織金珠藏次向斜煤層含氣量分布特征及影響因素研究

馬偉竣

（中國(guó)石化華東分公司石油勘探開(kāi)發(fā)研究院，江蘇 南京 210011）

1 概況

珠藏次向斜地理位置位于貴州省貴陽(yáng)市織金縣城南25 km處，構(gòu)造位置位于織金區(qū)塊巖腳向斜東部，面積112.71 km2，為完整的含煤構(gòu)造單元（圖1）。向斜寬緩且埋深淺，主要含煤層為二疊系龍?zhí)督M，龍?zhí)督M上覆地層保留厚度最大不超過(guò)500 m，主要含煤層龍?zhí)督M埋深在800 m以內(nèi)。區(qū)內(nèi)煤層變質(zhì)程度較高，鏡質(zhì)體反射率在3%以上，屬于無(wú)煙煤，煤巖顯微組分鏡質(zhì)組含量較高，平均在70%以上。

2 煤層含氣量分布特征

2.1 煤層發(fā)育特征

珠藏次向斜主要含煤地層為二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M，自上而下可劃分為上、中、下三段，龍?zhí)督M煤層具有多、薄的特點(diǎn)，可采煤層10～20層，累計(jì)厚度14.4～23.6 m，平均18.6 m，單層平均厚度0.8～2.6 m，平均1.2 m。龍?zhí)督M上段主力煤層為6號(hào)和7號(hào)煤層，中段主力煤層為16、17號(hào)煤層，下段主力煤層為20、23、27、30號(hào)煤層（圖2）。

圖1 工區(qū)構(gòu)造位置圖Fig.1 Work area structural locations

圖2 珠藏次向斜綜合柱狀圖Fig.2 Synthetic histogram of Zhuzang subsyncline

珠藏次向斜煤巖類(lèi)型以光亮煤為主，少量半亮煤。煤變質(zhì)程度較高，為無(wú)煙煤，鏡質(zhì)體反射率2.9%～4.3%，灰分為低—中灰分，灰分含量8%～30%，平均17.1%，鏡質(zhì)組含量較高，平均80%，煤體結(jié)構(gòu)以碎裂煤為主，少量為碎粒煤和糜棱煤，其中糜棱煤主要發(fā)育在16號(hào)煤層下部。

2.2 含氣量分布特征

珠藏次向斜含氣量整體比較高，煤田鉆孔和參數(shù)井取心測(cè)試含氣量最大達(dá)到32.69 m3/t，平均13.02 m3/t，其中23號(hào)煤層含氣量平面分布特征表現(xiàn)為“軸部高、兩翼低”的特點(diǎn)，軸部含氣量在20 m3/t以上，向兩翼逐漸降低到10 m3/t左右（圖3）。縱向上較大含氣量分別在6號(hào)煤、14號(hào)煤、20號(hào)煤附近，含氣量在15 m3/t以上，其中20號(hào)煤層達(dá)到了24.1 m3/t。

3 煤層氣含氣量影響因素分析

3.1 構(gòu)造條件

珠藏次向斜為寬緩向斜構(gòu)造，地層傾角＜15°，構(gòu)造變形較弱，對(duì)煤層氣保存較有利。珠藏次向斜軸向近SW—NE向，兩翼不對(duì)稱，SE翼較陡，NW翼較緩，斷裂主要分布在靠近區(qū)內(nèi)邊界附近，在向斜中部斷裂較少，斷裂走向與向斜軸向大致平行，NE翼以正斷層為主，SE翼正、逆斷層均有發(fā)育，在區(qū)內(nèi)東北角靠近紅梅煤礦區(qū)斷層相對(duì)密集。

珠藏次向斜23號(hào)煤層含氣量軸部比兩翼高，表現(xiàn)為向斜控氣的典型特征。在向斜軸部上覆地層厚度較大，壓力較高，斷裂、裂隙不發(fā)育，有利于吸附，能有效阻止煤層氣垂向散失，含氣量高。兩翼由于斷裂比較多，煤層氣保存受到破壞，含氣量明顯比向斜軸部位置低。向斜內(nèi)煤層埋深在800 m以淺的有利深度范圍內(nèi)，含氣量等值線與頂面構(gòu)造等值線趨勢(shì)基本一致（圖4）。

3.2 煤層厚度

珠藏次向斜主要含煤層——龍?zhí)督M煤層的分布特征表現(xiàn)為“廣、多、薄”的特點(diǎn)，主要是因?yàn)辇執(zhí)督M時(shí)期發(fā)育潮坪—三角洲—沼澤海陸過(guò)渡沉積體系，沼澤大面積發(fā)育，但受晚二疊世高頻振蕩海平面變化影響，泥炭沼澤穩(wěn)定期短，造成煤層雖然分布廣、但單層薄、層數(shù)多。縱向上沉積特點(diǎn)表現(xiàn)為龍?zhí)督M早期為潮坪—沼澤沉積體系，中期發(fā)生區(qū)域性海退，河流作用加強(qiáng)，為三角洲—沼澤沉積體系，晚期由于又一次海侵，為潮坪—沼澤沉積體系[1]。

圖3 珠藏次向斜龍?zhí)督M23號(hào)煤層含氣量等值線圖Fig.3 Gas content isogram of No.23 coalbed of Longtan formation in Zhuzang subsyncline

圖4 珠藏次向斜龍?zhí)督M23號(hào)煤層頂面構(gòu)造圖Fig.4 Top structural map of No.23 coalbed of Longtan formation in Zhuzang subsyncline

珠藏次向斜龍?zhí)督M煤層含煤層數(shù)最多在35層，煤層總厚度在22.3～24 m，可采煤層數(shù)達(dá)到10層，可采厚度在10.5～13.48 m。煤層厚度縱向上變化規(guī)律是受沉積作用控制的，在龍?zhí)督M上段和下段潮坪—沼澤沉積體系下，由于海平面高頻變化造成了沼澤面積廣，但單期沼澤時(shí)間短，形成了“多、薄”煤層，煤層累計(jì)厚度較大。在龍?zhí)督M中段為三角洲沉積，湖水相對(duì)穩(wěn)定，煤層層數(shù)較少。煤層厚度越大，達(dá)到中值濃度或者擴(kuò)散終止所需要的時(shí)間就越長(zhǎng)[1]，對(duì)煤層氣保存就越有利。位于最大海泛面附近6號(hào)煤、14號(hào)煤、20號(hào)煤層厚度相對(duì)較大，保存條件更好，含氣量高，其中20號(hào)煤層附近煤層較穩(wěn)定，煤層層數(shù)多、間距小，為勘探開(kāi)發(fā)的優(yōu)選層。

3.3 頂?shù)装鍘r性

龍?zhí)督M含煤層的頂?shù)装鍘r性以泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖為主，細(xì)砂巖和灰?guī)r相對(duì)較少，灰?guī)r主要出現(xiàn)在潮坪沉積背景下的龍?zhí)督M上段和下段，在龍?zhí)督M中段為三角洲沉積，砂巖比例明顯增大。煤層頂?shù)装鍘r性滲透性差，含水性較弱，實(shí)驗(yàn)測(cè)試泥質(zhì)砂巖的孔隙度在5%左右，滲透率在0.3×10-3μm2左右，含水量平均為0.12%，頂板為灰?guī)r的煤層含氣量有所降低，但是含氣量也在10 m3/t以上，頂?shù)装鍘r性整體表現(xiàn)封蓋條件較好，有利于煤層氣的保存。

3.4 水文地質(zhì)條件

區(qū)內(nèi)主要含水層有棲霞組和茅口組裂隙巖溶水、上二疊統(tǒng)煤系裂隙水及三疊系裂隙、巖溶水和第四系孔隙水。龍?zhí)督M以峨眉山玄武巖和飛仙關(guān)組為底部、頂部隔水層，處于一個(gè)封閉性相對(duì)較好的地層環(huán)境中，使上下地層的巖溶水不能進(jìn)入，從而形成獨(dú)立、完整的水文地質(zhì)單元，有利于煤層氣保存[2-3]（表1）。

表1 珠藏次向斜各井田煤系地層含水性數(shù)據(jù)Table 1 Aquosity data of coal measure strata in different oilfields of Zhuzang subsyncline

龍?zhí)督M地層含水性整體較弱，埋深由淺到深含水性逐漸減弱，鉆孔抽水流量12.7～389 m3/d，單位涌水量為0.001 2～0.048 L/（s·m），煤系地層與強(qiáng)含水地層基本無(wú)水力聯(lián)系，地下水徑流緩慢—停滯，水力封閉條件較好，使得煤層氣受水力封閉作用而富集[4-6]。

4 結(jié)論

1）珠藏次向斜煤層氣含氣量的影響因素主要為構(gòu)造、煤層厚度，其次為頂?shù)装鍘r性和水文地質(zhì)條件。珠藏次向斜具有寬緩向斜構(gòu)造，構(gòu)造變形較弱，對(duì)煤層氣保存較有利。

2）含氣量平面分布具有“軸部高、兩翼低”的特點(diǎn)，軸部由于地層水滯留、斷裂少、上覆地層厚度大，含氣量高，兩翼由于斷裂比較多、埋深淺，煤層氣保存受到破壞，含氣量明顯比向斜軸部位置低。

3）含氣量縱向變化特征與受沉積控制明顯，位于最大海泛面附近6號(hào)煤、14號(hào)煤、20號(hào)煤層厚度相對(duì)較大，保存條件更好，含氣量高。潮坪—沼澤沉積的龍?zhí)督M上段、下段煤層多，煤層氣較富集。

4）以泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖為主的頂?shù)装宸馍w條件好，龍?zhí)督M整體含水性弱，上下有隔水層，具有獨(dú)立、完整的水文地質(zhì)單元，煤層氣保存條件好，有利于煤層氣富集。

[1]秦勇，熊孟輝，易同生，等.論多層疊置獨(dú)立含煤層氣系統(tǒng)[J].地質(zhì)論評(píng)，2008，54（1）:66-69.

[2]葉建平，武強(qiáng)，王子和.水文地質(zhì)條件對(duì)煤層氣賦存的控制作用[J].煤炭學(xué)報(bào)，2001，26（5）:459-462.

[3]王勃，姜波，王紅巖，等.低煤階煤層氣藏水文地質(zhì)條件的物理模擬[J].煤炭學(xué)報(bào)，2007，32（3）:258-260.

[4]張群，馮三利，楊錫祿.試論我國(guó)煤層氣的基本儲(chǔ)層特點(diǎn)及開(kāi)發(fā)策略[J].煤炭學(xué)報(bào)，2001，26（3）:230-235.

[5]張建博，王紅巖，邢厚松.煤層氣高產(chǎn)富集主控因素及預(yù)測(cè)方法[J].油氣井測(cè)試，2000，9（4）:62-65.

[6]閆寶珍，王延斌，豐慶泰.基于地質(zhì)主控因素的沁水盆地煤層氣富集劃分[J].煤炭學(xué)報(bào)，2008，33（10）:1102-1106.