山西省临兴东区块煤层气勘查实施方案.docx

山西省临兴东区块 煤层气勘查实施方案 申请人中联煤层气有限责任公司 勘查单位中联煤层气有限责任公司 2022 年 10 月 09 日 目 录 一、概况 1 （一）勘查区自然地理和社会经济 1 （二）申请设立探矿权基本情况 3 （三）勘查目的和任务 6 二、勘查区地质情况 6 （一）区域地质概况 6 （二）勘查区以往地质工作及勘查认识程度 22 三、勘查实施方案 28 （一）勘查部署遵循的原则 28 （二）技术路线、勘查依据和方法 29 （三）工作量和资金投入 49 （四）预期成果 52 （五）与非油气矿产的协调情况 53 （六）勘查区排采特征 53 四、生态修复方案 54 （一）勘查、试采影响区域生态环境评估 54 （二）勘查、试采区域生态修复工程 63 （三）勘查、试采区域生态修复工作部署与经费估算 78 五、保障措施（人员、资金 、质量等） 82 （一）人员保障 82 （二）资金保障 83 （三）质量保障 84 （四）HSE 管理 84 六、 附图与附表 86 （一）地理位置图 86 （二）勘查程度图 87 （三）勘查部署图 88 （四）上一持证期内完成的探井、地震工作基本信息表 89 一、概况 （一）勘查区自然地理和社会经济 1.地理位置 临兴东区块位于山西省兴县境内 ，隶属吕梁市 。地理坐标为东经 11046′ 16.715“ 111 11′29.264“ ，北纬 38 10′ 16.609“3840′01.777“ 。东西宽 约 37km ，南北长约 55km 。矿权边界拐点 22 个，面积 1065.452km2。 2. 交通位置 区内交通运输便利，太佳高速由东向西横穿全区，苛大线由北向南纵 贯全境，与青银高速相接，区内已实现乡镇通油路、村村通水泥路，省道、 县道、乡村道四通八达，公路网络齐全（图 1- 1 、附图 1）。 图 1- 1 工作区交通位置图 3. 地形地貌 本区属于黄土塬地貌，多丘陵、山区。地势东高西低，北高南低，海 拔在 750 1400m 。地表经长期侵蚀切割形成塬、梁、峁、坡、沟的复杂地 1 形，河流沟系多以树枝状分布，沟塬高差 100200m。 4. 气象水文 区块属温带大陆性气候， 四季分明，昼夜温差大。春季多风，夏季雨 量集中，秋季凉爽，冬季寒冷少雪。年平均气温 8.7℃ , 一月份最低平均气 温-7.8℃ , 极端最低气温-29.3℃; 七月份最高平均气温 23.7℃ , 极端最高气 温 38.4℃。无霜期在 150 190 天之间。年降水量 231.4688.9mm，60以上 集中在 7 、8 、9 月；年平均蒸发量为 2090.8mm ，为降水量的 4 倍。年平均 风速 2.4m/s ，最大风速 20m/s。 区块内地表水系属于黄河水系，主要大的河流有岚漪河、蔚汾河。岚 漪河， 由东向西流经过区块北边缘，该河位于兴县北部，发源于岢岚县的 马跑泉， 由东向西经木崖头入兴县至裴家川口入黄河，全长约 120km ，流 域面积 2167km2 ，河道比降 8.95‰ 。多年平均流量 2.83m3/s ，洪水多集中在 79 月份，最大洪峰发生在 1967 年 8 月，平均洪流量 81.6m3/s 。现在由于 天古崖水库有调节作用，洪水受到制约，天古崖水库为浆砌石重力拱坝， 坝高 58m ，总库容 24092 万 m3 ，由于岢岚县境内用水较少，常年流入兴县 的水量较为丰富。蔚汾河，位于区块南外侧， 由东向西流穿过兴县县城， 该河流发源于岚县大蛇头乡和尚沟村，全长约 81.8km ，从恶虎滩乡下会村 入兴县，由高家村镇张家湾村注入黄河，年径量为 6210 万亿 m3。 5. 土壤植被 区块内土壤以灰褐土性土为主，河谷地带为灰褐土，西部山区为山地 灰褐土及棕壤。区块所在兴县林业用地 224.27 万亩，占县域总面积的47.2， 其中有林地 63.66 万亩，占林业用地的 26. 1;灌木林 42.05 万亩，占林业用 地 17.2;疏林地 7.4 万亩， 占林业用地 6.2;宜林荒山面积 116 万亩， 占林 业用地 47.6 。森林覆盖率为 10.78。 6. 土地利用现状 兴县县域总面积 475.39 万亩，其中农用地 409.06 万亩，建设用地 11.6 2 万亩，未利用地 54.73 万亩。 7. 社会经济情况 兴县中小企业共有 171 户，其中工业企业 93 户，建筑业 6 户，第三产 业 72 户。产值在 500 万元以上的只有 41 户。2012 年，规模以上工业增加 值完成 61. 1 亿元，增长 22.5 。 兴县共有耕地 118 万亩，主要种植的农作物有玉米 22 万亩、谷子 15 万亩、大豆 23 万亩、豆类绿豆、红小豆等31 万亩、马铃薯 15 万亩、其 它杂粮 5 万亩，油料 27.7 万亩，瓜菜 2.3 万亩。截至 2011 年 12 月底，全 县共有规模养殖户 1502 余户，其中牛 5 户，羊 1298 户，猪 117 户，鸡 82 户。牛存栏 2.73 万头奶牛 53 头 ，羊存栏 25.25 万只，猪存栏 3.65 万头， 鸡存栏 36.61 万只。实现粮油总产 1.31 亿公斤，比上年净增 0.26 亿公斤。 兴县财政总收入完成 165856 万元，为年任务的 50.58 ， 同比增长 20.52 。分系统完成情况是 国税完成 63049 万元，地税完成 93402 万元， 财政系统完成 9405 万元。一般预算收入完成 50649 万元，为年任务的 52.76， 同比增长 25.68。 （二）申请设立探矿权基本情况 本区块探矿权申请人为中联煤层气有限责任公司（简称中联公司）。 中联公司是 1996 年 3 月国务院批准组建的煤层气骨干企业，在国家计划中 单列，享有对外合作开采煤层气资源的专营权。 中联公司的业务范围是从 事煤层气资源的勘探、开发、生产、输送、销售和利用。 中联公司拥有甲 级气体矿产勘查资质。 勘查项目名称为山西省临兴东区块煤层气勘查。探矿权人 中联煤 层气有限责任公司。原矿权登记面积为 1158.305km2 。发证机关中华人民 共和国国土资源部 表 1- 1 探矿权申请基本信息表 项目 内容 3 探矿权名称 山西临兴东区块煤层气勘查（0200001920252） 探矿权性质 延续、变更 申请人 中联煤层气有限责任公司 矿种 煤层气 申请登记面积（平方千米） 1065.452 申请年限（年） 2020 年 12 月 17 日至 2025 年 12 月 16 日 表 1-2 区块拐点坐标 坐标系 CGCS2000 坐标 序号 纵坐标 X（m） 横坐标 Y（m） 北纬 东经 1 4281557 19489162.8 3840′01.614″ 11052′31.723″ 2 4272769 19489150.9 3835′ 16.619″ 11052′31.724″ 3 4272766 19492055. 1 3835′ 16.632″ 11054′31.723″ 4 4264440 19492046.8 3830′46.617″ 11054′31.721″ 5 4264445 19488412.7 3830′46.636″ 11052′01.719″ 6 4257507 19488402.6 3827′01.631″ 11052′01.716″ 7 4257523 19480037. 1 3827′01.617″ 11046′ 16.717″ 8 4248273 19480014. 1 3822′01.629″ 11046′ 16.715″ 9 4248248 19502954.7 3822′01.604″ 11102′01.714″ 10 4233448 19502960.0 38 14′01.613″ 11102′01.709″ 11 4233458 19513174.5 38 14′01.608″ 11109′01.709″ 12 4226521 19513185.7 38 10′ 16.625″ 11109′01.706″ 13 4226527 19516715.2 38 10′ 16.609″ 111 11′26.708″ 14 4253054 19516722.5 3824′36.923″ 111 11′29.264″ 15 4253055 19513824.6 3824′37.134″ 11109′29.820″ 16 4258468 19513826. 1 3827′32.683″ 11109′30.265″ 17 4258467 19512192.5 3827′32.736″ 11108′22.887″ 18 4260434 19512189.5 3828′36.527″ 11108′22.886″ 19 4260435 19511256.7 3828′36.604″ 11107′44.403″ 20 4270264 19511256.8 3833′55.363″ 11107′44.976″ 21 4270264 19510805.9 3833′55.383″ 11107′26.351″ 22 4281562 19510805.2 3840′01.777″ 11107′26.953″ 面积 1065.452 平方千米 制表人张红军 4 图 1-2 临兴东区块探矿权面积图 临兴东区块上持证期投入 236551053.35 元，满足法定最低勘查投入要 求，已经向自然资源部提交 70.67 km2 天然气储量以及 116.46 km2 的煤层气 储量储量范围。按照山西省矿权延续需要扣减勘查许可证载明面积 25（不 含已提交探明地质储量范围）的要求，临兴东区块矿权延续需核减矿权面 积 242.794 平方公里。根据“ 煤层气矿业权人可以申请扣减其山西省境内其 5 他煤层气区块同等面积” 的规定，中联公司用古交西区块区块抵扣临兴东区 块 151. 105 平方公里， 自身核减面积 92.853 平方公里。本次临兴东区块变 更后矿权面积为 1065.452 平方公里（以实际报盘系统面积为准）。 因此，本次申请将“ 山西省临兴东区块煤层气勘查” 探矿权面积变更为 1065.452km2 ，并申请煤层气探矿权延续五年（表 1- 1）。区块拐点坐标见 表 1-2 ，图 1-2 （三）勘查目的和任务 1. 勘查目的 根据以往勘查区内所进行的煤层气勘查工作和取得的成果，勘查目标 任务如下 （1）通过取参数和排采试验，获取区块的储层特征。 （2）进一步落实临兴东地区的煤层气资源量/储量，评价开发潜力，为 鄂尔多斯盆地煤层气资源大规模开发提供后备区。 （3）为尽快实现煤层气大规模商业性开发探索新工艺、新方法。 2. 勘查任务 为尽快探明煤层气资源并实现煤层气生产的突破，在前期工作的基础 上，将继续加大对该区块的勘探投入，科学部署煤层气参数 生产试验井， 并积极探索和运用先进且适用的煤层气钻井技术、储层增产改造技术及排 采技术，在进一步查明该区煤层气赋存条件和资源量基础上，对该区煤层 气资源的可采性和产能进行评价。 二、勘查区地质情况 （一）区域地质概况 1. 区域构造背景 鄂尔多斯盆地位于华北地台西缘，属华北地台的次级构造单元。根据 盆底构造特征将其划分为西缘逆冲带、天环坳陷、伊陕斜坡、渭北挠褶带、 6 晋西挠褶带和伊盟隆起等 6 个一级构造单元。 临兴东区块由于处于晋西挠摺带西缘， 中部区域邻近紫霞山，构造褶 皱关系稍显复杂。晋西挠褶带位于盆地西缘，呈带状延伸。 中晚元古代 古生代处于相对隆起状态，仅在中晚寒武世、早奥陶世、晚石炭世及早二 叠世有较薄的沉积。 中生代侏罗纪末隆起，与华北地台分离，形成鄂尔多 斯地区的东部边缘。晋西挠褶带成形于燕山运动，其区域构造东翘西伏， 呈阶状跌落，亦可视为伊陕斜坡东部的翘起部分。该构造带的东缘南部发 育南北向的狭窄背斜构造，构造带的西部多发育南西向的鼻状构造。该区 为黄土塬地貌，梁峁纵横，地形起伏较大。 2. 区域地层 临兴东区横跨鄂尔多斯盆地伊陕斜坡与晋西挠褶带二个构造单元。上 古生界与下古生界呈不整合接触， 中间缺失中上奥陶统、志留系、泥盆系 及下石炭统地层。上古生界内部沉积连续，均为整合接触，以海陆过渡相 陆相碎屑岩沉积为主，地层自下而上发育石炭系本溪组、二叠系太原组、 山西组、下石盒子组、上石盒子组和石千峰组。研究区上古生界区域标志 层明显，地层分布稳定。 （1）石炭系本溪组（C2b） 本溪组与下伏奥陶系呈平行不整合接触，底部为铁铝土岩，上部为灰 黑色 灰色泥岩、粉砂岩、细砂岩，夹不稳定的薄煤层或煤线，局部夹薄 层灰岩透镜体。厚度一般为 1060m ，由东向西呈超覆式分布。该组地层分 布范围较小， 中央古隆起、伊盟隆起、渭北隆起等地区部分缺失，东西沉 积区厚度和岩性差异较大。 太原组（C3t） 太原组连续沉积于本溪组之上，以发育砂岩、灰岩为特征。地层展布 范围已广布盆地内绝大部分地区，岩性主要为岩屑石英砂岩、泥晶生物灰 岩、灰黑 黑色泥岩、砂质泥岩及灰白色石英砂岩、煤层，厚度一般为 7 4080m。 山西组（P1s） 山西组以“ 北岔沟砂岩” 之底为底界，与下伏太原组呈区域冲刷面接触关 系。在电测上，表现为声波时差尖峰状跳跃，井径扩大、 自然伽玛升高等； 以“ 骆驼脖砂岩” 的底为其顶界，与下石盒子组呈整合或冲刷面接触关系。该 组岩性主要为中-粗粒砂岩、 中- 细粒砂岩、粉砂岩、深灰色-灰黑色泥岩和 煤层互层组合， 中、下部往往夹有砾岩和含砾极粗粒 粗粒砂岩。地层厚 度一般为 110 115m ，厚度稳定。 下石盒子组（P1x） 下石盒子组以“ 骆驼脖砂岩” 为底界，与下伏山西组为区域冲刷面接触。 岩性以黄绿色和灰绿色含砾粗砂岩、 中砾粗砂岩、岩屑石英砂岩和杂色泥 岩的不等厚互层为主，厚度约为 140 160m。 上石盒子组（P2s1） 上石盒子组顶部有 13 层的硅质层作为标志，底界以“ 桃花泥岩“ 与下 石盒子组相区分。上石盒子组主要为干旱湖泊沉积的红色泥岩及砂质泥岩 互层，夹薄层砂岩及粉砂岩，厚度 120 140m。 石千峰组（P2sh） 石千峰组厚度介于 250320m 之间，岩性为紫红色、紫灰色、灰绿色砂 岩与紫红色泥岩互层， 中上部夹薄层泥灰岩或钙质结核层，石千峰组与上 石盒子组比较，其特点是岩石颜色鲜艳，多为紫红色，泥岩质不纯，普遍 含砂，砂岩成份杂、分选差，岩石中普遍含钙质结核，岩性一般为长石岩 屑石英砂岩和岩屑长石砂岩。 8 表2- 1 区域地层简表 地层年代 岩石地层 厚度 （m） 地层特征 沉积 相 界 系 统 群 组 段 符号 新 生 界 第 四 系 全新统 Q4 0- 15 为现代河床、河漫滩砂砾石及亚砂土松散堆积 物。 河湖 相 上更新 统 Q3 0-40 为一套黄土、次生黄土及砂砾石层组成的松散 堆积物。 中更新 统 Q2 800-900 棕黄色、浅红色亚粘土、亚砂土夹钙质结核层， 底部有时有底砾层。 新近 系 N 0- 1640 下部为砂砾石、砂及亚砂土为主的一套冲洪积 松散堆积物， 上部为红色粘土夹钙质结核层。 中 生 界 三 叠 系 中统 二马营组 〈159 灰绿色长石砂岩夹紫红色砂岩、粉砂岩、粉砂 质泥岩组成。 河流 相 下 统 石 千 峰 群 和尚沟组 T1h 106- 139 紫红色、砖红色含钙质结核的泥岩、粉砂质泥 岩夹砖红色中簿层状砂岩、粉砂岩。 刘家沟组 T1l 461-524 浅红、灰红、紫红色中簿层一中厚层状细粒砂 岩夹紫色粉砂岩、粉砂质泥岩， 砂岩中斜层理 极发育。 上 古 生 界 二叠 系 上 统 石千峰组 P2sh 25032 0 砖红、紫红色含钙质结核的泥岩夹灰红、浅红 色细粒长石砂岩。 上石盒子 组 P2s2 120 14 0 下部为杂色斑团状泥岩夹砂岩， 中部为灰黄、 黄白色砂岩夹黄绿色、紫红色泥岩， 上部为暗 紫、蓝紫、紫红色泥岩夹黄绿色泥岩。 P2s1 下 统 下石盒子 组 P1x 140 16 0 下部为灰色、灰绿色砂岩与灰黑色、灰色粉砂 岩、泥岩互层， 上部为灰绿、黄绿色泥岩夹砂 岩， 下界为骆驼脖子砂岩与山西组分界。 三角 洲相 月 门 沟 群 山西组 P1s 110 11 5 由灰， 灰白色砂岩、灰黑色泥岩夹煤层， 少量 海相页岩及叠锥灰岩组成的一套含煤岩系。其 中 2、3煤为稳定可采煤。 石 炭 系 上统 太原组 C3t 4080 深灰色、灰黑色泥页岩夹砂岩、灰岩、及煤层、 其中 8、9煤为全区稳定可采煤层， 其它为不 稳定局部可采煤层。 堡岛- 台地 相 中统 本溪组 C2b 1060 下部为铝土矿及山西式铁矿， 中上部为泥质岩 夹簿层砂岩、灰岩透镜体及煤层（线） 。 下 古 生 界 奥 陶 系 中 统 峰峰组 O2f 90- 142 下部为角砾状泥灰岩、 白云质泥岩、角砾状泥 质白云岩夹石膏层， 中部为云斑状灰岩， 白云 质灰岩， 上部为纯石灰岩。 陆表 海 上马家沟 组 O2s 204-254 下部为角砾状泥灰岩、 白云质泥岩、角砾状泥 质白云岩， 中-上部为云斑状微晶灰岩夹细晶白 云岩。 下马家沟 组 O2x 117- 131 下部为角砾状泥灰岩， 白云质泥岩， 中-上部为 灰岩夹白云岩。 9 （3）沉积特征 晚古生代鄂尔多斯盆地位于整个华北地台的西部，属于华北地台的次 级构造单元，石炭纪 二叠纪早期海水开始退出鄂尔多斯盆地，至二叠纪 山西组沉积期，沉积环境由海相变为陆相，东西差异基本消失，南北差异 沉降和沉积相带分异增强。 从区域沉积背景分析，研究区主要目的层上古生界沉积环境经历了由 海陆过渡相潮坪碳酸盐、陆源碎屑和泥炭的间互沉积到河流 三角洲发育 的内陆湖盆陆源碎屑沉积的发展演变趋势。 3. 勘查区构造特征 勘查区东部地层平缓，断裂较不发育，倾角较小，一般小于 1 ; 东部 地层构造较为复杂，深大断裂断层、地层倾角较大，一般大于 3（图 2- 1）。 4. 勘查区地层、岩性 太原组主要发育碳酸盐岩台地相、泻湖相、潮坪相、沼泽相。 山西组沉积相相带变化不明显，主要是三角洲平原亚相和河流相。 钻探揭露地层由老至新依次有奥陶系中统马家沟组、峰峰组；石炭 系中统本溪组、上统太原组；二叠系下统山西组、下石盒子组，上统上石 盒子组、石千峰组；三叠系下统刘家沟组；新生界新近系上新统保德组、 第四系中更新统离石组、上更新统马兰组和全新统等。 10 图 2- 1 临兴东区太原组底面构造图 本区的含煤岩系有中石炭统本溪组（C2b）、上石炭统太原组（C3t）、 下二叠统山西组（P1s），具有工业价值的煤层赋存于太原组和山西组。 稳定－较稳定发育、厚度相对较大的煤层有 4 、5 、8 和 9煤层，局部 发育的可采煤层有 3、6、7煤层。根据本区煤层发育的特殊性和煤层埋深、 11 厚度及含气量等条件，山西组的 4 、5煤层、太原组 8煤和 9煤煤层段作 为煤层气勘探开发的目标层段。 5. 工程地质条件 通过实际资料分析，盖层对煤层的含气量具有一定的影响，盖层厚度 大，泥质含量高，对煤层气保存是有利的。在煤系之上发育有数百米厚的 泥岩、灰岩及粉砂岩等致密岩性的沉积岩层，对煤层气的封闭良好。另外， 主力煤层4 、5 、8 、9号煤层的直接顶底板和底板为泥岩、灰岩等致密岩层， 封闭性能良好。 1 、松散盖层情况 区内大面积被新生界地层覆盖，北部及东部较厚，西南部零星分布， 岩性主要为粘土、亚粘土、亚沙土，夹砂砾石层，垂直节理发育，下部夹 数层淡水灰岩。据钻孔揭露厚度多在 50m 左右。 2 、煤层顶底板岩性分布情况及稳定性 4 号煤层顶板为深灰黑色砂质泥岩，砂质分布不均匀，局部较重，断 口不平，水平层理，顶部裂隙较发育。底板为深灰色砂质泥岩，砂质分布 不均匀，局部较重，断口不平，水平层理，顶部裂隙较发育。 8 号煤层顶板为黑色碳质泥岩和砂质泥岩，碳质含量较高，性脆，易 碎，断口较平整，不规则次生裂隙较发育，断面可见少量的黄铁矿结核与 植物化石。 底板一般为深灰色砂质泥岩、泥岩，致密，坚硬，断口较平整，具水 平层理，少量次生裂隙，，断面富含植物根茎化石，可见少量黄铁矿。 9 号煤层顶板为深灰色砂质泥岩、泥岩，内生裂隙较发育，质纯、性 脆。 底板一般为灰色砂质泥岩、泥岩，砂质分布不均匀，局部较重，顶部 可见 10cm 泥岩，断口不平，断面富含植物化石，水平层理。 6. 水文地质特征 12 （1）水文地质条件 区内为黄土丘陵区，大多被第四系上更新统及上第三系上新统红土覆 盖，只在沟谷中出露少部分三叠系中、下部地层、二叠系上统地层。区内 除岚漪河常年流水外，其它沟谷无常年性地表水体，沟谷中只是在雨季时 形成短暂的水流，雨后不久便干涸无水。地表水属于黄河水系。 主要的含水层有奥陶系碳酸盐岩岩溶含水层组、石炭系太原组砂岩 裂隙含水层组、二叠系下统下石盒子组与山西组砂岩裂隙含水层、二叠系 上统上石盒子组、石千峰组和三叠系下统刘家沟组砂岩裂隙含水层、第四 系、上第三系孔隙含水层组。下面分述之 1）奥陶系碳酸盐岩岩溶含水层组 区内无出露，据关家崖煤矿 K5 供水井资料孔深 280.21m ，静水位标 高 863.86m（1990 年），含水层为奥陶系中统上马家沟组。奥陶系岩溶水 水质类型为 HCO3-Ca Mg 型。由 K5 供水井奥灰水位标高并结合区域资料， 推测关家崖井田奥灰水位标高 863～864m。 尉汾详查施工的 2001 水文孔，对奥灰水未做抽水试验，只观测了水位， 根据本次收集的岩溶水钻孔资料，峰峰组和上马家沟组岩溶水水位标高， 斜沟井田的 0403 、2601 水文孔水位标高分别为 849.899m 和 851.725m ，兴 县 2 号供水井水位标高为 863.075m，尉汾详查查施工的 2001 孔水位标高为 862. 107m ，肖家洼井田 ZK7-4 为 876.368m ，据以上个钻孔水位资料本区区 域岩溶水等水压线，区内岩溶水水位标高在 849-876m 之间。0403 孔，孔深 908.86m ，揭露峰峰组地层 91.62m ，上马家沟组地层 84.84m ，经抽水试验， 峰峰组地层中仅有 10m 弱含水层，水位标高为 892.239m，钻孔单位涌水量 仅 0.0011L/S m，属弱富水含水层，而上马家沟组地层中仅增加 26m 含水层， 与峰峰组做混合抽水试验后，水位标高 849.899m ，降深 0. 17m ，钻孔单位 涌水量为 7.31L/s m ，也属强富水含水层，水质类型为 S CC N 型，矿化 度 0.86g/l。 13 2）石炭系太原组砂岩裂隙含水层组 本组地层在斜沟井田东部南北方向上较深的沟谷中见有零星出露，含 水层主要为中、粗砂岩夹薄层灰岩，灰岩岩溶裂隙发育差，煤矿矿井充水 主要来源于煤层上部砂岩。据钻孔揭露含水层平均厚度 12.62m ，最大厚度 21.74m ，最小厚度 3. 19m 。该含水层接受补给差，富水性弱，根据 ZK923 孔抽水试验结果单位涌水量 0.004L/s m ，渗透系数 0.0124m/d ，水位标高 据 ZK21921 孔观测结果为 999.46m ，水质类型为 HCO3 SO4-Ca Mg 型，矿 化度 0.77g/L。 3）二叠系下统下石盒子组与山西组砂岩裂隙含水层 该组地层在区块东部沟谷中见有少量出露，含水层主要为中、粗粒砂 岩，钻孔揭露平均厚度 33.25m ，山西组平均厚度 9.39m ，下石盒子组平均 厚度 23.86m ，含水层裂隙发育较差，富水性较弱，据 ZK924 水文孔抽水试 验结果单位涌水量（平均）0.024L/s m ，渗透系数（平均）0.0241m/d 。 水位标高据 ZK21921 孔观测结果为 1001.37m ，水质类型为 SO4-Na 型， HCO3-Na Ca Mg 型及 HCO3 SO4-Na Ca Mg 型，矿化度为 0.57～1.29g/L。 4）二叠系上统上石盒子组，石千峰组和三叠系下统刘家沟组砂岩裂隙 含水层 岩性主要为一套黄色砂岩、黄绿色、紫红色砂质泥岩及泥岩，钙质、 泥质胶结，结构疏松，易风化。含水层以砂岩为主，因泥岩作为相对隔水 层，在沟谷切割较深处含水层常以下降泉出露，但因该层位置较高，地层 被切割的支离破碎 ，无系统的区域水位 ，泉流量较小 ，一般在 0.01 0. 10L/s m ，直接受大气降水补给，泉水的存在于泥岩有关。 5）第四系、上第三系孔隙含水层组 上第三系上新统分布在沟谷两侧和沟顶的基岩顶面上，含水层以砾石 为主，厚度不稳定，泉流量＜0. 1L/s，属弱富水含水层。水质类型为 HCO3Na 型，矿化度 0.47g/l ，水质较好，局部砾石层较厚，当钻孔钻至这一层位时， 14 泥浆漏失严重，富水性较好。 第四系上更新统分布于区块内梁峁之上， 由于夹在黄土或亚粘土之间 的亚砂土、砾石、钙质结核多以透镜体赋存，且在地形较高处， 由于地形 切割支离破碎，这种地层往往透水而不含水，仅局部地形补给较为有利地 段，才赋存微弱的上层滞水，一般泉流量小于 0.05L/s ，随季节变化明显。 主要接受大气降水的补给，储水条件差，富水性极弱。 第四系全新统分布在千城沟两沟谷以及蔚汾河河谷中，含水层为现代 冲洪积砂砾石层，单井出水量可达 5～40 m3/d，属中等富水含水层。水质类 型为 HCO3Ga Mg 型，矿化度 0.39g/l ，水质较好。 主要的隔水层有太原组泥岩隔水层、石炭系本溪组泥岩和太原组 89 煤下至本溪组间的泥岩隔水层。下面分述之 1）太原组泥岩隔水层 据钻孔资料，太原组 89煤层以上到 45煤层之间有一套以泥岩为主 的地层，厚 25.56～45.63m，平均厚 33.60m ，区内沉积连续稳定，是山西组 45煤与太原组 89煤层之间较好的隔水层。 2）石炭系本溪组泥岩和太原组 89煤下至本溪组间的泥岩隔水层 本溪组地层为一套泥岩、粘土岩、铁铝岩为主的地层，夹薄层灰岩和 砂岩，砂岩一般为泥质胶结，隔水性很好。根据周围钻孔统计，本溪组地 层平均厚 33.81m，太原组 89煤下至本溪组顶面也是一套以炭质泥岩为主 的地层，平均厚 37.04m，从 89煤底板至奥灰岩顶面平均厚 70.85m，该段 地层隔水性很好，是 89煤层和奥陶系地层之间重要的隔水层。 另外，相间于各灰岩、砂岩之间厚度不等的泥岩、砂质泥岩可起到层 间相对隔水作用。地表的厚层黄土也是一个相对较好的隔水层。 （2）补给、径流和排泄条件 奥陶系岩溶水的补给，主要是基岩裸露区大气降水和地表水的入渗补 给；区内奥灰水属区域岩溶水径流区，岩溶水由东南向北北西方向运移， 15 最终排向保德县天桥黄河峡谷中以泉的形式排泄。另外人工开采也是主要 排泄方式。根据煤矿奥灰水井数据推测区块内奥灰水位标高为 839～863m。 石炭系和二叠系砂岩裂隙水，在裸露区接受大气降水和地表水的补给， 顺岩层倾向方向运移。上部含水层在沟谷中以侵蚀下降泉的开式排泄，泉 流量一般不大；下部含水层顺层向西排出区块外。现在开采煤矿的矿坑排 水和民井开采是其主要排泄方式。 7. 煤层气资源地质特征 （1）煤层形成与演化 沉积环境是煤系不同类型储层形成的地质基础，平面上表现为沉积相 带的不同，进而控制了储层岩性、厚度、物性及其空间组合和展布等特征。 正是基于这种因果关系，沉积作用一方面决定了烃源岩生成煤系气的物质 基础，以及储层厚度和物性等发育特征的储集条件，另一方面通过源岩与 顶底板之间的组合关系影响煤系气的保存条件。 山西组 45煤层主要形成于三角洲前缘分流间湾沉积环境，两层煤中 间夹有数米厚的泥岩和砂岩，区内东部分流间湾区水体深度适中，适于泥 炭沼泽持续发育，能够聚集厚度较大的煤层，而向西南部是分流河道发育 的地区， 由于分流河道水体动荡及水体深度不适合于泥炭沼泽持续发育， 所形成的煤层相对较薄。 太原组底部 89煤主要形成于泻湖一潮坪沉积环境，整体呈现出“ 中部 薄，东西厚” 的分布规律，中部主要为分流河道和障壁砂坝，难以聚煤，而 东部、西部为泻湖一潮坪相区，这些地带陆源碎屑物质注入相对较少、水 体深度相对合适，有利于聚煤作用的发生，煤层厚度也相对比较大。 （2）煤层分布 临兴东区总体为一 向西或西南倾斜的单斜构造 ，地层倾角一般为 5 10 , 为丘陵山区，沟谷切割，地形起伏较大，致使煤层埋深变化较大， 45煤层埋深变化范围 110～1950m；89煤层埋深总体 119～2000m ，煤层 16 埋深呈现由东向西逐渐加深的趋势。 临兴东区含煤地层共含煤 11 层，编号自上而下为 1、2、3、45、6、7、 89 、10 、11 。其中 1-6煤层产于山西组，7- 11煤层产于太原组。煤系地 层总厚 174.45m ，煤层平均总厚度 19.07m ，含煤系数 13.59 。分述如下 山西组为一套陆相含煤地层，地层平均厚度 56.78m ，含煤 6 层，编号 自上而下为 1、2、3、45、6煤层，煤层平均厚度 4.63m，含煤系数 8. 15。 可采煤层平均厚度 2.55m ，可采煤层含煤系数 4.49 。区内 2 、3 、45 、6 煤层发育稳定，为可采煤层，其余为不稳定不可采煤层，45煤层位于 S4 砂岩之上，顶板为粘土岩，底板为高岭石粘土岩。 太原组为一套海陆交互相含煤地层，该组平均厚度为 73.93m ，含煤 5 层，编号自上而下为 7 、89 、10 、11煤层。地层平均总厚度 118.51m ，煤 层平均总厚度 14.44m，可采煤层平均厚度 12.47m。含煤系数 12. 18，可采 煤层含煤系数 10.52 。其中，7 、89 、10煤层为稳定可采煤层，89煤 层是本组最厚的一层煤。89煤层位于 S2 砂岩之下，L0 灰岩之上，顶板 为泥岩、粘土岩，底板为炭质泥岩、高岭石粘土岩。煤层中夹有多层高岭 石粘土岩夹矸。 （3）煤岩有机地球化学条件 45煤最大镜质体反射率为 0.68～0.91 ，平均值为 0.80。89煤最 大镜质体反射率为 0.65～1.01 ，平均值为 0.84 。45 煤到 89 煤最大镜 质体反射率逐步增大，表明煤变质程度与埋藏深度呈正相关关系。依据精 煤中的挥发份与胶质层最大厚度以及粘结指数特征，临兴东区主要煤层为 气煤。 （4）岩石矿物与储集物性 45煤层的孔隙度在 13之间，平均孔隙度为 2.3％左右，89煤 层的孔隙度在 15之间，平均孔隙度为 3.75％左右。 样品测试显示，临兴东地区煤层微孔和小孔发育，有利于煤层气的富 17 集。但大中孔隙的缺失在一定程度上不利于煤层气的产生，因此，裂隙的 发育情况一定程度决定了临兴东地区渗流能力的大小。 从研 究 区煤 层 气 井 渗透 率测试 结 果来看 ，45 煤 层 的 渗透 率 在 0.240.94 10-3μm2 之间，平均值为 0.50 10-3 μm2；89煤储层试井渗透率介 于 0.194.9 10-3 μm2 之间，平均值为 1.35 10-3 μm2 ，煤层的渗透率与煤变质 程度及埋深的相关关系不明显。 由鉴定成果可知，主力煤层中显微组分以镜质组为主，其次为惰质组， 壳质组含量较少；矿物成分主要含少量的粘土矿物、硫化物、黄铁矿。89 煤岩显微组分中镜质组含量为 4.86～86.00 ，平均值为 54. 12；惰质组含 量为 4.30～78.42 ，平均值为 26.02 。45 煤显微组分中以镜质组为主， 多为基质镜质体和均质镜质体，基质镜质体中常分布有粗粒体和粘土颗粒。 惰质组主要为丝质体或者半丝质体。镜质组含量为 34.28～80.2 ，平均值 为 56.7；惰质组含量为 4. 1～45.99 ，平均值为 20.75。 （5）含气性 45煤煤层气井实测含气量（空气干燥基）4.498.6m3/t 之间，平均值 为 6.01m3/t 。区内西南部含气量较高，东北部含气量较低。总体含气量随深 度的增加而增加。 89煤煤层气井实测含气量（空气干燥基）4.308.80m3/t 之间，平均 值为 5.25m3/t（表 2- 1）。区内东部含气量较低，往西南方向含气量逐渐升 高。总体含气量随深度的增加而增加。 表 2- 1 煤层气田含气量统计表 煤层 煤层气勘探 最小-最大 平均 18 45 4.49-8.60 6.0111 89 4.308.80 5.2512 煤层气自然解吸气体组分分析结果表明，主要组分为甲烷且浓度较高， 测试样品中大都在 85以上。 45 煤的甲烷含量测试样品中除两口井测试样品外，其余样品甲烷含量 值均超过 85。所有样品甲烷含量值在 85.7595.61之间，平均值为 90.55。 89 煤的甲烷含量测试样品中大部分样品值都超过 80 。所有样品的 甲烷含量值在 86.7597.43之间，平均值为 92.09。 （6）煤层气成藏条件 临兴东区 45煤层、89煤层的顶板岩性均以泥岩为主，局部发育炭 质泥岩、砂质泥岩、细砂岩，渗透性较差，具有良好的封闭性能。煤层底 板总体为泥岩、炭质泥岩为主，