣；資源潛力；有利區(qū)帶

渤海灣盆地石炭－二疊系有3大聚煤中心，煤層最厚的是文安斜坡，最厚達(dá)30～35m；其次是東濮北部，最厚25～30m；而惠民凹陷及鄰近地區(qū)（圖1）煤層厚度最大為20～25m，一般15～22m。現(xiàn)今，東濮凹陷已經(jīng)發(fā)現(xiàn)工業(yè)煤成氣藏［1］，文安地區(qū)氣藏大部分天然氣也來(lái)自石炭－二疊系煤層［2］，而且大城地區(qū)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了大型煤層氣氣藏，獲得了工業(yè)煤層氣氣流，遠(yuǎn)景煤層氣資源量達(dá)1350×108m3。因而從區(qū)域類(lèi)比的角度看研究區(qū)應(yīng)該具有良好的煤成氣形成條件和一定規(guī)模的煤成氣儲(chǔ)量。下面通過(guò)對(duì)惠民凹陷的煤巖和成烴條件的分析，預(yù)測(cè)該區(qū)的煤成氣勘探前景。

圖1 研究區(qū)構(gòu)造區(qū)劃圖

1 烴源巖特征

1.1 煤層展布特征

從鉆井資料來(lái)看，研究區(qū)的不同區(qū)域、不同層位煤層的展布特征有一定差異。上石炭統(tǒng)本溪組在濟(jì)古1井附近屬于開(kāi)闊臺(tái)地相，沉積的地層主要以碳酸鹽巖為主，無(wú)煤層；太原組煤層占地層厚度的4.55%；下二疊統(tǒng)山西組煤層占地層厚度的2.43%。曲古2井附近上石炭統(tǒng)本溪組煤層較厚，占地層厚度的8.62%；太原組煤層占地層厚度的2.89%；下二疊統(tǒng)山西組煤層占地層厚度的2.4%。曲古2井區(qū)代表了三角洲地區(qū)煤層發(fā)育狀況。判參1井附近上石炭統(tǒng)本溪組至下二疊統(tǒng)山西組，煤層厚度較厚，占地層厚度的7.38%～8.84%，是較長(zhǎng)時(shí)期潮坪沼澤沉積的反映。白古1井區(qū)與判參1井區(qū)沉積環(huán)境相似，石炭系煤層占地層厚度的7.95%～8.92%，但由于剝蝕作用其二疊系地層缺失，殘留煤層變薄。

根據(jù)鉆井資料、三維地震資料，編制了研究區(qū)石炭系－二疊系的煤層厚度分布圖［3］。石炭系－二疊系煤層在判參1井區(qū)最厚（達(dá)34.1m），在濟(jì)古1井區(qū)最?。▋H14.1m），大部分地區(qū)的煤層厚度在20m左右。

1.2 煤層有機(jī)質(zhì)豐度

研究區(qū)石炭系－二疊系煤巖烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度分析結(jié)果見(jiàn)表1。分析表明，煤的總有機(jī)碳含量在30.9%～80.6%，類(lèi)型以腐殖型為主，并含有部分腐泥腐殖型，氯仿瀝青“A”含量在0.6%以上，總烴在40%以上，生烴潛力較大，主要為中等－好的烴源巖。

表1 研究區(qū)有機(jī)碳與熱解分析結(jié)果

1.3 煤層熱演化程度

惠民凹陷南坡晚古生代煤種較全，由低變質(zhì)的褐煤至高變質(zhì)的無(wú)煙煤均有，但以低階煤為主。太原組煤層，以腐殖煤為主，并有少量過(guò)渡性的腐殖煤－腐泥煤和腐泥煤。煤階以氣煤為主，適合煤成氣的生成與聚集。

根據(jù)研究區(qū)煤層樣品實(shí)測(cè)鏡質(zhì)體反射率（Ro）、H／C原子比、熱解分析等分析結(jié)果判斷，研究區(qū)煤層演化程度差別較大，從成熟至高過(guò)成熟均有。通過(guò)研究成烴演化史［2～4］可知，研究區(qū)內(nèi)曾有2次大規(guī)模生氣過(guò)程。第1次生氣過(guò)程是在中三疊世末，石炭系－二疊系的埋藏深度迅速增大，達(dá)到3000m左右，地溫超過(guò)100℃，Ro為0.55%～0.75%。晚三疊世研究區(qū)抬升剝蝕，在白堊紀(jì)到古近紀(jì)大部分地區(qū)進(jìn)入第2次生氣階段。

2 成藏特征研究

2.1 儲(chǔ)蓋組合

研究區(qū)從儲(chǔ)層情況分析，曲堤地壘及濟(jì)陽(yáng)地塹東部的晚古生代砂巖具有較好的儲(chǔ)集條件。蓋層較為發(fā)育，其中以明化鎮(zhèn)組、館陶組、沙一段和沙三段到沙四段的厚層泥巖為有效蓋層。結(jié)合惠民地區(qū)油氣運(yùn)聚史，研究區(qū)有利儲(chǔ)蓋組合包括自生自?xún)?chǔ)自蓋側(cè)堵組合、自生自蓋下儲(chǔ)組合和自生上儲(chǔ)上蓋的組合，其中以自生自?xún)?chǔ)自蓋側(cè)堵組合為主。

2.2 成藏期次

該區(qū)包裹體與烴類(lèi)運(yùn)移等流體活動(dòng)密切相關(guān)［5］。根據(jù)惠民凹陷南坡的包裹體等分析結(jié)果，該區(qū)發(fā)生的流體活動(dòng)主要有3期，相應(yīng)的古地溫分別為80～100℃，120～130℃和140～150℃。研究認(rèn)為，煤成氣最有利的一次成藏過(guò)程是第三紀(jì)末到第四紀(jì)進(jìn)行排氣運(yùn)移并聚集的，此時(shí)晚古生代地層埋藏較深，古地溫為140～150℃，無(wú)斷裂活動(dòng)或斷裂活動(dòng)微弱，生成的大量煤成氣聚集在奧陶系頂部的風(fēng)化殼、二疊系與下第三系砂巖儲(chǔ)層中，所以這期形成的氣藏可以作為勘探重點(diǎn)。而另2期流體活動(dòng)由于后期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響，形成的氣藏較難保存，不應(yīng)作為主要勘探對(duì)象［6］。

2.3 保存條件

由于中生代強(qiáng)烈的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和火山活動(dòng)，新生代后生成的煤成氣成為僅存的有效氣源，也使該區(qū)的天然氣勘探工作應(yīng)圍繞二次生氣中心展開(kāi)。古近系的厚層泥巖可以阻止中古生代的油氣向上逸散，沙三段時(shí)期的異常高壓和沙四段時(shí)期的膏巖層也增大了封蓋能力。研究區(qū)煤成氣主要通過(guò)曲堤斷層向曲堤地壘和濟(jì)陽(yáng)地塹的東部運(yùn)移。而齊廣斷層由于后期魯西隆起的抬升作用，使?jié)?yáng)地塹南部的煤成氣很難保存。其東部的白橋斷層在古近紀(jì)活動(dòng)減弱，雖然可以起到阻止?jié)?yáng)地塹的氣體散失的作用，但不利于煤成氣運(yùn)移至王判鎮(zhèn)潛山帶聚集。

3 煤成氣前景預(yù)測(cè)

3.1 煤成氣資源量估算

通過(guò)盆地模擬，得到了研究區(qū)石炭系－二疊系煤巖的生氣量、排氣量（表2），借鑒國(guó)內(nèi)外研究成果，確定了相應(yīng)的排聚系數(shù)，從而計(jì)算出惠民凹陷南坡生排氣量及資源量。

表2 研究區(qū)生排氣量及資源量

大量勘探實(shí)踐表明，煤成氣藏一般圍繞著煤成氣生氣中心分布。該區(qū)生氣中心位于濟(jì)陽(yáng)地塹東部和曲堤地壘東部，由于南北向展布的白橋斷層于新生代二次生氣期已經(jīng)停止活動(dòng)，加之?dāng)嗝嫫骄?，基本上是封閉的，使煤成氣難以向東運(yùn)移到王判鎮(zhèn)潛山。有效氣源運(yùn)聚方向應(yīng)該是來(lái)自曲堤地壘東段和濟(jì)陽(yáng)地塹。

3.2 煤成氣有利區(qū)帶

惠民凹陷南坡根據(jù)古生界基底可以劃分為4個(gè)主要的構(gòu)造區(qū)帶（見(jiàn)圖1），即濟(jì)陽(yáng)地塹、曲堤潛山構(gòu)造帶、王判鎮(zhèn)潛山帶和西南緩坡帶。

3.2.1 濟(jì)陽(yáng)地塹

曲古1井煤成氣工業(yè)氣流證實(shí)濟(jì)陽(yáng)地塹存在煤成氣工業(yè)氣藏。根據(jù)儲(chǔ)、蓋組合，該區(qū)可能存在2類(lèi)煤成氣藏。

1）中、淺層氣藏 位于館陶組下部泥巖區(qū)域蓋層之下，有利含氣層系為古近系。研究區(qū)沙二段、沙三段砂巖百分含量偏低，一般25%左右，砂巖被大段泥巖包裹，儲(chǔ)蓋組合有利，切割至古生界的曲堤斷層為深部煤成氣運(yùn)移提供了通道，伴生的圈閉為有利聚集場(chǎng)所（例如曲古1井沙二段圈閉）。

2）深層氣藏 位于深層區(qū)域蓋層石炭系－二疊系之下，或上古生界煤系地層自生自?xún)?chǔ)形成原生氣藏。濟(jì)陽(yáng)地塹內(nèi)存在一大型的、被斷層復(fù)雜化的背斜構(gòu)造［6］，圈閉面積達(dá)20km2，該構(gòu)造形成于沙二段－沙三段沉積時(shí)期，對(duì)二次生氣的煤成氣來(lái)講是有效圈閉。而且該構(gòu)造斷層活動(dòng)量較小，背斜形態(tài)較完整，保存條件有利。預(yù)測(cè)含氣面積5km2，煤成氣儲(chǔ)量20×108m3。

該區(qū)成藏過(guò)程較為復(fù)雜［7，8］，后生演化作用對(duì)該區(qū)域的煤成氣藏有較大的改造作用（圖2）。通過(guò)研究其成藏史推測(cè)煤成氣主要的聚集層位應(yīng)為石炭系－二疊系砂巖與沙二段－沙三段砂巖，特別是濟(jì)陽(yáng)地塹東部為SN向反向斷層遮擋的斷塊圈閉是有利目標(biāo)。這類(lèi)氣藏的規(guī)模自明化鎮(zhèn)期至今是不斷增大的，應(yīng)該成為該區(qū)下一步勘探的主要對(duì)象。

圖2 濟(jì)陽(yáng)地塹煤成氣成藏事件圖

3.2.2 曲堤潛山構(gòu)造帶

該構(gòu)造帶鄰近二次生氣中心，氣源充足。此構(gòu)造帶上有3個(gè)長(zhǎng)期繼承性的古鼻狀構(gòu)造，有利圈閉面積可達(dá)110km2，上部新生界披覆構(gòu)造面積達(dá)174.3km2，構(gòu)造可靠，高點(diǎn)落實(shí)。古生界勘探目的層高點(diǎn)埋深在1800～3150m之間；其主要儲(chǔ)層類(lèi)型有砂巖、碳酸鹽巖和火成巖，儲(chǔ)集性能良好，結(jié)合發(fā)育的蓋層，儲(chǔ)蓋組合達(dá)15種之多。

在曲堤鼻狀構(gòu)造新生界含油層系中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)1500×104t的石油儲(chǔ)量，按照目前找到的圈閉面積預(yù)測(cè)，該區(qū)帶上煤成氣總量應(yīng)在（100～150）×108m3之上，應(yīng)作為今后的重點(diǎn)勘探區(qū)域。

3.2.3 西南緩坡帶

該區(qū)氣源條件較為有利，古近系東營(yíng)組和沙一段－沙三段自北向南依次剝蝕尖滅，其上覆蓋了館陶組下部穩(wěn)定的泥巖，同時(shí)由于存在緩坡背景上的大型鼻狀構(gòu)造，有利于形成地層和構(gòu)造油氣藏。

研究區(qū)石炭系－二疊系埋深達(dá)4000～5400m，二次生氣面積150～220km2，僅次于濟(jì)陽(yáng)地塹東部，成為第2個(gè)煤成氣生成中心。夏口斷層在研究區(qū)具有拉張性質(zhì)，有良好的開(kāi)啟性，是煤成氣運(yùn)移的良好通道。

3.2.4 王判鎮(zhèn)潛山構(gòu)造帶

該構(gòu)造帶盡管具有多個(gè)油氣來(lái)源，包括來(lái)自地幔的非烴氣，但煤成氣氣源不足。白古1井和判參1井在鉆至奧陶系風(fēng)化殼時(shí)泥漿漏失嚴(yán)重，說(shuō)明該區(qū)帶風(fēng)化殼儲(chǔ)集性相當(dāng)好，是研究區(qū)的主要儲(chǔ)層之一。其蓋層條件也較好，為石炭系－二疊系的海陸交互相泥巖沉積。

研究區(qū)構(gòu)造帶上有3排反向屋脊?jié)撋剑ㄒ?jiàn)圖1），構(gòu)造圈閉面積大，總面積共有130km2。同時(shí)，主要目的層（奧陶系和石炭系－二疊系）高點(diǎn)落實(shí)，埋深都小于3000m，且構(gòu)造形成早于油氣運(yùn)移期，利用圈閉法預(yù)測(cè)天然氣地質(zhì)儲(chǔ)量為（64～86）×108m3。

通過(guò)對(duì)濟(jì)陽(yáng)探區(qū)煤成氣分布規(guī)律研究表明，煤成氣藏多位于埋深適中的斜坡構(gòu)造帶，并具有構(gòu)造背景相對(duì)穩(wěn)定、封蓋條件相對(duì)較好、晚期生氣復(fù)式運(yùn)移、構(gòu)造控制近源成藏等特點(diǎn)。具體到研究區(qū)，較為有利的煤成氣聚集區(qū)應(yīng)在有效生氣中心附近的構(gòu)造圈閉中，包括曲堤地壘東段、濟(jì)陽(yáng)地塹東部等。西南緩坡帶潛力較小，而王判鎮(zhèn)潛山構(gòu)造帶的煤成氣潛力主要取決于該區(qū)域內(nèi)白橋斷層的封閉性，初步認(rèn)為其潛力較差。

4 結(jié) 論

1）惠民凹陷南坡石炭系－二疊系煤炭資源豐富，煤層厚度較大。煤炭類(lèi)型豐富，從褐煤至無(wú)煙煤均有，煤階齊全，但以低階煤為主。

2）煤系地層有機(jī)質(zhì)類(lèi)型腐殖型為主，并有部分腐泥型，惠民凹陷南坡曲堤地壘和濟(jì)陽(yáng)地塹的煤層熱演化程度中等－較高。

3）惠民凹陷新生代以來(lái)生成的煤成氣為有效氣源，其運(yùn)移方向主要為沿著曲堤斷層向曲堤地壘東段和濟(jì)陽(yáng)地塹運(yùn)移。曲堤地壘及濟(jì)陽(yáng)地塹的東部?jī)?chǔ)集條件較好、儲(chǔ)蓋組合類(lèi)型多樣，鄰近二次生氣中心，具有有利的成藏條件。

4）根據(jù)研究區(qū)煤成氣資源量估算與區(qū)帶評(píng)價(jià)，認(rèn)為可將曲堤地壘東段、濟(jì)陽(yáng)地塹東部作為研究區(qū)下一步勘探的重點(diǎn)區(qū)域。

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［編輯］ 宋換新

27 Exploration Prospects of Coal－formed Gas in the South Slope of Huimin Depression

LI Qi－tao，CHEN Qing－chun

（First Authors address：Department of Oil and Gas Exploration and Information Technology，Shandong Shengli Vocational College，Dongying257097，Shandong，China）

Through data analyzes，it was considered that the coal bed of Carboniferous－Permian in the southern slope of Huimin Depression and its neighboring regions had the characteristics of thick coal bed，high organic abundance，and medium－h(huán)igh thermal evolution，and it had the advantages of coal－formed gas generation.Meanwhile，the area was closed to the secondary gas generation center，it has multiple reservoir－seal assemblages and satisfactory hydrocarbon accumulation conditions.It was possible for forming large gas reservoir in some part of the area.According to basin simulation results，the amount of coal－formed gas and its resources can be obtained，and after the evaluation of the favorable gas play，it is pointed out that the east of Qudi Horst and Jiyang Graben are favorable oil exploration areas.

Huimin Depression；coal－formed gas；resource potential；favorable zone

book=325,ebook=325

TE122.1

A

1000－9752（2012）07－0027－05

2012－04－22

李啟濤（1961－），男，1986年華東石油學(xué)院畢業(yè)，副教授，現(xiàn)主要從事油氣田地質(zhì)勘探與開(kāi)發(fā)的教學(xué)與研究工作。