浅析呼和湖凹陷水文地质条件和煤层气成藏

2015-08-15马晶翼赵庆彬大庆油田井下作业分公司工程地质技术大队黑龙江大庆163000

化工管理 2015年5期

马晶翼赵庆彬(大庆油田井下作业分公司工程地质技术大队，黑龙江大庆 163000)

1 地质概况

呼和湖凹陷位于海拉尔盆地，其西部为巴彦山隆起，东部为锡林贝尔凸起，西南与五一牧场凹陷毗邻，东北部为伊敏凹陷，该凹陷东北窄、西南宽，长约90-100km，宽约10-40km，在我国境内面积约为2500km2，处于大兴安岭山地森林向呼伦贝尔草原的过渡带。

2 地下水类型、含水岩系、岩组的结构和分布特征

2.1 地下水类型及隔水层

盆地地下水类型分为3种：(1)第四系砂砾岩孔隙潜水;(2)第三系、白垩系上统青元岗组孔隙裂隙水；(3)白垩系上统伊敏组裂隙孔隙承压水,岩性以砂砾岩及煤为主，厚度一般在80—450m之间，富水性好，导水性强；(4)白垩系上统大磨拐河组二段裂隙水，主要岩性以煤及砂砾岩为主。

盆地内主要隔水层为第三系、白垩系的泥岩、泥质粉砂岩等,其中白垩系伊敏、大磨拐河组二段中的泥质岩分布较广,厚度稳定,为区域性隔水层。

2.2 地下水的补、径、排和水动力条件

大兴安岭隆起区基岩裂隙水、大气降水及辉河上游地表水可直接补给深部的承压含水层，在斜坡、陡坡上倾处，伊敏组煤层和大二段煤层与上覆含水层相接，为煤系地层地下水补给区；而盆地边缘的过渡带则为径流区；排泄区是中南部的河流、沼泽和小型湖泊。

3 古水文地质条件分析

3.1 古水文地质旋回

呼和湖凹陷形成始于燕山运动第Ⅱ幕，至今盆地经历了4次以抬升为主的垂向运动。相应有3期古水文地质旋回。其中,每个古水文地质旋回都包括沉积水文作用和风化淋滤作用2个水文地质作用阶段。在新的沉降作用开始后,下伏的先期沉积地层被覆盖,并逐渐处于封闭状态而进入埋藏作用、水文地质作用时间，盆地3次古水文地质旋回的特征如表1。

3.2 早白垩世末期地下水流向分析

根据呼和湖凹陷下白垩统顶板地势图古水文地质第1旋回风化淋滤作用阶段,古地下水的动力条件如图所示:古地下水在靠近巴彦山隆起区是由北西流向南东,在下白垩统的末期,海拉尔盆地东部地下水的总体流向是向南,这和现代水文地质特点正好相反。这表明盆地东部水文地质条件继承性不好。

4 煤层气成藏模式

低煤阶煤层气赋存以吸附气和游离气为主，溶解气很少。结合国内外低煤阶煤层气和生物气勘探开发实践，认为呼和湖凹陷存在以下2种低煤阶煤层气成藏模式。

4.1 盆缘缓坡晚期生物气成藏模式

根据各井的氯离子浓度测定数据，当地层水处于滞流时，地层水中的氯离子浓度一般大于700ppm。根据He2、He6井资料，氯离子浓度大于700ppm，处于滞流，特别是He6井大于1000PPm，主要由于He2、He6井处于正断层密集发育处，断层附近可能因断层泥的涂抹或侧面泥岩层的遮挡为封闭,且断层在青云岗组期发生了反转，但He2井在2000m时氯离子急剧减小，小于500ppm，边界控盆的同沉积断层处于开启状态He2井在740m测得CH4的δ13C为-55.23‰(PDB)，为生物气，反映了氯离子含量在786 ppm时，呼和湖凹陷水体仍相对活跃。He1井氯离子浓度基本小于700ppm，处于径流；Hc7井在井深1000m以内，氯离子浓度小于700PPm,趋势与He1井一致，证明在呼和湖凹陷中部区域地下水都处于弱径流，有利于生物气生成。

4.2 构造高点常规圈闭水动力成藏模式

生物气在水力作用下，从高势区运移至低势区(构造高部位)，低势区因压力较低，气体部分解吸成为游离气，含气饱和度增大，在良好的盖层封盖下形成游离气富集区。除煤层构造高点外，与煤层互层的砂岩层若在盖层封盖下构造高点亦为富集区

在以往常规油气勘探中发现，位于西部斜坡区的将军庙构造带，大一段顶界面发现的断鼻圈闭面积39Km2;在东部陡坡区的胡舒庙构造群，大一段顶界面发现的断鼻圈闭面积57Km2；大二段和伊敏组地层亦发育了大量的背斜圈闭，匹配上较活跃的水动力条件，形成具有经济价值的构造高部位游离气富集区。在呼和湖凹陷沉积时期，新生代地层普遍超覆在基底之上且泥岩发育，易形成上倾尖灭游离气藏。