阜新市劉家區(qū)煤層氣開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀

劉亞姣 張 晶 顏 敏

(東北煤田地質(zhì)局一〇七勘探隊(duì)，遼寧 123000)

阜新市地處遼寧省西部，介于沈陽(yáng)、錦州兩市之間，劉家區(qū)位于阜新市東南5km。2003年3月1日，劉家區(qū)地面開(kāi)采煤層氣，已經(jīng)向阜新市市民供氣，日供氣規(guī)模20000m3(98%CH4)，從而結(jié)束了阜新市居民長(zhǎng)達(dá)十七年燃用煤制氣的歷史，有6.5萬(wàn)戶居民用上了質(zhì)量好、熱值高的煤層氣。經(jīng)過(guò)近10年來(lái)的運(yùn)行表明:“供氣穩(wěn)定，安全可靠”。

1 煤層氣勘探背景

阜新市煤層氣地質(zhì)工作較早。1996年，由東北煤田地質(zhì)局一〇七勘探隊(duì) (以下簡(jiǎn)稱東煤一〇七隊(duì))向中美煤層氣公司提交了《阜新煤田煤層氣賦存條件》報(bào)告，基于對(duì)資料的分析、研究，對(duì)阜新盆地煤層氣資源條件和地質(zhì)條件作出了評(píng)價(jià)，提出了劉家區(qū)為煤層氣開(kāi)發(fā)重點(diǎn)區(qū)。

劉家區(qū)位于阜新煤田中部，賦存有中生界白堊系下統(tǒng)阜新組煤層。1998～2001年，由國(guó)家投資，東煤一〇七隊(duì)在劉家區(qū)進(jìn)行了煤層氣普查勘探工作，共施工4口煤層氣參數(shù)及試驗(yàn)井，經(jīng)排采試驗(yàn)，單井日產(chǎn)量最高達(dá)7000m3，平均在3000m3左右，甲烷成分98%左右，表明該區(qū)具有良好的煤層氣開(kāi)發(fā)前景。

基于4口煤層氣井取得的資料，2002年由阜新市投資在該區(qū)塊內(nèi)又施工了4口煤層氣生產(chǎn)井，形成了8口煤層氣井網(wǎng)，于2003年3月1日正式向阜新市區(qū)供氣，平均每天供氣約20000m3(98%CH4)左右，實(shí)現(xiàn)了商業(yè)性開(kāi)發(fā)。目前劉家區(qū)已施工煤層氣生產(chǎn)井20余口，日供氣約50000m3～60000m3(98%CH4)。

2 煤層氣地質(zhì)特征

2.1 煤層氣資源條件

東煤一〇七隊(duì)于1993年提交了“遼寧省阜新市劉家區(qū)煤礦勘探報(bào)告”，該區(qū)煤炭資源儲(chǔ)量28195×104t，天然焦儲(chǔ)量6223×104t。劉家區(qū)阜新組煤層從上到下有水泉、孫家灣、中間、太平、高德5個(gè)可采煤層群，煤層埋深在600～1000m，煤層最大累計(jì)厚度約100m左右，一般在40～50m，煤類以長(zhǎng)焰煤為主，深部有少量氣煤。根據(jù)鉆孔煤層氣解吸資料，該區(qū)煤層氣含量在7～10m3/t，含氣量較高，另外鄰近的五龍煤礦、恒大煤礦、海州立井均為超瓦斯礦井，均發(fā)生過(guò)重大瓦斯突出與爆炸事故，也表明該區(qū)應(yīng)有較高的煤層氣含量。因此該區(qū)具有煤層層數(shù)多、厚度大、煤層氣含量較高，小而肥的特點(diǎn)。2001年?yáng)|煤一〇七隊(duì)提交了《遼寧省阜新市劉家區(qū)煤層氣普查地質(zhì)報(bào)告》，經(jīng)中國(guó)煤炭地質(zhì)總局審查批準(zhǔn)，全區(qū)煤層氣資源量52.171×108m3，其中控制資源量32.289×108m3，遠(yuǎn)景資源量19.882×108m3。

2.2 煤層氣地質(zhì)條件

(1)煤層埋深條件:該區(qū)煤層埋藏深度在600～1000m，埋藏深度適中，有利于煤層氣的勘探與開(kāi)發(fā)。

(2)構(gòu)造特征:該區(qū)構(gòu)造中等，以NNE向?qū)捑彽南蛐睒?gòu)造形態(tài)為主，傾角在5～10°之間，斷層稀少，多分布在邊緣地段，對(duì)煤層氣的賦存及開(kāi)發(fā)影響不大。

(3)圍巖特征:對(duì)煤儲(chǔ)層來(lái)說(shuō)，圍巖主要指煤層的頂、底板巖石。煤層的頂、底板巖石的性質(zhì)對(duì)煤層氣的保存起到了重要的作用。劉家區(qū)的圍巖性質(zhì)總的來(lái)看比較好，煤層頂?shù)装鍘r性多為粉砂巖、泥巖、炭質(zhì)泥巖，巖石密度較大，且裂隙不發(fā)育，封閉條件良好，對(duì)煤層氣的保存比較有利。

(4)巖漿巖:該區(qū)巖漿巖主要是第三紀(jì)喜山期輝綠巖侵入體。輝綠巖以巖床、巖墻、巖株、巖瘤等形式侵入到巖、煤層中。雖然輝綠巖的侵入，破壞了煤層的連續(xù)性，減少了煤炭?jī)?chǔ)量，對(duì)煤層氣的生成、儲(chǔ)集、運(yùn)移都有很大的影響，但對(duì)煤層氣也有有利的一面:其一，煤層氣的含量隨煤變質(zhì)程度的增高而增加。輝綠巖的侵入使煤產(chǎn)生了接觸變質(zhì)作用，使煤的變質(zhì)程度大大提高，從而增加了煤的生氣能力，既二次生氣作用。其二，由于輝綠巖的烘烤和動(dòng)力作用，改變了煤層的結(jié)構(gòu)與構(gòu)造，從而增大了煤的滲透性。如輝綠巖墻向兩側(cè)依次形成天然焦、高變質(zhì)煤、多節(jié)理煤和正常煤的分帶現(xiàn)象，越靠近巖墻，煤的物化性質(zhì)變化越嚴(yán)重。天然焦和高變質(zhì)煤是正常煤受接觸變質(zhì)作用的產(chǎn)物，并且孔隙率、滲透率明顯增大，因此煤層氣的儲(chǔ)集方式明顯不同于正常煤層。煤層經(jīng)天然焦化后，大大增強(qiáng)了自身的生、儲(chǔ)能力，因此天然焦的分布區(qū)域是煤層氣富集區(qū)，施工在該區(qū)域或附近的煤層氣鉆井產(chǎn)能多數(shù)比遠(yuǎn)離該區(qū)域的鉆井煤層氣產(chǎn)能高，也是劉家區(qū)煤層氣鉆井產(chǎn)能高于其它區(qū)的因素之一。

(5)水文地質(zhì)條件

劉家區(qū)共有4個(gè)含水層，由上而下為:下白堊統(tǒng)孫家灣組含水層;下白堊統(tǒng)阜新組第一含水層(孫家灣組地層底界～水泉煤層頂界);下白堊統(tǒng)阜新組第二含水層 (水泉煤層底界～孫家灣煤層頂界);下白堊統(tǒng)阜新組第三含水層 (中間煤層以下)。這4個(gè)含水層中，阜新組第一、第二、第三含水層對(duì)煤層氣的影響比較大。在煤層氣勘探過(guò)程中，鉆遇含水層段均出現(xiàn)了不同程度的鉆井液漏失現(xiàn)象，給鉆井施工和后期的排采工作帶來(lái)一定的困難。如LJ－2井由于孫家灣煤層頂部含水層固井質(zhì)量差，使地下水進(jìn)入到煤層中，從而增大了該井的排水量，也使單井產(chǎn)量降低。

3 煤層氣開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀

劉家區(qū)地面開(kāi)采煤層氣主要供應(yīng)市區(qū)民用和出租車燃?xì)?。阜新市所轄二縣五區(qū)，其中海州區(qū)為燃?xì)獾钠占皡^(qū)。過(guò)去阜新市居民用氣是煤氣廠提供的水煤氣或煤制氣，不僅熱值低、質(zhì)量差，而且煤氣廠連年虧損，每年市政府給予上千萬(wàn)元的補(bǔ)貼。自從改用煤層氣后，不僅居民用上了熱值高、質(zhì)量好的氣源，而且也扭轉(zhuǎn)了煤氣廠虧損的局面。目前阜新市區(qū)用戶在10萬(wàn)戶左右，需要煤層氣120000m3/d(CH434%)左右，劉家區(qū)提供地面開(kāi)采煤層氣30000m3/d(CH498%)左右，折合(CH434%)煤層氣約90000m3，其余由阜礦集團(tuán)抽放井下煤層氣解決。

2005年4月阜新市煤氣廠推行出租車油改氣，效果良好，減少了尾氣排放對(duì)大氣造成的污染，又降低了成本，據(jù)了解燃?xì)獗热加凸?jié)省大約在50%左右的資金。目前大約有3000輛出租車改用煤層氣，每臺(tái)車每天加2次氣約30m3左右，3000臺(tái)車每天用氣約90000m3(CH498%)，劉家區(qū)提供地面開(kāi)采煤層氣不足10000m3(CH498%)，其余大部分由外地運(yùn)進(jìn)。

4 未來(lái)規(guī)劃

4.1 煤層氣利用規(guī)劃

(1)市區(qū)居民民用氣規(guī)劃

近年來(lái)，由于城市經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，城市建筑區(qū)域逐年擴(kuò)大，市區(qū)內(nèi)燃?xì)庥脩綦S之增加。據(jù)阜新市煤氣公司統(tǒng)計(jì)，目前日用氣量約在120000m3，年用氣量遞增率達(dá)到7%左右。根據(jù)市區(qū)發(fā)展的需要，未來(lái)5年內(nèi)阜新市民用氣每天將達(dá)到159400m3(34%CH4)，折合 (CH498%)煤層氣約53000m3。阜新市區(qū)燃?xì)庥昧恳?guī)劃如表1所示。

表1 阜新市區(qū)燃?xì)庥昧恳?guī)劃表

(2)出租汽車用氣

根據(jù)目前出租汽車3000臺(tái)左右，每臺(tái)車每天加2次氣約30m3左右，3000臺(tái)車每天用氣約90000m3(CH498%)。

根據(jù)未來(lái)5年內(nèi)阜新市民用氣將達(dá)到159400m3(34%CH4)，折合 (CH498%)煤層氣約 53000m3，出租汽車用氣約 90000m3(CH498%)，總共用氣約143000m3(CH498%)左右。

4.2 供氣規(guī)劃

根據(jù)東北煤田地質(zhì)局一〇七勘探隊(duì)1998～2002年在劉家區(qū)，進(jìn)行小井網(wǎng)開(kāi)采煤層氣的實(shí)踐證明，單井平均產(chǎn)氣量為3000m3/d。預(yù)計(jì)在劉家區(qū)施工煤層氣地面鉆井40口，單井開(kāi)采煤層氣按3000m3/d計(jì)算，可采煤層氣120000m3/d(CH498%)，阜礦集團(tuán)井下煤層氣抽放量可供70000m3/d(CH434%)，折合煤層氣 (CH498%)約23000m3，總共供氣約143000m3(CH498%)左右，基本滿足市場(chǎng)規(guī)劃的需要。

5 結(jié)論

目前，阜新礦區(qū)煤層氣抽采規(guī)模遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到市場(chǎng)需求。阜新市區(qū)目前居民約30萬(wàn)戶，但只有10萬(wàn)戶居民用氣，還有三分之二戶的居民沒(méi)有用氣，加上工業(yè)用氣量的不斷增加，對(duì)氣源的需求將會(huì)更大。加大生產(chǎn)規(guī)模即能滿足市場(chǎng)需求且?guī)?lái)更大的經(jīng)濟(jì)效益，又能減少煤礦瓦斯給煤礦生產(chǎn)造成的危害。

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