閔康 劉太琴

摘要：根據(jù)桑木場背斜北西翼的地質調查、鉆井資料，運用煤田地質學、煤層氣地質學研究方法，針對貴州省煤層氣資源賦存資源量大，勘探程度低的問題，對區(qū)內晚二疊世煤系5號煤層進行了系統(tǒng)研究，分析了該區(qū)煤層氣分布規(guī)律及勘探前景。結果表明：區(qū)內煤厚較大，有機質成熟度高，頂?shù)装鍘r性以泥巖為主，且地層相對較緩，構造較簡單，煤層氣生儲蓋條件較好；5號煤層含氣量主要分布于4.00ml/g·ad～8.00ml/g·ad，中部含氣量較高，能達到15.00ml/g·ad；區(qū)內潛在煤層氣資源量93.36×108m3，屬中型規(guī)模，開發(fā)利用前景廣闊。

關鍵詞：煤層氣地質學；分布規(guī)律；資源量；勘探前景

引言

貴州省全省埋深2000米以淺的煤層氣資源量達3.15×1012m3，總量少于山西，居全國第二[1-2]；煤層氣資源儲量豐富，但勘查與開發(fā)程度較低。根據(jù)前人資料分析，到2020年，貴州天然氣產量將僅達到40×108m3，而消費量將超過70×108m3[1-3]。面對貴州省“貧油少氣（常規(guī)天然氣）”的能源短缺形勢[4-5]，需要大力加強貴州省煤層氣勘查開發(fā)工作，摸清貴州省含煤向斜煤層氣的含氣性、資源量等，從而能穩(wěn)固貴州省國家能源基地地位、改善區(qū)域能源產業(yè)結構、緩解能源供需矛盾。

習水縣是貴州省無煙煤資源較豐富地區(qū)，煤層氣資源研究尚處于空白區(qū)，本文旨在對該區(qū)煤層氣資源分布規(guī)律進行研究，并預測該區(qū)煤層氣資源量，以期對該區(qū)煤層氣資源勘探前景進行分析，為該區(qū)煤層氣資源勘探開發(fā)提供理論基礎及數(shù)據(jù)支撐。

1. 地質概況

1.1 含煤地層特征

研究區(qū)主要含煤地層為二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M（P3l），巖性主要為淺灰、灰、深灰、灰黑色泥巖、粉砂質泥巖、泥質粉砂巖、細砂巖、粉砂巖、灰?guī)r及泥質灰?guī)r、鋁土質泥巖、炭質泥巖及煤層（線）等，為一套海陸交互相沉積組合特征，屬典型的瀉湖——潮坪體系沉積[6]。厚56.80m～94.88m，平均厚79.66m。含煤層（線）10層左右，可采煤層5層，即5、7、8、9、12號煤層，其中5號煤層全區(qū)可采，作為本次研究對象，7、8、9、12號煤層大部可采，其余煤層見零星可采點。

1.2 構造

研究區(qū)位于黔北煤田內，大地構造屬揚子準地臺（一級構造單元）黔北臺?。ǘ墭嬙靻卧┳窳x斷拱（三級構造單元）畢節(jié)構造變形區(qū)（四級構造單元）和四川臺拗古藺山字形構造前弧東翼北西側交匯部位的桑木場背斜北西翼[6-9]。在其南西部發(fā)育有次一級龍寶背斜、木擔壩背斜、龍家壩向斜、尖山子——倪家向斜（圖1），并伴生一系列小到中型斷裂構造的發(fā)育。構造的發(fā)育雖然導致區(qū)內地層傾角變化較大，但整體上南西部地層相對較緩，呈向、背斜構造產出，地層傾角為15°～35°，一般在20°左右，易于煤層氣富集成藏。

1.3 煤層及煤質

研究區(qū)可采煤層賦存于龍?zhí)督M，可采煤層以龍?zhí)督M中段5號煤層全區(qū)可采，作為本次研究目標層。上距標一底8.36m～23.74m，平均16.05m，上距3號煤層底4.37m～19.68m，一般11m左右，下距6號煤層3.88m～16.79m，一般8.70m左右。煤層對應的側向電阻率曲線呈高異常寬單峰狀，人工伽瑪曲線呈低異常單峰狀反映（圖2）。煤層全層厚度基本處于0.8m～3.77m，平均1.48m。頂板巖組為灰?guī)r、細砂巖、泥巖、粉砂質泥巖、粉砂巖等致密巖石組成，封蓋性好，底板巖組主要由泥巖、粉砂質泥巖、泥質粉砂巖、細砂巖等組成。綜合分析認為該煤層生儲蓋條件有利于煤層氣賦存，且鄰層煤層不易發(fā)生逸散。

煤層以塊狀為主，少量碎塊狀及粉粒狀，內生和外生裂隙較發(fā)育，充填薄膜狀、脈狀方解石，煤層氣賦存空間充足；有機質以鏡質組為主，占79.04%；最大反射率（R°max%）最小為2.64%，變質程度高，變質階段為Ⅶ1，有機質處于過成熟度階段，煤層具有生成大量熱成因氣的地質條件。

2. 煤層氣分布特征

煤層氣俗稱“瓦斯”，是煤礦床的伴生氣體，指賦存在煤層中的自生自儲式非常規(guī)天然氣，以甲烷（CH4）為主要成分，次為重烴（C2H6），通常有吸附和游離兩種賦存形式，以吸附于煤基質顆粒表面為主，游離于煤孔隙中或溶解于煤層水中次之，具有易燃易爆的特征，熱值與天然氣相當，是一種高效、潔凈的氣體清潔能源[10-12]。

2.1 煤層氣成分及含氣量

本次工作在研究區(qū)內鉆井32孔，采樣110件，送貴州省煤田地質局實驗室進行煤層氣含量測定及成分分析等。實驗結果顯示煤層氣主要成分為甲烷（CH4）和重烴（C2H6），含氣量為可燃氣體含量，區(qū)內煤層氣含量平均值為3.75ml/g·daf～24.61ml/g·daf，平均11.74ml/g·daf，換算成空氣干燥基（Cad）含量為2.88ml/g·ad～19.48ml/g·ad，平均為8.02ml/g·ad（表1）。

2.2 煤層氣分布規(guī)律

通過對研究區(qū)32口鉆井的采樣測試，分析顯示研究區(qū)5號煤層含氣量較高，介于2.88ml/g.ad～19.48ml/g.ad之間，平均值為8.02ml/g.ad。研究區(qū)大面積區(qū)域含氣量介于4.00ml/g·ad～8.00ml/g·ad之間，而中部地區(qū)含氣量相對較高，達到8.00ml/g·ad～15.00ml/g·ad，主要分布于龍保背斜南東翼2501、2502號鉆孔附近（圖3）。

3. 煤層氣資源量預測

（1）估算方法的選取

本次估算采用體積法計算煤層氣資源量，其計算公式[13]為：

Gi=0.01×A×h×D×Cad式中：

Gi—煤層氣資源量（108m3）；A—煤層含氣面積（km2）；

h—煤層凈厚度（m）；D—煤的空氣干燥基容重（t/m3）；

Cad—煤的空氣干燥基含氣量（m3/t），Cad=100Cdaf（100-Mad-Ad）

（2）各參數(shù)的確定

研究區(qū)內煤類為無煙煤，根據(jù)《煤層氣資源/儲量規(guī)范》（DZ/T0216-2010），煤層凈厚度≥0.80m，煤變質程度（Ro，max）>1.9%，煤的空氣干燥基含氣量下限為：≥8m3/t。

煤層含氣量取8m3/t和測定的含氣量換算后平均值，分析該研究區(qū)5號煤層實驗結果，取8.02m3/t；煤層凈厚度取該煤層凈厚度的算術平均值，取1.29m；煤層容重取煤層實測容重平均值，取1.53t/m3；煤層含氣面積以含氣量≥8m3/t的各算量煤層來估算煤層氣資源量的面積，該區(qū)含氣面積約為156.08km2。

（3）資源量預測結果

將分析的各參數(shù)結果代入到體積法計算公式Gi=0.01×A×h×D×Cad中，研究區(qū)5號煤層煤層氣資源量預測值為24.71×108m3，綜合其它煤層煤層氣資源量，研究區(qū)共獲潛在的煤層氣資源量93.36×108m3，儲量屬中型規(guī)模。

4. 勘探前景分析

（1）研究區(qū)煤層較多，煤厚較大，有機質以鏡質組為主，有機質成熟度高，煤層具有生成大量熱成因氣的條件；煤層頂?shù)装鍘r性以泥巖為主，且地層相對較緩，構造較簡單，為煤層氣資源的儲集和保存提供了較為有利的條件。

（2）研究區(qū)煤層氣分布規(guī)律分析顯示5號煤層含氣量主要分布于4.00ml/g·ad～8.00ml/g·ad，中部含氣量較高，能達到15.00ml/g·ad。研究區(qū)潛在煤層氣資源量93.36×108m3，儲量屬中型規(guī)模，煤層氣資源分布集中、品位較高，具備大規(guī)模勘探開發(fā)的資源優(yōu)勢，開展煤層氣發(fā)電、液化等利用項目的前景廣闊。

參考文獻：

[1] 秦勇，高弟.貴州省煤層氣資源潛力預測與評價[M].徐州：中國礦業(yè)大學出版社，2012

[2] 岑明峰，任波，趙福平.貴州中西部地區(qū)煤層氣成藏特征[J].中國煤炭地質，2012，24（7）：18-23.

[3] 梁福諒.貴州省煤層氣資源及其利用[J].貴州地質，1998，15（2）：128-144.

[4] 高弟，秦勇，易同生.論貴州煤層氣地質特點與勘探開發(fā)戰(zhàn)略[J].中國煤炭地質，2009，21（3）：20-23.

[5] 戴林，原曉珠，夏志剛.貴州煤層氣勘探開發(fā)技術研究[J].西部探礦工程，2015，15（3）：142-144.

[6] 貴州省地質礦產局編.貴州省區(qū)域地質志[M].北京：地質出版社，1987.

[7] 黃汲清，任紀舜.中國大地構造及其演化[M].北京：科學出版社，1980.

[8] 李春昱，劉仰文.秦嶺及祁連山構造發(fā)展史[A].見：國際交流地質學術討論會文集（1），北京：地質出版社，1978.

[9] 熊孟輝，秦勇，易同生.貴州晚二疊世含煤地層沉積格局及其構造控制[J].中國礦業(yè)大學學報，2006，35（6）：778-782.

[10] 葉建平，秦勇，林大揚.中國煤層氣資源[M].江蘇徐州：中國礦業(yè)大學出版社，1999.

[11] 趙慶波，劉兵.世界煤層氣工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀[M].北京：地質出版社，1998，50-76.

[12] 孫茂遠，黃盛初.煤層氣開發(fā)利用手冊[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，1998.

[13] 中華人民共和國地質礦床行業(yè)標準，DZ/T0216-2010.《煤層氣資源/儲量規(guī)范》.

[14] 楊景勝.中國煤層氣資源開發(fā)利用概況及對策建議[J].西部資源，2005，04.