二连盆地群为东部早白垩世断陷含煤盆地,与海拉尔盆地群相似。煤热演化程度低,产气率小,但煤层厚度较大、分布广泛,盆地总生气量大;煤阶低,煤储层吸附能力较弱,孔隙度和渗透率较大;盖层封闭能力较强、分布稳定,煤层气保存条件较好;盆地群煤层气地质资源量为25 816.63×108m3,可采资源量为21 026.38×108m3,近2/3的资源属Ⅰ类资源,1/3资源属Ⅱ类资源。
(一)概况
二连盆地群位于内蒙古中部阴山以北的蒙古高原,西起狼山,东至大兴安岭西坡,地跨锡林郭勒盟和乌兰察布盟,为NE、NNE向狭长带状盆地。盆地受区域型断裂控制,由一系列NE向或NNE向的凹陷和凸起构成,盆地一般为南断北超或东断西超的单断型凹陷,二连含煤区大部分为新生界所覆盖。区内自北东向西南依次分布霍林河、胜利及克旗西部、二连—正镶白旗、伊利乌素—白音查干和乌尼特庙6个煤田,含煤面积33 884km2。
(二)煤层、煤岩和煤质特征
1.煤层特征
早中侏罗世和早白垩世为二连盆地的两个重要成煤期,主要含煤地层为下侏罗统阿拉坦合力群和上侏罗统巴彦花组。本区发育地层有:石炭—二叠系(C—P)、侏罗系(J)、白垩系(K)、古近系(E)、新近系(N)及第四系(Q),包括中下侏罗统阿拉坦合力组和下白垩统巴彦花群两套含煤地层。
中下侏罗统阿拉坦合力组自下而上分为下部含煤组、中部杂色岩组和上部含煤组三部分。下部含煤组厚度为370~1 159m,其顶部夹3层煤,厚度为1.69~19.49m;中下部含煤6层;上部含煤组厚度约349m,含煤5层,厚度为5.47~36.45m。
下白垩统巴彦花群自下而上分为泥岩段、砾岩段和含煤段,其中含煤段厚度为93~560m,本段地层以砂岩,页岩,泥岩及煤层为主,且地区间存在差异。其中,西大仓矿区含煤9层,煤层厚度为1.74~34.57m;巴彦呼硕地区含煤8层,煤层厚度为46.89m。
2.煤岩与煤质特征
霍林河煤田煤岩类型属半暗—半亮型;比重1.50~1.66,容重为1.25~1.35。下含煤段各主要煤层的有机显微组分以镜质组分为主,平均含量71.30%,半镜质组分次之,平均含量12.4%,惰质组、半惰质组及壳质组分含量则很低。在上含煤段中,有机显微组分的镜质组分平均含量58.5%;惰质组、半惰质组平均含量30.7%;半镜质组及壳质组分含量则很低。
二连盆地群下白垩统白彦花群煤层结构较复杂,煤层稳定性总体较好,灰分含量平均为23.59%,挥发分平均为44.77%。大多为褐煤,少量长焰煤。霍林河煤田煤层的镜质组反射率在0.370%~0.603%之间,其中中上部煤组的煤层一般低于0.5%,下部组中煤的镜质体反射率较高,多在0.5%~0.6%之间。相比较而言,霍林河煤田煤层结构较复杂,煤阶低,主要为褐煤;胜利煤田吉尔嘎朗图煤层结构简单、稳定性较好,煤阶稍高,为褐煤、长焰煤(表6-24)。中下侏罗统阿拉坦合力群多为长焰煤至无烟煤,煤质变化大。
表6-24 二连盆地群主要煤田煤层与煤质特征
(三)煤储层含气性特征
二连盆地群煤级为褐煤—长焰煤,含气量一般为2~4m3/t。根据在霍林河煤田3个钻孔的ⅡB、ⅢA、ⅢB(Ⅲ)、ⅢC、ⅣA和ⅣB(ⅣAB)6个煤层所采集的7个煤层气煤样的解吸测定数据,本区煤层气含量最高为7.7m3/t。煤层中的煤层气含量以及煤层气中的甲烷含量,随深度加大而迅速增加。根据煤层气中的甲烷含量,二连盆地群的煤层甲烷风化带深度应在400m 左右(表6-25)。
表6-25 霍林河煤田煤层煤层气含量及成分统计表(据曲国娜等,2005)
(四)煤层气成藏条件
1.煤的热演化程度低、但盆地总生气量大
二连盆地群煤类大多为褐煤,热演化程度低,产气率小,主要为褐煤阶段的原生生物甲烷气和部分热成因甲烷气。但中下侏罗统阿拉坦合力组和下白垩统巴彦花群两套含煤地层分布广泛,煤层厚度较大,盆地煤层气总生气量大。
2.孔隙度和渗透率较大
盆地的煤大多处于低演化阶段,煤储层兰氏体积和兰氏压力较小,吸附能力较弱,煤层含气量较低,普遍为2~4m3/t。孔隙度和渗透率相应较大,有利于煤层气的产出。
3.盖层封闭能力较强、分布稳定
煤层顶底板岩性以泥岩、粉砂岩为主,平面分布稳定,厚度较大,具良好的毛细封闭能力,有利于煤层气的形成和保存。
(五)煤层气资源量
二连含气盆地群风化带至煤层埋深2 000m 以浅区煤层气地质资源量为25 816.63×108m3,资源丰度为0.74×108m3/km2,可采资源量为21 026.38×108m3。
按区带统计,霍林河和周缘含气区带煤层气地质资源量分别为5 362.40×108m3与15 663.98×108m3,占盆地的25.50%和74.50%;可采资源量分别为5 362.40×108m3和15 663.98×108m3,占盆地的25.50%和74.50%。
按深度统计,煤层埋深1 000m 以浅和1 000~1 500m 煤层气地质资源量分别为24 824.90×108m3和991.72×108m3,占地质资源量的96.16%和3.84%;可采资源量分别为20 116.68×108m3、909.71×108m3,占可采资源量的95.67%、4.33%。
该含气盆地Ⅰ类资源量为17 315.37×108m3,占地质资源总量的67.07%;Ⅱ类资源量为8 501.25×108m3,占地质资源总量的32.93%(表6-26、表6-27)。
表6-26 二连含气盆地群煤层气资源量计算汇总表
表6-27 二连含气盆地群各含气区带煤层气资源类别表