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沁水盆地太原组-山西组页岩孔隙分形特征
沁水盆地太原组-山西组页岩孔隙分形特征是指其中的岩石中孔隙的分形特征。
沁水盆地太原组-山西组页岩是一种古生界页岩，其孔隙是由碳酸盐岩和碳酸钙组成的，具有较高的孔隙度和孔隙结构，可以满足石油和天然气的开发需求。
由于沁水盆地太原组-山西组页岩的孔隙度和孔隙结构较高，孔隙的分形特征也较为复杂。
通常情况下，沁水盆地太原组-山西组页岩的孔隙分形特征表现为多级结构，其中有细小的孔隙，也有较大的孔隙。
这种复杂的孔隙结构可以有效地提高石油和天然气的采集效率，并使储层具有较高的渗透性。
沁水盆地构造演化与煤层气的生成李明宅杨陆武胡爱梅徐文军（中联煤层气有限责任公司科技研究中心，北京，１０００１１）摘要沁水盆地面积约２３９２３ｋｍ２，蕴藏着丰富的煤炭资源和煤层气资源，是我国重要的煤层气勘探区。
本文主要从盆地演化的角度讨论了煤层的形成及其生气潜力，认为沁水盆地南部是有利的煤层气勘探区块。
关键词沁水盆地构造演化沁水盆地南受煤层气１沁水盆地构造演化特征在影响煤层气生成和保存的众多地质因素中，以构造作用的影响最大，因为盆地的构造特征和构造热演化决定着煤的聚集和生气作用。
１．１构造特征及成煤期后构造发育特征沁水盆地位于晋中一晋东南地区，为近南北向的大型复式向斜，面积约２３９２３ｋｍ２。
盆地内次级褶皱发育，南部（古县一屯留一线至阳城）和北部（祁县以北）以近南北向褶皱为主，局部近东西、北东和弧形走向的褶皱；中部（祁县至沁源）则以北北东向褶皱发育为特点。
断裂以北东、北北东和北东东向高角度正断层为主，集中分布于盆地西北部、西南部及东南部边缘。
该盆地处于长期抬升状态，具有内部褶皱发育、断裂不甚发育和煤系地层广泛稳定分布的特点，区别于其西侧的鄂尔多斯盆地和东侧的华北东部断块含煤区，前者煤系沉积后长期持续稳定沉降、上覆地层厚、构造简单，后者煤系沉积后又经历了强烈的块断作用改造。
沁水盆地煤系地层沉积后，历经印支、燕山和喜山三次构造运动改造。
印支期本区受侯马一沁水一济源东西向沉积中心的控制，以持续沉降为主，沉积了数千米的三叠纪河湖相碎屑岩，由北向南增厚。
三叠纪末的印支运动，使华北地区逐渐解体，盆地开始整体抬升，遭受风化剥蚀。
燕山期内构造运动最为强烈，在自西向东挤压应力作用下，石炭系、二叠系和三叠系等地层随山西隆起的上升而抬升、褶皱，形成了轴向近南北的复式向斜，局部断裂并遭受剥蚀。
同时，区内莫霍面上拱，局部伴有岩浆岩侵入，形成不均衡的高地热场，使煤的变质程度进一步加深。
由于该变质作用是在煤层被抬升、褶皱、剥蚀，上覆静岩压逐渐减小的情况下进行的，因而对煤的割理及外生裂隙的生成、保存等均产生了有别于深成变质作用的影响。
沁水块坳形成演化的构造地貌学解析沁水地貌1、构造概述沁水位于山西省南部，东临卫辉，西接釐池，西北靠长治，西南临晋中，构成一个中央型错综复杂的地形区，地理坐标东经112°30′－113°24′，北纬36°04′－37°08′。
沁水东部至南部曲折蜿蜒，地势险峻，集中在陆、南赵六县。
地处泥盆系北缘，西比水系晋西凹陷，为华北典型地质构造背景，归入中国北方碎复山脉中段。
2、块坳河网沁水区为一碎复山脉平原，块坳河网较稀疏，河谷深浅不一，河流也较弯曲曲折；演化后，沁水区主要有三类河谷为主，分别为新构造河谷、改造后的河谷和遗留河谷。
其中，新构造河谷多处于高地上，存在较多的狭窄断陷段；改造后的河谷多以高斜线和下切断面沿着山脊直行，除主河外，还存在较多支流；而遗留河谷多处于猛降区，在曲流带和断陷状段发育，比较稀疏且短小，河床较浅，河流较慢，存在较多的演替现象。
3、因距变化和侵蚀演化地貌变化主要由构造作用以及腐蚀侵蚀作用演化而来。
构造作用推动了沁水地区不断变化，构造破坏使得呈半环形和凹陷结构，尤其是洼地内弯湾，呈半环形结构。
而腐蚀侵蚀作用，则推动形成了沁水现有形态。
沁水位于黄土和砂砾岩之间，黄土较易风化风蚀，深度可达数十米；砂砾岩较不易风蚀，故断陷的河谷的深密关系与砂砾岩的分布有着密切的联系。
4、岩溶地貌沁水地区地下水流动解决了产生大量的岩溶，岩溶地貌分布分散，在新构造的河谷弯道和泥岩较厚的演变段上表现比较明显，形态主要有洼地、溶谷、堆积、塔落等，这些地貌与新构造河谷密切相关，逐渐使沁水地域得到演变和多样化。
综上所述，沁水地貌是地理构造多变和地质腐蚀作用演变形成的，其块坳河网结构中存在新构造河谷、改造后的河谷和遗留河谷。
腐蚀侵蚀作用推动了沁水区岩溶地貌的发育，洼地、溶谷、堆积、塔落等多种地貌的多样性和美感也使沁水地区变得独特美丽。
收稿日期：2012－11－07作者简介：徐秀军（1982－），男，山西省大同市人，本科毕业，助理工程师，现在长治市高原综合勘探工程有限公司工作。
沁水盆地东南部边缘壶关段煤层露天开采条件分析徐秀军1杨晓东2（1．长治市高原综合勘探工程有限公司，山西长治046011；2．山东省第七地质矿产勘查院，山东临沂276000）摘要：沁水盆地主要含煤地层为石炭系太原组、二叠系山西组地层，其中盆地东南部边缘壶关段煤系地层剥蚀严重，煤层埋深较浅，笔者通过近几年在该区的勘探成果，结合前人的研究成果，以该区域的东井岭煤业为代表，对沁水盆地壶关段煤层的露天开采条件作一简单分析。
关键词：沁水盆地；东井岭煤业；15号煤层；露天开采doi ：10．3969/j．issn．1008－0155．2013．01．042中图分类号：F403．7；TD824文献标志码：B文章编号：1008－0155（2013）01－0075－021前言山西煤炭运销集团东井岭煤业有限公司位于沁水盆地东南部边缘，隶属长治市壶关县管辖，矿区内煤系地层剥蚀严重，山西组及以上地层已经全部剥蚀，部分区域太原组、本溪组及奥陶系峰峰组上部已经剥蚀。
现含煤地层主要为太原组地层，主要可采煤层为太原组底部15号煤层，煤层厚度1．61－6．38m ，平均4．22m ，埋深11．65－110．00m 平均埋深47．78m ，由于煤层埋深较浅，小窑破坏严重，井工开采难度较大，可进行露天开采。
2矿田地质2．1地层矿田内赋存地层主要为奥陶系中统峰峰组（O 2f ）、石炭系中统本溪组（C 2b ）及石炭系上统太原组（C 3t ）、第四系上更新统（Q 2+3）地层。
：2．1．1．奥陶系中统峰峰组（O 2f ）为含煤地层基底，厚138．42m ，为一套碳酸盐岩沉积地层。
岩性上部为灰－深灰色巨厚层状隐晶质灰岩，局部岩溶、裂隙被方解石充填；下部为灰色、深灰色灰岩、泥灰岩、角砾状灰岩，中间夹浅灰色、灰白色白云质灰岩、泥质白云岩，具变形层理、波状层理。
沁水煤层气田地质特征1 自然地理环境沁水煤层气田位于沁水盆地南部北纬36°以南，行政区划隶属于省市，包括、高平、沁水、阳城等县市。
区地形为丘陵山地，沟谷发育，切割较深,地面海拔580m～1300m。
较大的河流为沁河，其它有固县河等支流常年有水，大多汇入沁河。
气候为大陆性气候，昼夜温差较大。
2 构造特征里必区地形为山地地形，地表条件复杂，山体陡峭，沟谷切割，基岩出露，地表高差大，海拔高度700-1200m，总体构造形态为一北西倾斜坡带,地层平缓，地层倾角一般2°～7°，平均4°。
断层不发育，断距大于20m 的断层仅在西南部分布，主要有寺头断层以及与之伴生的次一级断层，呈一组北东向—东西向正断层组成的弧形断裂带。
区低缓、平行褶皱普遍发育，呈近南北和北北东向，褶皱的面积和幅度都很小，背斜幅度一般小于50m，延伸长度5km～10km，呈典型的长轴线性褶皱。
3 含煤层简况沁水区块地层由老至新包括下古生界奥陶系中统峰峰组(O2f)、上古生界石炭系中统组(C2b)、上统组(C3t)、二叠系下统组(P1s)、下石盒子组(P1x)、上统上石盒子组(P2s)、石千峰组(P2sh)、中生界三叠系T、新生界第三系(N)、第四系(Q)，其中主要含煤地层石炭系上统组和二叠系下统组，在盆地广泛分布，是本区煤层气勘探主要目的层。
组：为三角洲沉积，一般有三角洲前缘河口砂坝、支流间湾逐渐过渡到三角洲平原相。
地层厚度8m～90m，一般60m左右，岩性为灰、深灰色砂泥岩互层夹煤层。
本组一般含煤2层～4层，自上而下编号为1#～4#，其中3#煤单层厚度大，全区分布稳定，总体具有东北厚西南薄的趋势，为组主要煤层。
沁水地区为3#煤层发育区，厚度3m～8m，局部夹炭质泥岩和泥岩夹矸1～2层。
3#煤层顶板岩性主要为泥岩、粉砂质泥岩，底板主要为粉砂岩和泥岩。
泥岩作为煤层顶、底板封盖层有利于煤层气的保存和集聚。
收稿日期:2007-07-12 作者简介:冀 涛(1967-),男,高级工程师,煤田地质勘探专业毕业,现在太原煤炭气化(集团)公司从事煤矿生产管理与技术工作。
沁水盆地煤层气地质条件评价冀 涛1,杨德义2(11太原煤炭气化(集团)有限责任公司,山西太原 030024;21太原理工大学矿业工程学院,山西太原 030024) 摘 要:沁水盆地煤变质程度高,煤层厚度大,煤层埋深适度,构造简单,从煤层气形成的条件来看,是我国煤层气勘探开发最有利的地区之一。
开发利用沁水盆地的煤层气资源,对于改善中国的能源结构,加快地区经济发展,都具有重要的意义。
关键词:沁水盆地;煤层气;评价 中图分类号:P618111 文献标识码:B 文章编号:1671-0959(2007)10200832041 地质概况沁水盆地位于山西省东南部,含煤面积29500k m 2,煤炭储量5100亿t,为特大型含煤盆地。
自上元古代山西陆台形成,到古生代广泛海侵,本区沉积了前寒武系、寒武系,加里东运动本区隆起,缺失上奥陶统、志留系、泥盆系、下石炭统地层。
华夏系拗陷控制了中上石炭世的沉积,海陆交互相含煤岩系本溪组、太原组平行不整合于中奥陶统之上。
二叠纪阴山构造带隆起,海水退出,转化为过度相的山西组含煤沉积。
煤系平均总厚200m 。
二叠系石盒子组、石千峰组为煤系主要盖层,厚500～1500m 。
造密集发育,主要为大型断裂的两侧或临近地区,岩石力学性质处于中等强度。
10煤主要位于研究区东南部、西南部地区。
岩性以粉砂岩为主,构造属中等发育区,局部小构造密集发育,主要为大型断裂的两侧或临近地区,岩石力学性质处于中等强度。
3)稳定顶板分布区:2煤主要位于研究区的西部,岩性以细砂岩、粉砂岩为主,构造发育中等,岩石力学强度较高。
10煤主要位于研究区的中部、北部,岩性以细砂岩、粉砂岩为主,构造发育中等,岩石力学强度较高。
4)非常稳定顶板分布区:2煤主要位于研究区的西部,从沉积、构造、岩石力学等方面分析,均属于稳定情况。
沁水盆地煤层气赋存区域地质背景2.1 沁水盆地地质概况沁水盆地位于山西省东南部（见图1），盆地总面积436.8km2，煤炭资源量29.16万t，具有形成煤层气的丰富物质基础。
沁水盆地是我国重要的含煤盆地之一，且据《中国煤层气资源》预测：其煤层气资源量达3.28×1012m3占全国煤层气总资源量的10%左右，是我国煤层气资源勘探的重点区域[9]。
图1 沁水盆地区域构造背景图盆地现今构造面貌为一近南北向的大型复式向斜，次级褶曲发育。
南部和北部以近南北向褶曲为主，局部为近东西、北东和弧形走向的褶皱；中部则以北北东向褶皱发育为特点。
断裂以北东、北北东和北东东向高角度正断层为主，集中分布于盆地西北部、西南部及东南部边缘。
盆地地层属华北地层区划缺失志留纪、泥盆纪和下石炭世地层。
沁水盆地自下而上钻遇的主要地层有峰峰组(O2f)、本溪组(C2b)、太原组(C3t)、山西组(P1s)、下石盒子组(P1x)、上石河子组(P2s)、石千峰组(P2 sh)和第四系(Q)等，其中山西组和太原组为主要含煤层系，3#和15#煤层为煤层气勘探的主要目的层，3#煤层为局部勘探目的层。
根据盆地内的构造发育特征、煤层埋藏深度、煤阶分布、煤层气含量变化等特沁水盆地煤层气赋存区域地质背景点，将盆地内石炭——二叠系含煤地层的煤层气富集单元划分为沁南富气区、东翼斜坡带富气区、西翼斜坡带富气区、西山富气区和高平——晋城富气区[10]。
沁南富气区总含气面积3630km2，分为樊庄、潘庄、郑庄三个区块[11][12]。
研究区沁水盆地南部煤层气田位于沁水复向斜南部晋城地区，东临太行山隆起，西临霍山凸起，南为中条山隆起，北部以北纬30°线为界连接沁水盆地腹部，面积约3260km2，包括樊庄区块，潘庄区块，郑庄区块等(图2)。
据已经取得工业产能的煤层气井资料，计算高产富集区内探明含气面积346km2，地质储量754×108km3[13]。
1 引言页岩气独特的赋存状态，“连续成藏”的聚集模式，区别于常规天然气储层的特征以及评价内容等，决定了页岩储层研究的特殊性。
目前，国内外对页岩储层特征的研究主要集中在南方海相页岩，而对华北地区广泛发育的海陆过渡相页岩储层特征尚缺乏系统评级。
本文笔者通过地球化学分析、X 射线衍射（XRD）、薄片分析、扫描电镜、压汞实验和低温液氮吸附等多种实验分析方法，对沁水盆地古县区块煤系泥页岩储层特征进行了研究，为下一步煤系页岩气的勘探部署提供地质依据。
2 地质背景古县区块位于山西省东南部，地处沁水盆地安泽-沁水预测区的西北部，沁源-武乡预测区的西南部，面积约1719.42 2km ，以往未进行过煤层气和页岩气的资源调查与评价工作。
本区块东南边界与三个煤层气矿业权区块边界相接，自北向南依次为中联煤层气沁源区块、中石油沁南区块和马必区块。
3 泥页岩发育特征储层厚度是页岩气藏最重要的评价指标之一，厚度越大，页岩气富集程度越高。
沁水盆地是华北克拉通内的海陆交互相盆地，石炭-二叠系地层在盆地内广泛分布，保存完整，厚度较为稳定。
在海陆交互相煤系中，多为富含有机质的暗色泥页岩，分布连续性好的厚层页岩则比较少见。
由于海陆交互相沉积环境的不稳定，页岩在垂向上常与砂岩和粉砂岩互层，而沁水盆地页岩发育较好的地区体系总厚最大值在30m 左右。
根据研究区内各个钻孔统计的页岩与粉砂岩厚度考虑不同层段页岩系统中各类岩性的有机质丰度，确定出Y1（2煤顶-K 底）、Y2（K 砂顶-K7底）、Y3（K 砂顶-10煤底）三套851目标页岩层。
Y1层段一般厚度在6-30m 之间，Y2层段在18-30m 之间，Y3层段在6-24m 之间。
总之，本区煤系页岩整体累计厚度较大，多在100m 以上，而单层厚度较小，一般小于30m，通常与煤层和致密砂岩甚至灰岩互层。
泥页岩的埋深也是控制页岩气富集与成藏的关键因素。
了解页岩层的埋深条件对分析页岩气的储存条件有很重要的意义。
中国石油天然气股份有限公司自1994年以来，一直在沁水盆地开展煤层气勘探工作。
其中，华北油田分公司从2006年开始在沁水盆地南部的樊庄、郑庄、马必东等区块开展煤层气勘探开发，亚美大陆煤层气有限公司（外方公司）负责马必合同区块的煤层气勘探评价工作。
马必东区块所属勘查项目名称为“山西沁水盆地马必东地区煤层气勘查”，许可证号为“0200001630058”，勘查面积为2404.89km ，有效期自2016年2月21日至2018年2月20日，矿业权人为中国石油天然气股份有限公司。
1 沁水盆地煤层气勘探开发以往工作1.1 郑庄区块以往工作1）第一阶段：探明郑庄区块晋试7井区3号煤煤层气储量1999年，郑庄区块钻探了晋试5井，2000年5月对该井33号煤进行排采，日产气2903-3085m 。
同年，在郑庄北部钻3探了晋试6井，3号煤层最高日产气3277m 。
2004—2006年钻探了晋试7、8、9、10、11、12、13 7口井，对各井的3号煤层进行了煤层气排采。
2007年，晋2试7井区3号煤层探明煤层气含气面积74.14km ，地质储量3107.21×108m 。
2）第二阶段：扩大郑庄区块3号煤煤层气储量规模2007年在郑庄区块钻探了郑试14、15、19、27、30、31、38、39 8口探井。
2008年在郑庄东部钻探了35口评价井，对郑试27等20口井的3号煤层进行排采。
2009年5月，2郑庄区块东大井区3号煤层探明煤层气含气面积228.79km ，3地质储量384.57×108m 。
2010年加快了郑庄西部的勘探步伐，钻探了郑试64等33口评价井，对郑试64等23口井的3号煤层进行排采。
2010年12月，在郑庄区块里必井区3号煤层探明煤层气含气23面积179.26km ，地质储量308.49×108m 。
3）第三阶段：整体评价郑庄区块15号煤煤层气在进行郑庄3号煤勘探开发过程中，发现15号煤也广泛分布。
沁水煤层气田地质特征1 自然地理环境沁水煤层气田位于沁水盆地南部北纬36°以南，行政区划隶属于省市，包括、高平、沁水、阳城等县市。
区地形为丘陵山地，沟谷发育，切割较深,地面海拔580m～1300m。
较大的河流为沁河，其它有固县河等支流常年有水，大多汇入沁河。
气候为大陆性气候，昼夜温差较大。
2 构造特征里必区地形为山地地形，地表条件复杂，山体陡峭，沟谷切割，基岩出露，地表高差大，海拔高度700-1200m，总体构造形态为一北西倾斜坡带,地层平缓，地层倾角一般2°～7°，平均4°。
断层不发育，断距大于20m的断层仅在西南部分布，主要有寺头断层以及与之伴生的次一级断层，呈一组北东向—东西向正断层组成的弧形断裂带。
区低缓、平行褶皱普遍发育，呈近南北和北北东向，褶皱的面积和幅度都很小，背斜幅度一般小于50m，延伸长度5km～10km，呈典型的长轴线性褶皱。
3 含煤层简况沁水区块地层由老至新包括下古生界奥系中统峰峰组(O2f)、上古生界石炭系中统组(C2b)、上统组(C3t)、二叠系下统组(P1s)、下石盒子组(P1x)、上统上石盒子组(P2s)、石千峰组(P2sh)、中生界三叠系T、新生界第三系(N)、第四系(Q)，其中主要含煤地层石炭系上统组和二叠系下统组，在盆地广泛分布，是本区煤层气勘探主要目的层。
组：为三角洲沉积，一般有三角洲前缘河口砂坝、支流间湾逐渐过渡到三角洲平原相。
地层厚度8m～90m，一般60m左右，岩性为灰、深灰色砂泥岩互层夹煤层。
本组一般含煤2层～4层，自上而下编号为1#～4#，其中3#煤单层厚度大，全区分布稳定，总体具有东北厚西南薄的趋势，为组主要煤层。
沁水地区为3#煤层发育区，厚度3m～8m，局部夹炭质泥岩和泥岩夹矸1～2层。
3#煤层顶板岩性主要为泥岩、粉砂质泥岩，底板主要为粉砂岩和泥岩。
泥岩作为煤层顶、底板封盖层有利于煤层气的保存和集聚。
该组底部的K7砂岩，为本组底部的分界标志层，厚度最大可达10m，一般5m左右，以灰、灰白色中—细粒长石石英砂岩及石英砂岩为主，局部可相变为粉砂岩。
沁水盆地构造解释及勘探目标优选作者：冉琦来源：《企业导报》2016年第12期摘要：在沁水盆地晋中区块9条二维地震测线资料的基础上，结合工区内晋中1井资料，落实了工区上古生界下石盒子组构造面貌，明确了目的层的断裂组合及发育特征，依据构造图及相关剖面特征划定了下石盒子组8个较大的有利构造圈闭，并对圈闭目标进行了初步优选，提出了有利的油气勘探目标。
关键词：断裂特征；构造特征；构造圈闭；有利目标一、工区概况沁水盆地晋中区块位于山西省晋中市和长治市境内，西部、北部为平原区，中部为山地区，东部为丘陵区，三种地形由东到西成阶梯状分布，总体地势呈中部高南北低的趋势[1]。
沁水盆地是中生代以来形成的构造残留盆地，总体呈北北东向延伸。
晋中工区位于沁水盆地的北部，区块面积为5413平方公里。
沁水盆地的南、北缘受褶皱造山带的影响，构造线方向分别以NE和NNE向为主。
本次研究主要是以2014年施工的9条二维地震测线及一口探井（晋中1井）资料为依据，落实沁水盆地北部晋中区块的上古生界目的层的构造，初步评价并优选工区上古生界下石盒子组的有利构造圈闭。
二、目的层地震解释及构造特征（一）层位标定与解释。
研究区上古生界主要发育砂岩储集层，主要目的层下石盒子组、山西组和太原组砂岩广泛发育。
从晋中1井合成记录上依次识别了T9b、T9c，T9d，T9f等主要反射波组，T9b为太原组底部主煤层的地震响应，T9c反射层为山西组底部煤层与砂泥岩的地震响应界面，T9d反射层为下石盒子组组底部砂泥岩的地震响应界面，T9f反射层为下石盒子组顶部砂泥岩的地震响应界面。
（二）断裂特征。
根据解释获得的工区下石盒子组构造图（图1），工区范围内断裂发育，以逆断层为主，断裂一般为高角度，纵向上向下延伸至奥陶系，大部分断裂向上终止于石千峰组内部或上石盒子组顶部，少数断至浅层；断距大于200米的大断裂多集中于工区西北，越往东南，断裂短距越小，延伸也越短。
断裂在西北晋中地堑大断层附近以及中部北东向背斜褶皱核部最为发育，断层平面上走向为北东、北北东向为主，规模不大。
沁水盆地煤层气赋存区域地质背景2.1 沁水盆地地质概况沁水盆地位于山西省东南部（见图1），盆地总面积436.8km2，煤炭资源量29.16万t，具有形成煤层气的丰富物质基础。
沁水盆地是我国重要的含煤盆地之一，且据《中国煤层气资源》预测：其煤层气资源量达3.28×1012m3占全国煤层气总资源量的10%左右，是我国煤层气资源勘探的重点区域[9]。
图1 沁水盆地区域构造背景图盆地现今构造面貌为一近南北向的大型复式向斜，次级褶曲发育。
南部和北部以近南北向褶曲为主，局部为近东西、北东和弧形走向的褶皱；中部则以北北东向褶皱发育为特点。
断裂以北东、北北东和北东东向高角度正断层为主，集中分布于盆地西北部、西南部及东南部边缘。
盆地地层属华北地层区划缺失志留纪、泥盆纪和下石炭世地层。
沁水盆地自下而上钻遇的主要地层有峰峰组(O2f)、本溪组(C2b)、太原组(C3t)、山西组(P1s)、下石盒子组(P1x)、上石河子组(P2s)、石千峰组(P2 sh)和第四系(Q)等，其中山西组和太原组为主要含煤层系，3#和15#煤层为煤层气勘探的主要目的层，3#煤层为局部勘探目的层。
根据盆地内的构造发育特征、煤层埋藏深度、煤阶分布、煤层气含量变化等特沁水盆地煤层气赋存区域地质背景点，将盆地内石炭——二叠系含煤地层的煤层气富集单元划分为沁南富气区、东翼斜坡带富气区、西翼斜坡带富气区、西山富气区和高平——晋城富气区[10]。
沁南富气区总含气面积3630km2，分为樊庄、潘庄、郑庄三个区块[11][12]。
研究区沁水盆地南部煤层气田位于沁水复向斜南部晋城地区，东临太行山隆起，西临霍山凸起，南为中条山隆起，北部以北纬30°线为界连接沁水盆地腹部，面积约3260km2，包括樊庄区块，潘庄区块，郑庄区块等(图2)。
据已经取得工业产能的煤层气井资料，计算高产富集区内探明含气面积346km2，地质储量754×108km3[13]。
边缘出露地层老盆地内出露较新地层，下古生界在盆地四周出露地表向盆地内部依次出露上古生界、中生界，盆地中部三叠纪地层大面积出露。
图2 沁水盆地南部煤层气田区块位置图2.2 樊庄区块煤炭地质概况沁水盆地樊庄区块位于山西省晋城市西北85km处。
区块南北长18.53~19.96km 东西宽16.37~19.27km，面积398km2。
樊庄区块位于沁水盆地南部斜坡，总体构造形态为一马蹄斜坡带，地带宽阔平缓，地层倾角一般为2°~7°，平均4°左右。
区内大沁水盆地煤层气赋存区域地质背景型断层不发育，断距大于20m的断层仅在西缘分布，主要有寺头断层以及与之相伴生的次一级断层，这些断层基本上均为正断层。
由于研究区位于近南北向沁水复向斜南部仰起端，区内地层分布具有典型的向斜盆地特征。
区内普遍发育低缓、平行褶皱，展布方向以近南北方向和北北东向为主，褶皱面积和幅度都很小，背斜幅度一般小于50m，面积小于5km2，延伸长度在数百至上千米之间，呈长轴线型褶皱(见图2)。
樊庄区块构造简单，煤层厚度稳定，且具有较高的煤层气含量，据估算煤层气资源量近1000亿m3，具有很高的勘探开发前景。
该区属于中国石油天然气股份有限公司煤层气勘探开发矿权登记范围，为近年来沁南煤层气集中热点开发区。
自1998年以来，中石油先后在该区钻探了晋试1井5井和晋试井13井共11口探井(没有晋试10井)。
2006年开始大规模开发至2006年底有100口煤层气井投入生产，至今约有800口井投入生产[14]。
表1 樊庄区块主力煤层3#、15#煤层气资源量沁水盆地煤层气赋存区域地质背景表2 樊庄区块主力煤层3#、15#煤层气资源量及级别、等级樊庄区块内主要含煤地层（见表3）为上石炭统太原组及下二叠统山西组，含煤地层总厚度118.97~145.75m，平均135.53m，含煤系数8.3%[15]。
太原组为一套滨海平原环境下形成的海陆交互相含煤沉积，自下而上分为三段：一段由灰黑色泥岩、粉砂岩、细粒长石石英砂岩和煤层组成，是本组重要的含煤层段。
主煤层15号煤发育于此段，一般厚度为2~4m，平均3m煤层分布总体东厚西薄，北厚南薄，属较移稳定煤层；二段由灰—深灰色生物碎屑灰岩、泥灰岩、泥岩、粉砂岩及薄煤层组成，K2、K3、K4灰岩全区稳定，含丰富的腕足、珊瑚化石；三段由深灰色细粒长石石英砂岩、粉砂岩、泥岩、灰岩及薄煤层组成；其中9号煤层为局部可采煤层，煤层顶板为泥岩、粉砂质泥岩，局部为中细粒长石石英砂岩。
山西组为一套河流三角洲相含煤沉积，由深灰~灰黑色泥岩、粉砂岩、细粒长石石英砂岩及3~4层煤组成，3#煤是主要可采煤层，厚度为4~7m，平均6m，总体呈东厚西薄展布，分布稳定，顶板为泥岩，平均厚度2.1m[9]。
15#煤层埋深在350~850m，大部分区域不超过700m，3#煤层埋深比15#煤层浅数十米。
这一埋藏深度有利于煤层气的开发[16]。
其中3#~15#煤层是区块内煤层气的主要储集层。
煤岩镜质组反射率为2.6%~3.7%，煤层含气量15~22m3/t，注入/压降测试煤层渗透率为0.025~0.51mD。
沁水盆地煤层气赋存区域地质背景三段（9#煤）深灰色细粒长石石英砂岩、粉砂岩、泥岩、灰岩及薄煤层组成；其中9#煤层为局部可采煤层，煤层顶板为泥岩、粉砂质泥岩，局部为中细粒长石石英砂岩。
山西组3#号煤4~7m 350~750m一套河流三角洲相含煤沉积，由深灰~灰黑色泥岩、粉砂岩、细粒长石石英砂岩及3~4层煤组成。
3#煤是主要可采煤层，厚度为4~7m，平均6m，总体呈东厚西薄展布，分布稳定，顶板为泥岩，平均厚度2.1m。
表3 樊庄区块内主要含煤地层2.3 3#煤层煤炭地质概况3#煤层结构简单，煤层顶板以泥岩、粉砂质泥岩及粉砂岩为主，底板以炭质泥岩、泥岩及粉砂岩为主。
煤层埋藏深度一般350~750m[24](见下图3)。
埋藏浅、厚度大且分布稳定的煤层对勘探开发煤层气非常有利。
图3 樊庄地区3#煤层埋深等值线[24]表4为部分钻井煤层厚度一览表，从中可看出，沁水盆地南部3#煤层全区稳定。
3#煤层位于山西组的下部，煤层厚度4.25~7.25m，平均5.79m。
煤层气井一般合采煤沁水盆地煤层气赋存区域地质背景层厚度6~10m，平均厚8 m[17]。
表4 部分钻井煤层厚度一览表3 煤层气储集层物性特征及开采特征3.1 煤层气储集层物性特征3.1.1 储层孔隙度及割理发育特征区块内3#煤样电镜扫描分析显示，煤层气储集层中发育有原生孔、后生孔、外生孔及矿物质孔等多种孔隙类型。
据煤层气探井、开发井毛管压力曲线特征反映储层以裂隙——孔隙型为主。
煤中基质孔以微孔和过渡孔为主，基质微孔、过渡孔发育，比表面积大，对煤层气的吸附能力强，有利于煤层气的保存。
同时煤层气储集层中裂隙——孔隙发育，也有利于煤层气的渗流[18][19]。
其中3#煤有效孔隙度 2.05% ~7.09%，平均 4.2329%。
孔隙中值半径0.0353~90.65μm，平均38.151μm。
图煤岩孔隙结构图据压汞试验数据分析可知，3#煤储层孔隙以微、小孔为主，大孔次之，中孔欠缺，且孔形以含有相当数量的半封闭孔为特征；煤储层发育宏观裂隙和微观裂隙，以宏观裂隙中内生裂隙发育较差、微观裂隙的显微裂隙、超显微裂隙较发育为特征；显微裂隙成为衔接扩散的良好通道，提高了扩散强度。
区内试井渗透率统计表明，3#煤储层相对发育；宏观裂隙中，内生裂隙(割理)发育程度明显较中、低煤级煤储层差，这也是渗透率相对较低的主要原因[21]。
(图3、图4) 割理是煤变质作用的产物，其发育程度与变质作用类型及地应力的强弱密切相关。
发生在晚侏罗世时期的燕山运动为区块内煤的热演化生烃，促进煤中割理大量形成创造了有利条件。
图4 3#煤样电镜下孔隙特征图5 3#煤样电镜下裂缝特征3#煤层宏观割理特征总体为，以两组正交割理为主，部分割理表面有方解石不完全充填。
其中大型割理密度一般为1~6条/10cm，中型割理密度明显增大为3~50条10cm，小型割理密度为3~140条/10cm。
单从割理密度看，中、小型割理密度均≥3条/10cm，说明宏观割理发育。
反光显微镜下，3#煤微型面割理密度一般为37~129条10cm。
3.1.2 储层渗透性煤层气储集层的渗透率是衡量煤层气可采性的重要指标，渗透率的大小决定于煤层孔隙和割理的发育程度，当煤层气储集层割理发育处于相对开启状态，渗透性就好。
通过晋试3井、晋试4井、晋试5井、晋试6井4口井5块煤样的实验测定樊庄区块3#煤的孔隙度一般为1.4～3.5％，与一般煤层孔隙度2％左右的经验值吻合。
樊庄区块内煤层气探井典型煤样基质扩散系数测定结果表明，3#煤层扩散系数最高 4.085e- 5，最低2.5E-07，煤层渗透率最高 2.0265mD，最低0.025mD，总体而言其值为0.025~0.51mD，部分地区达到1～2mD。
表7 3#煤层渗透率测试结果表3.1 3 储层吸附能力及含气量根据3#煤吸附等温曲线，确定3#煤气藏临界解吸压力为4.4MPa，原始储层压力5.24MPa，地解压差为0.84MPa，地解压差接近，有利于排水降压采气[13]。
区块内煤层气储集层煤的吸附能力及储层压力表现为,3#煤原煤兰氏体积为27.61～39.91m3/t,平均35.032m3/t,兰氏压力3.282～3.505MPa，平均3.401Mpa。
煤层含气量是资源评价中的一个重要指标，较高的含气量是资源丰度大，气藏储量富集，煤层气高产的物质基础。
樊庄区块3#煤层圈定探明储量含气面积135.6km2，煤层权衡厚度5.6m，平均密度1.465t/m3，面积权衡法平均含气量20.42 m3/t，由容积法求得探明储量为227.16×108m3(135.6×108×5.6×1.465×20.42)。
探明可采储量按探明储量的50%测算，沁水盆地樊庄区块山西组3#煤层的探明可采储量煤层气可采储量为113.28×108 m3。
根据煤层气探井和开发井测试数据分析，开发井、樊井、测井解释结果表明：3#煤层平均含气量24.15m3/t；综合开发井含气量解释平均值：3#煤层平均含气量24.065 m3/t，说明各井变化不大。
即区块内煤层气储集层含气量特征为：3#煤原煤含气量11.54～35.70m3/t,平均24.1075m3/t,含气饱和度69.65%～95.11%。
开发井气量煤心测试、开发井测井解释分析结果，绘制了樊庄区块主要目标煤层3#煤层含气量等值线图见图6[14]。
本区在燕山运动中期抬升缓慢，经历了该期的异常热事件后形成了高煤阶煤。
