新疆准噶尔盆地煤层气勘探前景分析

准噶尔盆地位 于新疆北部，面积约13×104km²，是世界十大聚煤盆地之一，煤炭资源量达6000×108t以上。它是我国西北地区中，下侏罗统煤系分布最广，煤系厚度最大，煤层总厚最厚，煤层气资源极丰富的盆地。

构造演化及构造单元划分

准噶尔盆地是一个以晚古生代，中新生代陆相沉积为主的大型叠合盆地。自石炭纪末到第四纪，准噶尔盆地经历了海西、印支、燕山和喜山等构造运动，形成了盆地边缘不同时期，不同强度的冲断推覆构造，并控制着构造格架的形成与演化。

中石炭世准噶尔中央地堑及周边的弧沟系受到天山运动的影响而被关闭，固结，对接褶皱成山，形成盆地雏形。晚二叠世至三叠纪时，盆地受海西运动和印支运动的影响，四周山区进一步上隆，逐渐变为内陆湖盆。三叠纪晚期盆地沉积达到全盛时期，沉积范围遍及全盆地。晚侏罗世时，受燕山运动的影响，盆地开始抬升，沉积范围收缩。晚侏罗世晚期，盆地进一步抬升，大部分地区遭受剥蚀。白垩纪时盆地开始沉降，沉积范围有所扩大。第四纪时的喜马拉雅运动，使盆地及周边山区受强烈挤压，盆地边缘山区再度隆起上升，并向盆地推覆，产生一系列向盆地逆冲的推覆断陷，以南缘和西北缘最为明显。

二叠纪晚海西期是盆地内部坳隆构造格局形成、演化时期，后经印支一燕山运动、喜山运动的进一步叠加和改造，奠定了盆地现今的构造格局。

以现今的构造形态，将准噶尔盆地构造单元划分为：乌鲁木齐--玛纳斯坳陷，莫索湾隆起，玛湖--漠区坳陷，三个泉隆起，乌伦古坳陷，东部坳陷，西北侧推覆断裂带等单元。

主要含煤地层特征

准噶尔盆地侏罗系煤系地层可划分为六个地层组：下统八道湾组、三工河组，中统西山窑组、头屯河组，上统齐古组、喀拉扎组。其中八道湾组和西山窑组为主要含煤地层组。

八道湾组主要岩性为砾岩、砂岩、泥岩和煤层，具有明显的旋回性，是一套典型的陆相含煤沉积体系。盆内含煤地层一般厚300-800m，呈北厚南薄的变化趋势，昌吉一带地层厚度超过1000 m。含煤1-16层，可采煤层1-12层，煤层累厚0.2-70 m，含煤系数0.4%-20.7%，煤层结构简单，单煤层多为薄--中厚煤层，部分为厚--巨厚煤层，单层最大厚度达21m。西山窑组由砂岩、砾岩夹炭质泥岩、泥岩及煤层组成。地层总厚度南厚北薄趋势明显，南缘玛纳斯一带为最大沉积厚度区，达千余米，盆地其它地区厚度一般为100-500m。煤层多集中于该组中、下部，含煤1-58层，可采煤层1-35层，煤层累厚1.4-137 m，含煤系数0.4%-40.3%，煤层结构简单，单煤层多为薄--中厚煤层，部分为厚煤层，单层最大厚度达10m左右。

煤变质程度及煤岩特征

准噶尔盆地煤变质程度较低，主要为长焰煤。少数中变质煤为气煤，肥煤以及少量的焦煤，但仅仅分布在盆地南部乌鲁木齐--阜康一带。镜质组反射率多数在0.4%-0.8%之间，少数在0.81%-1.20%之间。盆地南部阜康以东，八道湾组煤的变质程度稍高于西山窑组，其他地区两者相似。

八道湾组宏观煤岩类型以光亮型和半亮型为主。宏观煤岩成分以亮煤为主，夹较多的镜煤条带，少量暗煤和丝炭线理。显微煤岩类型以微亮煤、微镜煤、富壳微暗煤为特征。煤层灰分变化于3%-34%，平均15%；中灰煤最为常见，其次为低灰煤，少量高灰煤。

西山窑组宏观煤岩类型以半亮型和半暗型为主。宏观煤岩组分以亮煤和丝炭为主，夹较多的暗煤条带，少量镜煤线理。显微煤岩类型以微镜惰煤、微亮煤、微惰性煤为特征。煤层灰分变化于1%-27%，平均12%；低灰煤最为常见，其中特低灰煤特别发育，其次为中灰煤，少量高灰煤。

煤层含气性

煤层含气性是决定煤层气勘探开发前景的重要因素，是煤层气开发合理方案制定的关键。研究煤层的含气性具有重要的现实意义。盆地南缘煤层气风化带平均深度为400m，盆地西北缘、东缘煤层气风化带平均深度分别为500m、550m。准噶尔盆地南缘煤层平均埋深426m，含气量平均值6.36m³/t。煤层气风化带下限(含气量4m³/t对应深度)至埋深1.5km以浅，煤层平均含气强度(资源丰度)为150m³/m²。煤层气甲烷浓度平均值93.9m³/t，含气梯度变化于0.84-1.18m³/t·100m，该深度煤层含气饱和度约为75%。含气梯度法预测深部煤层含气性结果见表1。

表1 准噶尔盆地深部煤层含气性预测结果

分析表明：煤层含气量与埋深呈显著的正相关关系，随埋深的增加而增加。深部煤层含气饱和度呈显著增加的趋势，预测1.2km埋深煤层含气可接近饱和。

煤层气资源量

准噶尔盆地煤层气地质资料相对贫乏，煤层气地质研究程度较低。依据煤层气地质资料的丰富程度、煤层气地质研究程度和煤层气资源量的可靠程度，将煤层气资源量分为推定资源量、推断资源量、预测资源量和潜在资源量四级。

准噶尔盆地煤层气总资源量计算结果见表2，在煤层埋深2000m以浅地区，准噶尔盆地煤层气总资源量为22133.87×108m³，平均资源丰度1.51×108m³/km²。推定资源量为3367.62×108m³，占总资源量的15.21%，其中八道湾组700.41×108m³，西山窑组2667.21×108m³；推断资源量5475.36×108m³，占总资源量的24.74%，其中八道湾组108.55×108m³，西山窑组5366.81×108m³；预测资源量5483.42×108m³，占总资源量的24.77%，其中八道湾组4032.46×108m³，西山窑组3628.28×108m³；潜在资源量7807.47×108m³，占总资源量的35.27%，其中八道湾组4179.19×108m³，西山窑组3628.28×108m³。

表2 准噶尔盆地煤层气总资源量统计表 108m³

煤层气勘探有利区

根据煤层厚度，煤层含气量，煤层气资源量，资源丰度，煤层埋深等条件，准噶尔盆地可优选出两个有利区，其中：南缘有利区位于乌鲁木齐一玛纳斯坳陷构造单元内，西北缘有利区位于玛湖--漠区坳陷构造单元内，相比之下，南缘有利区的勘探开发前景明显优于西北缘有利区。南缘有利区中的目标区为乌鲁木齐河--白杨河目标区。

该目标区评价面积约170km²，区内交通便利，地形比较平坦。八道湾组含煤27层，煤层最大累厚为17.08m，含煤系数为2.25%。主要含煤地层西山窑组含煤56层，平均总厚175.23 m，可采煤层46-48层，平均可采总厚169.20m。平均合煤系数达22.91%。实测镜质组最大反射率变化范围为0.54%-0.86%，煤级以气煤为主，长焰煤次之。煤级的区域变化呈现出北高南低、东西高中间低的规律性。

乌鲁木齐河--白杨河煤层气藏，煤层的显微组分富镜质组，惰质组次之，稳定组常见，镜质组含量一般为70%-90%，惰质组含量一般为5%-20%，稳定组含量一般为1%-10%，煤中有机质含量较高，多为中灰一低灰煤，具备生气的良好物质基础。

目标区内煤层埋深从不足100m到超过2000m。煤层含气性好。煤层含气量高，煤层埋深1000m以浅煤田瓦斯孔实测含气量最高达9m³/t，深部预测含气量可达14m³/t；煤层含气饱和度高，推算煤层1000m埋深含气饱和度为80%左右，向深部煤层含气饱和度呈增高趋势；煤层气甲烷浓度高，煤层气风化带下限深度约为400m，风化带以下煤层气甲烷浓度多大于90%。

在煤层埋深2000m以浅地区，目标区煤层气总资源量1738.29×108m³，平均资源丰度49.01×108m3/km²。乌鲁木齐河--白杨河目标区煤层气总可采资源量1053.07×108m³。煤层气成藏具有高含气量、高饱和度的含气性特点，高资源丰度、资源量大的资源特点和较高渗透率和采收率的可采性特点，具有良好的煤层气勘探开发前景。

结论

1)准噶尔盆地内部坳隆构造格局形成于二叠纪晚海西期，后经印支--燕山运动、喜山运动的进一步叠加和改造，奠定了盆地现今的构造格局。盆地的构造演化有利于煤层气藏的形成。

2)准噶尔盆地煤层气资源丰富，煤层气资源总量为22133.78×108m³，平均资源丰度1.50×108m³/km²。煤层埋深1000m以浅的资源量分布丰富，盆地南缘煤层气资源量大、资源丰度高、资源类级高。

3)盆地南缘有利区中的乌鲁木齐河--白杨河目标区2000m以浅的煤层气总资源量为1738.29×108m³，平均资源丰度49.01×108m³/km²。含气量高、含气饱和度高，资源量大，资源丰度高，具有良好的煤层气勘探开发前景。