湖南省煤層氣資源特征及展望

杜　江　秦明陽　王文彬　王小洪

（湖南省煤炭地質(zhì)勘查院　湖南　長(zhǎng)沙　410014）

湖南省煤層氣資源特征及展望

杜江秦明陽王文彬王小洪

（湖南省煤炭地質(zhì)勘查院湖南長(zhǎng)沙410014）

湖南省煤層氣資源豐富，集中在漣邵和郴耒煤田的測(cè)水組和龍?zhí)督M兩大煤系地層，總量達(dá)780.80×108m3，具有分布集中、可采系數(shù)高、埋深淺的特點(diǎn)，但通過規(guī)范分析，認(rèn)為僅洪山殿和渣渡礦區(qū)基本可以達(dá)到有利區(qū)標(biāo)準(zhǔn)。湖南省煤層氣由于賦存條件復(fù)雜、抽采效率低、企業(yè)投資積極性低以及產(chǎn)業(yè)鏈條斷節(jié)等原因，導(dǎo)致雖然經(jīng)過多年的資源評(píng)價(jià)、研究和勘查工作，但只在少量地區(qū)實(shí)現(xiàn)了煤層氣開發(fā)利用發(fā)電。未來湖南省加強(qiáng)煤層氣的勘查開發(fā)工作，一方面在高瓦斯礦井采用井下抽采和地面開采相結(jié)合的模式實(shí)現(xiàn)煤炭與煤層氣聯(lián)合開發(fā)；另一方面，借助湖南省頁巖氣勘查熱潮，加強(qiáng)煤層氣（煤炭）與頁巖氣的聯(lián)合勘查與開發(fā)。

煤層氣；資源特征；開發(fā)利用；湖南省

在南方缺煤省份中，湖南省成煤期多，煤炭資源相對(duì)較豐富。2012年湖南省976個(gè)煤礦中，高瓦斯及煤與瓦斯突出煤礦達(dá)43%。為了確保煤礦安全生產(chǎn)，減少瓦斯事故，自2008年以來，湖南省政府及相關(guān)部門相繼出臺(tái)了一系列政策文件，鼓勵(lì)煤層氣勘查、開發(fā)以及抽采發(fā)電；2011年，湖南省政府提出了“氣化湖南”工程，進(jìn)一步推動(dòng)煤層氣、頁巖氣等非常規(guī)能源的勘查開發(fā)和利用。

1　湖南省煤層氣資源特征

1.1煤層氣資源量及資源豐度

根據(jù)2005年新一輪全國(guó)油氣資源調(diào)查評(píng)價(jià)結(jié)果，湖南省煤層氣資源總量達(dá)780.80×108m3，其中，漣邵煤田為409.40×108m3，郴耒煤田為371.40×108m3。按礦區(qū)煤層氣資源量自大到小排列，漣邵煤田依次為渣渡、金竹山、冷水江、洪山殿、短陂橋、箍腳底和斗笠山等礦區(qū)；郴耒煤田依次為永耒、梅田、白沙、馬田、袁家和桃水等礦區(qū)[1]（表1）。煤層氣資源量超100×108m3的有渣渡和永耒礦區(qū)，超過30×108m3的有金竹山、梅田、白沙、馬田和冷水江礦區(qū)。

表1　漣邵和郴耒煤田部分礦區(qū)煤層氣資源計(jì)算結(jié)果

1.2煤層氣含量變化規(guī)律

依據(jù)地層性質(zhì)及煤層氣聚集規(guī)律，可將湖南省劃分為三大煤層氣高富集區(qū)[2]（圖1）。

圖1湖南省煤層氣資源分布圖

龍?zhí)督M湘東南高富集區(qū)：主要分布在郴耒煤田的白沙、馬田-永耒礦區(qū)一帶，向南延至袁家-梅田礦區(qū)，基本為南北向的高富集區(qū)，該區(qū)面積大，煤炭資源豐富，高瓦斯及突出礦井多，該區(qū)煤層最大含氣量為29.24m3/t（梅田礦區(qū)）。

龍?zhí)督M湘中高富集區(qū)以洪山殿-灘頭礦區(qū)一帶為中心，還包括斗笠山、牛馬司、短陂橋、楓江溪、箍腳底等礦區(qū)，總體來說，該區(qū)煤炭資源不如前者豐富，煤層相對(duì)較薄，煤層氣量不如前者豐富，但高瓦斯及突出礦井較多，煤層最大含氣量為16.94m3/t（斗笠山礦區(qū)觀山井）。

測(cè)水組湘中高富集區(qū)以漣源、渣渡一帶為中心，包括冷水江、金竹山、小羊等，該區(qū)煤炭資源量大，高瓦斯及突出礦井較多，煤層最大含氣量為41.91m3/t（渣渡礦區(qū)渣東6009孔5煤）。

1.3煤層氣可采資源量及可采系數(shù)

漣邵煤田煤層氣可采資源量為164.34×108m3，郴耒煤田可采資源量為161.60×108m3，合計(jì)325.94×108m3，兩煤田煤層氣可采資源量基本相當(dāng)（圖2）。

漣邵煤田內(nèi)煤層氣可采資源量最大的是渣渡，隨后依次為金竹山、洪山殿、小羊、短陂橋等礦區(qū)；郴耒煤田煤層氣可采資源量最多的是永耒，隨后依次為白沙、梅田、馬田等礦區(qū)。兩大煤田各礦區(qū)煤層氣可采系數(shù)變化較大，平均在0.40左右（圖3）。

2　湖南省各重點(diǎn)礦區(qū)煤層氣資源特征對(duì)比

圖2　漣邵和郴耒煤田煤層氣地質(zhì)與可采資源量對(duì)比圖

圖3　漣邵和郴耒煤田主要礦區(qū)可采資源量與可采系數(shù)對(duì)比圖

根據(jù)《煤層氣資源勘查技術(shù)規(guī)范》（GB/B29119-2012），分析了可采煤層凈厚度、可采煤層總厚度、埋深、滲透率、煤層氣含量、資源量、資源豐度等主要指標(biāo)（表2），認(rèn)為13個(gè)含煤層氣礦區(qū)煤層氣含氣量高，資源總量豐富，其中，洪山殿和渣渡礦區(qū)的可采煤層凈總厚度達(dá)到了5.0m以上，除滲透率偏低外，這兩個(gè)礦區(qū)基本達(dá)到了有利區(qū)條件，而其他礦區(qū)不能達(dá)到有利區(qū)條件。

表2　湖南省重點(diǎn)礦區(qū)煤層氣資源特征

3　湖南省煤層氣勘查、研究、開發(fā)現(xiàn)狀

湖南省煤層氣的勘查開發(fā)工作大致經(jīng)歷了幾個(gè)階段：

20世紀(jì)70、80年代，原煤炭部與國(guó)外合作，在漣源、白沙等礦區(qū)施工煤層氣井，蛇形山礦區(qū)建立地面瓦斯抽放系統(tǒng)，但由于基礎(chǔ)理論不完善、技術(shù)創(chuàng)新不足、抽放效率低、生產(chǎn)環(huán)節(jié)難以配合等導(dǎo)致煤層氣勘查開發(fā)進(jìn)展不大。

20世紀(jì)90年代，中南石油地質(zhì)局在洪山殿有利區(qū)塊實(shí)施了兩個(gè)煤層氣鉆井，其中湘煤1井點(diǎn)火火焰高達(dá)6m，平均日產(chǎn)2419m3，最高產(chǎn)量5624m3。

進(jìn)入21世紀(jì)，湖南省煤監(jiān)局和湖南省煤炭工業(yè)管理局分別在嘉禾縣和漣源市、宜章縣建立瓦斯地面抽放示范工程，以點(diǎn)帶面，強(qiáng)力推行瓦斯抽放。湖南省煤田地質(zhì)局不僅先后在短陂橋、馬田和桃水等礦區(qū)實(shí)施煤層氣參數(shù)井，而且對(duì)湖南省煤層氣預(yù)抽放技術(shù)進(jìn)行了理論研究[3]。2012年，國(guó)家發(fā)改委能源局實(shí)施了邵陽短陂橋煤層氣抽采實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，效果顯著，單井產(chǎn)量突破500m3/d。

截至2013年，湖南省所有的煤與瓦斯突出礦井都建立了瓦斯監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)施井下移動(dòng)抽采。坦家沖、蛇形山、浦溪、立達(dá)、山門水等煤礦建立了地面瓦斯抽采系統(tǒng)，并利用瓦斯發(fā)電，獲得了良好的效果。湖南省的煤層氣開發(fā)工作進(jìn)入“破冰”發(fā)展階段。

4　湖南省煤層氣發(fā)展“瓶頸”分析

湖南省經(jīng)過幾十年的努力，煤層氣開發(fā)尚未形成產(chǎn)業(yè)化，究其原因，存在以下幾個(gè)方面的癥結(jié)：①湖南省煤層氣賦存條件復(fù)雜，資源主要富集在一個(gè)個(gè)大小不等的孤立向斜中，各向斜地質(zhì)條件、儲(chǔ)層條件不同，增加了勘探、研究及開發(fā)利用的難度；②以往工作程度低，部分礦區(qū)缺乏基本的煤層氣評(píng)價(jià)參數(shù)，如滲透率、煤層氣壓力等；③湖南省煤層滲透率低，煤層吸附能力強(qiáng)，煤層氣壓力多處于欠壓-常壓狀態(tài)，資源豐度低，導(dǎo)致井下抽采和地面開發(fā)效果不佳，必須經(jīng)過引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，進(jìn)一步的壓裂提高透氣性；④煤礦企業(yè)僅停留在防止瓦斯事故的階段，對(duì)煤層氣利用意識(shí)不足，相應(yīng)支持政策的缺乏導(dǎo)致其投資缺乏積極性；⑤煤層氣產(chǎn)業(yè)鏈條斷節(jié)，目前湖南省尚無專門從事煤層氣開發(fā)利用的企業(yè)，上游抽采的煤層氣缺乏有效利用方式和與之配套的運(yùn)輸管線，抽采煤層氣僅少量就地發(fā)電民用。

5　湖南省煤層氣展望

針對(duì)湖南省煤層氣產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及煤礦安全生產(chǎn)形勢(shì)，認(rèn)為湖南省需要探索出一條適合自己的勘查開發(fā)模式，建議未來從以下幾個(gè)方面開展工作：

（1）湖南省煤層氣還處于勘查初步預(yù)查階段，建議對(duì)漣邵和郴耒煤田開展煤層氣資源潛力調(diào)查工作，科學(xué)評(píng)價(jià)湖南省煤層氣勘查前景及潛在資源量。

（2）由于13個(gè)重點(diǎn)含煤層氣礦區(qū)資源總量占全省的80%，建議對(duì)其進(jìn)行煤層氣資源綜合評(píng)價(jià)后，從中優(yōu)選出2～3個(gè)資源前景較好、開發(fā)難度小的礦區(qū)（如白沙、渣渡、永耒）建立煤層氣勘查開發(fā)示范區(qū)，取得成果之后再開發(fā)其他地區(qū)[4]。

（3）根據(jù)湖南省煤層氣賦存特點(diǎn)，建議湖南省采用井下抽采和地面開采相結(jié)合的模式實(shí)現(xiàn)煤層氣和煤炭資源綜合開采利用。例如，建立煤炭與煤層氣經(jīng)濟(jì)聯(lián)合體，共同采氣，風(fēng)險(xiǎn)共擔(dān)、盈利共享，既能防止煤礦生產(chǎn)安全隱患，又能取得良好的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和社會(huì)效益。

（4）建議根據(jù)湖南省煤層氣實(shí)際情況，制定湖南省煤層氣開發(fā)利用的相應(yīng)政策，不僅強(qiáng)化瓦斯治理，保障煤礦安全生產(chǎn)，而且要加強(qiáng)煤層氣開發(fā)利用，“變害為寶”。

（5）目前，湖南省頁巖氣勘查工作方興未艾，湘中及湘東南地區(qū)存在上泥盆統(tǒng)錫礦山組、下石炭系邵東組、孟公坳組、劉家塘組以及測(cè)水組，上二疊統(tǒng)龍?zhí)督M等6套頁巖氣烴源巖，未來這一地區(qū)將成為湖南省頁巖氣勘查工作重點(diǎn)，頁巖氣與煤層氣同屬非常規(guī)能源，且二者在平面上分布重疊，縱向上交叉，因此，未來需要加強(qiáng)煤層氣（煤炭）與頁巖氣的綜合勘查和開發(fā)工作[5]。

6　結(jié)論及建議

湖南省煤層氣資源具有總量大、可采系數(shù)高、埋深淺的特點(diǎn)，但根據(jù)《煤層氣勘查技術(shù)規(guī)范》分析，發(fā)現(xiàn)湖南省有洪山殿和渣渡等多個(gè)礦區(qū)基本達(dá)到了有利區(qū)條件。經(jīng)過多年的勘查工作，目前湖南省還處于煤層氣勘查的初步預(yù)查階段，只在少數(shù)地區(qū)實(shí)現(xiàn)了煤層氣開發(fā)利用發(fā)電，效果良好，但尚未形成產(chǎn)業(yè)化。未來湖南省要加強(qiáng)煤層氣的勘查，一方面在高瓦斯礦井采用井下抽采和地面開采相結(jié)合的模式實(shí)現(xiàn)煤炭與煤層氣聯(lián)合開發(fā)，另一方面要加強(qiáng)煤層氣（煤炭）與頁巖氣的聯(lián)合勘查開發(fā)。

[1]肖正輝，邵龍義，魯靜，等.湖南煤層氣資源及其分布特征[J].中國(guó)煤炭地質(zhì)，2010，22（3）：17～21.

[2]龔玉紅，李謀.湖南省煤層氣資源賦存特征及開發(fā)前景[J].地質(zhì)勘查，3（3）：109～111.

[3]龍新良，張志愛.湖南煤層氣地面鉆井抽采技術(shù)展望[J].煤炭技術(shù)，2008，27（10）：5～7.

[4]肖正輝，劉新華，楊榮豐，等.湖南煤炭與煤層氣資源的研究方向[J].中國(guó)煤炭地質(zhì)，2009，21（8）：15～16.

[5]何紅生，何大芳，李志能.湖南頁巖氣資源研究進(jìn)展與問題[J].煤炭技術(shù)，27（10）：8～11.

P618.11

A

1673-0038（2015）39-0234-03

2015-9-11

杜江（1988-），男，工程師，碩士研究生，主要從事煤層氣、頁巖氣勘查開發(fā)工作。