侏罗纪煤层气盆地评价

如题所述

侏罗纪含煤盆地的分布改变了印支期前的面貌,含煤盆地基本分布在塔里木—华北板块以北的大陆上,大陆南方仅有小型断陷盆地零星分布。

位于华南板块的川北盆地,川北甘南盆地群,秭归、当阳、鄂中盆地,赣北景德镇盆地,湘中南盆地群,桂东北盆地群,闽浙盆地群,以及位于喜马拉雅板片的藏南定日盆地等,分属于前陆坳陷盆地、断陷盆地及主动大陆边缘(岛弧型)盆地,其中大多属小型断陷盆地,面积狭小,分布零星,含煤岩系较差,均属寻找煤层气藏的不利地区。

分布在华北陆块的侏罗纪含煤盆地,仅有鄂尔多斯盆地规模较大,其它均为小型断陷盆地零散分布。鄂尔多斯盆地以西有腾格里西缘盆地群,其北有包头盆地群,其东有晋北盆地群,均属陆相含煤沉积,面积狭小,煤系裸露,除晋北大同盆地含煤性稍好外,其它含煤性均较差。鄂尔多斯盆地以东位于华北陆块北缘带的京西盆地群、冀北辽西盆地群,位于辽东隆起带的辽东田师付盆地群、吉南盆地群等,均为小型陆相断陷盆地。在华北陆块东部被新生界沉积层覆盖的华北盆地,发育有渤海湾盆地、淮河盆地、济源盆地及冀中盆地,均属燕山早期形成的断陷盆地,发育有含煤岩系,但含煤性一般较差。上述断陷盆地一般面积狭小,含煤性差,有火山岩夹层,均属寻找煤层气藏的不利地区。

鄂尔多斯盆地 鄂尔多斯侏罗纪含煤盆地是叠置在古生代克拉通盆地基础上的中生代前陆坳陷盆地。早、中侏罗世含煤岩系形成前,盆地古构造、古地理条件较为稳定和适宜,形成了一套含煤性较好的大型浅湖相含煤岩系,又被晚侏罗世和白垩纪沉积所覆盖,喜马拉雅期盆地整体抬升,形成环盆地周缘的新生代地堑。

鄂尔多斯盆地侏罗纪含煤岩系分布在盆地的中、西部,中生代盆地面积12.32×104 km2,煤炭资源量1.1×1012t。中侏罗统延安组煤层多、厚度大、分布广,含可采煤9层,最多达27层,单层最大厚度34 m,累厚37 m。煤层发育北部较南部好,神府地区3~12m厚的2号煤层在数千平方千米范围分布稳定。延安组煤层埋深400~2000 m,煤层从盆地边部向盆内倾斜,盆地东部煤层自东而西、由浅变深呈平缓单斜状,局部有低幅度起伏,断裂不发育,构造较简单,煤层保存较好。延安组煤岩变质程度较低,为褐煤、长焰煤和气煤,煤阶自北而南增高。煤层含气量较低为0~6.9 m3/t,北部褐煤区为1 m3/t,南部庆阳一带气煤区含气量较高。据煤田勘探资料,延安组8煤含气量测定有18个样品为0.2~0.94 m3/t,21个样品为1.63~5.71m3/t。彬长地区B1井,8煤最高含气量2.91m3/t,最低为0.93m3/t,气体组分测定甲烷含量占53.14%,8煤甲烷实际含量为0.43~1.97 m3/t。B2井8煤含气量为0。等温吸附测试,兰氏体积为10.17~13.99m3/t,临界解吸压力为0.36~0.45 MPa,含气饱和度为0~24.3%,试井渗透率较高为(2.288~3.635)×10-3μm2。8煤地应力测试闭合压力与原始地层压力差,B1井为0.901 MPa,B2井为2.475 MPa,有效地应力低,有利于保持较高的渗透率。

从以上资料可以看出,鄂尔多斯盆地侏罗纪煤系的变质程度低、含气量也低。对中侏罗统延安组煤层含气量偏低有不同的解释,关键是延安组含煤岩系之上的上侏罗统芬芳河组发育状况。鄂尔多斯盆地延安组沉积后,其上有150~200 m厚的直罗组沉积遍布全盆,再上为140~300 m厚的安定组砂泥岩、泥灰岩和局部油页岩沉积。上侏罗统芬芳河组为山麓洪积相砂砾岩沉积,厚度变化大,由百米至3000 m,分布在盆地西缘及南缘西部,盆地南缘东部变薄或缺失。下白垩统志丹群厚460~1300 m,分布广泛,超伏于前白垩系地层之上。由此可见,延安组含煤岩系沉积之后,其上有300~500 m厚的中侏罗统直罗组、安定组沉积覆盖,煤系地层埋深尚未进入成煤、生烃门限,盆地西缘和南缘西部有较厚的芬芳河组连续沉积覆盖其上,延安组煤系地层逐渐进入成煤、生烃门限,其后又有白垩系地层覆盖。因此鄂尔多斯盆地南缘西部或西缘仍是寻找侏罗纪煤层气成藏的有利地区。

分布在准噶尔-兴安活动带与天山-赤峰活动带东部的侏罗纪含煤盆地达百余个之多,均为小型断陷盆地。松辽盆地以西的含煤盆地发育较早,锡林浩特盆地含煤岩系为早中侏罗世阿拉坦合力群,含煤6~25层,厚10.7~40 m。松辽西盆地群下侏罗统红旗组含煤22层,可采煤15层,单层厚1.5 m,最厚2.55 m;中侏罗统万宝组含火山岩夹层,含煤性差。松辽北盆地群含煤岩系为上侏罗统九峰山组,含煤5~22层,夹火山岩。三江盆地群含煤岩系为上侏罗统云山组,属海陆交替相沉积,含煤7~22层,可采煤3~4层,厚6.77 m,单层厚0.2~3.55 m。吉中盆地群含煤岩系为上侏罗统久大组,含煤2~4层,可采煤1~2层,单层厚0.8~1.0m。松辽盆地盆内含煤岩系为中侏罗统白城组和上侏罗统火石岭组,盆地西部为下中侏罗统红旗组、万宝组。由上可见,位于准噶尔-兴安活动带和天山-赤峰活动带东部的侏罗纪含煤盆地,数量多,面积小,均属断陷型盆地,含煤性一般较好,有些夹火山岩层。松辽盆地外围的断陷盆地处于华力西褶皱隆起带,大多数盆地缺失上覆沉积盖层,煤系地层裸露,煤岩变质程度较低,为低变质烟煤,对煤层气成生和保存不利。松辽盆地范围内,被白垩系地层掩覆其下的侏罗纪断陷盆地,含煤岩系一直处于沉降深埋状态,煤系地层未遭剥蚀,盆地构型也保存完整,盆地西部下侏罗统红旗组含煤性较好。因此,在松辽盆地西部选择煤系地层发育,煤层埋深较浅,煤岩变质程度适中的早侏罗世断陷盆地进行探索还是可行的。

中国大陆侏罗纪大中型含煤盆地集中分布在阿尔金断裂以西,面积达87.7×104 km2,阿尔金断裂以东除鄂尔多斯盆地为大型盆地外,其它均属小型断陷盆地,面积为22.6×104 km2。阿尔金断裂以西的侏罗纪含煤盆地可分两种类型,即位于褶皱带上的张扭性断陷型盆地和位于褶皱带两侧的前陆拗陷型盆地。位于天山褶皱带的伊宁—尤尔都斯、焉耆、库米什盆地面积较小,一般为(0.5~3)×104 km2。断陷盆地是在古生代陆缘增生褶皱带基础上,沿平行山系走向发育的张扭性断裂形成的。另一类是位于天山褶皱带南北两侧规模较大的前陆坳陷盆地。塔里木陆块北部和东部的库车盆地(5.4×104 km2)、塔东盆地(23.9×104 km2)是受天山褶皱带向南推挤形成的前陆坳陷盆地。塔里木陆块西南部的塔西南盆地(6.5×104 km2),是受西昆仑褶皱带向北推挤形成的弧后前陆坳陷盆地。塔里木陆块东南部的塔东南盆地(10.3×104 km2),是受阿尔金断裂影响形成的压性走滑盆地。天山褶皱带以北的准噶尔盆地(23×104 km2)、吐鲁番—哈密盆地(9.2×104 km2)是受天山褶皱带向北推挤形成的前陆坳陷盆地。

伊宁盆地含煤面积6069 km2,煤炭资源量2816.5×108 t。盆地位于天山褶皱带的西部,由一系列北西西、近东西向并列展布的复式向斜组成,盆地北部北西西向逆断层和北西、北东向次级平移断层,将向斜错断为褶曲或挠曲,南部呈向北倾斜的单斜,东端为北西西、东西向并列的背向斜。八道湾组在伊宁北含可采煤3~11层,厚16.12~44.16 m;伊宁南上含煤组含可采煤2层,厚2.67~13.86 m,下含煤组含2个煤组,厚25.03~69.77 m。西山窑组在伊宁北含可采煤3~11层,厚5.87~38.95 m;伊宁南含煤12层,厚52.38 m。八道湾组为低灰、特低—低硫煤,属长焰煤、不粘煤。西山窑组为低—中灰、特低—低硫煤,属长焰煤。焉耆盆地含煤面积7559 km2,库米什盆地含煤面积2919 km2,合计含煤面积10478 km2,煤炭资源量752.2×108 t。焉耆盆地为被新生界掩覆的复式向斜,库米什盆地为被断裂切割的不对称性开阔向斜。八道湾组和西山窑组煤层均为低灰、特低硫煤,属长焰煤、气煤,煤岩变质程度由浅至深逐次增高。位于天山褶皱带的伊宁、焉耆、库米什盆地,是在褶皱带基底上由张扭应力形成的小型断陷盆地,原型盆地沉积条件较好,发育了含煤性好的煤系,燕山期后褶皱回返,形成构造较复杂的复式向斜,对煤层气成藏不利,是寻找煤层气藏的不利地区。

位于塔里木陆块周缘的库车、塔东、塔西南和塔东南侏罗纪含煤盆地,以前陆坳陷盆地为主,由于勘探程度较低,测算的含煤面积为5.43×104 km2,煤炭资源量仅有439.5×108 t,至今对盆地深部地质构造面貌及含煤状况了解甚少,对含煤面积和资源量统计亦很不全面。库车盆地早、中侏罗世含煤岩系仅分布于盆地北缘轮台至温宿一线,塔东盆地煤系分布在沙雅—尉犁—楼兰一线,塔西南盆地煤系分布在乌恰、阿克陶、莎车—叶城、布雅一带。中侏罗统克孜勒努尔组含煤2~19层,可采煤厚5.1~6.01 m。塔北煤岩变质程度自东向西增高,东部俄霍布拉克以气煤为主,有长焰煤及弱粘结煤,属低灰、特低硫、富油煤;中部拜城一带为焦煤,属低—中灰、特低硫煤;西部温宿一带为贫煤及少量瘦煤,属特低—低灰、中—高硫煤。塔西南为不粘煤、弱粘结煤及少量气煤。塔东可能为气煤。塔里木盆地周缘发育的侏罗纪前陆坳陷盆地,有较好的聚煤沉积环境和构造条件,含煤盆地规模较大,但盆地深部构造面貌和煤系发育状况还不很明晰,仅库车盆地含煤状况资料稍多,可进行煤层气勘探的探索。

天山褶皱带以北的三塘湖盆地,由巴里坤、三塘湖和淖毛湖组成复式向斜构造,含煤岩系多被断裂所分割,中部发育有短轴背斜,煤系发育在凹陷内。盆地含煤面积6984 km2,煤炭资源量786.1×108 t。八道湾组主要分布在三塘湖,含可采煤1~3层,厚2.0~17.4 m。西山窑组在巴里坤含可采煤3~6层,厚43.16~55.96 m;三塘湖含煤2~4层,厚5.9~7.3 m;淖毛湖含可采煤5~7层,厚14.61~35.16 m。西山窑组煤岩属中灰、低硫煤,挥发分为16.5%,属肥、气煤。三塘湖为低—中灰、低硫不粘煤、长焰煤。三塘湖盆地(2.3×104 km2)规模不大,原型盆地含煤岩系发育较好,煤层多、厚度大、煤质好、变质程度适中,但经成煤期后构造变形改造,盆地构型已遭破坏,构造较为复杂,对煤层气成藏不利,不是寻找煤层气藏的有利地区。

吐鲁番-哈密盆地为一复式向斜,含煤岩系分布于次级向斜(凹陷)内,含煤面积为20298 km2,煤炭资源量为6299.1×108 t。八道湾组在艾维尔沟含可采煤12层,厚37 m,最厚达75.63 m;托克逊含可采煤1~4层,厚2.46~8.17 m;鄯善含可采煤11层,厚39.2m;哈密含可采煤2~4层,厚2.85~43.53 m,可采煤平均厚度14.92 m;吐鲁番、野马泉含可采煤2~15层,厚13.6~28.3 m。西山窑组在艾维尔沟、托克逊含可采煤5层,厚9.6~19.7 m;鄯善含可采煤4~11层,厚16.4~33.7 m;艾丁湖含可采煤9~24层,厚15.6~45.6 m。大南湖钻孔钻遇煤层25层,厚182.24 m。盆地内煤岩变质程度呈现中部低、两端高,艾维尔沟为气、肥、焦、瘦煤,属中—低灰、低硫煤;托克逊、哈密为低—中灰、特低硫长焰煤。吐鲁番八道湾组为中低灰、低硫气煤,西山窑组为中灰、特低硫肥焦煤和焦瘦煤。吐鲁番—哈密盆地,侏罗纪煤系发育较好,变形改造后盆地构型较为完好,但内部构造较复杂,煤层埋藏较深,可选择煤层埋深较适中的部位进行煤层气勘探,对盆地煤层气赋存状况进行探索。

准噶尔盆地 准噶尔侏罗纪含煤盆地位于准噶尔—兴安活动带西部的准噶尔地块。准噶尔地块结晶基底为前震旦系,震旦纪至早寒武世为克拉通发展阶段,早古生代准噶尔地块西缘受俯冲消减形成小洋盆,地块东部仍为浅海沉积,晚古生代(泥盆纪至早二叠世)由有限洋盆变为残余洋盆,晚二叠世开始了陆内河湖相沉积,期末隆升为陆沉积间断,三叠纪沉积范围扩大,超覆于二叠系之上,沉积厚达1500~2500 m,沉积相带呈环状分布于坳陷盆地,中三叠世受天山褶皱带向北推覆形成前陆坳陷的雏形。侏罗纪仍属前陆坳陷盆地发展时期,早、中侏罗世八道湾期、西山窑期为主要聚煤期,其间的三工河期为最大湖侵期,西山窑组之上为头屯河组河湖相碎屑岩沉积,上侏罗统陆相碎屑岩沉积厚达1500~2500 m。白垩纪仍为前陆坳陷河湖相碎屑岩沉积,厚2400 m。第三至第四纪,北天山褶皱带强烈隆升并向北推挤,准噶尔盆地南缘剧烈沉陷,沉积了厚达5000m余的磨拉石建造,形成了明显的南粗厚、北细薄的箕状盆地。

准噶尔盆地早、中侏罗世八道湾组、西山窑组是主要含煤岩系,盆地南缘煤层厚度大。玛纳斯、乌鲁木齐、阜康一线,八道湾组含煤10余层,单层厚达29.0 m;头屯河以东含煤8~55层,厚9.6~52.8 m,以西含煤3~7层,厚4~6.8 m;四棵树一带含煤6~7层,厚8.6 m。西山窑组含煤数十层,厚75.0~218.6 m,下部含煤段单层厚46~64.0 m,上部含煤段单层厚1.0~3.0 m。乌鲁木齐含煤20~40层,厚36.2~182.8 m,可采煤11~25层,厚34.1~151.9m;玛纳斯含煤21~29层,厚26.1~57.2 m,可采煤11~23层,厚23.2~51.8 m;清水河含煤24~34层,厚55.1 m,可采煤17~21层,厚50.34 m。准噶尔盆地西北缘克拉玛依—乌尔禾一带,八道湾组含煤5~10层,可采煤4~7层,厚5~19.6 m,克拉玛依以东的油气钻井钻遇煤层总厚达40.0 m,可采煤5~12层。

准噶尔盆地含煤岩系煤岩显微组分以镜质组为主,惰质组次之,稳定组分较低。八道湾组煤层宏观煤岩类型以光亮、半亮煤为主,半暗煤次之,暗淡煤较少。煤岩属中灰煤,亦有低灰煤及少量高灰煤。镜质体反射率为0.4%~0.91%,属长焰煤、气煤,亦有褐煤及肥煤。西山窑组宏观煤岩以半亮、半暗煤为主,光亮煤、暗淡煤次之。煤岩属低灰、特低灰煤,亦有中灰、高灰煤。镜质体反射率为0.42%~0.96%,属长焰煤、气煤,褐煤次之,有少量肥煤。准噶尔盆地尚未进行煤层气勘探,根据风化带下限煤层甲烷浓度推测煤层含气量,盆地南缘风化带平均深度400 m,煤层埋深426 m,平均含气量为6.36 m3/t;盆地西缘、东缘风化带深度500~550 m,平均含气量4.0 m3/t。兰氏体积平均为13.24 m3/t,兰氏压力平均为1.56 MPa。含煤岩系属低煤阶,煤层渗透性较好。

准噶尔侏罗纪含煤盆地发育在前震旦系稳定地块上,晚二叠世至三叠纪发育的坳陷或前陆坳陷为侏罗纪含煤盆地的形成奠定了稳定的古构造基础,中生代相对稳定的构造期为早、中侏罗世含煤岩系的形成提供了较好的古构造、古地理环境。早、中侏罗世煤系沉积后又发育了封盖条件较好的沉积盖层,煤系地层之上有数千米厚的沉积层覆盖,使含煤岩系得以深埋成煤、成烃。喜马拉雅期构造活动强烈,新生界沉积巨厚,整个盆地构型基本完好,中部隆起将盆地分隔为几个次级坳陷。准噶尔盆地早、中侏罗世古气候、古植物、古构造、古地理等聚煤条件适宜,形成了含煤性好的巨厚含煤岩系,又形成了较好的生储盖沉积组合,后期构造变动盆地未遭严重破坏,为煤层气成藏提供了较好的条件。盆地南缘处于聚煤沉积期滨湖相带,含煤性好,有变质程度适中的聚煤带,有形成煤层气藏的有利条件,是寻找煤层气藏的有利地区。

资料统计表明,侏罗纪煤炭资源量为2.98×1012t名列各时代煤炭资源量之首,占中国煤炭资源总量的53.5%。侏罗纪含煤盆地主要分布在塔里木—华北板块以北的大陆上,阿尔金断裂以西的侏罗纪盆地含煤岩系发育最好,盆地规模较大,占整个侏罗纪含煤盆地面积的大半。阿尔金断裂以东含煤盆地大多为小型断陷盆地,仅有鄂尔多斯盆地为大型前陆坳陷盆地,规模较大,煤系发育较好,是寻找煤层气藏的有利地区,其它小型断陷盆地,面积狭小,有些盆地火山岩发育,含煤性较差,大多处于构造隆起带之上,含煤岩系沉积后,未能深埋或被覆盖即又复隆升,煤系地层裸露遭受剥蚀,盆地被改造后构型并不完好,有些盆片残留的煤系地层含煤较好,但已不具备煤层气成藏条件,一般均属寻找煤层气藏的不利地区,仅松辽盆地的西缘带,在白垩系地层掩覆之下的早侏罗世断陷盆地是可进行煤层气勘探的探索地区。面积占含煤盆地大半的阿尔金断裂以西的侏罗纪含煤盆地,可分为天山褶皱带及其南、北三个部分。位于天山褶皱带的伊宁、焉耆、库米什盆地等张扭应力形成的小型断陷盆地,原型盆地沉积环境可能较好,含煤岩系发育较好,但燕山期后褶皱回返,形成较复杂的复式向斜,盆地规模虽小构造却较为复杂,对煤层气成藏不利,是寻找煤层气藏的不利地区。天山褶皱带以南位于塔里木盆地周缘的侏罗纪含煤盆地,多为大型前陆盆地,有较好的聚煤沉积环境,但是煤炭资源普查勘探程度很低,仅盆地边缘部分地区勘查程度较高,勘探程度相对较高的库车坳陷北部可列入煤层气勘探的探索地区。位于天山褶皱带以北的三塘湖盆地规模较小,原型盆地可能发育较好,煤系地层较发育,但经后期构造改造盆地构型并不完好,不利于煤层气成藏与保存,是寻找煤层气藏的不利地区。吐鲁番—哈密盆地规模中等,侏罗纪煤系发育较好,但变形后煤系地层在盆地中部埋藏较深,可在盆地边缘煤层埋深较浅的部位进行探索。准噶尔盆地规模较大,原型盆地发育较好,聚煤沉积环境有利,含煤岩系发育好,沉积组合匹配,经改造后的盆地构型基本完好,煤岩变质以深成变质为主,随盆地形成环状变质环带,盆地南缘沉积环境优越,含煤性好,煤层埋藏深度适中,变质程度适中的斜坡带是煤层气成藏的有利区带,是寻找煤层气藏的有利地区。

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