摘 要：总结分析工区内砂体的空间组合模式和时空演化关系，从而探讨3#煤层顶板砂体发育特征与煤层含气量之间的关系。结果表明，平面上砂体厚度越大其对应的煤层含量气越低，且平面砂体被泥岩包围型和砂体连片型对应的煤层含气量变化不同。同一厚度砂体连片型对应的煤层含气越低，而被泥岩包围的孤立型对应的煤层含气量越高。
关键词：沁水盆地；煤层气；顶板砂体
Affect the southern Qinshui Basin of Shanxi Formation No. 3 coal roof sands development characteristics of coalbedmethane content
Jiang Dayuan1,2, He Wenxiang1,2
( 1. Key Laboratory of Exploration Technology for Oil and Gas Resources, Ministry of Education, Yangtze University, Wuhan 430100, China;
2. SchoolofEarthEnvironment and Water Resource,YangtzeUniversity,Wuhan430100,China)
Abstract: Summary analysis work area sand body space combination mode and space-time evolution relationship, which discuss 3 # coal seam roof sand body development characteristics and the relationship between the coal seam gas content. Results show that the surface thickness of sand body, the greater the its corresponding to the lower content of coal seam gas, and the planar sand body surrounded by mudstone and sand body shall correspond to the different coal seam gas content changes. The same thickness of sand bodies shall model corresponding to the lower coal seam gas, and surrounded by mudstone isolated type of coal bed gas content is higher.
Key words: QinshuiBasin, Coalbed methane, Roof sand body
作者简介：舒坤(1988- )，男，湖北孝感人，在读硕士研究生，研究方向为油藏描述与油气地球化学。
基金项目:国家科技重大专项（ 2011ZX05033-004）。
中图分类号：TE132 文献标识码：A 文章编号：
沁水盆地南部山西组为浅水三角洲沉积，发育多套煤层，其中3#煤层广泛分布于沁水盆地，煤层厚度大，在0.53－9.8m之间、分布稳定是沁水煤层气田的主要气源岩。盆地樊庄区块、郑庄区块、成庄区块、郑村区块煤系地层发育的砂体平面展布整体呈条带状分布，连片状砂体较少发育。研究区共有5种类型的煤层顶板砂体组合特征。其中3#煤层顶板为厚泥岩型的约占65%，顶板为薄泥岩隔层单期砂体叠加型的约占20%，顶板为薄泥岩隔层多期砂体叠加型的约占5%，顶板直接单期砂体叠加型的约占5%，顶板直接多期砂体叠加型的约占5%。
1.1Ⅰ类煤层顶板砂体组合特征
3#煤层顶板直接厚泥岩型，是指3#煤层上覆泥岩层的厚度约在3m以上，泥岩层厚度较大，泥岩对3#煤层的封盖型良好，主要为三角洲前缘粘土矿物沉积形成。由于泥岩层对煤层的封闭性较好，因此3#煤层的煤层气很难通过泥岩层运移到上覆煤系地层的分流河道砂体中。造成分流河道砂体中的游离天然气含量很低(现场测井解释含气饱和度很低)，而其中的游离天然气可能是由周围泥岩中的有机质热演化生烃并充注到砂体中产生的。3#煤层顶板厚泥岩型的组合模式由于泥岩层的封闭性保护，含水层很难对3#煤的煤层气造成破坏，有利于3#煤的煤层气富集保存。
1.2Ⅱ类煤层顶板砂体组合特征
3#煤层顶板为单期水下分流河道砂体中间夹有薄泥岩层型，是由于水下分流河道冲刷作用把煤层顶板的泥岩层部分冲刷掉，而残余下来的，扔保留有1～2m的厚度。因为泥岩夹层比较薄，而研究区又经受到共4期构造应力的作用，很容易在薄泥岩层中产生一系列的裂缝，可以作为3#煤的煤层气运移到这些单期分流河道砂体中的有效通道，因此河道砂体的游离天然气含量较大，而煤层的含气量和含气饱和度则会相应降低。3#煤层顶板为多期分流河道叠置型砂体中间夹有薄泥岩隔层，其中的泥岩层厚度也在1～2m，3#煤的煤层气可以通过泥岩层中的构造裂缝运移到上覆的叠置分流河道砂体中，与前述的单期河道砂体叠置型一致。由于多期分流河道砂体的叠加作用(后期砂体直接覆盖在前期砂体之上)，使得砂体厚度明显增大，厚度能达到5m以上。因此相比于单期分流河道砂体的接触型，该类型砂体的游离气天然气含量更大，使得与煤层气合采的价值更大，是一个值得关注的煤层与砂体空间组合模式，但其对煤层含气量的影响也较大。
1.3Ⅲ类煤层顶板砂体组合特征
3#煤层顶板直接单期分流河道砂体叠置型，为分流河道将煤层上覆的泥岩层冲刷掉直接与煤层相接触，由于没有泥岩隔层的封闭作用，3#煤层的煤层气可以直接充注到砂体中，致使砂体的游离天然气含量升高，而煤层的含气量降低。3#煤层顶板直接多期河道砂体叠加型与直接单期河道砂体叠置型，具有相似的成因特征，3#煤的煤层气可以直接运移到顶板砂体中。分流河道砂体直接与3#煤层顶板接触，如果在平面上分流河道砂体是呈条带状或差连片状分布，则在平面上砂体内的流体是相互连通的，则水动力场会对分流河道砂体中游离天然气和煤层气造成破坏。而平面上砂体呈孤立型分布被周围泥岩包围且纵向上不与其它含水层相连通，则不会对砂体中的游离天然气和煤层气造成破坏，这种类型是在以后针对煤层气与砂体内的游离气进行合采的重点关注对象。但不论如何，煤层顶板与分流河道砂体直接接触，必然会对煤层的含气量和含气饱和度产生影响，一般会使两者的数值降低。
选取樊庄区块、郑庄区块和成庄区块，分别分析其3#煤层顶板砂体厚度分布与煤层含气量的关系。
樊庄区块的3#煤煤层顶板砂体主要发育于工区的南北两端，由北向南展布，可以明显划分为南北两个区块。总体上煤层顶板砂体的发育面积小，平面上多呈孤立的土豆状分布。分析认为，樊庄区块煤层顶板砂体平面上主要为泥岩包围的孤立型，3#煤的煤层气大量运移到煤层顶板的砂体中，因此煤层的含气量降低，但砂体中的游离天然气资源值得关注，是顶板砂岩中游离天然气保存较好的一个区块。
郑庄区块的3#煤煤层顶板砂体主要发育于工区的北东向和南西向，由于区块较小，砂体发育面积也小，砂体厚度主要分布在1～5m。总体上煤层顶板砂体平面上呈孤立的土豆状分布，连片性极差。分析认为，郑庄区块煤层顶板砂体平面上主要为泥岩包围的孤立型，3#煤的煤层气大量运移到煤层顶板的砂体中，因此煤层的含气量降低，其砂体中的游离天然气资源值得关注，与樊庄区块相类似，是顶板砂岩中游离天然气保存较好的一个区块。
成庄区块的3#煤煤层顶板砂体主要发育于工区的北东向和南西向，砂体发育面积很小，砂体厚度很薄，主要分布在1～3m，大于5m的很少。总体上煤层顶板砂体平面上呈孤立的土豆状分布，只有南部区域有条带状分布。通过对比成庄区块3#煤层顶板砂体厚度分布特征与3#煤层含气量平面分布特征，可以发现煤层的含气量降低，其砂体中的游离天然气资源亦值得关注，与樊庄区块、郑庄区块相类似，是顶板砂岩中游离天然气保存较好的一个区块，且东北区域优于西南区域。
综上分析可知，平面上砂体厚度越大其对应的煤层含量气越低，且平面砂体被泥岩包围型和砂体连片型对应的煤层含气量变化不同。同一厚度砂体连片型对应的煤层含气越低，而被泥岩包围的孤立型对应的煤层含气量要高些。
3结论与认识
通过对3号煤层顶板砂岩的发育特征分析，得到如下几点认识：1）3#煤层顶板泥岩厚度越大，煤层气封闭性越强，含气量一般来说越高。2）顶板砂体厚度和砂体叠置关系明显影响3#煤层含气量，一般来说煤层顶板砂体厚度越大，煤层气含量越低。
参考文献
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[4] 王勃.沁水盆地煤层气富集高产规律及有利区块预测评价[D];中国矿业大学，2013.
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