山西沁水煤层气田地质特征

沁水煤层气田地质特征
1 自然地理环境
沁水煤层气田位于沁水盆地南部北纬36°以南，行政区划隶属于省市，包括、高平、沁水、阳城等县市。

区地形为丘陵山地，沟谷发育，切割较深,地面海拔580m～1300m。

较大的河流为沁河，其它有固县河等支流常年有水，大多汇入沁河。

气候为大陆性气候，昼夜温差较大。

2 构造特征
里必区地形为山地地形，地表条件复杂，山体陡峭，沟谷切割，基岩出露，地表高差大，海拔高度700-1200m，总体构造形态为一北西倾斜坡带,地层平缓，地层倾角一般2°～7°，平均4°。

断层不发育，断距大于20m 的断层仅在西南部分布，主要有寺头断层以及与之伴生的次一级断层，呈一组北东向—东西向正断层组成的弧形断裂带。

区低缓、平行褶皱普遍发育，呈近南北和北北东向，褶皱的面积和幅度都很小，背斜幅度一般小于50m，延伸长度5km～10km，呈典型的长轴线性褶皱。

3 含煤层简况
沁水区块地层由老至新包括下古生界奥陶系中统峰峰组(O2f)、上古生界石炭系中统组(C2b)、上统组(C3t)、二叠系下统组(P1s)、下石盒子组(P1x)、上统上石盒子组(P2s)、石千峰组(P2sh)、中生界三叠系T、新生界第三系(N)、第四系(Q)，其中主要含煤地层石炭系上统组和二叠系下统组，在盆地广泛分布，是本区煤层气勘探主要目的层。

组：为三角洲沉积，一般有三角洲前缘河口砂坝、支流间湾逐渐过渡到三角洲平原相。

地层厚度8m～90m，一般60m左右，岩性为灰、深灰
色砂泥岩互层夹煤层。

本组一般含煤2层～4层，自上而下编号为1#～4#，其中3#煤单层厚度大，全区分布稳定，总体具有东北厚西南薄的趋势，为组主要煤层。

沁水地区为3#煤层发育区，厚度3m～8m，局部夹炭质泥岩和泥岩夹矸1～2层。

3#煤层顶板岩性主要为泥岩、粉砂质泥岩，底板主要为粉砂岩和泥岩。

泥岩作为煤层顶、底板封盖层有利于煤层气的保存和集聚。

该组底部的K7砂岩，为本组底部的分界标志层，厚度最大可达10m，一般5m左右，以灰、灰白色中—细粒长石石英砂岩及石英砂岩为主，局部可相变为粉砂岩。

组：为一套海陆交互相沉积的复合沉积地层，厚度59m～125m,一般大于70m，岩性为中-细粒砂岩、粉砂岩、粉砂质泥岩、泥岩、灰岩和煤互层，由5个从碎屑岩到石灰岩沉积的垂向层序构成，体现了海退-海进沉积旋回过程。

本组含煤层6层～12层，自上而下编号为5#～16#，其中底部15#煤层单层厚度大、分布稳定，是本区主力煤层，厚度5.2m～6.65m。

15#直接顶板岩性主要为泥岩或含钙泥岩，底板主要为泥岩。

K2石灰岩常常成为15#煤层的直接顶板，造成煤层气运移逸散，使煤层气井产水量增加。

该组底部普遍发育的K1砂岩及中上部数层浅海相石灰岩为其重要的区域对比标志层。

3.1 K1砂岩。

为组与组分界的区域标志层。

岩性为灰、灰白、灰绿色中—粗粒或细粒石英砂岩、石英杂砂岩及岩屑石英杂砂岩，局部可相变为粉砂岩或泥岩。

厚度最大可达10m,一般5m左右。

3.2 K2～K5灰岩
区普遍发育4层～5层石灰岩，K2～K5灰岩分布稳定，是重要的区域对比标志层。

其中K5灰岩稳定性较差，在部分地区相变为海相泥灰岩。

4 分组地层岩性简述,本区自上而下地层依次为：
4.1 新生界第四系(Q)
井段：岩性为棕黄、褐黄色粘土夹粉—中砂层及砂砾层。

与下伏地层呈角度不整合接触。

4.2 古生界二叠系上统上石盒子组(P2s)
上部为灰绿、紫红色中—细砂岩与紫红色泥岩、粉砂质泥岩、粉砂岩互层；中部为灰白色中粗砂岩、含砾砂岩夹深灰色泥岩、粉砂岩；下部为灰色含鲕砾粘土岩。

与下伏地层整合接触。

4.3 古生界二叠系下统下石盒子组(P1x)
上部绿、灰绿色粉、细砂岩；中部为灰、灰白色中砂岩夹粉—细砂岩；下部为灰、深灰色泥岩与灰、浅灰色粉—细砂岩互层；底部为灰、灰白色中粒砂岩(K8砂岩)。

与下伏地层整合接触。

4.4 古生界二叠系下统组(P1s)
岩性为灰、深灰、灰黑色粉砂质泥岩与浅灰色粉—细砂岩、中砂岩及黑色煤互层，底部为灰、灰白色粉砂岩、细砂岩(K7砂岩)。

3#煤层为该区主力煤层。

与下伏地层整合接触。

4.5 古生界石炭系上统组(C3t)
上段岩性为深灰色、灰黑色泥岩、砂质泥岩、炭质泥岩、灰色细砂岩、泥质粉砂岩。

灰岩及煤层组成。

中段由深灰色泥岩、砂质泥岩、灰黑色炭质泥岩、灰色灰岩、细砂岩及煤层组成。

下段顶为主力煤层15#煤层，其下为深灰色砂质泥岩及灰色细砂岩。

与下伏地层整合接触。

4.6古生界石炭系中统组（C2b）
灰色铝土质泥岩、深灰色砂质泥岩、灰黑色炭质泥岩夹灰色细砂岩及黑色煤层。

与下伏地层不整合接触。

4.7 古生界奥陶系中统峰峰组（O2f）
主要为灰色厚层纯灰岩、花斑状灰岩和角砾状灰岩。

煤层气发展现状
2017年8月23日，省国土资源厅发布消息，省榆社-武乡深层煤层气资源调查项目取得重大突破，经国土资源部专家初步论证，预测煤层气、页岩气资源总量超过5000亿立方米(约合4亿吨原油当量)，属超大型气田，具备建设大型煤层气产业基地的资源条件。

榆社-武乡区块是2015年省政府批准实施的煤层气、页岩气综合勘查项目，工作面积为1219.72平方公里。

经勘查，其中煤层气资源量2414.56亿立方米，页岩气资源总量3040.95亿立方米，为超大型气田（资源量大于300亿立方米为大型气田）。

其中在有利区388.51平方公里，已获得煤层气、页岩气资源量1812亿立方米。

2017年4月5日进行了点火试采，单井日产量可达1000立方米。

据省国土资源厅厅长许大纯介绍，榆社-武乡区块气田煤层埋藏深度大于1300米，突破一般煤层气勘查在1000米以的深度，标志着省深部煤层气勘探取得了重要技术创新和突破。

或成中国第四大天然气产区
在过去十几年时间当中，省因为盛产煤炭而闻名。

随着中国能源结构的调整，中国能源消费逐步向着低碳方向发展，煤炭消费产业受到一定冲击。

但省拥有的另外一种资源却在随之崛起，这就是伴随煤炭而存在的煤层气。

据悉，省埋深2000米以浅的煤层气预测资源量约为8.3万亿立方米（约合66亿吨石油），占全国总量近1/3。

煤层气储量丰富，这一产业已经被当地列为重点发展的产业。

8月21日，省发布《省煤层气资源勘查开发规划（2016—2020年）》（以下简称《规划》）。

根据《规划》，到2020 年，省将力争煤层气抽采量达到200 亿立方米，地面开采产能建设达到300~400 亿立方米/年。

这意味着三年之后，省的煤层气利用率最高可超过200亿方，这相当于一个年产1600万吨的油田，可进入中国油气田产量排名前十。

而且根据《规划》的远景目标，到2025年，预计增加探明地质储量5000 亿立方米，产量达到250~350 亿立方米/年。

而250~350 亿方煤层气量，可匹敌塔里木油田和西南油气田的天然气年产量，这将使省跻身中国的四大天然气产区之一。

截至2015年底，省累计探明煤层气地质储量5784.01亿立方米，约占全国的88%。

主要分布在沁水盆地和鄂尔多斯盆地东缘，其中沁水煤田4341.18 亿立方米，河东煤田1228.55 亿立方米，西山煤田214.28 亿立方米。

在2015年，省煤层气产量达到60亿立方米（约合480万吨原油当量）。

根据省的规划，沁水煤田和河东煤田将成为重点打造的两大煤层气产业基地。

在从事煤层气开发的多家企业，可能因此获得新的发展机遇。

谁将分享千亿元天然气市场？
按照《规划》，2020年省煤层气勘探、抽采、运输、转化全产业链条产值达到1000 亿元左右。

目前，省从事煤层气产业的公司包括晋煤集团蓝焰煤层气公司、中石油华北油田煤层气勘探开发分公司、中联煤层气有限责任公司、亚美大陆煤层气公司等。

其中蓝焰煤层气公司是中国最大的煤层气开发企业。

该公司成立于2003年，是煤业集团下属的专门从事煤层气的企业，承担煤业集团地面煤层气抽采及利用工作，总部位于沁水县嘉峰镇。

据悉，蓝焰煤层气公司已累计建设完成煤层气地面抽采井3000余口，日抽采气量突破330万立方米，年抽采能力15亿立方米，地面煤层气抽采总量占到全国的60.7％。

除了当地企业，三大石油公司也有参与煤层气的开采，而其中最突出的，莫过于中石油华北油田。

中石油华北油田是沁水盆地煤层气田的主要作业者之一。

2006年5月29日，华北油田煤层气分公司正式成立，并在当年钻井超过100口。

截止2016年，华北油田煤层气分公司有投产井近2250口，已建产能年20亿立方米，日产气量超过230万立方米。

华北油田在沁水盆地煤层气的探明储量有2800多亿立方米，产量达到43亿立方米。

在煤层气开采技术方面，华北油田已成为国最领先的企业之一。

在煤层气的地质研究、工程技术、生产管理等方面，都累积了不少经验。

华北油田在沁水的FZP04-5V煤层气水平井，目前单井累计产量已超过1亿立方米。

值得一提的是，在开发煤层气过程中，华北油田开展了独特的数字化气田建设，在国也处于领先地位。

由于在沁水盆地的煤层气田地处山区，气田生产管理极为不便，所以在煤层气田建设初期，华北油田就开始引入自动化控制技术。

自2006年进入后，华北油田用6年时间在沁水盆地南部建成了中国第一个数字化、规模化、智能化煤层气田示工程。

在，华北油田还同各类企业展开了煤层气技术、区块方面的合作。

与其合作的企业包括能源集团、格瑞克、亚美大陆、潞安集团、兰花集团等。

除了自营区块，华北油田也有多种形式的合作区块。

包括和能源的中中合作、和格瑞克（成庄）、亚美大陆（马必）的中外合作。

截止2017年8月，华北油田今年已在完钻107口煤层气井，并计划新钻井157口。

在钻井行业当前低迷的市场环境下，这一业务量可谓耀眼。

华北油田计划到2020年，煤层气年产量达到20亿方。

将引发煤层气革命
中国煤层气资源极为丰富。

据悉，中国埋深2000米以浅的煤层气资源有36.81万亿方，居世界第三位。

美国能源情报署（EIA）去年曾发布预测，到2040年，中国煤层气产量将占到全国天然气总产量的25%。

所以，煤层气的前景不可谓不诱人。

但在过去10年时间当中，煤层气的勘探开发总体并不十分顺利。

来自技术、矿权、基础设施等方面的阻碍，让煤层气产量没有达到最初规划的目标。

对于煤层气开采，不少企业也开始选择退出。

但随着全球新一轮天然气热潮的兴起，中国对煤层气的热情又一次燃了起来。

国家不仅提高了“十三五”期间煤层气的补贴，在去年11月还发布了煤层气勘探开发项目进口物资免征进口税收的通知。

值得注意的是，为了加快资源勘探开发进程，省这次推出的煤层气《规划》还提出，除了稳步推进煤层气勘查开采体制机制改革，有序放开煤层气上游勘探市场，引入社会资本，还将整合省煤层气资源勘查开发力量，成立省煤层气开发的旗舰企业，承接省级财政投资勘查项目的后续开发。

此外在8月17日，省国土厅还通过门户向社会发布了煤层气区块探矿权公开出让公告，此次出让共涉及柳林石西、介休等10个区块，总面积约2043平方公里，预测总资源量约为4300亿方，将以招标方式竞争性出让，从经济实力、技术水平、以往业绩、企业信誉、勘查投入、实施方案、绿色勘查等方面，综合评标确定竞得人。

大气田被发现、新政策出炉、天然气热持续升温，这一次，煤层气能把握住发展机遇吗？。