王世辉 王有智 许承武（中国石油大庆油田有限责任公司勘探开发研究院，黑龙江 大庆 1637121）摘 要：鹤岗盆地煤炭资源量大，是黑龙江省主要的产煤盆地之一，2009年大庆油田成功部署和施工的 鹤煤1井，对认清鹤岗盆地煤层气资源量和资源潜力具有重要意义。本文基于煤田和油田的钻井和地震等资 料对鹤岗盆地煤层气进行了成藏条件分析，基于地震等资料的构造条件分析认为，鹤岗盆地张性断层发育，期次多，发育复查，互相切叠，不利于煤层气的保存。利用煤田钻井资料及鹤煤1井资料，对鹤岗盆地煤层 特征分析，认为南山矿、新一和鸟山矿的煤层厚度大，累计厚度一般均大于60m，主力煤层单层厚度达10m 以上；其主力煤层埋深适中，鹤煤1井揭示主力煤层埋深均在1000m以上；煤阶适中，一般以气肥煤为主，向东部随埋深增大而增大；通过已钻探的煤层气井统计分析，鹤岗煤田含气性南部较低，北部含气量高，可 达到工业开采标准；鹤煤1井的储层特征分析表明，鹤岗盆地大部分煤层储层物性较差，只有少量煤层割理 发育，适合开采煤层气。综上认为鹤岗盆地南山矿、新一和鸟山矿矿区显示出较好的富集潜力，对三个矿区 进行了资源量的估算，储量十分可观，为303.75×108m3。综合分析认为鹤岗盆地的张性断裂导致构造煤的 发育、勘探力度不够和针对构造煤的勘探方法的不清，是制约鹤岗盆地煤层气勘探实现突破的核心问题。关键词：鹤岗盆地；煤层气；成藏条件；资源量Coalbed Methane Resources Potential Analysis in Hegang BasinWangShihui，WangYouzhi，Xu Chengwu（Exploration and Development Research Institute of Daqing Oilfield Company，CNPC，Daqing 1637121，China）Abstract：Hegang Basin has rich coal resources.It is one of the major core-production basins in Heilongjiang Province.The HM-1 well has a great significance for recognizing Hegang coalbed methane resources and resource potential，which was successfully designed and constructed by Daqing Oilfield in 2009.By studying well data and seismic data from coalfield and oilfield，this paper analyzed the condition of coalbed methane accumulation about Hegang Basin.Tensional faults develop Hegang Basin which are disadvantages for coalbed methane to store.Utilizing the data from coalfield and the HM-1 well to analyze the coal bed character of Hegang Basin，which make us know that the coal bed thickness is big in Nanshan zone，Xinyi zone and Niaoshan zone.The cumulative thickness generally is bigger than 60 meters.The layer thickness of the major coal bed can be 10 meters above.The major coal beds were buried moderately，which of the HM-1 well were buried in the depth of 1000 meters above.The Ro of coal is in the right range.Most of which is gas-fat coal.The coal rank increases eastward as the buried depth deepen.Through the analysis of drilled coalbed methane wells，we found that the gas potential is low in the southern part and high in the northern part of Hegang Basin.These data accord with industrial production exploration standard.Through the study of reservoirs character of HM-1 well，it indicates that the physical properties of most of reservoirs is bad，only a few development of coal cleat for coalbed methane.To sum up that the Nanshan zone in Hegang Basin，Xinyi zone and the Niaoshan zone show good potential for enrichment.For estimating the resource of the three zone we found that reserves are substantial，as 303.75×108m3.Comprehensive analysis shows that tensile fracture led to the development of deformed coal，inadequate exploration and unclear exploration methods for deformed coal，which are the core issue of restricting the Hegang Basin coalbed methane exploration to achieve a breakthrough.Key words：Hegang Basin；coalbed methane；reservoir forming conditions；resource extent1 盆地概况鹤岗盆地位于黑龙江省小兴安岭东麓与三江平原的接壤处，呈近南北向分布，北起四方山菜地，南 至阿凌达河，西临永利-蔬圆一带，东迄新华-圆头山一线，南北长约100km，东西宽约28km。鹤岗 盆地煤炭资源开发较早，由北到南依次为石头庙子、兴山、新一、鸟山、南山、大陆、富力、峻德、新 华等10个矿区，工业储量16×108t，可采储量8×108t［1］。2 煤层气勘探开发现状随着美国煤层气勘探理论和开发技术的不断突破，带动了世界上30多个重要产煤国的煤层气研究 与发展［2～4］。1989年联合国环保署援助项目 “中国煤层气资源开发” 的实施，正式拉开了我国煤层气 地面开发研究的序幕。通过与美国煤层气成功开发煤层气盆地的类比［5～7］，鹤岗盆地成为重要的煤层 勘探区之一。鹤岗地区对矿井瓦斯的商业利用价值认识较早，1984年开始使用抽放瓦斯作为优质燃料，1992年 开始进入居民实用阶段至今。目前，仅在南山矿实现了瓦斯抽放综合利用［8～9］。鹤岗盆地煤层气勘探始于1998年，中联煤层气公司、黑龙江省计委、鹤岗矿务局、黑龙江省煤管 局、鹤岗市政府5个单位联合，在峻德、兴安地区施工了两口煤层气参数井兼生产试验井（HE-01、 HE-02）。2002年，中联煤层气公司、黑龙江计委、黑龙江省煤田地质局在南山、新一、鸟山区进行 勘探，布置了4口煤层气参数井兼生产试验井（鹤参3、鹤参4、鹤参5、鹤参6），先期施工了一口参 数井（鹤参3）。2009年，中联煤层气公司在新一地区施工了一口试验井，对该井进行排采试验，日产 气量达到1400m3/d。2009年11月21日鹤岗发生重大瓦斯爆炸，为落实省和油公司领导指示精神，体现大庆油田社会 责任，2009年至2010年大庆油田本着降低安全事故和解决环境污染的初衷，在新一矿和鸟山矿施工三 口煤层气评价井，取得较好的效果。随着煤层气勘探力度的加大，对鹤岗盆地资源前景有了较为明确的认识，经充分分析研究确定南 山、新一和鸟山矿区为今后勘探开发的重点靶区，但由于成藏条件较为复杂，给勘探工作带来一定的 困难。3 成藏条件分析3.1 构造特征区域构造通过对煤层生成和赋存状态的控制作用，影响到煤层气的生成和富集。因此，正确认识煤 田区域构造特征是分析煤层气资源赋存规律的基础。3.1.1 区域构造特征鹤岗盆地位于佳木斯地块的西北部，盆地西缘为南北走向的牡丹江断裂，盆地东南边界为依兰—伊 通断裂（图1）。盆地基底主要由前古生界麻山群、黑龙江群深变质岩系及元古宙混合花岗岩、华力西 期花岗岩等共同组成。鹤岗盆地由四个一级构造单 元组成，自西向东为：红旗断陷、连二岭—伏尔基 河隆起、宝泉岭断陷、都鲁河隆起，总体表现为 “坳隆相间” 的展布特征。图1 鹤岗盆地构造分区图3.1.2 煤田区构造特征鹤岗煤田为一走向近南北，向东倾斜的单斜构 造，倾角15°～35°。受基底刚性的影响，盆地内褶 皱作用较微弱，断裂构造十分发育，以正断裂为主，可分成南北向、东西向、北北东向、北东向、北东 东向、北西向和北北西向多组。断裂数量多、期次 多，相互截切、交织在一起，造成断裂构造格局复 杂化。张性断层的开放性不利于煤层气的保存。由于 受到拉张作用，断面附近由于构造应力释放而成为 低压区，煤层中吸附甲烷大量解析，从断面逸散，对煤层气藏起到破坏作用。3.2 含煤地层特征3.2.1 煤层厚度鹤岗煤田主要含煤地层为下白垩统城子河组，含煤地层总厚730～1310m，煤田共发育40余层煤，其中可采及局部可采煤层36层，主要可采煤层［10］ 包括3＃、11＃、15＃、17＃、18＃、21＃、22＃、30＃、 33＃9个煤层（图2），其中主力煤层为11＃、15＃和 18＃煤层（图3）。图2 鹤岗盆地城子河组煤层平均厚度统计直方图从全区煤层发育情况来看，煤层厚度大连续性好，具备良好的资源潜力。整体上以新一矿为中心向 南、向北逐渐变薄，其中煤层厚度大于60m的主要分布在新一、南山和鸟山矿，兴安、峻德矿的只在 局部地区发育（图5）。鹤煤1井揭示的煤层累计厚度达到100m以上，新一矿显示出较好的勘探前景。3.2.2 煤层埋深鹤岗盆地煤层在西缘埋藏较浅，甚至出露地表，向东埋藏逐渐加深，但煤层厚度变薄。依据煤田钻 井资料和鹤煤1井揭示的煤层情况（图4），煤层最大埋深在1000m以浅，矿区边界以外没有钻井控制，依据地震解释推测其最大埋深可达2000m。鹤岗盆地煤层埋藏深度适中，有利于煤层气的勘探开发［5］。图3 鹤岗盆地主采煤层剖面对比分布图图4 鹤煤1井煤层厚度与埋深棒状图3.2.3 煤阶相同地质条件下，通常认为煤层含气量随煤的变质程度增大而升高。鹤岗煤田以低—中等变质的气 煤、肥煤为主，煤阶由西向东随埋藏深度的增加煤的变质程度增大；由于燕山期岩浆岩的侵入，使煤层 发生了热接触变质作用，使得煤的变质程度由南向北煤质逐渐增高（图4）。峻德、兴安矿区以气煤和 长焰煤为主，中部的富力、南山、新一矿区为肥煤，鸟山矿区变为焦煤，兴山矿东部分布有贫煤和无烟 煤（图6）。因此，鹤岗盆地煤层含气量北部高于南部。3.3 煤层含气量通过分析HE-01、HE-02井的测试结果，发现各煤层含气量均较低。HE-01井含气量为1.14～ 2.41m3/t，平均为2.3m3/t。HE-02井煤层含气量较高，1.06～5.01m3/t。从鹤煤1井的测试结果上看，煤层气含量较高，鹤煤1井共解析样品23个，含气量基本大于 2m3/t。620～654m井段的含气量都在5m3/t以上，最高可达9.3m3/t，甲烷浓度在80％以上，已经达到 工业标准。图5 鹤岗盆地煤层累计厚度分布图图6 鹤岗盆地11＃煤层煤阶分布图3.4 煤储层物性特征物性因素主要包括孔隙、渗透率、割理、吸附能力、储层压力、解析压力等。从前人研究的结果可 知，鹤岗盆地的孔隙度和渗透率均较低［11］。通过对鹤煤1井23块样品的观测认为新一矿地区构造煤发 育，以暗煤为主，含少量亮煤，煤体结构破碎，以粉煤为主，含少量碎块，割理无法观测（图7）。表 1中651.73-652.13井段含气量高，达到9.3m3/t，含气饱和度为67％，储层压力和解析压力较高，适 合进行压裂改造进行煤层气解析排采。图7 鹤煤1井煤岩类型、割理裂缝照片表1 鹤煤1井储层物性参数表——储层压力为按压力梯度为0.77MPa/100m的估算值4 煤层气资源预测通过分析鹤岗地区基础地质条件、综合前人研究结果和鹤煤1井取得的相关数据，认为新一、鸟山 和南山地区是今后煤层气勘探的最有利区。考虑到目前得开采能力和经济因素，将1500m作为界限，对新一、鸟山和南山矿区的煤层气资源量进行了预测。南山矿煤炭资源储量为9.03×108t，煤层气储量 为139.5×108m3/t，新一、鸟山矿区煤炭资源量为22.32×108t，煤层气资源量为164.2×108m3/t。5 结论（1）在充分剖析鹤煤1井实测数据的基础上，对鹤岗盆地的基础地质特征，煤层埋深、厚度、变 质程度、煤层含气性和储层特征等成藏条件进行系统的研究，认为鹤岗盆地具备成为重要煤层气开发基 地的潜力，目前制约鹤岗盆地实现突破的关键因素是勘探力度不够，对于构造煤的勘探方法认识不清。（2）鹤岗盆地煤层以气煤和肥煤为主，演化程度中等；含气量和含气饱和度相对较低，但是厚层 的煤和较小的层间距可以弥补演化程度低导致的气源不足；煤岩以粉煤为主，破碎较为严重，给后期压 裂改造工艺带来了不小的挑战；盆地后期改造强烈，张性断裂发育，构造煤广泛分布，对煤层气勘探来 说是一把双刃剑，构造煤既可以成为煤层气高富集区，又可以破坏煤层气成藏。（3）虽然鹤岗盆地构造较为破碎，但是中部的南山、新一和鸟山矿区煤层气资源丰富，储量可观。鹤煤1井的成功钻探证明了大庆油田具备开发煤层气的实力，掌握较为成熟的煤层气勘探方法，同时树 立了尽早实现煤层气工业突破的信心。参考文献［1］杨敏芳，孙斌，张丽琳，等.鹤岗盆地煤层气赋存特征及勘探开发潜力［J］.天然气工业，2010，30（11）： 26～29.［2］Boyer Ⅱ C M.The Coalbed Methane Resources and the Mechanism of Gas Production［M］.Chicago：GRI，989.［3］Rightmire C T，et al.Coalbed Methane Resources of the United States［M］.AAPG Studies in Geology＃17，1989.［4］Flores R M.Coalbed methane：f rom coal2mine outbursts to a gas resource（Special Issue on Coalbed Methane）［J］.InternationalJournal of Coal Geology，1998，35：1-4.［5］Mastalerz M，Glikson M，Golding S D.Coalbed Methane：Scientific，Environmental and Economic Evaluaion［M］.Boston： Kluwer Academic Publishers，1999.［6］Scott A R.Composition and origin of coalbed gases form selected basins in the United States［A］.Proc 1993 CBM Symp［C］.The University of Alabama，Tuscaloosa，1993.［7］Homer D M.In-situ 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