淺談遼寧省鐵法煤層氣田地質(zhì)特征及煤層氣賦存規(guī)律

■李鹿鵬，林曉影，徐躍忠 ■東北煤田地質(zhì)局101勘探隊，遼寧 調(diào)兵山 112700

遼寧省鐵嶺市鐵法煤層氣田位于遼寧省東北部，鐵嶺、法庫交界處的調(diào)兵山市境內(nèi)，東距鐵嶺市35km，西距法庫縣13km，南距沈陽市120km。

1 煤層氣田地質(zhì)特征

鐵法煤層氣田位于松遼盆地的東南側(cè)，其東西兩側(cè)丘陵起伏，中部平坦，氣田內(nèi)地勢較為低平。鐵法盆地受緯向構(gòu)造和新華夏系構(gòu)造控制，沉積環(huán)境特征、構(gòu)造特征明顯，煤層氣地質(zhì)規(guī)律性強(qiáng):

(1)鐵法煤層氣田地質(zhì)除受區(qū)域構(gòu)造控制外，還受氣田內(nèi)二級構(gòu)造控制，即:鐵法向斜一級構(gòu)造控制;氣田內(nèi)的大明背斜、樸起向斜、曉明背斜、曉南背斜等二級構(gòu)造控制。宏觀上可劃分為2個瓦斯地質(zhì)構(gòu)造單元，即:以大明背斜軸為核心的近東西走向的北部構(gòu)造單元;以大興(鐵法)向斜軸為核心的近南北走向的南部構(gòu)造單元。

(2)鐵法盆地為菱形狹長盆地，從沉積環(huán)境角度分析，鐵法盆地聚煤中心在西部一線。氣田的東西部沉降的幅度不均衡，儲層環(huán)境西部好于東部，主要煤層氣儲層都集中分布在西部。反映在巖性上，西部巖性較細(xì)，泥巖分布連續(xù)性好，東部巖性較粗，泥巖分布連續(xù)很差;西部沉積時有豐富成烴物源，而且東部為湖邊——河相沉積，植物碎屑不足，很多被泥沙取代。氣田西(南)部成烴條件好，且泥巖蓋層較發(fā)育，所以，氣田西(南)部的煤層氣生成和封蓋條件都好于東部。

(3)儲層埋藏深度的增加不僅因地應(yīng)力增高而使煤層和圍巖的透氣性降低，而且瓦斯向地表運(yùn)移的距離也增大，這兩者的變化均朝著有利于封存、而不利于放散煤層氣方向發(fā)展。鐵法煤盆地為傾伏向斜，傾伏方向南西，北部大明一礦見有煤層露頭，南部煤層埋深極值達(dá)1000m。所以該氣田南部的煤層氣埋藏賦存條件優(yōu)于北部。

(4)鐵法煤層氣田儲層形成期正值燕山運(yùn)動期，氣田內(nèi)構(gòu)造多為同沉積構(gòu)造，同沉積向斜核部、同沉積斷層下盤為厚煤層，為煤層氣的生成賦存提供了條件，同時煤層厚度變化的加大為煤層氣的涌出創(chuàng)造了條件。

(5)氣田內(nèi)發(fā)育有寬緩的短軸褶曲，背斜核部張扭性斷層、裂隙發(fā)育，為煤層氣逸散提供了通道，該部位煤層氣含量較低;同沉積向斜核部，儲層較厚，埋藏較深，煤層氣聚集性好。所以氣田西部的向斜核部煤層氣含量較高，壓力也較高。氣田內(nèi)的次生褶曲如大明背斜、小明背斜、遼河屯向斜、蔡牛背斜等褶曲也為寬緩的短軸褶曲，對煤層氣的影響不甚明顯。

(6)氣田向斜西翼傾角較小，煤層氣不易順層逸散。但是由于儲層頂部泥巖層分布連續(xù)性差，與砂巖層基本是條帶式相間分布，泥巖整體屏蔽功能削弱。

2 鐵法煤層氣田煤層氣賦存分布規(guī)律

受太平洋庫拉板塊俯沖碰撞作用，燕山運(yùn)動對儲層的形成起到了主導(dǎo)作用;喜山運(yùn)動對該煤層氣田起到了改造作用。盆地的形成及后期改造，控制著儲層賦存及特定的構(gòu)造形態(tài)，使煤層氣賦存分布有如下特征:

(1)鐵法煤田(儲層)煤質(zhì)牌號為長焰煤-氣煤，隨著煤層埋置深度的增加，煤變質(zhì)程度相應(yīng)提高，煤質(zhì)牌號逐漸由以長焰煤為主，氣煤次之。轉(zhuǎn)化為以氣煤為主，長焰煤次之。大體上上含煤段以長焰煤為主，下含煤段以氣煤為主。所以下含煤段的瓦斯生儲條件要好于上含煤段。煤田(儲層)內(nèi)由北向南，由東向西煤層氣含量有所提高。

(2)隨著煤層(儲層)埋置深度的變化，煤層瓦斯分帶現(xiàn)象明顯。4煤層在大明煤礦(本部)井田北部煤層露頭處有一850m左右寬的瓦斯風(fēng)化帶;大明煤礦(立井)4煤層埋藏深度均不足200m，CH4百分含量小于80%，故該礦4煤層均處瓦斯風(fēng)化帶內(nèi)。

(3)雖然該煤田4、7煤層(儲層)都屬于高瓦斯煤層，但是其煤層氣含量、壓力由北向南有增加的趨勢。是由于構(gòu)造干擾，煤層(儲層)厚度、煤層埋深由北向南、由東向西有增加的趨勢所致。

(4)氣田南北分別為鐵嶺-開原-舒蘭斷裂、通江口-開原斷裂，均為緯向構(gòu)造。東西分別為冮屯斷裂、老河口-珠爾山斷裂，為北北東向新華夏構(gòu)造。新華夏構(gòu)造復(fù)合、切割、控制緯向構(gòu)造。外圍構(gòu)造的復(fù)合控制關(guān)系，決定了氣田內(nèi)部構(gòu)造特征。氣田張性正斷層發(fā)育，寬緩向斜內(nèi)部發(fā)育次生寬緩短軸褶曲。氣田內(nèi)煤層氣賦存受構(gòu)造控制較為明顯，盆地西側(cè)向斜核部煤層氣含量較高;斷層附近含量較低，斷層尖滅點(diǎn)、交叉點(diǎn)煤層氣相對集中，多為煤層氣涌出異常帶。

(5)該氣田的巖漿巖是影響煤層氣賦存與涌出的主要地質(zhì)因素。早期巖漿巖雖然分布較廣，但由于主要以噴出巖分布于下白堊統(tǒng)中，對煤系地層影響不大，所產(chǎn)生的影響僅限于巖漿通道及其周圍數(shù)米范圍內(nèi)。中期火成巖主要以巖墻和巖珠分布，且分布范圍有限，因此對煤系地層的影響也非常有限。晚期火成巖主要以復(fù)式巖床狀分布于煤系內(nèi)，因此，在巖漿侵入及成巖過程中對儲層及煤層氣生成產(chǎn)生的影響最大。根據(jù)氣田勘探鉆孔和煤炭采掘揭露情況，晚期巖漿活動有如下特征和規(guī)律:

①主要沿斷層面上侵，在上侵過程中向兩側(cè)侵，形成復(fù)式巖床侵入體。因此，火成巖分布主要受斷層控制，其中較大的巖體一般位于兩條斷層的交接部位和構(gòu)造破碎帶部位。

②巖漿多沿煤層(儲層)頂?shù)装迩秩?，縱向上上含煤段比下含煤段多，上含煤段深部比淺部多。

③火成巖對煤層的影響程度主要與煤層的相對位置及巖體大小有關(guān)?；鸪蓭r出現(xiàn)在煤層(儲層)頂板時，影響較輕;出現(xiàn)在煤層(儲層)底板時，則影響較大;出現(xiàn)在煤層(儲層)之中時，則影響最大。

④火成巖對煤層(儲層)的影響在巖漿上侵通道及沿煤層中侵入部位，一般表現(xiàn)為煤層被吞蝕，形成無煤帶或薄煤帶。

除局部地區(qū)對煤層產(chǎn)生破壞外，火成巖對煤層的影響主要是煤變質(zhì)程度增高，生氣量增大，含氣量增加。另外侵入到煤層頂板以上的巖漿巖，對煤層氣起到了圈閉封蓋作用。煤田內(nèi)瓦斯異常涌出點(diǎn)多為火成巖活躍地段。

3 結(jié)束語

影響鐵法煤層氣田煤層氣形成及賦存的主要地質(zhì)因素是巖漿活動、地質(zhì)構(gòu)造、煤的變質(zhì)程度、煤層厚度及其穩(wěn)定性。較好的蓋層屏蔽和較大的煤層厚度與埋深，創(chuàng)造了良好的煤層氣賦存條件，提高了煤層氣壓力。巖漿巖侵入體的擠壓與烘烤在提高煤層氣生儲運(yùn)的同時，降低了煤層氣儲層的結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度。對煤層氣的分布規(guī)律存在一定程度的干擾和破壞。