黔西縣定新煤炭整裝勘查區(qū)煤層氣賦存特征及其資源潛力評(píng)價(jià)

孔維敏

（貴州煤礦地質(zhì)工程咨詢與地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，貴州貴陽(yáng)550006）

勘查區(qū)位于貴州省黔西縣北部，大地構(gòu)造屬上揚(yáng)子陸塊（Ⅲ級(jí)）黔北隆起區(qū)（Ⅳ四級(jí)）織金穹盆構(gòu)造變形區(qū)（Ⅴ），區(qū)域內(nèi)構(gòu)造形跡以一系列北東或北北東向的背斜、向斜及與之斜交的北東、北西兩個(gè)方向的斷裂為主?？辈閰^(qū)位于NE 向的金沙—黔西向斜之北西翼中段，面積211.58km2，扣除區(qū)內(nèi)與新田煤礦重疊區(qū)面積35.92km2后，勘查區(qū)實(shí)際面積為175.66km2。區(qū)內(nèi)含煤地層為龍?zhí)督M，煤炭資源豐富，保有資源量171683×104t；區(qū)內(nèi)煤層氣地質(zhì)資源儲(chǔ)量112.72×108m3，豐度為0.64×108m3/km2，煤層氣資源潛力較大屬中型氣藏，中等豐度。

1 地質(zhì)條件

1.1 地層

區(qū)內(nèi)地層由老至新有中二疊統(tǒng)茅口組（P2m），上二疊統(tǒng)龍?zhí)叮≒3l）、長(zhǎng)興組（P3c），下三疊統(tǒng)夜郎組（T1y）、茅草輔組（T1m），中三疊統(tǒng)松子坎組（T2s）及獅子山組（T2sh）及第四系（Q），其中龍?zhí)叮≒3l）為區(qū)內(nèi)含煤地層，系一套以海陸交互相沉積為主的含煤巖系，由細(xì)砂巖、粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥巖、石灰?guī)r、炭質(zhì)泥巖及煤層等組成，地層厚度110.85～151.17m，平均131.80m，含煤層數(shù)11～19層。

1.2 構(gòu)造

勘查區(qū)位于黔西向斜北西翼近軸部地帶，其構(gòu)造形態(tài)為一穹隆構(gòu)造，地層總體體走向NE，傾向以SE向?yàn)橹?，傾角一般為5°～10°，局部地段因構(gòu)造影響地層產(chǎn)狀有一定的變化。區(qū)內(nèi)次一級(jí)NE 向?qū)捑忨耷蛿鄬泳^發(fā)育，共發(fā)育次一級(jí)褶曲13 條，其中向斜8 條，背斜5 條；共發(fā)育斷層35 條，以正斷層為主，落差大于30m 的斷層27 條，大部斷層為高角度（＞60°）斷層，正斷層落差由淺向深逐漸變小，逆斷層落差由淺向深逐漸增大。無(wú)巖漿巖影響，其構(gòu)造復(fù)雜程度為中等。

1.3 水文地質(zhì)條件

勘查區(qū)位于黔西向斜核部地帶匯水區(qū)，勘查區(qū)基巖裸露，地形切割較深，地下水補(bǔ)給主要為大氣降水，煤層約有一半位于當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面以下。含煤地層龍?zhí)督M（P3l）為裂隙含水層，為煤礦床直接充水含水層，含水性弱。上覆地層長(zhǎng)興組（P3c），巖性為燧石灰?guī)r，夾粉砂質(zhì)泥巖或泥巖，上部為硅質(zhì)灰?guī)r，地層平均厚32.28m，通過(guò)區(qū)內(nèi)203鉆孔抽水結(jié)果顯示，該地層富水性弱；下伏地層茅口組（P2m），巖性為石灰?guī)r，堅(jiān)硬，巖溶、裂隙發(fā)育，富水性強(qiáng)?？傮w來(lái)說(shuō)勘查區(qū)屬底板巖溶水間接充水、龍?zhí)督M裂隙水直接充水的裂隙水充水礦床，水文地質(zhì)條件中等。

2 煤層賦存特征

2.1 煤層特征

2.1.1 含煤性及可采煤層

龍?zhí)督M為區(qū)內(nèi)主要含煤地層，含煤層數(shù)11～19層，煤層總厚9.52～22.32m，平均14.18m，含煤系數(shù)為10.76%。含可采煤層7 層，可采煤層平均厚9.40m，可采系數(shù)為7.13%；煤層采用平均厚8.42m，采用系數(shù)為6.39 %。

全區(qū)可采煤層為4、9 號(hào)，其中4 號(hào)煤層厚1.02～5.20m，平均厚2.84m，屬中厚煤層，含0～2 層夾石，一般為0～1 層，結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，屬較穩(wěn)定煤層，煤層厚度有一定的變化，由中部向四周逐漸變薄；9 號(hào)煤層厚0.85～4.27m，平均厚1.92m，屬中厚煤層，0～1層夾石，結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，屬較穩(wěn)定煤層。大部可采煤層為15號(hào)，厚0.40～3.24m，平均厚1.39m，屬薄煤層。含0～3 層夾石，一般為0～1 層，結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，煤層厚度有一定的變化，北至西部以及南東片區(qū)可采。局部可采煤層5、8、12、14 號(hào)，平均厚度分別為0.74m、0.67m、0.79m、0.82m，均為薄煤層，含0～1 層夾石，結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，煤層厚度變化較大，屬不穩(wěn)定煤層。

2.1.2 煤層頂、底板

各可采煤層平均間距2.96～26.68m，部分煤層底板即為相鄰煤層的頂板。區(qū)內(nèi)各可采煤層直接或間接頂板以泥巖、泥質(zhì)粉砂巖為主，其次為粉砂質(zhì)泥巖或粉砂巖，少數(shù)為細(xì)砂巖和灰?guī)r；除15號(hào)煤層底板為鋁土質(zhì)泥巖外，其余可采煤層底板以泥巖為主，其次為泥巖和泥質(zhì)粉砂巖為主。各煤層頂、底板巖石完整，裂隙不發(fā)育，結(jié)構(gòu)致密，封閉性和阻氣性較好。

2.2 煤質(zhì)特征

2.2.1 物理性質(zhì)

區(qū)內(nèi)各可采煤層以半亮型為主，少量半暗—半亮型煤及光亮—半亮型煤。煤巖組分多以鏡煤、亮煤為主，夾少量暗煤和絲炭。絲炭的含量不均，呈透鏡狀出現(xiàn)。黃鐵礦在煤中存在形式一般以結(jié)核狀、蠕蟲(chóng)狀為主。

2.2.2 煤變質(zhì)作用

區(qū)內(nèi)煤層鏡煤最大反射率（R°max）為3.75%～4.69%，平均為4.17%。鏡煤隨機(jī)反射率（R°rax）為3.23～3.96N/mm2，平均為3.55N/mm2。煤的變質(zhì)階段為Ⅶ1階段。

2.2.3 化學(xué)性質(zhì)及煤類

4、5、8、9、12、15號(hào)煤層屬中灰煤，14號(hào)煤層屬中高灰煤；9號(hào)煤層為中硫煤，4、5、8號(hào)煤層為中高硫煤，12、14、15 號(hào)煤層為高硫煤；4、5、8、9、12、14 號(hào)煤層均屬特低揮發(fā)份煤，15 號(hào)煤層均屬低揮發(fā)份煤；4、5、8、12、14號(hào)煤層為三號(hào)無(wú)煙煤；9、15號(hào)煤層為二號(hào)無(wú)煙煤。

2.3 含氣性

2.3.1 煤煤層氣組分及含氣性

煤層氣組分：區(qū)內(nèi)主要可采煤層瓦斯自然成分以甲烷（CH4）為主，濃度為41.55%～96.93%，平均74.35%，平均含量最高為87.93%（5 號(hào)煤）， 最低為67.30%（8號(hào)煤），平均74.56%；其次為氮?dú)猓∟2）和二氧化碳（CO2），平均濃度分別為21.35%、3.74%。

煤層氣含量：區(qū)內(nèi)主要可采煤層甲烷含量最大為11.97mL/g·daf（12 號(hào)煤），最小為10.10mL/g·daf（14號(hào)煤），平均為11.09mL/g·daf；可燃?xì)怏w(CH4+重?zé)N)含量最大為12.00mL/g·daf（12 號(hào)煤），最小為10.15mL/g·daf（14 號(hào)煤），平均為11.12mL/g·daf。區(qū)內(nèi)各可采煤層屬富甲烷煤層。各可采煤層煤層氣組分及含量見(jiàn)表1。

2.3.2 煤層氣變化規(guī)律

垂向上，各煤層煤層氣含量隨深度的增加而增高，同一煤層厚度增大，瓦斯含量亦增高，在煤層淺部露頭處及斷層處瓦斯含量相對(duì)偏低。見(jiàn)圖1。

圖1 瓦斯?jié)舛群屯咚钩煞挚v向分布圖

平面上，全區(qū)可采煤層4、9號(hào)煤層含氣量以高瓦斯分布為主，局部為含瓦斯分布（圖2、圖3）；大部可采煤層15號(hào)以高瓦斯分布為主，勘查區(qū)東部為含瓦斯分布；布局可采煤層除8號(hào)為含瓦斯分布外，5、12、14號(hào)煤層均為高瓦斯分布。

3 參數(shù)井測(cè)試

3.1 試井目的及要求

勘查區(qū)內(nèi)部署1705 鉆孔作為煤層氣參數(shù)井，按設(shè)計(jì)要求對(duì)本井5、8、9、12、14、15 號(hào)煤層進(jìn)行測(cè)試，獲取煤儲(chǔ)層參數(shù)值，為該區(qū)的煤層氣評(píng)價(jià)提供可靠的參數(shù)依據(jù)。其中12 號(hào)煤層注入/壓降試驗(yàn)及原地應(yīng)力測(cè)試不滿足國(guó)標(biāo)和測(cè)試的要求，無(wú)法獲取可靠的煤儲(chǔ)層參數(shù)，因此，注入/壓降試驗(yàn)的測(cè)試成果只采用5、8、9、14、15號(hào)煤層的，12號(hào)煤層的數(shù)據(jù)僅供參考。

表1 各可采煤層煤層氣成分及含量統(tǒng)計(jì)表

圖2 4號(hào)煤層瓦斯含量等值線圖

圖3 9號(hào)煤層瓦斯含量等值線圖

3.2 測(cè)試成果

1705號(hào)參數(shù)井測(cè)試成果表明，煤巖層滲透性較低、導(dǎo)流能力低，屬于差儲(chǔ)集層；從儲(chǔ)層壓力、儲(chǔ)層壓力梯度分析5、8、9號(hào)煤層均屬于欠壓儲(chǔ)層。從煤層破裂壓力梯度、閉合壓力梯度、破裂壓力分析，5、8、9、14、15號(hào)煤層的地應(yīng)力參數(shù)均在正常范圍內(nèi)。參數(shù)井注入/壓降測(cè)試成果見(jiàn)表2。

表2 1705參數(shù)井注入/壓降測(cè)試成果數(shù)據(jù)表

4 資源量及潛力評(píng)價(jià)

根據(jù)《煤層氣資源/儲(chǔ)量規(guī)范》DZ/T0216-2010，無(wú)煙煤中煤層氣資源儲(chǔ)量計(jì)算塊段空氣干燥基含氣量下限為8m3/t。因此5、14、15號(hào)煤層未予算量。采用體積法估算區(qū)內(nèi)煤層氣資源量，參與估算煤層為4、8、9、12號(hào)煤層，共4層。

通過(guò)估算，區(qū)內(nèi)煤層氣推斷地質(zhì)資源儲(chǔ)量112.72×108m3，煤層氣資源潛力較大。見(jiàn)表3。

表3 煤層氣推斷地質(zhì)儲(chǔ)量估算表

根據(jù)《煤層氣資源/儲(chǔ)量規(guī)范》DZ/T0216-2010，區(qū)內(nèi)煤層氣儲(chǔ)量規(guī)模為中型氣藏。資源豐度為112.72×108m3/175.66km2=0.64×108m3/km2，屬中等豐度。煤層埋深大部分位于500～1000m，屬中等埋深。

5 結(jié)論

龍?zhí)督M為本區(qū)含煤地層，含可采煤層7 層，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，薄—中厚層。煤層埋深大部分位于500～1000m，屬中等埋深。有利于煤層氣的勘查開(kāi)發(fā)。

區(qū)內(nèi)各可采煤層屬富甲烷煤層，含氣性好。區(qū)內(nèi)注入/壓降試驗(yàn)表明，區(qū)內(nèi)滲透性較差，煤層導(dǎo)流能力較弱，對(duì)煤層氣的開(kāi)發(fā)帶來(lái)一定的難度。

區(qū)內(nèi)煤層氣資源潛力較大，地質(zhì)資源儲(chǔ)量112.72×108m3，資源豐度為0.64×108m3/km2，屬中型氣藏，中等豐度。