茂名盆地第三纪页岩油与煤赋存特征与地下气化利用

杨玉娟，赵元鑫

（濮阳职业技术学院能源与化学工程学院，河南 濮阳 457000）

广东地区属于经济相对发达，但资源赋存量相对不足的地区，尤其是陆上化石能源，还有油气资源开发受到南海格局的影响，造成能源安全方面的隐患[1-2]。探明区域内的赋存化石能源，是保障能源安全的需要，也是进行传统化石能源创新利用的需要[3]。茂名盆地是广东地区的重要能源赋存盆地，盆地内赋存的油页岩、煤炭资源曾是区域内重要的燃料与能源来源，尤其是盆地内的油页岩资源。在20 世纪曾成为我国第二大油页岩资源生产盆地，具有丰富的资源储量。本文总结茂名盆地的第三纪油页岩与煤资源赋存特征，为资源勘探、能源利用提供科学依据。

1 油页岩与煤赋存特征

广东省第三纪含煤地层主要分布于茂名盆地，其油柑窝组（E2-3y）、黄牛岭组（N1h）、尚村组（N1sh）是主要含煤地层。

广东第三纪含煤地层也是广东新生代的主要含油盆地的生油层。茂名盆地为广东第三纪主要含煤盆地，第三纪地层厚达800m，其中下第三系缺失古新统、始新统、渐新统未分，称油柑窝组；上第三系中新统称黄牛岭组、尚村组、上新统称老虎岭组、高棚岭组，下第三系油柑窝组不整合于上白垩统紫红色碎屑岩之上。

油柑窝组是茂名煤田的主要含煤地层之一，为一套碎屑岩，油页岩夹煤层的陆相地层，均厚70~110m，不整合于白垩纪紫红色砂页岩或粗面岩之上。根据岩性特征明显分为两段，下段以黄褐、灰绿等杂色砂砾岩为主，均厚50~60m；岩石粒度一般下粗上细，即下部多为砾岩、砂岩夹含砾砂岩；上部以粉砂岩为主，夹泥岩，偶见炭质泥岩或煤线。上段主要为油页岩，均厚20~50m，下部夹3 层褐煤。

油柑窝组之上为黄牛岭组，黄牛岭组以灰白色砂岩、含砾砂岩及杂色粉砂岩、泥岩为主，夹劣质页岩、煤线，厚60~254m，呈平行不整合于下第三系油柑窝组之上，含丰富的植物和孢粉化石。尚村组与黄牛岭组为连续沉积，沉积环境为湖泊沉积环节。尚村组岩性由灰黑色泥岩、劣质油页岩和粉砂岩、细砂岩组成，夹钙质粉砂岩、不纯灰岩和褐煤，厚350~547m。

含煤地层有下第三纪始新统-渐新统油柑窝组、上第三系中新统的尚村组，但主要含煤地层为油柑窝组，油柑窝组含煤性最好，上段岩性为一套灰绿、黄灰、灰黑色砂泥岩及油页岩夹煤层；下段与其下伏白垩纪紫红色碎屑岩或粗面岩易于区别，分界明显，两者呈角度不整合接触。油柑窝组顶部常见一层厚1~5m 的褐灰色油质泥岩，尚保存着薄层油页岩的风化残留痕迹，是与上覆黄牛岭组分界的标志。油柑窝组含煤1-4层，该组上、下段的界线在1 号煤层底部，其中"0"号煤层位于下段上部，多为煤线；1、2、3 号煤层位于上段下部，其中1 号煤层为主要可采煤层，为上段之底，加之1 号煤层内部常夹一薄层白色铝土质泥岩（俗称白泥，图1a），因而其是煤岩层对比的主要依据；2 号煤层位于1 号煤层之上2~3m，为局部可采煤层，部分地段（如羊角区）与1 号煤层合并；3 号煤层亦为局部可采煤层，其特征是结构简单、含油率高，易与其它煤层相区别。

图1 茂名盆地油柑窝组沉积特征

整体来说，油柑窝组可以分为上、下两段。下段：厚度0~140m，平均60m，上部夹薄煤线1~4 层，局部可采。上段：厚度0~49.13m，平均29.2m，岩性为油页岩、粉砂岩、泥岩夹煤层（图1-b），油页岩含油率4%~13%，东南部油页岩厚度稍大（32~49.13m），含油率高（7%~11%），西北部厚度薄，含油率低。下部一般夹三层薄煤，其中底部两层可采：1 号煤位于本段底部，由2~4 个小分层组成，煤层厚度0~2.19m，平均1.2~1.4m，较稳定；2 号煤由2~3个小分层组成复煤层，厚度0~2.84m，平均0.56米，属局部可采煤层，在石鼓、金塘井田厚度较大，一般0.6m 左右，部分可采，煤层倾角4°~12°。

2 油页岩质量与煤质特征

第三纪油页岩以油柑窝组油页岩为主，茂名盆地油柑窝组泥页岩含油率较高，在高州含矿区平均5.71%；茂名含矿区平均6.23%；电白含矿区平均8.39%。尚村组油页岩含油率一般为3.5%~46.5%，平均为4.5%左右。

广东省第三纪煤赋存于早第三纪始新世-渐新世油柑窝组，主要分布在茂名煤田，探明的煤田储量占省内探明储量的12.4%。煤岩特征研究表明，茂名盆地煤炭资源呈褐黑色或棕褐色，无光泽-暗淡光泽，条痕黑褐色；具参差状及贝壳状断口；煤燃烧火焰呈桔红色，灰渣呈浅棕黄色。茂名盆地第三纪煤的显微组分以凝胶化物质为主，含量约占52%~91%，次为角质化物质；茂名盆地第三纪煤平均含有灰分38.24%、挥发分54.14%、全硫含量比例约1.46%，属于富灰、低硫褐煤类型。

3 资源创新利用讨论

测试的煤样基本属于富灰、低硫、低发热量、低腐植酸、低等褐煤蜡、难熔灰分、富油至高油褐煤；油页岩属于品质相对较好的油页岩。基于资源特征，分析其创新利用途径，盆地内的第三纪油页岩与煤资源创新利用方式除作为燃料外，还包括煤炭与油页岩地下气化、低温干馏、制作新型蜂窝煤等。

地下气化是一种原位的能源生产方式，可以增大资源生产效率、减小污染，我国已经具备了进行煤炭或油页岩资源地下气化的基本技术，通过地下气化制造各种合成气或燃料气，可以有效提高褐煤的热能利用率；但也需要注意煤的灰分高和煤灰属高熔灰分的特点[7]。茂名盆地油柑窝组的油页岩与煤赋存状态稳定，在盆地东北侧具有一定的埋深，具有展开地下气化的地质基础条件。此外，由于煤的焦油含油一般大于10%，可考虑直接进行低温干馏以制取半焦，半焦可供民用或固定床气化炉制气用的原料；焦油经过中压加氢处理可提炼出汽油，煤油等燃料。

4 结语

广东省第三纪含煤、含油页岩地层主要分布于茂名盆地，油柑窝组是最主要的含煤、含油页岩地层；油柑窝组岩性为油页岩、粉砂岩、泥岩夹煤层，含煤1~4 层，其中1 号煤层为主要可采煤层。油柑窝组油页岩属于品质相对较好的油页岩，煤属于富油至高油褐煤；盆地具备展开地下气化的地质基础条件，有利于对盆地内传统化石能源的创新利用。