黃 文 徐宏杰 張孟江 徐大杰

1．中國礦業(yè)大學(xué)資源與地球科學(xué)學(xué)院 2．貴州省煤田地質(zhì)局地質(zhì)勘察研究院 3．安徽理工大學(xué)地球與環(huán)境學(xué)院

織納煤田位于貴州省中西部，主要包括比德向斜、三塘向斜、阿弓向斜、珠藏向斜、關(guān)寨向斜5個(gè)向斜單元，含煤面積約為1 016．3km2，區(qū)內(nèi)煤田地質(zhì)工作程度高，除煤炭預(yù)測及預(yù)查區(qū)外，煤炭勘查面積達(dá)695．64 km2，煤炭總資源量為90．33×108t；據(jù)貴州省煤田地質(zhì)局1996年提交的“貴州省煤層氣資源評價(jià)報(bào)告”［1］，織納煤田煤層氣資源量為7 611×108m3，但該區(qū)煤層氣的系統(tǒng)評價(jià)還很薄弱。因此，對煤田煤層氣資源狀況、賦存條件進(jìn)行全面分析和評價(jià)，優(yōu)選煤層氣重點(diǎn)勘查和開發(fā)區(qū)塊很有必要［2－4］。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

1．1 地質(zhì)概況

本次評價(jià)區(qū)塊位于川黔滇盆地黔北斷拱的西南部，六盤水?dāng)嘞菁扒蠑嘞萃膺吘?，主要包括前述比德、三塘、阿弓、珠藏、關(guān)寨等5個(gè)向斜單元。區(qū)內(nèi)褶皺寬緩且延伸距離短，以短軸式褶皺為主，走向主要為北東向（圖1），西緣發(fā)育少量北西向隔擋式褶皺［5］。各向斜均寬緩且含煤地層深埋，保存較完整，受水城—紫云及貴陽—鎮(zhèn)遠(yuǎn)斷裂影響呈多個(gè)復(fù)式褶皺［6］。

圖1 織納煤田構(gòu)造綱要及目標(biāo)區(qū)分布圖

1．2 水文地質(zhì)特征

區(qū)內(nèi)地表水、地下水排泄條件好。上覆地層富水帶中地下水正常情況下與煤系水無直接聯(lián)系。下伏茅口組富水帶與含煤地層之間的大部分地段有玄武巖相隔，對煤礦充水影響甚微。含煤地層中斷裂帶導(dǎo)水性一般較弱，含煤地層富水性為弱—中等。區(qū)內(nèi)地下水呈封閉狀態(tài)，對煤層氣有封隔作用，有利于煤層氣的保存［7］。

2 煤層特征及含氣性

2．1 煤層賦存及儲層物質(zhì)基礎(chǔ)

2．1．1 煤層賦存

該區(qū)含煤地層為上二疊統(tǒng)長興組及龍?zhí)督M，主要含煤地層龍?zhí)督M為海陸交互相沉積，由粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、細(xì)砂巖、石灰?guī)r、泥巖及煤等組成，厚度為242～375m，一般為306m。含煤19～46層，含煤總厚度為17．45～54．68m，可采煤層4～12層，可采煤層總厚8．28～21．67m，比德、阿弓向斜一帶為富煤中心，可采層數(shù)達(dá)12層，比德向斜可采煤層厚度超過20m。

穩(wěn)定分布并具有一定厚度和規(guī)模的煤層是煤層氣富集的基礎(chǔ)［8－11］。該區(qū)內(nèi)發(fā)育最好的煤層有6、16、27號煤層。6號煤層厚度總體相對較厚（3m左右），可采厚度為1．50～3．00m；16號煤為全區(qū)較穩(wěn)定的煤層，厚度介于1．50～2．80m，可采厚度介于1．3～2．0 m；27號煤層厚度介于0～6．06m，大部分地區(qū)可采厚度為1～2m。

2．1．2 煤的物質(zhì)組成

宏觀上，該區(qū)煤層以半亮型和半暗—半亮型為主。顯微煤巖組分方面，可采煤層鏡質(zhì)組含量為43．42%～98．10%，平均為73．37%；惰質(zhì)組含量為1．50%～46．50，平均為17．74%；殼質(zhì)組僅大沖頭勘探區(qū)煤層中偶爾含有。全區(qū)鏡質(zhì)組最大反射率為1．52%～3．97%，平均為2．50%。煤類除比德向斜煤層為貧瘦煤和貧煤外，其余賦煤單元煤層均為無煙煤三號。

區(qū)內(nèi)主要為中灰分、相對富氫、低揮發(fā)分煤，灰分平均含量為21．54%，揮發(fā)分平均含量為9．10%，干燥無灰基氫含量平均為3．10%。

綜合分析認(rèn)為，該區(qū)煤層為高煤階、煤鏡質(zhì)組含量高、煤質(zhì)好，具有較高的生烴能力［12］。

2．1．3 煤體結(jié)構(gòu)

該區(qū)主要可采煤層6號煤較大程度地受到構(gòu)造破壞，煤體結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出以碎粒煤、糜棱煤為主，煤層強(qiáng)度和滲透性受到較大的影響，不適合煤層氣的產(chǎn)出和開發(fā)；其他可采煤層原生結(jié)構(gòu)總體完整，適合煤層氣的開發(fā)，特別是16號煤具有較好的物性條件，煤體結(jié)構(gòu)以原生結(jié)構(gòu)煤為主，少量碎裂煤，偶見碎粒煤，有利于煤層氣的滲流和開發(fā)［13－14］；關(guān)寨向斜官寨勘探區(qū)構(gòu)造比較復(fù)雜，區(qū)內(nèi)各煤層煤體結(jié)構(gòu)不同程度地受到了破壞，降低了煤體強(qiáng)度，影響了煤層的滲透性。

2．2 煤儲層物性特征及含氣性

2．2．1 煤層孔隙—裂隙發(fā)育特征

煤層基質(zhì)孔隙和裂隙的大小、形態(tài)、孔隙度和連通性等決定了煤層氣的儲集、運(yùn)移和產(chǎn)出，研究和認(rèn)識煤中孔隙和裂隙，對煤層氣的勘探開發(fā)至關(guān)重要［15－17］。通過對比德向斜化樂勘探區(qū)煤層氣參數(shù)井——ZK 3603號鉆孔煤心裂隙觀測，煤層中內(nèi)生裂隙較發(fā)育，密度和方向的發(fā)育不均勻，局部密度可達(dá)10條／cm。裂隙的這種發(fā)育特征，有利于煤層滲透性的發(fā)育，也有利于煤層氣產(chǎn)出。部分裂隙中有方解石脈充填，可能對煤層滲透率產(chǎn)生一定影響。

區(qū)內(nèi)主要煤層孔隙率為4．64%～13．10%，平均為8．84%，具有良好的儲集性和透氣性。

2．2．2 煤層滲透性

煤儲層滲透率是進(jìn)行煤層氣滲流分析的主要參數(shù)，在煤層氣資源已查明的前提條件下，煤儲層滲透率又是制約煤層氣資源開發(fā)成敗的關(guān)鍵因素之一。

區(qū)內(nèi)比德向斜注入壓降法試井滲透率為0．107 4～0．500 16mD（表1），平均為0．279 688mD，為中滲透率煤儲層；在層域上，滲透率和埋深的相關(guān)關(guān)系較好，滲透率隨埋深增大而減?。▓D2）。三塘向斜織3井16號煤層及珠藏向斜織2井23號煤層儲層滲透率分別為0．000 514mD、0．000 164mD，均屬低滲透率煤儲層。

在區(qū)域方面，比德向斜試井滲透率遠(yuǎn)比三塘向斜和珠藏向斜試井滲透好，而三塘向斜試井滲透率稍好于珠藏向斜試井滲透率。由此推測煤田的西部區(qū)域滲透率要優(yōu)于東部。

2．2．3 煤儲層含氣性

2．2．3．1 煤層氣化學(xué)組成

該區(qū)煤層中甲烷成分濃度為6．18%～100．00%，平均為86．13%；重?zé)N成分一般小于1．00%，阿弓向斜重?zé)N濃度高，在大沖頭和文家壩勘探區(qū)有重?zé)N異常區(qū)，少量區(qū)域重?zé)N濃度超過90%；氮?dú)獬煞譂舛葹?．01%～61．67%，平均為10．57%。

表1 煤層氣參數(shù)井測試參數(shù)統(tǒng)計(jì)表

圖2 埋深與滲透率關(guān)系圖

2．2．3．2 煤層甲烷含量及其分布

全區(qū)含氣量為0．48～32．69m3／t，平均為11．90 m3／t，各向斜以東部的關(guān)寨向斜最高，平均含量為15．47m3／t，比德向斜和珠藏向斜次之，平均含量分別為12．94、12．54m3／t，阿弓向斜最低，平均含量為10．15m3／t；氮?dú)夂坎桓?，一般小?m3／t；重?zé)N平均含量0．75m3／t；全區(qū)甲烷含量以肥田二號最高，平均為16．90m3／t。評價(jià)區(qū)總體顯示甲烷含量隨埋深的增加而增加，趨勢較為明顯，表明埋深對煤層氣含氣性具有重要的控制作用（圖3）。

圖3 各賦煤單元甲烷含量垂向分布圖

在層域上剔除垂向上埋深不是遞增的數(shù)據(jù)，7號煤層（或6號煤層）以淺的含煤層域，煤層含氣量一般隨煤層埋深的增大而減小，過7號煤層（或6號煤層）后，隨層域埋深的增高，煤層含氣量一般有增高的趨勢。在垂向上煤田總體顯示甲烷含量隨埋深的增加而增加（圖4）。不同層位的煤層含氣量的變化規(guī)律指示，研究區(qū)內(nèi)不同向斜單元在縱向上不同煤層可能存在多個(gè)獨(dú)立的含煤層氣系統(tǒng)［7，18］。

3 煤層氣資源量及可采潛力

3．1 煤層氣資源量及其分布

圖4 代表區(qū)塊煤層甲烷含氣量層域變化圖

采用體積法對研究區(qū)煤層氣資源量進(jìn)行了計(jì)算，結(jié)果表明：總資源量為1 852．91×108m3，其中：煤層埋深500m以淺煤層氣資源量為663．36×108m3；埋深介于500～1 000m煤層氣資源量為773．23×108m3；埋深介于1 000～1 500m煤層氣資源量為315．88×108m3；埋深大于1 500m 煤層氣資源量為100．44×108m3。

含氣量8～12m3／t煤層氣資源量為175．39×108m3；12～15m3／t含氣帶資源量為193．18×108m3；大于15m3／t含氣帶資源量為1 484．34×108m3。

在區(qū)域分布上，該區(qū)煤層氣資源量總體呈東、西部高，中部低的整體分布趨勢。其中，關(guān)寨向斜煤層氣資源量最豐富，為5 59．84×108m3，資源量豐度也最好，為2．34×108m3／km2；其次為三塘向斜，其資源量和資源量豐度分別為423．17×108m3和1．70×108m3／km2；珠藏向斜煤層總體埋深較淺，資源量和資源量豐度稍低，分別為239．60×108m3和1．40×108m3／km2。區(qū)內(nèi)5個(gè)構(gòu)造單元煤層氣儲量規(guī)模除珠藏向斜為中型外，其余均為大型。

在層域分布上，6號煤層煤層氣資源量為391．93×108m3；16號煤層煤層氣資源量為248．94×108m3；27號煤層煤層氣資源量為266．01×108m3。

3．2 煤層氣地質(zhì)可采潛力

根據(jù)化樂勘探區(qū)煤層等溫吸附資料計(jì)算得出，該區(qū)煤層氣理論采收率平均為40．35%，煤層氣可采資源為747．65×108m3。區(qū)內(nèi)可采煤層氣資源量以埋深1 000m以淺為主，即在埋深分類中以淺和中分類為主，為579．67×108m3。

3．3 煤層氣勘探有利區(qū)塊優(yōu)選

煤層氣勘探目標(biāo)區(qū)應(yīng)是蘊(yùn)藏有一定資源量、并具有煤層氣富集高產(chǎn)潛勢的地區(qū)。因此，煤儲層含氣量和滲透率是應(yīng)優(yōu)先考慮的兩個(gè)關(guān)鍵控氣因素，面積和資源豐度（兩者之積為煤層氣資源量）對目標(biāo)區(qū)的經(jīng)濟(jì)價(jià)值也具有決定性意義。按照遞階優(yōu)選法，按聚氣帶→目標(biāo)區(qū)→靶區(qū)的遞階層次進(jìn)行選區(qū)評價(jià)和優(yōu)選，優(yōu)選的關(guān)鍵主要在于煤儲層面積、含氣量、儲層滲透率和臨儲壓力比5個(gè)要素［7，19－21］。

5個(gè)賦煤單元中，關(guān)寨向斜的煤層氣資源量和資源量豐度最大、最高，分別為239．60×108m3／km2和2．34×108m3／km2，為優(yōu)選聚氣帶；其次比德向斜，資源量豐度較高（1．98×108m3／km2）。

就目標(biāo)區(qū)和靶區(qū)來說，關(guān)寨向斜構(gòu)造復(fù)雜，各煤層煤體結(jié)構(gòu)不同程度地受到了破壞，煤層滲透性受到影響。比德向斜化樂勘探區(qū)有平均含氣量和試井滲透率均較高的特點(diǎn)，煤層氣平均含量為13．46m3／t，試井滲透率平均為0．279 688mD，可作為優(yōu)選靶區(qū)；其次為關(guān)寨向斜官寨勘探區(qū)，其擁有最高的煤層氣資源量豐度和煤層氣平均含量（表2）。

表2 聚氣帶、目標(biāo)區(qū)及靶區(qū)優(yōu)選表

4 結(jié)論

1）織納煤田煤層氣資源豐富，雖然煤儲層滲透性相對較低，但區(qū)內(nèi)含煤面積大，煤層氣資源豐度較高，含氣量較高，煤儲層厚度較大，可采性好，具備較好的煤層氣勘探有利地質(zhì)條件與可采性，隱含地面煤層氣開發(fā)較大的資源潛力。

2）比德向斜化樂勘探區(qū)在煤層氣資源量豐度、平均含氣量和試井滲透率3個(gè)方面優(yōu)勢相對明顯，且地質(zhì)工程度高，有利于勘探工作的開展，是今后煤層氣開發(fā)的優(yōu)先選擇區(qū)塊。

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