山西沁水煤层气田地质特征.docx

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山西沁水煤层气田地质特征

山西沁水煤层气田地质特征

1　自然地理环境

沁水煤层气田位于沁水盆地南部北纬36°以南，行政区划隶属于山西省晋城市，包括晋城、高平、沁水、阳城等县市。

区内地形为丘陵山地，沟谷发育，切割较深,地面海拔580m～1300m。

较大的河流为沁河，其它有固县河等支流常年有水，大多汇入沁河。

气候为大陆性气候，昼夜温差较大。

2　构造特征

里必区地形为山地地形，地表条件复杂，山体陡峭，沟谷切割，基岩出露，地表高差大，海拔高度700-1200m，总体构造形态为一北西倾斜坡带,地层平缓，地层倾角一般2°～7°，平均4°。

断层不发育，断距大于20m的断层仅在西南部分布，主要有寺头断层以及与之伴生的次一级断层，呈一组北东向—东西向正断层组成的弧形断裂带。

区内低缓、平行褶皱普遍发育，呈近南北和北北东向，褶皱的面积和幅度都很小，背斜幅度一般小于50m，延伸长度5km～10km，呈典型的长轴线性褶皱。

3　含煤层简况

沁水区块地层由老至新包括下古生界奥陶系中统峰峰组（O2f）、上古生界石炭系中统本溪组（C2b）、上统太原组（C3t）、二叠系下统山西组（P1s）、下石盒子组（P1x）、上统上石盒子组（P2s）、石千峰组（P2sh）、中生界三叠系T、新生界第三系（N）、第四系（Q），其中主要含煤地层石炭系上统太原组和二叠系下统山西组，在盆地内广泛分布，是本区煤层气勘探主要目的层。

山西组：

为三角洲沉积，一般有三角洲前缘河口砂坝、支流间湾逐渐过渡到三角洲平原相。

地层厚度8m～90m，一般60m左右，岩性为灰、深灰色砂泥岩互层夹煤层。

本组一般含煤2层～4层，自上而下编号为1#～4#，其中3#煤单层厚度大，全区分布稳定，总体具有东北厚西南薄的趋势，为山西组主要煤层。

沁水地区为3#煤层发育区，厚度3m～8m，局部夹炭质泥岩和泥岩夹矸1～2层。

3#煤层顶板岩性主要为泥岩、粉砂质泥岩，底板主要为粉砂岩和泥岩。

泥岩作为煤层顶、底板封盖层有利于煤层气的保存和集聚。

该组底部的K7砂岩，为本组底部的分界标志层，厚度最大可达10m，一般5m左右，以灰、灰白色中—细粒长石石英砂岩及石英砂岩为主，局部可相变为粉砂岩。

太原组：

为一套海陆交互相沉积的复合沉积地层，厚度59m～125m,一般大于70m，岩性为中-细粒砂岩、粉砂岩、粉砂质泥岩、泥岩、灰岩和煤互层，由5个从碎屑岩到石灰岩沉积的垂向层序构成，体现了海退-海进沉积旋回过程。

本组含煤层6层～12层，自上而下编号为5#～16#，其中底部15#煤层单层厚度大、分布稳定，是本区主力煤层，厚度5.2m～6.65m。

15#直接顶板岩性主要为泥岩或含钙泥岩，底板主要为泥岩。

K2石灰岩常常成为15#煤层的直接顶板，造成煤层气运移逸散，使煤层气井产水量增加。

该组底部普遍发育的K1砂岩及中上部数层浅海相石灰岩为其重要的区域对比标志层。

3.1　K1砂岩。

为本溪组与太原组分界的区域标志层。

岩性为灰、灰白、灰绿色中—粗粒或细粒石英砂岩、石英杂砂岩及岩屑石英杂砂岩，局部可相变为粉砂岩或泥岩。

厚度最大可达10m,一般5m左右。

3.2　K2～K5灰岩

区内普遍发育4层～5层石灰岩，K2～K5灰岩分布稳定，是重要的区域对比标志层。

其中K5灰岩稳定性较差，在部分地区相变为海相泥灰岩。

4　分组地层岩性简述,本区自上而下地层依次为：

4.1　新生界第四系（Q）

井段：

岩性为棕黄、褐黄色粘土夹粉—中砂层及砂砾层。

与下伏地层呈角度不整合接触。

4.2　古生界二叠系上统上石盒子组（P2s）

上部为灰绿、紫红色中—细砂岩与紫红色泥岩、粉砂质泥岩、粉砂岩互层；中部为灰白色中粗砂岩、含砾砂岩夹深灰色泥岩、粉砂岩；下部为灰色含鲕砾粘土岩。

与下伏地层整合接触。

4.3　古生界二叠系下统下石盒子组（P1x）

上部绿、灰绿色粉、细砂岩；中部为灰、灰白色中砂岩夹粉—细砂岩；下部为灰、深灰色泥岩与灰、浅灰色粉—细砂岩互层；底部为灰、灰白色中粒砂岩（K8砂岩）。

与下伏地层整合接触。

4.4　古生界二叠系下统山西组（P1s）

岩性为灰、深灰、灰黑色粉砂质泥岩与浅灰色粉—细砂岩、中砂岩及黑色煤互层，底部为灰、灰白色粉砂岩、细砂岩（K7砂岩）。

3#煤层为该区主力煤层。

与下伏地层整合接触。

4.5　古生界石炭系上统太原组（C3t）

上段岩性为深灰色、灰黑色泥岩、砂质泥岩、炭质泥岩、灰色细砂岩、泥质粉砂岩。

灰岩及煤层组成。

中段由深灰色泥岩、砂质泥岩、灰黑色炭质泥岩、灰色灰岩、细砂岩及煤层组成。

下段顶为主力煤层15#煤层，其下为深灰色砂质泥岩及灰色细砂岩。

与下伏地层整合接触。

4.6古生界石炭系中统本溪组（C2b）

灰色铝土质泥岩、深灰色砂质泥岩、灰黑色炭质泥岩夹灰色细砂岩及黑色煤层。

与下伏地层不整合接触。

4.7古生界奥陶系中统峰峰组（O2f）

主要为灰色厚层纯灰岩、花斑状灰岩和角砾状灰岩。

山西煤层气发展现状

2017年8月23日，山西省国土资源厅发布消息，山西省榆社-武乡深层煤层气资源调查项目取得重大突破，经国土资源部专家初步论证，预测煤层气、页岩气资源总量超过5000亿立方米（约合4亿吨原油当量），属超大型气田，具备建设大型煤层气产业基地的资源条件。

榆社-武乡区块是2015年省政府批准实施的煤层气、页岩气综合勘查项目，工作面积为1219.72平方公里。

经勘查，其中煤层气资源量2414.56亿立方米，页岩气资源总量3040.95亿立方米，为超大型气田（资源量大于300亿立方米为大型气田）。

其中在有利区388.51平方公里内，已获得煤层气、页岩气资源量1812亿立方米。

2017年4月5日进行了点火试采，单井日产量可达1000立方米。

据山西省国土资源厅厅长许大纯介绍，榆社-武乡区块气田煤层埋藏深度大于1300米，突破一般煤层气勘查在1000米以内的深度，标志着山西省深部煤层气勘探取得了重要技术创新和突破。

山西或成中国第四大天然气产区

在过去十几年时间当中，山西省因为盛产煤炭而闻名。

随着中国能源结构的调整，中国能源消费逐步向着低碳方向发展，煤炭消费产业受到一定冲击。

但山西省拥有的另外一种资源却在随之崛起，这就是伴随煤炭而存在的煤层气。

据悉，山西省埋深2000米以浅的煤层气预测资源量约为8.3万亿立方米（约合66亿吨石油），占全国总量近1/3。

山西煤层气储量丰富，这一产业已经被山西当地列为重点发展的产业。

8月21日，山西省发布《山西省煤层气资源勘查开发规划（2016—2020年）》（以下简称《规划》）。

根据《规划》，到2020年，山西省将力争煤层气抽采量达到200亿立方米，地面开采产能建设达到300~400亿立方米/年。

这意味着三年之后，山西省的煤层气利用率最高可超过200亿方，这相当于一个年产1600万吨的油田，可进入中国油气田产量排名前十。

而且根据《规划》的远景目标，到2025年，预计增加探明地质储量5000亿立方米，产量达到250~350亿立方米/年。

而250~350亿方煤层气量，可匹敌塔里木油田和西南油气田的天然气年产量，这将使山西省跻身中国的四大天然气产区之一。

截至2015年底，山西省累计探明煤层气地质储量5784.01亿立方米，约占全国的88%。

主要分布在沁水盆地和鄂尔多斯盆地东缘，其中沁水煤田4341.18亿立方米，河东煤田1228.55亿立方米，西山煤田214.28亿立方米。

在2015年，山西省煤层气产量达到60亿立方米（约合480万吨原油当量）。

根据山西省的规划，沁水煤田和河东煤田将成为重点打造的两大煤层气产业基地。

在山西从事煤层气开发的多家企业，可能因此获得新的发展机遇。

谁将分享山西千亿元天然气市场？

按照《规划》，2020年山西省煤层气勘探、抽采、运输、转化全产业链条产值达到1000亿元左右。

目前，山西省内从事煤层气产业的公司包括晋煤集团蓝焰煤层气公司、中石油华北油田山西煤层气勘探开发分公司、中联煤层气有限责任公司、亚美大陆煤层气公司等。

其中山西蓝焰煤层气公司是中国最大的煤层气开发企业。

该公司成立于2003年，是晋城煤业集团下属的专门从事煤层气的企业，承担晋城煤业集团地面煤层气抽采及利用工作，总部位于沁水县嘉峰镇。

据悉，山西蓝焰煤层气公司已累计建设完成煤层气地面抽采井3000余口，日抽采气量突破330万立方米，年抽采能力15亿立方米，地面煤层气抽采总量占到全国的60.7％。

除了山西当地企业，三大石油公司也有参与山西煤层气的开采，而其中最突出的，莫过于中石油华北油田。

中石油华北油田是山西沁水盆地煤层气田的主要作业者之一。

2006年5月29日，华北油田山西煤层气分公司正式成立，并在当年钻井超过100口。

截止2016年，华北油田山西煤层气分公司有投产井近2250口，已建产能年20亿立方米，日产气量超过230万立方米。

华北油田在沁水盆地煤层气的探明储量有2800多亿立方米，产量达到43亿立方米。

在煤层气开采技术方面，华北油田已成为国内最领先的企业之一。

在煤层气的地质研究、工程技术、生产管理等方面，都累积了不少经验。

华北油田在沁水的FZP04-5V煤层气水平井，目前单井累计产量已超过1亿立方米。

值得一提的是，在山西开发煤层气过程中，华北油田开展了独特的数字化气田建设，在国内也处于领先地位。

由于在沁水盆地的煤层气田地处山区，气田生产管理极为不便，所以在煤层气田建设初期，华北油田就开始引入自动化控制技术。

自2006年进入山西后，华北油田用6年时间在沁水盆地南部建成了中国第一个数字化、规模化、智能化煤层气田示范工程。

在山西，华北油田还同各类企业展开了煤层气技术、区块方面的合作。

与其合作的企业包括山西能源集团、格瑞克、亚美大陆、山西潞安集团、山西兰花集团等。

除了自营区块，华北油田也有多种形式的合作区块。

包括和山西能源的中中合作、和格瑞克（成庄）、亚美大陆（马必）的中外合作。

截止2017年8月，华北油田今年已在山西完钻107口煤层气井，并计划新钻井157口。

在钻井行业当前低迷的市场环境下，这一业务量可谓耀眼。

华北油田计划到2020年，煤层气年产量达到20亿方。

山西将引发煤层气革命

中国煤层气资源极为丰富。

据悉，中国埋深2000米以浅的煤层气资源有36.81万亿方，居世界第三位。

美国能源情报署（EIA）去年曾发布预测，到2040年，中国煤层气产量将占到全国天然气总产量的25%。

所以，煤层气的前景不可谓不诱人。

但在过去10年时间当中，煤层气的勘探开发总体并不十分顺利。

来自技术、矿权、基础设施等方面的阻碍，让煤层气产量没有达到最初规划的目标。

对于煤层气开采，不少企业也开始选择退出。

但随着全球新一轮天然气热潮的兴起，中国对煤层气的热情又一次燃了起来。

国家不仅提高了“十三五”期间煤层气的补贴，在去年11月还发布了煤层气勘探开发项目进口物资免征进口税收的通知。

值得注意的是，为了加快资源勘探开发进程，山西省这次推出的煤层气《规划》还提出，除了稳步推进煤层气勘查开采体制机制改革，有序放开煤层气上游勘探市场，引入社会资本，还将整合省内煤层气资源勘查开发力量，成立山西省煤层气开发的旗舰企业，承接省级财政投资勘查项目的后续开发。

此外在8月17日，山西省国土厅还通过门户网站向社会发布了煤层气区块探矿权公开出让公告，此次出让共涉及柳林石西、介休等10个区块，总面积约2043平方公里，预测总资源量约为4300亿方，将以招标方式竞争性出让，从经济实力、技术水平、以往业绩、企业信誉、勘查投入、实施方案、绿色勘查等方面，综合评标确定竞得人。

大气田被发现、新政策出炉、天然气热持续升温，这一次，煤层气能把握住发展机遇吗？

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