气资源概况及勘查工作设想

宁夏煤层（成）气资源概况及勘查工作设想

自治区地矿局

绪言:煤层（成）气（俗称煤矿瓦斯）是成煤作用过程中形成的、并赋存在煤层中（或煤层上部盖层中）的以甲烷（CH4 ）为主的一种混合气体。煤层（成）气作为一种新型能源，其开发利用不仅增加了一类低污染、高效能的新型能源矿产，同时可以有效改善煤矿生产安全，对资源经济可持续发展具有十分重要的意义。

在国务院《关于进一步促进宁夏经济社会发展的若干意见》中，对宁东能源化工基地建设，明确提出了“加大对煤层气产业化生产的支持力度”，这标志着宁夏煤层气的勘查开发将被正式提到宁夏经济发展议事日程当中来。尽快查清宁夏煤层气资源和开发利用可行性已成为当前宁夏地质勘查与开发工作的重要任务之一。

一、宁夏煤层气形成的地质背景和特点

作为与煤炭共生或伴生的资源，宁夏的煤层（成）气成藏同样主要取决于成煤地质环境，同时也与成气后保存条件密切相。

宁夏煤炭与煤层（成）气主要形成于鄂尔多斯西缘拗陷带，包括贺兰山地区、宁东地区和宁东南地区。成煤（气）盆地基底为中上元古界和早古界碎屑岩-碳酸岩建造。其上自晚古生代以来发育了多个大型聚煤盆地。石炭系上统-二叠系下统和中生界的侏罗系下统为宁夏两大成煤（气）层位。

研究表明，煤镜质组分含量高的煤层，其生气量和含气量都较大。宁夏石炭系-二叠系煤层的镜质组含量一般为70%～80%，与目前正在开采煤层气的山西柳林地区的煤岩组分（75%～80% ）为同等水平；宁夏侏罗系煤层的镜质组含量一般也大于70%，亦有良好的生、储气能力。

泥岩或粉砂岩作为煤层顶板时，对煤层气的保存十分有利。宁夏煤系地层多以稳定的大型河湖三角洲体系沉积为主，除煤层外，还发育了多层厚度大、分布广的泥质岩石，它们与巨厚层砂岩交互发育，不但是良好的隔水层，亦是煤层（成）气储存良好的盖层。另外，上覆古近系-新近系中的泥岩和膏盐层沉积，也是煤层（成）气的良好盖层。

宁夏地区地处北祁连褶皱带-贺兰山裂陷-鄂尔多斯地块结合部，早古生代后进入构造活动衰亡期，晚古生代以来处于长期相对稳定的沉降阶段，其间也有过多次短暂的沉积间断，但未遭受强烈的构造变动，各层系间基本上是整合接触或平行不整合接触，这给煤层（成）气的生成和保存提供了一个良好的条件。虽然在新生代喜玛拉雅期构造活动明显，但该期主要形成封闭性较好的挤压构造带，对防止煤层（成）气的溢失也是较为有利的。

二、宁夏煤层气远景资源潜力

宁夏地区煤层气含量相对较高，全国煤层气预测工作把宁夏列为煤层气多生高储区。已完成的《宁夏煤层气资源评价报告》采用容积法，对埋藏深度在2000m以浅煤层中的煤层气资源量进行估算。估算结果：宁夏煤层气远景资源总量（包括有参数预测资源量和无参数预测资源量）为6718亿m3。其中：

1000m以浅的煤层远景资源量为1965×亿m3，占总量的29.25%；1000m～2000m埋藏深度的预测煤层气资源量为4753亿m3，占总量的70.75%；

宁东煤田远景资源总量为5362亿m3，占全区的80%。其中，1000m以浅为1132亿m³，占该煤田总量的21.11%；1000m～2000m埋藏深度的煤层气资源量为4230亿m3，占该煤田总量的78.89%；。

远景资源量相对较大的区块主要有贺兰山煤田的石嘴山、石炭井、汝箕沟、苏峪口和宁东煤田的横山堡、韦州、罗山西、盐池等区块。从成气时代和层位看，变质程度较高的石炭系———二叠系含气区块和侏罗系的汝淇沟区块含气丰度值明显高于其它层位和区块。综合其规模、含气丰度、远景资源量等各个方面，横山堡（包括陶乐地区）为最佳区块，其次是韦州、石嘴山、石炭井和汝箕沟区块。具体见下表。

宁夏煤层气各区块预测资源量汇总表

注：表中为1000m以浅的预测量

另外，宁东煤田煤系地层及其上覆地层的砂岩中也蕴藏有丰富的煤成气（天然气的一种？），如横山堡地区刘庆1井探明5个含气层，初始累计产气量为24.9万m3/天，并伴有少量石油产出。该区煤田勘探工作也发现，在煤层及其顶底板砂岩中普遍有油、气显示。这将为煤层气、天然气和石油的联合勘查开发提供了可能。

宁夏的煤层气资源除了具有数量较大的特点外，主要含气区距城市都很近，一般在30～50km以内，交通、电力等外部开发条件优越。特别是宁东煤田外部开发条件十分优越，已被国家批准列为13个重点发展的能源基地之一。依托资源优势和交通、区位、电力和及政策优势，宁东宁东煤田具备了发展大型能源化工基地的优越条件。已建成的长庆—银川天然气管道在建的中（卫）—太（原）铁路银川联络线均从宁东穿过。这为宁夏煤层气开发利用带了更为便利的条件。

三、宁夏与煤层气有关的地质工作程度

宁夏煤层气主要赋存区的贺兰北段和宁东地区煤田地质工作程度较高，主要煤矿区（横山堡、汝箕沟、石嘴山、石炭井、磁窑堡、韦州等）的中浅部地段均进行过详查和精查，外围及其它中小煤矿区也有多有详查或普查资料；石油部门先后在吴忠-银川-石嘴山断陷盆地、灵-盐台地、磁窑堡地区、马家滩-等地开展了大量的物探和钻探工作。尤其是1987年～1989年由宁夏地矿局完成的《宁夏回族自治区煤炭资源远景调查汇总报告》，全面系统地收集了区内地质、煤炭、石油及物探等方面的资料，进行了综合研究、分析和编图，对全区煤炭资源总量进行了预测，为煤层气资源远景评价提供了重要的基础资料。

1999～2001年由宁夏地质调查院完成的《宁夏煤层气资源调查评价》。报告，全面收集了地质、物探、遥感、煤田勘探、油气勘探等资料，对全区煤系地层、构造、煤层、煤质、煤层顶底板特征进行了认真分析研究，并对部分煤矿区进行了实地调查。通过这次评价工作，对宁夏各主要煤层气含气区进行了综合评价，预测了各含气区的资源量，基本上掌握了宁夏煤层气资源分布范围和赋存特征；大致了解了重点煤矿区煤层气赋存地质条件、构造条件、储集层、盖层基本特征。初步对宁夏境内埋深在1000m以浅、煤炭资源量在5亿吨以上的12个煤矿区进行了煤层气资源量预测，预测煤层气资源总量为2419亿m3。并根据煤炭预测量及构造情况等对深部2000米以浅的煤层气资源量进行了初步预测。这是宁夏迄今为止开展过的唯一一项针对煤层气资源的专门性工作。但此项工作仅限于资料总结和地面、矿井调查，没有实质性探测工作和工程投入，对煤层的含气性等参数是间接和推测得到的，煤层气资源的各类数据可靠程度很低，尚不能作为进一步勘查、开发的依据。

近期，宁夏地质调查院再次对全区，特别是宁东地区与煤层气有关的的地质、物探、煤炭、石油等勘查和科研资料进行了深入分析和选区研究，并与河南理工大学、西安地矿研究所等科研单位的有关专家就宁夏煤层气勘查开发的技术问题、经济可行性和政策问题进行多方探讨交流，为宁夏煤层气进一步勘查与开发作了一定的准备。

四、重点区块煤层气地质条件和资源状况简介

如前所述，宁东煤田的横山堡矿区和韦州矿区，贺兰山煤田的石嘴山、石炭井、苏峪口和汝箕沟矿区，加上盐池（深部）煤田预测区，应该是宁夏7处重点煤层气远景区块。

贺兰山煤田以上石炭统一下二叠统太原组—山西组含煤（气）地层为主，中侏罗统延安组含煤（气）地层次之。探明的煤炭资源储量近30亿吨。属上石炭统一下二叠统含煤地层的有石嘴山矿区等6大矿（含煤）区；属侏罗系含煤地层的有汝箕沟矿区和二道岭矿区2处。

其中，苏峪口含煤区位于贺兰山自然保护区的核心区，暂不宜开展工作。另外3处重点煤层气远景区均属开采多年的老煤矿区，浅部的煤层气随着煤炭开采已经溢失，深部（800米以下）尚有一定资源量。石嘴山矿区和石炭井矿区地质情况类似，均为中变质煤的高瓦斯含气区块；汝箕沟矿区为高变质煤的特高瓦斯含气区块。但由于多年建矿开采，以上区块的煤层气的储、盖系统已受到人为影响，目前再进行煤层气的勘查与开发，不论是技术难度，还是是经济成本，都会有所增加。

宁东煤田探明的煤炭资源储量273亿吨，占全区探明储量的88.6%。含煤面积3500平方公里，远景储量达1394亿吨，是国内少有的整装煤田，由横山堡矿区等十余个矿区或含煤区组成。共有两套煤系地层：即石炭-二叠系太原组、山西组和侏罗系延安组。其中作为煤层（成）气重点远景区有4处：

横山堡矿区（包括陶乐地区）：煤系地层为石炭系———二叠系太原组和山西组。煤层总厚8～18m，是煤层气的生储层位。煤层之上多为的泥岩-粉砂质泥岩与厚-巨厚层砂岩交互发育，稳定发育的砂岩层位是十分优良的煤成气和石油-天然气储集层，而泥岩、泥质粉砂岩又是良好煤成气和油气储集的良好隔层。另外，广布于近地表的白垩系或第三系巨厚的泥岩-含膏盐地层覆盖于以上生、储气层之上，是良好的阻气层位。矿区石炭-二叠系煤系地以褶皱为主，主要由复式背、向斜构造组成，背斜轴隆起部位为煤成气生成、储存有利部位。断裂构造多为褶皱构造转折端形成的密集型挤压性逆断裂组，有利于阻止煤成气散失。横山堡含气区煤种以气煤、肥煤为主，煤岩镜质组含量70%～80%，煤炭资源总量141.87亿吨，瓦斯含量采用类比法确定为8m3/t，预测含气面积为1690km2，预测2000米以浅煤层气资源量为1135亿m3。

碎石井-马家滩矿区：煤系地层为侏罗系延安组，含多层可采煤层，煤层厚度大，完整性好，构造简单。预测含气面积500km2，预测煤层气远景资源量数百亿m3。虽然类比的煤层气含气量在4m3/t以下，但由于煤的变质程度低，基质孔隙相对发育，具有良好的渗透性，十分有利于煤层气和煤成气的排出。

韦州矿区：特征与横山堡矿区类似。该区石炭-二叠系煤系地层构造以宽缓向斜为主，多数地段断裂构造以挤压性逆断层为主，少量张裂性正断层，总体对煤成气散失作用不明显。韦州含气区自北向南煤变质程度逐渐增高，由气煤过渡到瘦煤以至贫煤，呈带状分布规律。煤炭资源量为51.7亿吨，瓦斯含量采用类比法确定为8m3/t，预测含气面积为280km2，预测2000米以浅煤层气资源量为414亿m3。

盐池含煤区：据石油物探及钻探资料，该区自上而下主要为白垩系保安群，侏罗系安定组、直罗组和延安组，三叠系白芨芨沟群等。煤系地层为侏罗系延安组，含多层可采煤层，是煤层气的生储层位。延安组之上的直罗组、安定组主要以砂岩为主，是有利的煤成气储集层。而上覆巨厚的白垩系保安群各组含大量的泥岩，是良好的阻气层位。该区构造相对简单，以宽缓向斜为主，断裂不发育。煤层（成）气储层埋藏深，十分有利于煤层（成）气保存。盐池含气区施工了大量油气钻井，均见有延安组和可采煤层，平均可采总厚18.04m。，埋深大于1500m，预测煤资源量627.59亿吨。根据鄂尔多斯盆地西缘坳陷带横向上和纵向上煤种存在的明显分带规律，推断该区煤种以气、肥煤为主，瓦斯含量采用类比法确定为5.2m3/t，预测含气面积为2354km2，预测2000米以浅煤层气资源量为3263亿m3。

五、进一步的工作设想和工作方向

根据宁夏煤层气远景资源状况、工作程度、外部开发条件及当前国内煤层气勘查与开发利用技术状况等方面，我们在此提出宁夏煤层气进一步的工作设想和工作方，提请各位专家评议。

1.通过资料综合分析，结合当前和今后国内煤层气勘查与开发利用技术可行性，宁夏各主要煤层气远景区块进行煤层气勘查开发可行性研究和优选，选择重点区块并对重点区块进行煤层气生储条件和煤层气探测条件的深入研究；确定有利部位布置少量探测试井以获得直接参数。一方面验证预测成果，较准确估算重点区块煤层气储量，另一方面可建立预测模型，较可靠地评价相类似的含气区的煤层气远景资源量。

2.初步选定宁东煤田内煤层气生储盖层条件较好、远景资源量大的的横山堡、碎石井-马家滩及盐池三个含气区作为首批进行煤层气探测井施工和测试区块，分别在三个区块内选择有利构造部位和层位布施探测井钻孔，进行煤层气排采试验，获取有效的煤层气参数（煤层厚度、煤岩、煤质、渗透率、含气量等）；并同时对煤层上部盖层砂岩中赋存的煤层气散逸气（煤成气）进行评价。通过排采试验研究和示范评价，为下一步宁东地区的煤层（成）气勘查开发探索出一条切实可行的方。韦州矿区因构造太过复杂，暂不宜进行勘查工作。

3.盐池含气区内以往未进行过专门针对煤的钻探工作，通过本次钻探工作还可了解本区的煤种及煤质等方面的情况，为以后本区进行深部煤田勘查积累第一手资料。

4.首批煤层气探测井获得成功和有效参数后，可在获得成功的区块全面推开进行勘查开发一体化工作，力争形成规模化的煤层气产地，并与煤炭开发有机的衔接（先采气，后采煤）起来。

5.如宁东地区煤层气勘查开发获得成功，可结合贺兰山煤田的石嘴山、石炭井和汝箕沟矿区外围及深部煤炭资源接续勘查，对煤层气资源进行探测和开发利用可行性试验工作。

六、宁夏煤层气勘查与开发可能存在的主要问题

以往宁夏煤层气勘查勘查没有实质性和专项的工作投入性。对于下一步进入宁夏煤层气勘查与开发的实质性阶段后，可能会存在很多问题，包括技术方面，经济方面的，矿权方面的和政策方面的。主要问题可能有以下几点：

1.由于缺少煤层气勘查和排采方面的很多直接参数，目前对于宁夏重点煤层气区块的认知和资源量估算具有很大的不确定性，在煤层气试验性探测阶段就有很高的风险性，既使在探测井获得成功后，规模化的勘查开发也仍然有较高的风险性。

2.目前，国内煤层气探测试验技术要能较为成熟，但就宁夏本区的地质条件而言，能否完全借鉴已有的探测试验技术还是个未知数。而目前国内煤层气开发利用技术似乎还处在实验探索阶段，能否把已探明的煤层气资源有效而经济的采出并规模化工业利用可能是宁夏煤层气勘查开发面临的一个重要难点。

3.煤层气勘查和开发的高风险和勘查探测阶段的高投入，使得各级部门和单位对于宁夏煤层气勘查难以下决心投入资金，影响到了宁夏煤层气勘查开发工作进程。

4.煤层气勘查涉及到煤炭和油气的探、采权限。目前，除盐池地区外，前述几个重点含气区绝大部分都已设立了煤和油气的探矿或采矿权，如何协调煤层气勘查单位与矿权拥有单位间的关系也将是一大难点。依靠勘查单位与矿权单位间的协商是不现实的，这有赖于自治区有关部门的特殊政策和行政干预。

2008年9月