阜新煤田劉家區(qū)煤層氣賦存特征

（東北煤田地質(zhì)局一○七勘探隊(duì)，遼寧 阜新 123000）

阜新煤田劉家區(qū)煤層氣賦存特征

李銀川

（東北煤田地質(zhì)局一○七勘探隊(duì)，遼寧 阜新 123000）

阜新煤田劉家區(qū)煤炭資源豐富，煤層氣含量高。該區(qū)煤層氣如被廣泛開(kāi)發(fā)利用，則能大大地節(jié)約煤炭資源，改善城市空氣污染狀況，其經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益是不可估量的。本文研究了劉家區(qū)煤層氣的賦存規(guī)律，對(duì)該區(qū)煤層氣資源開(kāi)發(fā)利用具有指導(dǎo)意義。

煤層氣；煤層氣含量；賦存特征；劉家區(qū)

1 前言

劉家區(qū)位于遼寧省阜新市中心以南5公里處，阜新礦區(qū)中部。東西長(zhǎng)約7.85公里，南北寬約2.51公里，煤層可采面積19.85平方公里。地理坐標(biāo)為：

東經(jīng)：120°35’38”～121°42’00”

北緯：41°55’00”～41°59’00”

劉家區(qū)煤炭資源豐富，又有較高的煤層氣含量，因此列為阜新礦區(qū)煤層氣勘探首選靶區(qū)。1994年至2002年，東北煤田地質(zhì)局一○七勘探隊(duì)已在該區(qū)竣工煤層氣井八口，單井穩(wěn)定日產(chǎn)氣量均在3000m3/d以上，其中LJ-3井日產(chǎn)氣量達(dá)7000m3/d，現(xiàn)已獲得國(guó)家驗(yàn)收批準(zhǔn)的煤層氣含量52.17億立方米，表明該區(qū)具有可觀的煤層氣開(kāi)采資源和開(kāi)發(fā)潛力。

劉家區(qū)煤層氣賦存條件主要取決于豐富的煤炭資源，較高的煤層氣含量和較好的地質(zhì)條件。

表1 劉家井田主要可采煤層統(tǒng)計(jì)表

2 煤炭資源

劉家區(qū)具有豐富的煤炭資源，煤炭資源可達(dá)4億噸左右，這是煤層氣資源的先決條件。

2.1 煤層。劉家區(qū)煤系地層中為中生界下白堊統(tǒng)阜新組。該區(qū)是整個(gè)阜新煤田阜新組煤層富煤帶的中心部位，煤層層位全、厚度大，自上而下有水泉、孫家灣、中間、太平、高德五大可采煤層群，煤層最大累計(jì)可采厚度由西部的35.21米到東部的86.53米，平均在26.14～42.96米。見(jiàn)表1。

2.2 煤質(zhì)。劉家區(qū)煤類以長(zhǎng)焰煤為主，深部有少量氣煤，顯示了深部煤層變質(zhì)程度高于淺部的區(qū)域變質(zhì)規(guī)律。見(jiàn)表2。

表2 劉家井田主要煤層煤質(zhì)化驗(yàn)主要指標(biāo)綜合表

3 煤層氣含量

劉家區(qū)煤層氣含量較高，據(jù)以往解吸資料，最高12.60m3/t，一般在9.5m3/t。見(jiàn)表3。

4.1 地質(zhì)構(gòu)造。在自然狀態(tài)下，煤層氣順煤層由深部向淺部，由壓力大的部位向壓力小的部位，由濃度高的部位向濃度低的部位擴(kuò)散、運(yùn)移。而斷層則可能截?cái)?/p>

表3 劉家井田以往鉆井煤層氣解吸組分測(cè)試情況一覽表

表4 DST裸眼試井儲(chǔ)層參數(shù)表

另外根據(jù)鄰近礦井瓦斯涌出量很高，淺部的五龍礦、西部的王營(yíng)子礦均為超級(jí)瓦斯礦井。相對(duì)涌出量在16.82m3/t和31.22m3/t，兩個(gè)礦井均發(fā)生過(guò)重大瓦斯突出和爆炸事故，表明具有較高的瓦斯含量。

從該區(qū)煤層氣含量情況年，由于煤層埋深在600米以下，煤層傾角又緩，因此沿水平方向和垂直方向煤層氣含量變化不大，但總的來(lái)看，還是深部略高于淺部。

4 煤層氣地質(zhì)條件

煤層本身具有生、儲(chǔ)同層的特點(diǎn)，煤的有機(jī)質(zhì)豐度、有機(jī)質(zhì)類型、煤巖組分和變質(zhì)程度都會(huì)影響生氣能力，而煤的孔隙特征和吸附性能則制約著煤層的儲(chǔ)氣能力。盡管含煤地層中一般都有透氣性很差的巖石作為煤層頂?shù)装澹梢詫?duì)煤層起到封閉作用，然而通過(guò)現(xiàn)今的煤層氣含量與原生氣的含量比較，可以看出，大部分氣體已經(jīng)逸散。在漫長(zhǎng)的地質(zhì)歷史中，它們以擴(kuò)散、滲透等多種形式，通過(guò)煤層露頭、頂?shù)装宓娘L(fēng)化裂隙、開(kāi)放性的構(gòu)造裂隙和斷層等途徑，逸散到圍巖和大氣中去。研究煤層氣的賦存規(guī)律實(shí)質(zhì)上是研究煤層儲(chǔ)氣能力的煤層氣的運(yùn)移、逸散的規(guī)律。從劉家煤層氣賦存規(guī)律看，主要與地質(zhì)構(gòu)造、火成巖、煤層埋藏深度、圍巖有關(guān)。煤層的接觸關(guān)系，使之與非滲透性巖石接觸，阻或減緩了煤層氣的運(yùn)移。褶曲則可能造成封閉的儲(chǔ)集場(chǎng)所。一般局部構(gòu)造也可能改變煤層厚度和結(jié)構(gòu)，這些都可能形成煤層氣的局部富集地段。因此斷層和褶曲的性質(zhì)、規(guī)模及封閉性能，對(duì)煤層氣的賦存起著一定的控制作用。本地區(qū)煤層氣含量分布的差異性主要受埋深及井田構(gòu)造所控制。晚侏羅世含煤巖系主要經(jīng)歷了燕山早期、晚期兩次構(gòu)造變形。盆地內(nèi)煤系形成一系列橫跨褶皺，并被斷裂切割成一系列斷塊，它們均受邊緣正斷層控制，從而控制了煤層、煤系的深積厚度、埋深和分布狀態(tài)。在斷層的上升盤及其斷層面附近，煤系被抬升，煤層埋藏變深，有利于煤層氣保存，且煤氣含氣量相對(duì)較高。

劉家區(qū)以北東～北北東向?qū)捑徬蛐睒?gòu)造形態(tài)為主，由于傾角緩，形成不了煤層氣的富集部位，因此在平面上煤層氣含量沒(méi)有大的變化。區(qū)內(nèi)斷層不多，但均為正斷層，雖然沒(méi)大的破碎帶，但由于斷層兩側(cè)裂隙較發(fā)育，因此，斷層附近的煤層含氣量略低。

在向斜的翼部，尤其是西北翼煤巖層破碎程度高，斷裂裂隙發(fā)育，為火成巖墻（床）分布區(qū)（帶），煤層氣易于逸散，煤層氣中氣含量通常較小；但是該區(qū)煤層無(wú)露頭和大斷層與地表聯(lián)通，同時(shí)煤層中的斷裂裂隙造成的適當(dāng)空間有助于煤層中的吸附氣解析成游離氣，從而導(dǎo)致瓦斯壓力增高，形成裂隙氣賦存的有利區(qū)（帶）。

4.2 火成巖。劉家區(qū)火成巖只是第三紀(jì)輝綠巖一種，為喜山期運(yùn)動(dòng)的產(chǎn)物。大量的輝綠巖巖漿沿燕山早期斷裂侵入煤層，并以多種形式產(chǎn)出，有巖墻、巖床、巖株等，它對(duì)含煤地層有機(jī)質(zhì)的演化可產(chǎn)生較大的影響，在裂隙接觸帶中常見(jiàn)有天然焦。因此可以認(rèn)為，含煤地層的有機(jī)質(zhì)在短期高溫條件下同樣會(huì)產(chǎn)生大量的甲烷氣，這對(duì)于劉家井田低變質(zhì)煙煤來(lái)說(shuō)，含煤地層的巖漿熱變質(zhì)對(duì)于促進(jìn)煤化及二次生氣是有利的。但是輝綠巖的侵入不僅破壞了煤層的連續(xù)完整性，對(duì)煤層氣的保存和開(kāi)發(fā)是不利的，但由于火成巖墻（床）在冷凝過(guò)程中產(chǎn)生的各種收縮裂隙，構(gòu)成煤層氣良好的運(yùn)移和儲(chǔ)集通道，是裂隙氣賦存的有利區(qū)（帶）。鄰近的五龍礦和王營(yíng)子礦在井下掘進(jìn)時(shí)，一到輝綠巖附近的變焦帶，瓦斯即增大，因此，井下掘進(jìn)到天然焦附近則立即中止。如果能有效地利用這一點(diǎn)，有可能提高單井產(chǎn)氣效率。

4.3 煤層埋深。隨著煤層深度的增加，煤層氣含量增高。雖然劉家區(qū)的煤層傾角較緩，作為同一層的煤層來(lái)看，由淺到深煤層氣含量還是有所增高。層與層之間也有一定變化，即下部煤層略高于上部煤層。

4.4 圍巖性質(zhì)。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)泥巖及穩(wěn)定的薄煤層。與煤層接觸的輝綠巖也形成了很好的封閉作用，因此，輝綠巖與煤層接觸部位均以混合巖化成為一體，阻止了煤層的運(yùn)移和逸散。根據(jù)劉家區(qū)煤礦勘探報(bào)告，于孫家灣煤層頂部和太平上層頂部的局部形成了古河床沖蝕范圍，巖性為礫巖、砂礫巖和粗砂巖。使該部位的含氣量有所降低，如LJ-1井的孫家灣層含氣量?jī)H為7.07m3/t。

結(jié)語(yǔ)

綜上將影響劉家煤層氣賦存條件的地質(zhì)因素做了敘述。總的來(lái)看，劉家區(qū)煤層氣資源條件比較好，具有面積小、層數(shù)多、厚度大、小而肥的特點(diǎn)，而且又有較高的煤層氣含量和較好的煤層氣地質(zhì)條件。另外，劉家區(qū)地面施工條件好，沒(méi)有建筑物，距市區(qū)近，而且五龍礦和王營(yíng)子礦已經(jīng)進(jìn)行瓦斯抽放工作，具有較好的外部開(kāi)發(fā)條件。特別是現(xiàn)已竣工的八口煤層氣井，已經(jīng)進(jìn)入并網(wǎng)限量輸氣階段，每日向煤層氣集氣站供1.6萬(wàn)立方米煤層氣，解決了6萬(wàn)余戶城鎮(zhèn)居民和部分單位用氣問(wèn)題，因此該區(qū)煤層氣資源的開(kāi)發(fā)前景十分巨大。

[1] 禹州煤田煤層氣賦存特征及影響因素分析[J]．中國(guó)煤層氣，2007（04）．

TD72 < class="emphasis_bold"> 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

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