选区评价在煤层气新区块勘探期的应用

王艳峰 徐 斌

（山西蓝焰控股股份有限责任公司，山西 晋城 048000）

煤层气选区评价阶段主要以地质理论为基础，充分利用以往的勘察勘探资料，在选区评价原则的指导下，完成煤层气初步地质研究任务，整体评价有利区块的煤层气勘探开发潜力，任务是确定勘探方向和开采价值的勘探目标，提出有利目标区域。

总结勘探初期经验，根据前期的煤炭普查情况、二维地震解释成果、原和顺区块钻井排采结果及马坊东区块已完钻井数据，以构造分区为评价单元，从构造复杂程度、8 号和15 号煤层厚度、埋深、含气量及保存条件五个方面对区块进行评价分析[1-7]。

1 区块概况

山西马坊东区块位于沁水盆地东缘北部，太行山隆起的西侧。区域内总体构造形态为走向NNE、倾向NWW 的单斜构造，受新华夏系构造的影响，区域内褶曲呈雁行排列，彼此平行。作为太行山块隆与沁水块坳分界的晋获褶断带对区域构造格局的形成和发展具有重要的控制作用，主要有位于区块西部的沾尚～武乡～阳城坳褶带，呈NNE 向斜贯沁水盆地，总体为一复式向斜，沁水块坳之主体构造，主要构造形迹为一系列褶皱，个体规模一般不大，为极开阔平缓褶曲。断裂以NE、NNE、NEE向断层为主，主要分布于煤田的西部、西北部以及东南缘。在煤田周边及南东部局部发育近EW 向和NE 向的断层组形成的地垒构造。

2 构造评价

根据山西马坊东区块内二维地震解释成果，对山西马坊东区块4 个区带展开构造评价，主要从影响煤层气富集的陷落柱、断层、地层倾角、局部背斜向斜发育特征等因素着手，评价依据见表1。评价结果显示，Ⅰ类构造区带为曲旺褶皱带（位于区块的西北部），Ⅱ类构造区带为广阳褶皱带和安丰褶皱带（位于区块的东北部）。Ⅰ类构造区带为目前勘探的重点有利构造区带。山西马坊东区块内的西寨构造发育较多陷落柱，断层较发育，构造条件较复杂，不利于煤层气勘探。

3 煤层厚度评价

15 号煤层煤厚是有利目标评价的基础评价参数，8 号煤层煤厚是有利目标评价的关键评价参数。

马坊东区块内钻井揭露15 号煤层2.95～8.3 m，一般5～8 m。二维地震资料解释结果显示，15 号煤层在区块内稳定分布，煤厚5～8 m 分布面积超过区块面积一半，主要分布在曲旺褶皱带、广阳褶皱带和安丰褶皱带。

太原组8 号煤层厚度工区内一般厚1～3 m，分布稳定，东北部和西南部钻井证实有2～4 m 煤层分布，局部是煤层气勘探的重点层位。

4 煤层埋深

此前原和顺区块煤层气勘探主要集中在1000 m以浅，但58口煤层气井（组）的钻探和排采试验表明，1000 m 以浅15 号煤层含气量较低（＜10 m³/t），解吸压力低（＜1.2 MPa），单井产量低（＜500 m³/t）。1000 m 以深钻探3 口井（和6、和7 及和11），15号煤层含气量大于10 m³/t，解吸压力超过2 MPa，和6 井排采稳产1500 m³/d，显示和顺区块深部煤层气勘探前景较好。

马坊东区块内15 号煤层埋深变化较大，根据已完数据，15 号煤层底板在1 012.6～1 555.81 m 之间变化。国内煤层气勘探开发成果和经验表明：煤层埋深对煤储层渗透性控制作用明显，对煤层气开发效果的影响甚为关键，故将15 号煤层埋深列为关键评价因素。

综合含气量和单井产量分析认为，山西马坊东区块埋深1000～1500 m 的15 号煤层资源条件相对较有利。考虑目前后期压裂改造效果，1200 m 以浅的15 号煤层条件后期改造方式多，效果好。

5 含气量评价

根据目前已完井数据，15 号煤层含气量现场解吸范围为10.22～20.58 m³/t（湿重，未做等温吸附），平均12.31 m³/t（湿重，未做等温吸附）；8 号煤层含气量现场解吸范围为10.5～14.93 m³/t（湿重，未做等温吸附），平均11.96 m³/t（湿重，未做等温吸附）。原和顺区块15 号煤层含气量小于10 m³/t 的煤层气井解吸压力普遍较低（＜1.2 MPa），单井产量低（＜500 m³/t）。结合原和顺区块的含气量分布特征和排采效果，将参与目标评价的含气量下限值定为10 m³/t。

6 主要煤层顶底板特征

山西马坊东区块8、9 号煤层沉积环境主要为三角洲平原沉积环境，区内煤层厚度变化大，不稳定。研究区太原组晚期8 号煤顶板为泥岩，底板岩性以泥岩为主（图1），东北部为砂岩、粉砂岩（图2）。根据区内勘探钻孔统计，太原组8 号煤顶板泥岩厚度一般1.65～8.55 m，底板泥岩的厚度变化在2.16～8.85 m 之间。

图1 8 煤顶板岩性图

图2 8 煤底板岩性图

区块15 号煤层沉积环境为碎屑岩潮坪环境，区内煤层厚度稳定，中部太原组15 号煤层顶板以砂岩为主，南部和北部为泥岩，底板全区为泥岩。太原组15 号煤顶板泥岩厚度一般3.2～8.1 m，顶板砂岩一般厚2～16.25 m（图3）；底板泥岩的厚度变化在6.55～21 m 之间，平均厚约10 m（图4）。

图3 15 煤顶板岩性图

图4 15 煤顶板岩性图

7 有利区块评价结果

将以上五个要素依次进行叠加，山西马坊东区块15 号煤层有利目标区评价标准如下：位于Ⅰ类构造区带；15 号煤层厚度5～8 m；埋深＜1400 m；含气量＞14 m³/t；煤层气保存条件较好。按此标准评价出1 个有利目标区（见表1）。15 号煤层煤层气综合评价结果显示，Ⅰ类有利区分布在曲旺褶皱带，面积约为71 km2；Ⅱ类有利区分布在广阳褶皱带和安丰褶皱带，面积约为115 km2。

表1 15 号煤层勘探目标评价表

山西马坊东区块8 号煤层有利目标区评价标准如下：8 号煤层厚度2～4 m；埋深＜1300 m；含气量＞14 m³/t；煤层气保存条件较好。按此标准评价出2个有利目标区（见表2）。

表2 8 号煤层勘探目标评价表

8 号煤层煤层气综合评价结果显示，Ⅰ类有利区分布在曲旺褶皱带南部、广阳褶皱带和安丰褶皱带的东北部，总面积为113 km²；Ⅱ类有利区分布在广阳褶皱带和安丰褶皱带中部，面积为140 km²。

8 结语

（1）煤层气富集高产区的形成有很多的因素，但在新区块的前期勘探过程中提前可以获取的资料很少，因此需要在现有的资料中结合前期的物探成果，逐一提炼出相对准确且权重较大的储层及地质因素。

（2）本文优选了5 个权重较大且相对独立的影响因素：构造状况、煤层厚度、煤层埋深、含气量及顶底板岩性，采用因素叠加法形成了有利区的评价指标。最终分别预测出该区块15 号和8 号煤层相对有利的区域：① 15 号煤层的最有利区位于区块的西北区域，面积约为71 km²；② 8 号煤层的最有利区位于区块的东北区域和西南区域，面积合计约为45 km²。