内蒙古自治区煤层气资源分布特征

李 恒，姚海鹏，李凤春

（1.内蒙古矿业（集团）绿能非常规天然气勘查开发有限责任公司，呼和浩特 010010；2.内蒙古自治区煤田地质局，呼和浩特 010010）

内蒙古自治区煤层气资源分布特征

李 恒1，2，姚海鹏1，2，李凤春2

（1.内蒙古矿业（集团）绿能非常规天然气勘查开发有限责任公司，呼和浩特 010010；2.内蒙古自治区煤田地质局，呼和浩特 010010）

内蒙古煤层气资源丰富，随着煤炭资源占我国一次能源消费比重的逐步降低和内蒙古能源结构加快调整，自治区对煤层气（煤矿瓦斯）开发利用工作的重视程度日益提高。通过收集最新的煤层气相关数据，系统计算了区内煤层气潜在资源量，并分析了其分布特征，提出了煤层气富集重点区。预测得出内蒙古煤层气资源总量为9.8亿m3，约占全国煤层气总资源量的25%；低煤阶煤层气预测资源量8.63万亿m3，占全国的58.7%，主要分布在鄂尔多斯盆地、二连盆地及海拉尔盆地。

内蒙古；煤层气；分布特征

0 引言

国土资源部油气资源战略中心公布的《新一轮全国油气资源评价》结果表明，我国埋深2 000 m以浅煤层气资源量约36.81万亿m3，其中，内蒙古自治区2 000 m以浅煤层气资源总量约为10万亿m3，超过全国资源总量的1/4，资源潜力巨大。在全国8个煤层气资源量大于1万亿m3的盆地中，内蒙古境内就有鄂尔多斯、二连、海拉尔等3个盆地[1]。由此说明，内蒙古是勘探领域广阔、开发潜力巨大、发展煤层气产业现实的重要省区；但本区煤层气勘探程度很低，历年共钻井30余口，仅占全国的0.18%，在煤层气开发新技术试验，探明储量和开发产量等方面还没有取得突破，对煤层气成藏条件、高产富集区和有利目标区评价的认识程度较低，有效资源潜力认识还不清楚，且前人对内蒙古煤层气资源的研究及评价相对甚少，因此，加快内蒙古煤层气资源勘查研究步伐显得尤为重要。本文通过系统收集全区煤炭与煤层气各类勘探报告、研究报告、煤矿开采资料以及石油钻井资料等，重点获取桌子山—贺兰山煤田、鄂尔多斯盆地深部、大青山煤田、二连盆地胜利及霍林河煤田、海拉尔盆地呼和诺尔煤田、牙克石—五九矿区等具有代表性含煤区的瓦斯抽采数据和已施工煤层气钻井数据，根据相关数据对煤层气资源量进行预测，并具体提出了各个含煤盆地的煤层气勘查开发有利区。

1 煤炭资源概况

内蒙古自治区煤炭资源丰富，现探明煤炭储量8 962.69亿t，保有煤炭储量8 904.38亿t(其中保有基础储量378.11亿t，保有资源量8 526.27亿t)，居全国第一位，远景预测煤炭储量7336.79亿t，居全国第二位[2]。内蒙古自治区的煤炭资源主要分布在三大盆地，分别为鄂尔多斯盆地、二连盆地群及海拉尔盆地群，其中鄂尔多斯盆地(内蒙古部分)保有煤炭储量5 487.12亿t，累计探明5510.31亿t；二连盆地群保有煤炭储量1425.05亿t，累计探明1 428.36亿t；海拉尔盆地群保有煤炭储量1 688.13亿t，累计探明1697.86亿t。

内蒙古自治区煤炭资源分布广，聚煤期多，各时代的聚煤作用均有发生，各时代煤炭资源分布情况如下：

（1）石炭-二叠纪煤炭资源分布。石炭-二叠纪含煤地层主要分布在鄂尔多斯、乌海和阴山中段，形成东起清水河、准格尔，经东胜以北的乌兰格尔向西到桌子山、贺兰山的广大含煤区。主要煤田有准格尔(部分划为国家规划矿区)、桌子山、乌达、贺兰山煤田和大青山煤田(石炭系部分)。

（2）侏罗纪煤炭资源分布。侏罗纪含煤地层主要分布在鄂尔多斯地区、阴山及其以北地区、兴安盟部分地区。有资源储量和质量均占有极大优势的国家大型煤炭基地东胜煤田(部分划为国家规划矿区)。阴山地区大青山煤田及阴山以北的阿巴嘎煤田、西乌旗的跃进煤矿、锡林浩特煤矿也是该聚煤期形成的煤田。大兴安岭地区的牤牛海煤田等一些煤田(矿)的含煤地层也是该聚煤期形成的煤田。其含煤盆地一般面积小，资源储量有限。

（3）白垩纪含煤地层分布。白垩纪含煤地层广泛分布于阴山以北、大兴安岭以西、宝音图隆起以东地区，主要位于二连-海拉尔一线，由数量众多的含煤盆地群组成，资源储量巨大。主要煤田有白彦花、白音乌拉、巴彦宝力格、胜利、白音华、霍林河、伊敏、陈旗、扎赉诺尔、大雁、平庄-元宝山煤田等，这些煤田大部分已成为国家大型煤炭生产基地。

（4）古近纪含煤地层分布。古近纪含煤地层仅见于集宁及赤峰以西的克什克腾旗和翁牛特旗境内的丹峰煤田；在察右中、后旗及凉城县东南一带有零星分布，资源数量少、煤质差。

图1 内蒙古自治区煤层气资源分布图Figure 1 CBM resources distribution in Inner Mongolia

2 煤层气资源量估算

依据近年煤层气钻井资料（图1），内蒙古大部分赋煤区存在煤层气资源显示，局部资源条件良好，个别地区见工业气流（大青山煤田、二连盆地群霍林河煤田、海拉尔盆地牙克石-五九煤田）。由于区内目前施工的煤层气钻井数量少，目前尚没有形成煤层气预测级别以上的地质储量。根据内蒙古自治区煤炭资源储量核查和潜力评价工作的成果[2-3]，区内煤层气钻探、典型矿区巷道实测以及公开发表的煤层气吨煤含气量数据，采用容积法估算内蒙古全区煤层气资源量为9.8万亿m3，约占全国煤层气总资源量的27%。其中，低阶煤煤层气资源量为8.63万亿m3，占全国低阶煤煤层气总资源量的58.7%，中煤阶煤层气资源量为1.15万亿m3。海拉尔盆地预测煤层气资源量为16 344亿m3（图2）；二连盆地群煤层气预测资源量11 685亿m3，鄂尔多斯盆地(内蒙古部分)煤层气预测资源量59 832亿m3；绝大部分为远景资源量，控制程度严重不足。各含(聚)气区煤层气资源量。

图2 内蒙古各煤阶煤层气资源柱状图Figure 2 CBM resource columns of each coal rank in Inner Mongolia

3 煤层气资源分布特征

3.1 鄂尔多斯盆地及周边赋煤区煤层气资源评价

鄂尔多斯盆地（内蒙古境内）及周边赋煤区位于内蒙古自治区中西部，主要包括桌子山-贺兰山煤田、东胜煤田、准格尔煤田及大青山煤田。石炭-二叠系和侏罗系分布范围广，煤层发育，煤层气富集条件优越，煤层气开发潜力大（图3）。

图3 鄂尔多斯盆地及周边赋煤区煤层气资源分布图Figure 3 CBM resources distribution in Ordos Basin and periphery

西缘桌子山-贺兰山煤田含气面积约2 952 km2，含煤地层为侏罗系延安组、石炭-二叠系山西组和太原组，煤层埋深在200～1 500 m，煤层总厚度为0.5～42 m，一般大于10 m，主力煤层厚度一般大于3 m。煤变质程度较高，煤类主要为焦煤、肥煤。顶底板泥岩以泥岩、砂质泥岩和粉砂岩为主且厚度较大。煤田内含气量较大，实测最大含气量为19 m3/t，平均约7 m3/t，其中，四道泉矿区ZK04孔实测11.75 m3/t；骆驼山矿区936号钻孔264 m测得含气量7.23 m3/t，317.59 m处测得14.7 m3/t，957号钻孔480m测得7.18 m3/t，516 m处8.72 m3/t，928号钻孔270 m处测得8.17 m3/t，951号钻孔520 m测得含气量11.02 m3/t；平沟矿巷道实测10.86 mL/g；卡布其矿区11号煤在浅部含气量达到1.82～10 m3/t，在斜深550 m时，含气量达13～19 m3/t；木耳沟矿区129号孔239 m，含气量12.62 m3/t，甲烷浓度为88.24%；滴沥帮乌素实测含气量12.26 m3/t；白云乌素实测含气量10.18 m3/t[4]。煤层气潜在资源量为2 953亿m3，有利目标区主要包括二道岭勘探区中部及天荣五号详查区等。

图4 二连盆地煤层气资源分布图Figure 4 CBM resources distribution in Erenhot Basin

赋煤区中部为东胜煤田，含气面积25794 km2，主要含煤地层为石炭-二叠系山西组、太原组以及侏罗系的延安组，煤层厚度为8～30 m，埋深800～2000 m，渗透率1～17 mD，煤层顶底板岩性以泥岩、粉砂质泥岩为主，且厚度较大，在煤层气生成、运移、成藏过程中起到良好的封盖效应。煤层气潜在资源量为5.9万亿m3，煤层埋深600 m以浅处于甲烷风化带，含气量小于1 m3/t，资源量不参加计算；煤层埋深600～1 500 m，大部分煤类属于低煤阶，含气量按照乌审召及纳林河15口煤层气参数井实测数据0.1～6.7 m3/t[5-7]，计算资源量时含气量取值6 m3/t，低煤阶煤层气预测资源量为4.8万亿m3；区内山西组-太原组煤类为气煤—贫煤，为中变质烟煤，埋深一般为1500～3500 m，本区煤层埋深在1 500～2 000 m主要集中在东胜煤田国家规划矿区的东部边缘，即原准格尔召—新庙煤炭详查以东区域，该范围内煤层气测录井显示资源条件良好，深度在2000～3500 m主要集中盆地中部，该范围内煤层气气测数据和含气量解析数据均显示资源条件良好，煤层总厚度大于15 m，主力煤层厚度平均9 m，煤层含气量一般大于8 m3/t，根据鄂托克旗鄂页1井现场解析数据显示，太原组煤层含气量范围在19.843～26.065 m3/t，中高煤阶煤含气量取12 m3/t[8]，中高煤阶煤层气预测资源量为1.1万亿m3。

北部大青山煤田面积约56 km2，主要评价含煤地层为侏罗系五当沟组，煤层埋深200～1 000 m，一般含煤3组，总厚度在15～47 m，主力煤层最大厚度为30.51 m，煤层直接顶板为砂油页岩；含气量、甲烷浓度数据来自根据2004年煤炭科学研究院抚顺分院测试结果和巷道实测，含气量为8.3～23.78 m3/t，本次含气量值取15 m3/t，煤层气潜在资源量为105亿m3。有利目标区包括五当沟井田、河滩沟井田、白狐沟井田及深部区煤储层埋藏深度小于1 200 m的区域[9-10]。

该盆地煤层气富集重点矿区还包括二道岭、呼鲁斯太及乌达矿区等。其中，二道岭矿区煤层含气量一般为12 m3/t[11]，实测甲烷浓度平均89.6%，含气饱和度在80%以上，埋深1 500 m以浅煤层气潜在资源量为118亿m3；呼鲁斯太矿区煤层含气量为6～21 m3/t，平均12 m3/t，煤层气潜在资源量为100亿m3；乌达矿区主要煤层含气量最大为21 m3/t，煤层气潜在资源量为110亿m3。

3.2 二连盆地煤层气资源评价

二连盆地群位于内蒙古中东部（图4），目前已发现有47个含煤盆地，含气面积为34 854 km2，煤层气潜在资源量为11 685亿m3。该区为厚-巨厚煤层分布区，埋深一般在1200 m以浅，主要含煤地层为下侏罗统红旗组、下白垩统大磨拐河组和伊敏组，红旗组煤层分布范围主要集中在阴山以北的阿巴嘎煤田、西乌旗的跃进煤矿，煤层累厚4～58 m，主要煤层5～25层，煤类为长焰煤-气煤，局部受中新生代火山活动影响变质为高阶煤；下白垩统大磨拐河组和伊敏组是区域主要的煤层气储层，其中大磨拐河组可采煤层2～30层，单煤组厚度0.8～195 m，多为复煤层或复杂煤层，煤类为褐煤，深部（大于600 m）逐渐过渡为长焰煤；伊敏组可采煤层为6～9层，可采累厚为40～120 m，煤类为褐煤。低煤阶褐煤和长焰煤煤炭资源量约占二连盆地煤炭资源总量的83.2%。该区煤层含气量为2～6 m3/t。该区重点含煤层气区块包括霍林河煤田、白音华煤田等[12]。此外，胜利煤田、包尔果吉盆地、朝克乌拉盆地、赛汉塔拉盆地等也初见煤层含气显示。

霍林河煤田含气面积为340 km2，主要发育褐煤和长焰煤两种煤类，其中褐煤段含气量为2～4 m3/t，长焰煤段含气量为2～8 m3/t，甲烷浓度平均94%，煤层气潜在资源量为920亿m3。白音华煤田含气面积为850 km2，主要发育褐煤和长焰煤两种煤类，根据本区煤炭资源总量及含气量，初步预测白音华煤田煤层气资源量为1 161亿m3。但是本区煤储层中黏土含量普遍比较高，而且存在大量厚度不等的泥岩夹层。这些高黏土含量的煤层与泥岩夹层遇水膨胀严重，导致清水压裂液回排困难，储层渗透率下降快等特点，因此，在煤层气开发实践过程中应加强压裂排采技术的研究。

3.3 海拉尔盆地煤层气资源评价

海拉尔盆地群位于内蒙古东北部（图5），目前已发现有26个含煤盆地，含气面积12 986 km2，煤层气潜在资源量为16 344亿m3。煤层埋深一般2 000m以浅，主要含气层位为伊敏组和大磨拐河组，其中呼伦湖凹陷、呼和湖凹陷煤层厚度最大，主要煤类为褐煤、长焰煤、气煤，局部发育中高变质烟煤，如拉布达林矿区等。海拉尔盆地群在煤炭和油气勘查过程中煤层气显示广泛，气测显示值为0.03%～4.8%，平均在2%左右。初步预测煤层含气量为1～17 m3/ t，其中伊敏组煤层含气量在1 m3/t左右；大磨拐河组煤层含气量在4～8 m3/t，南屯组煤层含气量达到14～17 m3/t，整体含气量较高。甲烷浓度为80%～92%。该区重点含煤层气区块包括牙克石-五九煤田、胡列也吐煤田、呼和诺尔煤田等[13-15]。

图5 海拉尔盆地煤层气资源分布图Figure 5 CBM resources distribution in Hailar Basin

牙克石-五九煤田(含五九及莫拐矿区)含气面积约202 km2，主要煤系为下白垩统大磨拐河组，单层厚度平均1.6 m，累计厚度约16 m，大磨拐河组煤类为褐煤。气测异常显示层段多、含气层厚度大，可达52 m，单层最大可达5 m。根据最新资料显示，本区煤层含气量平均约10 m3/t，甲烷浓度为83%～90%，煤层气资源丰富，预测煤层气资源量为99亿m3。区内已施工煤层气井，经压裂试气，获得了单井日产2000 m3的产量。

胡列也吐煤田含气面积约179 km2，主要煤系为下白垩统伊敏组与大磨拐河组，煤层最多为52层，单层平均厚度1.6 m，累计厚度约85.7 m。煤层含气量8 m3/t，甲烷浓度平均＞80%，煤层气潜在资源量为555.6亿m3。

呼和诺尔煤田含气面积约2 500 km2，最大沉积厚度6000 m，主要煤系为下白垩统伊敏组与大磨拐河组，伊敏组煤类为褐煤，大磨拐河组煤类为褐煤、长焰煤和气煤。煤层厚度16～67 m，埋深为500～2000 m，甲烷浓度平均＞85%。根据区内HC27井和LC23井的煤样等温吸附实验结果，HC27井所测煤样为肥煤，吸附能力比较高，原煤饱和吸附量为9.63 m3/t，兰氏压力为5.56 MPa；LC23井所测煤样为褐煤，煤的吸附能力相对较低，原煤饱和吸附量为3.51 m3/t，兰氏压力为3.87 MPa。同煤阶比较，本区煤的吸附能力较强，具有良好的储气能力。预测煤层气潜在资源量为4 160亿m3。

4 结论

内蒙古煤层气资源主要分布在鄂尔多斯盆地（内蒙古部分）及周边（主要包括东胜、桌子山-贺兰山、大青山等煤田）、二连盆地、海拉尔盆地。这些区域的含煤地层主要为石炭-二叠系、侏罗系及白垩系，其煤层气赋存特征及勘查潜力不尽相同。根据本次研究表明，内蒙古潜在煤层气资源量为9.8万亿m3，近期可重点开展大青山、桌子山-贺兰山、呼和诺尔、牙克石-五九等重点地区煤层气地质研究和开发试验，进行勘探试验和井组排采试验，实现储量升级，为下一步煤层气资源的规模开发利用奠定基础。

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CBM Resource Distribution Features in Inner M ongolia

Li Heng1,2,Yao Haipeng1,2and Li Fengchun2
(1.Luneng Unconventional Natural Gas Exploration and Exploitation Co.Ltd.,Inner Mongolia Mining Industry(Group),Hohhot,Inner Mongolia 010010;2.Inner Mongolia Bureau of Coal Geological Exploration,Hohhot,Inner Mongolia 010010)

The CBM resources in the Inner Mongolia are abundant.Along with the gradually decreasing of coal consumption proportion in primary energies in China and speed up the adjustment of energy structure in Inner Mongolia,thus attached great importance to CBM(coalmine gas)exploitation and utilization day by day.Through acquisition of updated CBM related data,systematically computed potential resources in the region,analyzed distribution features,worked out CBM key enrichment areas.Predicted total CBM resources in Inner Mongolia have 980 million m3,account for about 25%of national total;predicted low rank coal CBM resources have 8.63 tril⁃lion m3,account for 58.7%of national total;mainly distributed in the Ordos,Erenhot and Hailar basins.

Inner Mongolia;CBM;distribution features

P618.11

A

10.3969/j.issn.1674-1803.2016.12.08

1674-1803(2016)12-0043-06

李恒（1988—），男，内蒙古鄂尔多斯人，硕士，工程师，从事非常规天然气地质研究工作。

2016-08-26

责任编辑：宋博辇