（三）抚顺盆地煤层气地质概况

抚顺盆地位于华北陆块辽东隆起西缘，依兰-舒兰断裂带与敦化-密山断裂带的交汇部，盆地基底为太古宇鞍山群变质岩系，侏罗、白垩纪形成断陷盆地，第三纪含煤岩系不整合其上，形成叠置型断陷盆地。

印支期辽东隆起处于隆升阶段，侏罗纪始形成断陷盆地，早白垩世沉积较为发育，晚白垩世沉积分布零星。抚顺第三纪沉积盆地发育在白垩纪断陷盆地基础上，自下而上为：古新统老虎台组紫红色砂页岩夹煤层、玄武岩，厚270 m。栗子沟组凝灰质砂岩、页岩夹煤层、凝灰岩，厚96 m。始新统古城子组厚层夹薄层页岩、细砂岩，含主煤层，厚150 m。计军屯组褐色中薄层油页岩，厚119 m。西露天组、耿家街组为灰绿色细砂岩、页岩、泥岩夹泥灰岩及砂砾岩，厚290 m。缺失渐新统及上第三系，上覆第四系沉积物20 m。

依兰—舒兰断裂带与敦化—密山断裂带均归属于北北东向郯庐断裂系，抚顺盆地位于两条断裂交接处，受北北东向断裂控制形成断陷盆地，但又有别于断裂带挟持下的地堑式断陷盆地。下白垩统龙凤坎组沉积后，盆地隆升，沉积间断，直至古新世盆地又裂陷下拗，开始了第三纪含煤、油页岩沉积，始新世末再次抬升沉积中断，并被发育在北翼的北东东向逆冲断层所推覆，南翼翘起形成近东西向的沉积构造盆地。

从盆地发育状况分析，第三纪盆地经历了三个阶段：古新世时期盆地拉张裂陷形成沉积凹地，构造活动强烈，伴随玄武岩浆喷发，在间歇期有细碎屑岩和不稳定煤层沉积。始新世早期为聚煤期，构造活动缓和，火山活动微弱，河湖相、沼泽相发育，形成巨厚煤层。始新世中期盆地水体加深，深水湖泊相沉积发育，形成巨厚层油页岩。始新世末盆地隆升沉积中断，其后北东东向断裂逆冲推覆和北西西向断裂切割形成近东西走向不完整的向斜构造。

抚顺盆地的形成与演化说明，老第三纪区域性古气候适宜，物源丰盛，沉积环境有利于有机物质保存，盆地成生过程中形成了较好的含煤岩系和油页岩，油页岩层覆于煤层之上有利于煤层气的保存。火山喷发岩多发生于早期，因此早期的含煤岩层不稳定，始新世是盆地稳定发展时期，是成煤有利时期，渐新世后盆地隆升剥蚀，对含煤盆地深埋保存和有机质演化成煤、成烃都不很有利。同时，始新世后构造活动强化，盆地北翼发育的北东东向逆掩推覆断裂和北西西走向的断裂使盆地变形复杂化，对煤层气保存也很不利。

抚顺盆地含煤地层为下第三系抚顺群，由细碎屑岩、巨厚煤层及火山岩组成，厚342～1687 m，均厚925 m，分5个岩性组，主煤层位于古城子组，煤层少，单层厚度大，栗子沟组和老虎台组煤层厚度小，变化大。古城子组厚149～785 m，均厚150 m，含煤率达50%以上。古城子组为山间静水湖相沉积，早期为深水泥炭沼泽与浅湖沉积，后为深水湖相沉积，沉积厚度由盆地边缘向内增加，在长条状的盆地内形成数个沉积中心，也是聚煤中心，厚度达150～200 m。主煤层厚达130 m，均厚50 m，最薄为2 m。煤层由西向东、由南向北变薄，主煤层由盆地中部向边缘分叉、减薄或尖灭。煤炭探明储量13.7×10⁸ t，保有储量7.5×10⁸ t。

古城子组主煤层煤岩以光亮煤、半亮煤为主，含量达90%以上，半暗、暗淡煤10%左右。煤岩显微组分以镜质组为主，含量达90.37%，壳质组6.09%，惰质组3.53%。主煤层为低硫、低磷、低灰分烟煤。挥发分为42.83%～46.74%，水分为2.47%～8.52%，东部低、西部高。灰分为3.94%～10.79%，东部高、西部低。抚顺盆地主煤层煤阶R_o为0.54%～0.65%，为长焰煤和气煤，盆地西缘为长焰煤，中、东部为气煤，盆地东部北翼煤层埋深400 m以上为长焰煤，以下为气煤，反映盆地东部和南部变质程度高于北部和西部。抚顺盆地下第三系含煤岩系煤岩变质程度高于以褐煤为主的周邻第三纪含煤盆地，对此有不同的解释。其一认为盆地东部和南部辉绿岩体发育，与东部、南部煤阶高密切相关。其二认为地温梯度为3.6～4.57℃/100 m，高于2.5～3℃/100 m正常地温梯度，上覆热导性能差的油页岩、页岩形成隔热盖层，位于中间热容量大的主煤层为聚热层，下部岩层为较好的热导层，形成三者良好的配置，是煤岩变质程度高的主因。除此之外从盆地发展演化角度分析，始新世末沉积间断，上部缺失地层有两种可能，一是盆地隆升后地层缺失，二是后期沉积地层被剥蚀。盆地主煤层沉积盖层总厚149～785 m，均厚409 m，主煤层埋深尚达不到生烃门限，既或是在异常地温条件下亦达不到长焰煤阶，远达不到气煤阶，因此沉积岩层遭后期剥蚀也不无可能。从煤层气评价角度分析，无论对煤岩变质程度如何判断，煤阶演化为长焰煤、气煤对生烃都是有利的。

采用解吸法测试煤层含气量，煤层深度560.8～680 m井段平均含气量5.55～9.36 m³/t。煤层埋深554～571 m井段含气量9.64 m³/t，591～621 m井段为11.29 m³/t，而676～687 m井段为8.00 m³/t。煤层含气量随深度增大而增加，但在向斜轴部含气量却有减少。抚顺盆地主煤层等温吸附测试，华北石油局测试4个样品，兰氏体积为17.19～23.47m³/t，平均19.18m³/t；兰氏压力为2.63～4.06 MPa，平均3.22 MPa。抚顺矿务局测试5个样品，兰氏体积为21.07～27.20m³/t，平均24.46m³/t；兰氏压力为5.30～7.32 MPa，平均6.41 MPa。探2井于850m井深主煤层DST测试，地层温度为30℃，地层压力为6.05 MPa。探2井12个样品含气量测定最大值为10.45 m³/t，最小值为4.03 m³/t，平均7.27 m³/t。科挖1井实测含气量为15.14 m³/t。利用等温吸附曲线计算含气量，华北石油局测试4个样品，煤层压力4 MPa，含气量为9.70～11.69 m³/t，煤层压力，8.5 MPa含气量为12.78～15.93 m³/t。抚顺矿务局测试5个样品，煤层压力4 MPa，含气量为8.49～11.30m³/t；煤层压力8.5 MPa，含气量为12.44～16.19 m³/t。测试气体成分，甲烷含气量大于94%。煤层埋藏大于测试资料取样井深，认为含气量取值10～14m³/t，均值10m³/t为宜。

一般认为，抚顺盆地主煤层之上有110 m厚的油页岩层，形成良好的封盖层是煤层含气量较高的主要因素。抚顺盆地尚无钻井测试煤层渗透率的资料，主要依据透气性系数参照数据，从盆地西部至东部透气系数为0.310～0.504 m²/atm²·d、0.434 m²/atm²·d、1.4～1.5m²/atm²·d，渗透率为（0.775～0.98）×10^-3μm²、1.085×10^-3μm²、（3.50～3.75）×10^-3μm²，呈自西向东增高的趋势，与正断层发育程度和煤岩变质程度自西向东增高的趋势相应。探2井DST测试煤层渗透率为2.0×10^-3μm²。对主煤层渗透率尚有三种认识，一是煤孔隙度较高，压汞测试孔隙度为3.10%～11.83%，平均5.6%，大于1000 nm的孔隙体积占67.0%～79.6%，孔隙度高，连通性好，渗透率高。二是主煤层煤体原生结构比例大、成块率高，粉煤不具一定层位，对煤层渗透率和成块率影响小。三是后期形成了断距较大的张性或张扭性正断层，穿透煤层可使煤层渗透性变好。

现今的抚顺盆地是一个不对称向斜构造，原型沉积盆地被后期构造运动改造，使向斜南部翘起而北翼被断层逆冲错断，盆地西部和南部出露地表或埋深变浅，烃类气体逸散，煤层气体散失率加快，对煤层气保存不利，但东部向斜核部煤层埋深达1300 m，煤层气体可能保存较好。抚顺盆地主煤层之上110 m厚的油页岩层，是盆地得天独厚的良好封闭性盖层，由于低孔隙结构具有隔水、隔气的封闭作用，油页岩又是良好的烃源岩，对主煤层中的吸附气具有浓度封闭作用，一些中、小型断层未穿透油页岩，减少了煤层中烃类气体的逸散。

抚顺盆地古城子组主煤层位于计军屯组油页岩层之下，一般无水或有少量裂隙水，煤层无径流水通过，层间水对煤层气散失作用微弱，水压封闭也不大。盆地含水层主要分布在第四纪冲积砂层、西露天组泥灰岩、栗子沟组凝灰岩、白垩系砂砾岩中，其中除第四系砂砾石为强含水层外，其它均为弱含水层。

1975年抚顺煤矿施钻4口试验井，1981年老虎台施钻煤层气试验井—科控1井，井深821 m，主煤层深758.2～795.2 m，煤层厚29 m，筛管完井未压裂，排采292天产气25.5×10⁴m³，日均产气873 m³。1998年又施钻了探2井，井深924 m，煤层厚74.47 m。煤层气资源量测算面积9.28 km²，煤层气资源量28.68×10⁸m³，资源丰度3.1×10⁸m³/km²。

对抚顺盆地煤层气地质条件综合分析认为，煤炭资源丰富，煤阶为长焰煤和气煤，煤岩挥发分高，灰分低，煤层含气量5.55～9.36m³/t，煤层赋存深度适中，厚度大，主煤层达130 m，均厚50 m左右，煤储层与封盖层匹配有利。但盆地狭小，煤炭资源已采掘多年，可进行煤层气勘探的面积较小。

参见《中国煤层气盆地图集》“抚顺盆地地质图”、“抚顺盆地地层柱状图”、“抚顺盆地下第三系古城子组主煤层厚度图”、“抚顺盆地古城子组主煤层煤岩变质程度图”、“抚顺盆地煤层含气量数据表”、“抚顺盆地主煤层等温吸附曲线”。