淺析呼和湖凹陷水文地質(zhì)條件和煤層氣成藏

馬晶翼 趙慶彬(大慶油田井下作業(yè)分公司工程地質(zhì)技術(shù)大隊(duì)，黑龍江 大慶 163000)

1 地質(zhì)概況

呼和湖凹陷位于海拉爾盆地，其西部為巴彥山隆起，東部為錫林貝爾凸起，西南與五一牧場凹陷毗鄰，東北部為伊敏凹陷，該凹陷東北窄、西南寬，長約90-100km，寬約10-40km，在我國境內(nèi)面積約為2500km2，處于大興安嶺山地森林向呼倫貝爾草原的過渡帶。

2 地下水類型、含水巖系、巖組的結(jié)構(gòu)和分布特征

2.1 地下水類型及隔水層

盆地地下水類型分為3種：(1)第四系砂礫巖孔隙潛水;(2)第三系、白堊系上統(tǒng)青元崗組孔隙裂隙水；(3)白堊系上統(tǒng)伊敏組裂隙孔隙承壓水,巖性以砂礫巖及煤為主，厚度一般在80—450m之間，富水性好，導(dǎo)水性強(qiáng)；(4)白堊系上統(tǒng)大磨拐河組二段裂隙水，主要巖性以煤及砂礫巖為主。

盆地內(nèi)主要隔水層為第三系、白堊系的泥巖、泥質(zhì)粉砂巖等,其中白堊系伊敏、大磨拐河組二段中的泥質(zhì)巖分布較廣,厚度穩(wěn)定,為區(qū)域性隔水層。

2.2 地下水的補(bǔ)、徑、排和水動(dòng)力條件

大興安嶺隆起區(qū)基巖裂隙水、大氣降水及輝河上游地表水可直接補(bǔ)給深部的承壓含水層，在斜坡、陡坡上傾處，伊敏組煤層和大二段煤層與上覆含水層相接，為煤系地層地下水補(bǔ)給區(qū)；而盆地邊緣的過渡帶則為徑流區(qū)；排泄區(qū)是中南部的河流、沼澤和小型湖泊。

3 古水文地質(zhì)條件分析

3.1 古水文地質(zhì)旋回

呼和湖凹陷形成始于燕山運(yùn)動(dòng)第Ⅱ幕，至今盆地經(jīng)歷了4次以抬升為主的垂向運(yùn)動(dòng)。相應(yīng)有3期古水文地質(zhì)旋回。其中,每個(gè)古水文地質(zhì)旋回都包括沉積水文作用和風(fēng)化淋濾作用2個(gè)水文地質(zhì)作用階段。在新的沉降作用開始后,下伏的先期沉積地層被覆蓋,并逐漸處于封閉狀態(tài)而進(jìn)入埋藏作用、水文地質(zhì)作用時(shí)間，盆地3次古水文地質(zhì)旋回的特征如表1。

3.2 早白堊世末期地下水流向分析

根據(jù)呼和湖凹陷下白堊統(tǒng)頂板地勢圖古水文地質(zhì)第1旋回風(fēng)化淋濾作用階段,古地下水的動(dòng)力條件如圖所示:古地下水在靠近巴彥山隆起區(qū)是由北西流向南東,在下白堊統(tǒng)的末期,海拉爾盆地東部地下水的總體流向是向南,這和現(xiàn)代水文地質(zhì)特點(diǎn)正好相反。這表明盆地東部水文地質(zhì)條件繼承性不好。

4 煤層氣成藏模式

低煤階煤層氣賦存以吸附氣和游離氣為主，溶解氣很少。結(jié)合國內(nèi)外低煤階煤層氣和生物氣勘探開發(fā)實(shí)踐，認(rèn)為呼和湖凹陷存在以下2種低煤階煤層氣成藏模式。

4.1 盆緣緩坡晚期生物氣成藏模式

根據(jù)各井的氯離子濃度測定數(shù)據(jù)，當(dāng)?shù)貙铀幱跍鲿r(shí)，地層水中的氯離子濃度一般大于700ppm。根據(jù)He2、He6井資料，氯離子濃度大于700ppm，處于滯流，特別是He6井大于1000PPm，主要由于He2、He6井處于正斷層密集發(fā)育處，斷層附近可能因斷層泥的涂抹或側(cè)面泥巖層的遮擋為封閉,且斷層在青云崗組期發(fā)生了反轉(zhuǎn)，但He2井在2000m時(shí)氯離子急劇減小，小于500ppm，邊界控盆的同沉積斷層處于開啟狀態(tài)He2井在740m測得CH4的δ13C為-55.23‰(PDB)，為生物氣，反映了氯離子含量在786 ppm時(shí)，呼和湖凹陷水體仍相對活躍。He1井氯離子濃度基本小于700ppm，處于徑流；Hc7井在井深1000m以內(nèi)，氯離子濃度小于700PPm,趨勢與He1井一致，證明在呼和湖凹陷中部區(qū)域地下水都處于弱徑流，有利于生物氣生成。

4.2 構(gòu)造高點(diǎn)常規(guī)圈閉水動(dòng)力成藏模式

生物氣在水力作用下，從高勢區(qū)運(yùn)移至低勢區(qū)(構(gòu)造高部位)，低勢區(qū)因壓力較低，氣體部分解吸成為游離氣，含氣飽和度增大，在良好的蓋層封蓋下形成游離氣富集區(qū)。除煤層構(gòu)造高點(diǎn)外，與煤層互層的砂巖層若在蓋層封蓋下構(gòu)造高點(diǎn)亦為富集區(qū)

在以往常規(guī)油氣勘探中發(fā)現(xiàn)，位于西部斜坡區(qū)的將軍廟構(gòu)造帶，大一段頂界面發(fā)現(xiàn)的斷鼻圈閉面積39Km2;在東部陡坡區(qū)的胡舒廟構(gòu)造群，大一段頂界面發(fā)現(xiàn)的斷鼻圈閉面積57Km2；大二段和伊敏組地層亦發(fā)育了大量的背斜圈閉，匹配上較活躍的水動(dòng)力條件，形成具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的構(gòu)造高部位游離氣富集區(qū)。在呼和湖凹陷沉積時(shí)期，新生代地層普遍超覆在基底之上且泥巖發(fā)育，易形成上傾尖滅游離氣藏。

5 結(jié)語

5.1 地層水參與了低煤階煤層氣形成的全過程，呼和湖凹陷鄰近大興安嶺，降雨充沛，且接受山地森林的雨水、雪融水，形成的低礦化度弱徑流區(qū)利于甲烷菌的生長和生物氣的生成，有利于低煤階煤層氣藏的富集成藏。

5.2 加強(qiáng)盆地的水動(dòng)力因素的研究，特別是側(cè)向水的徑流和對煤層氣的封堵性，作出地下水水化學(xué)類型圖和含水層等水位線及流向矢量圖，重視原生生物成因和次生生物成因氣的二次運(yùn)移和圈閉條件的研究，如斷層遮擋、煤層尖滅等圈閉條件。

[1]李修樹胡鐵松等，承壓地下水主要水文地質(zhì)參數(shù)的敏感性研究[J].中國農(nóng)村水利水電(2006)01-0046-02.

[2]衛(wèi)三元郭華等，海拉爾盆地砂巖型鈾成礦水文地質(zhì)條件分析[J].世界核地質(zhì)科學(xué)2003,3(9).

[3]許浩湯達(dá)禎等，潛水面對儲層壓力的作用機(jī)制[J].煤田地質(zhì)與勘探2008,5(10).

[4]劉洪林李景明等，水文地質(zhì)條件對低煤階煤層氣成藏的控制作用[J]2008,28(7):20-22.