惠民凹陷南坡煤成气勘探前景分析

李启涛 （山东胜利职业学院油气勘查与信息工程系，山东东营257097）

陈庆春 （中石化胜利油田分公司临盘采油厂，山东临邑251507）

惠民凹陷南坡煤成气勘探前景分析

李启涛 （山东胜利职业学院油气勘查与信息工程系，山东东营257097）

陈庆春 （中石化胜利油田分公司临盘采油厂，山东临邑251507）

通过大量的实际资料分析，认为惠民凹陷南部斜坡及其邻近地区石炭系－二叠系煤层厚度大、有机质丰度高、热演化程度中等偏高，具有生成煤成气的有利条件。同时，该区域靠近二次生气中心，储盖组合类型多样，成藏条件较好，部分地区有望形成较大规模气藏。根据盆地模拟计算，得出了该区煤成气的数量及其资源量，对有利成藏区带进行了评价，指出曲堤地垒东段、济阳地堑东部为勘探有利区域。

惠民凹陷；煤成气；资源潜力；有利区带

渤海湾盆地石炭－二叠系有3大聚煤中心，煤层最厚的是文安斜坡，最厚达30～35m；其次是东濮北部，最厚25～30m；而惠民凹陷及邻近地区（图1）煤层厚度最大为20～25m，一般15～22m。现今，东濮凹陷已经发现工业煤成气藏［1］，文安地区气藏大部分天然气也来自石炭－二叠系煤层［2］，而且大城地区已经发现了大型煤层气气藏，获得了工业煤层气气流，远景煤层气资源量达1350×108m3。因而从区域类比的角度看研究区应该具有良好的煤成气形成条件和一定规模的煤成气储量。下面通过对惠民凹陷的煤岩和成烃条件的分析，预测该区的煤成气勘探前景。

图1 研究区构造区划图

1 烃源岩特征

1.1 煤层展布特征

从钻井资料来看，研究区的不同区域、不同层位煤层的展布特征有一定差异。上石炭统本溪组在济古1井附近属于开阔台地相，沉积的地层主要以碳酸盐岩为主，无煤层；太原组煤层占地层厚度的4.55%；下二叠统山西组煤层占地层厚度的2.43%。曲古2井附近上石炭统本溪组煤层较厚，占地层厚度的8.62%；太原组煤层占地层厚度的2.89%；下二叠统山西组煤层占地层厚度的2.4%。曲古2井区代表了三角洲地区煤层发育状况。判参1井附近上石炭统本溪组至下二叠统山西组，煤层厚度较厚，占地层厚度的7.38%～8.84%，是较长时期潮坪沼泽沉积的反映。白古1井区与判参1井区沉积环境相似，石炭系煤层占地层厚度的7.95%～8.92%，但由于剥蚀作用其二叠系地层缺失，残留煤层变薄。

根据钻井资料、三维地震资料，编制了研究区石炭系－二叠系的煤层厚度分布图［3］。石炭系－二叠系煤层在判参1井区最厚（达34.1m），在济古1井区最薄（仅14.1m），大部分地区的煤层厚度在20m左右。

1.2 煤层有机质丰度

研究区石炭系－二叠系煤岩烃源岩有机质丰度分析结果见表1。分析表明，煤的总有机碳含量在30.9%～80.6%，类型以腐殖型为主，并含有部分腐泥腐殖型，氯仿沥青“A”含量在0.6%以上，总烃在40%以上，生烃潜力较大，主要为中等－好的烃源岩。

表1 研究区有机碳与热解分析结果

1.3 煤层热演化程度

惠民凹陷南坡晚古生代煤种较全，由低变质的褐煤至高变质的无烟煤均有，但以低阶煤为主。太原组煤层，以腐殖煤为主，并有少量过渡性的腐殖煤－腐泥煤和腐泥煤。煤阶以气煤为主，适合煤成气的生成与聚集。

根据研究区煤层样品实测镜质体反射率（Ro）、H／C原子比、热解分析等分析结果判断，研究区煤层演化程度差别较大，从成熟至高过成熟均有。通过研究成烃演化史［2～4］可知，研究区内曾有2次大规模生气过程。第1次生气过程是在中三叠世末，石炭系－二叠系的埋藏深度迅速增大，达到3000m左右，地温超过100℃，Ro为0.55%～0.75%。晚三叠世研究区抬升剥蚀，在白垩纪到古近纪大部分地区进入第2次生气阶段。

2 成藏特征研究

2.1 储盖组合

研究区从储层情况分析，曲堤地垒及济阳地堑东部的晚古生代砂岩具有较好的储集条件。盖层较为发育，其中以明化镇组、馆陶组、沙一段和沙三段到沙四段的厚层泥岩为有效盖层。结合惠民地区油气运聚史，研究区有利储盖组合包括自生自储自盖侧堵组合、自生自盖下储组合和自生上储上盖的组合，其中以自生自储自盖侧堵组合为主。

2.2 成藏期次

该区包裹体与烃类运移等流体活动密切相关［5］。根据惠民凹陷南坡的包裹体等分析结果，该区发生的流体活动主要有3期，相应的古地温分别为80～100℃，120～130℃和140～150℃。研究认为，煤成气最有利的一次成藏过程是第三纪末到第四纪进行排气运移并聚集的，此时晚古生代地层埋藏较深，古地温为140～150℃，无断裂活动或断裂活动微弱，生成的大量煤成气聚集在奥陶系顶部的风化壳、二叠系与下第三系砂岩储层中，所以这期形成的气藏可以作为勘探重点。而另2期流体活动由于后期构造运动影响，形成的气藏较难保存，不应作为主要勘探对象［6］。

2.3 保存条件

由于中生代强烈的构造运动和火山活动，新生代后生成的煤成气成为仅存的有效气源，也使该区的天然气勘探工作应围绕二次生气中心展开。古近系的厚层泥岩可以阻止中古生代的油气向上逸散，沙三段时期的异常高压和沙四段时期的膏岩层也增大了封盖能力。研究区煤成气主要通过曲堤断层向曲堤地垒和济阳地堑的东部运移。而齐广断层由于后期鲁西隆起的抬升作用，使济阳地堑南部的煤成气很难保存。其东部的白桥断层在古近纪活动减弱，虽然可以起到阻止济阳地堑的气体散失的作用，但不利于煤成气运移至王判镇潜山带聚集。

3 煤成气前景预测

3.1 煤成气资源量估算

通过盆地模拟，得到了研究区石炭系－二叠系煤岩的生气量、排气量（表2），借鉴国内外研究成果，确定了相应的排聚系数，从而计算出惠民凹陷南坡生排气量及资源量。

表2 研究区生排气量及资源量

大量勘探实践表明，煤成气藏一般围绕着煤成气生气中心分布。该区生气中心位于济阳地堑东部和曲堤地垒东部，由于南北向展布的白桥断层于新生代二次生气期已经停止活动，加之断面平缓，基本上是封闭的，使煤成气难以向东运移到王判镇潜山。有效气源运聚方向应该是来自曲堤地垒东段和济阳地堑。

3.2 煤成气有利区带

惠民凹陷南坡根据古生界基底可以划分为4个主要的构造区带（见图1），即济阳地堑、曲堤潜山构造带、王判镇潜山带和西南缓坡带。

3.2.1 济阳地堑

曲古1井煤成气工业气流证实济阳地堑存在煤成气工业气藏。根据储、盖组合，该区可能存在2类煤成气藏。

1）中、浅层气藏 位于馆陶组下部泥岩区域盖层之下，有利含气层系为古近系。研究区沙二段、沙三段砂岩百分含量偏低，一般25%左右，砂岩被大段泥岩包裹，储盖组合有利，切割至古生界的曲堤断层为深部煤成气运移提供了通道，伴生的圈闭为有利聚集场所（例如曲古1井沙二段圈闭）。

2）深层气藏 位于深层区域盖层石炭系－二叠系之下，或上古生界煤系地层自生自储形成原生气藏。济阳地堑内存在一大型的、被断层复杂化的背斜构造［6］，圈闭面积达20km2，该构造形成于沙二段－沙三段沉积时期，对二次生气的煤成气来讲是有效圈闭。而且该构造断层活动量较小，背斜形态较完整，保存条件有利。预测含气面积5km2，煤成气储量20×108m3。

该区成藏过程较为复杂［7，8］，后生演化作用对该区域的煤成气藏有较大的改造作用（图2）。通过研究其成藏史推测煤成气主要的聚集层位应为石炭系－二叠系砂岩与沙二段－沙三段砂岩，特别是济阳地堑东部为SN向反向断层遮挡的断块圈闭是有利目标。这类气藏的规模自明化镇期至今是不断增大的，应该成为该区下一步勘探的主要对象。

图2 济阳地堑煤成气成藏事件图

3.2.2 曲堤潜山构造带

该构造带邻近二次生气中心，气源充足。此构造带上有3个长期继承性的古鼻状构造，有利圈闭面积可达110km2，上部新生界披覆构造面积达174.3km2，构造可靠，高点落实。古生界勘探目的层高点埋深在1800～3150m之间；其主要储层类型有砂岩、碳酸盐岩和火成岩，储集性能良好，结合发育的盖层，储盖组合达15种之多。

在曲堤鼻状构造新生界含油层系中已经发现1500×104t的石油储量，按照目前找到的圈闭面积预测，该区带上煤成气总量应在（100～150）×108m3之上，应作为今后的重点勘探区域。

3.2.3 西南缓坡带

该区气源条件较为有利，古近系东营组和沙一段－沙三段自北向南依次剥蚀尖灭，其上覆盖了馆陶组下部稳定的泥岩，同时由于存在缓坡背景上的大型鼻状构造，有利于形成地层和构造油气藏。

研究区石炭系－二叠系埋深达4000～5400m，二次生气面积150～220km2，仅次于济阳地堑东部，成为第2个煤成气生成中心。夏口断层在研究区具有拉张性质，有良好的开启性，是煤成气运移的良好通道。

3.2.4 王判镇潜山构造带

该构造带尽管具有多个油气来源，包括来自地幔的非烃气，但煤成气气源不足。白古1井和判参1井在钻至奥陶系风化壳时泥浆漏失严重，说明该区带风化壳储集性相当好，是研究区的主要储层之一。其盖层条件也较好，为石炭系－二叠系的海陆交互相泥岩沉积。

研究区构造带上有3排反向屋脊潜山（见图1），构造圈闭面积大，总面积共有130km2。同时，主要目的层（奥陶系和石炭系－二叠系）高点落实，埋深都小于3000m，且构造形成早于油气运移期，利用圈闭法预测天然气地质储量为（64～86）×108m3。

通过对济阳探区煤成气分布规律研究表明，煤成气藏多位于埋深适中的斜坡构造带，并具有构造背景相对稳定、封盖条件相对较好、晚期生气复式运移、构造控制近源成藏等特点。具体到研究区，较为有利的煤成气聚集区应在有效生气中心附近的构造圈闭中，包括曲堤地垒东段、济阳地堑东部等。西南缓坡带潜力较小，而王判镇潜山构造带的煤成气潜力主要取决于该区域内白桥断层的封闭性，初步认为其潜力较差。

4 结 论

1）惠民凹陷南坡石炭系－二叠系煤炭资源丰富，煤层厚度较大。煤炭类型丰富，从褐煤至无烟煤均有，煤阶齐全，但以低阶煤为主。

2）煤系地层有机质类型腐殖型为主，并有部分腐泥型，惠民凹陷南坡曲堤地垒和济阳地堑的煤层热演化程度中等－较高。

3）惠民凹陷新生代以来生成的煤成气为有效气源，其运移方向主要为沿着曲堤断层向曲堤地垒东段和济阳地堑运移。曲堤地垒及济阳地堑的东部储集条件较好、储盖组合类型多样，邻近二次生气中心，具有有利的成藏条件。

4）根据研究区煤成气资源量估算与区带评价，认为可将曲堤地垒东段、济阳地堑东部作为研究区下一步勘探的重点区域。

［1］钱承康.东濮凹陷油气勘探前景［J］.断块油气田，1997，4（5）：20～26.

［2］肖贤明，傅家漠，刘德汉，等.我国聚煤盆地煤系烃源岩生烃评价与成烃模式［J］.沉积学报，1996，14（增刊）：10～17.

［3］许化政.东濮凹陷煤系有机质地化特征及生烃演化模式［J］.石油实验地质，1987，9（2）：87～97.

［4］郑礼全，李贤庆，钟宁宁，等.华北地区上古生界煤系有机质热演化二次生烃探讨［J］.中国煤田地质，2001，13（4）：16～19.

［5］宗国洪，施央生，王秉海，等.济阳盆地中生代构造特征与油气［J］.地质论评，1998，44（3）：289～294.

［6］李慧玲，李红梅.惠民凹陷南坡天然气藏形成条件及勘探方向［J］.山东国土资源，2008，24（7～8）：47～50.

［7］曾庆辉，林玉祥，姜慧超，等.惠民凹陷南坡煤成气成藏史数值模拟分析［J］.江汉石油学院学报，2003，25（Z2）：132～133.

［8］刘金，刘玉亮，陈红汉，等.临南地区煤型气成藏主控条件分析［J］.油气地质与采收率，2002，9（4）：38～41.

［编辑］ 宋换新

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－high 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

李启涛（1961－），男，1986年华东石油学院毕业，副教授，现主要从事油气田地质勘探与开发的教学与研究工作。