黃河北煤田煤層氣賦存特征及潛力評(píng)價(jià)

王秀東，李增學(xué)，張心彬，邵玉寶，鄭 雪，周明磊

(1.山東省煤田地質(zhì)規(guī)劃勘察研究院，濟(jì)南 250104；2.山東科技大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院，山東青島 266590)

0 引言

煤層氣是一種自生自儲(chǔ)的非常規(guī)清潔能源，是天然氣的接替能源之一，越來(lái)越受到人們的重視[1-2]。由于煤的孔隙比較發(fā)育，內(nèi)部表面積非常大，煤層內(nèi)儲(chǔ)藏了大量的氣體。隨著壓力的降低，煤層氣解吸并釋放出來(lái)，從而為生產(chǎn)和生活所用[3]。吳欣松(2004)認(rèn)為煤層氣研究大部分集中于山西、鄂爾多斯和徐州—兩淮等高瓦斯煤礦等地區(qū)[4]。而豫北—魯西、華北北緣等煤層氣聚集帶由于資源量小，含氣豐度低、埋藏深度大及煤變質(zhì)程度低等多種原因，對(duì)煤層氣勘探研究較少。

魯西地區(qū)煤層氣資源潛力可觀，然而勘探和研究程度較低。加之盆地地質(zhì)條件復(fù)雜、地震資料覆蓋不夠且部分資料品質(zhì)較差，以至于對(duì)該區(qū)資源潛力及成藏認(rèn)識(shí)不足。魯西地區(qū)上古生界煤系發(fā)育，地下熱源和巖漿活動(dòng)為有機(jī)質(zhì)成熟提供了保證，有些凹陷己具備二次生烴條件和較大的勘探潛力[5]。但因沉積演化上的不同，各盆地古生界煤系在二次生烴及成藏等方面存在較大差異，如古生界煤系烴源巖評(píng)價(jià)、熱史研究、煤系烴源巖二次生烴等都研究較少。

近年來(lái)，隨著黃河北煤田煤炭資源開(kāi)采的進(jìn)行，表明其存在煤層氣并具有一定的煤層氣勘探潛力。趙向光(2007)、孟彥如(2011)研究黃河北煤田的煤層氣氣源巖為山西組和太原組煤層[6-7]。范士彥等(2001)概述了黃河北煤田由于受巖漿侵入的影響，局部煤層氣含量較高，并對(duì)黃河北煤田的煤層氣資源量進(jìn)行了計(jì)算，對(duì)黃河北煤田深部的煤層氣進(jìn)行了估算，評(píng)述了煤層氣資源開(kāi)發(fā)的前景[8]。趙陽(yáng)等(2016)分析了黃河北煤田影響煤層氣賦存的各種控制因素，明確了本區(qū)域煤層氣賦存的主控因素，重新估算了煤層氣資源量[9]。本文在吸收前人研究成果的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)開(kāi)展黃河北煤層氣賦存特征及生氣潛力研究，為研究區(qū)煤層氣進(jìn)一步勘探提供一定的理論支撐。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

1.1 地質(zhì)構(gòu)造

黃河北煤田由于受魯中塊隆長(zhǎng)期上升隆起的影響，區(qū)域地層總體呈明顯的平緩的單斜構(gòu)造，地層走向N50°E，傾向N40°W，傾角5°～8°。煤田內(nèi)次一級(jí)褶曲發(fā)育，沿地層走向發(fā)育一組短軸狀、軸向北東向的背向斜，均屬規(guī)模小的波狀起伏。煤田內(nèi)斷層較發(fā)育，構(gòu)造復(fù)雜程度中等[10-11]。

黃河北地區(qū)的構(gòu)造演化與山東大地構(gòu)造演化具有一致性，從該區(qū)地層分布上看，中生界缺失，新生界僅接受了新近系沉積，并且上古生界遭到了較大程度的剝蝕。工作區(qū)大地構(gòu)造位置位于華北陸塊(Ⅰ)-魯西隆起(Ⅱ)-魯中隆起(Ⅲ)-泰山-沂山斷隆(Ⅳ)-齊河凸起(Ⅴ)(圖1)。黃河北地區(qū)于燕山期晚期，隨魯西隆起一同抬升，于喜馬拉雅期東營(yíng)幕定型；在此期間，上古生界煤系頂部及上覆中生界遭到了徹底剝蝕；新近紀(jì)末期以來(lái)，由于渤海灣地區(qū)巖石圈下面的地幔物質(zhì)的冷縮作用發(fā)生整體凹陷，黃河北地區(qū)也隨同一起下沉接受了部分新近系及第四系沉積。

圖1 黃河北地區(qū)構(gòu)造位置Figure 1 Tectonic setting of Huanghebei coalfield

1.2 地層分布

黃河北煤田地層區(qū)劃屬華北地層區(qū)魯西分區(qū)的一部分，石炭、二疊紀(jì)煤系假整合于中奧陶統(tǒng)石灰?guī)r之上[10]。煤系基底奧陶系與寒武系出露于黃河南岸的長(zhǎng)清至平陰一帶，組成中低山、丘陵區(qū)。石炭、二疊紀(jì)煤系則被相當(dāng)厚的第四系、新近系所覆蓋，成為隱蔽煤田。區(qū)內(nèi)缺失志留系、泥盆系、下石炭統(tǒng)等。黃河北煤田含煤地層主要發(fā)育于石炭-二疊系，主要沉積地層為太原組和山西組。太原組(C2P1t)為黃河北煤田的主要含煤地層，地層厚度150～175m，含有煤6～14煤等煤層。山西組(P1-2s)也是該地區(qū)重要含煤地層之一，地層厚度100～150m，含煤地層為3～5層，局部可采煤層1～2層。

2 煤層

2.1 煤層厚度及分布情況

據(jù)已有的勘查成果資料可知，黃河北煤田含煤地層含煤14層，其中1～5層煤賦存于山西組，6～14層煤賦存于太原組。含煤地層總厚245m，其中可采和局部可采煤層為5、6、7、8、10、11、13等7層，可采煤厚4～9m，平均厚度5.5m?？刹擅簩又?，7、10、11、13等4層屬于普遍發(fā)育的主要煤層，5、6、8煤層僅在黃河北煤田東部工作區(qū)局部可采。可采煤層13煤屬穩(wěn)定的中厚煤層，整個(gè)煤田普遍可采；11煤層在煤田西部屬穩(wěn)定—較穩(wěn)定煤層，其它煤層屬較穩(wěn)定—不穩(wěn)定煤層(表1)。

表1 黃河北地區(qū)各可采煤層情況Table 1 Simplified statement of mineable coal seam conditions in Huanghebei coalfield

從分布上看，黃河北煤田可采煤層7層，其第5、6、8煤只在袁莊附近局部可采，其它地區(qū)均不可采。因此，就可采煤層的層數(shù)來(lái)說(shuō)，存在“東多西少”的特點(diǎn)。在7層可采煤層中，全煤田發(fā)育且穩(wěn)定可采的7、10、11、13煤，全部位于含煤地層的中、下部，而且自上而下煤層平均厚度逐漸增大。因此可采煤層在含煤地層剖面上的分布特點(diǎn)是“上薄下厚”。全煤田發(fā)育的4個(gè)煤層，每個(gè)煤層厚度變化都具有“西厚東薄”的特點(diǎn)，即具有自西向東煤厚逐漸變薄的規(guī)律，其中11煤變化最為典型，而第7、10、13等3層煤(特別是13煤)，卻存在兩段自西向東煤厚逐漸變薄的變化特點(diǎn)：從邱集井田至長(zhǎng)清地區(qū)為一段，煤層由厚變??；自袁莊地區(qū)向東為另一段，煤層再次由厚變薄。

2.2 煤質(zhì)特征

2.2.1 水分(Mad)

各煤層原煤空氣干燥基水分兩極值0.30%～4.62%，浮煤兩極值0.33%～3.54%，平均值均為1%～2%。煤中水分小占空間少，有利于煤層氣的賦存。11焦原煤水分兩極值1.88%～7.53%，浮煤兩極值0.13%～6.20%，原、浮煤平均值在3.45%～3.76%，天然焦相對(duì)煤層來(lái)說(shuō)水分偏高。

2.2.2 灰分(Ad)

各煤層原煤干燥基灰分兩極值5.39%～39.89%，平均值多在20%以上，多屬以中灰為主的特低灰—中高灰煤；浮煤灰分兩極值2.88%～16.99%，平均值多小于10%，屬以特低灰為主的特低—低灰煤。自上而下，煤層平均灰分總體略有下降趨勢(shì)。11焦原煤灰分兩極值19.84%～50.90%，平均值23.15%；浮煤兩極值2.81%～12.42%，平均值7.42%；天然焦的平均灰分與煤層相差不大，最大值偏大。

2.2.3 揮發(fā)分產(chǎn)率(Vdaf)

各煤層原煤干燥無(wú)灰基揮發(fā)分產(chǎn)率兩極值4.15%～46.84%、浮煤兩極值3.20%～46.22%，指標(biāo)區(qū)間變化較大；5、7、10、11、13煤層平均值多在30%左右，屬以中等、中高揮發(fā)分為主的特低—高揮發(fā)分煤；11焦揮發(fā)分產(chǎn)率則多小于10%?？傮w上來(lái)說(shuō)：同一煤層在不同的勘查區(qū)差距也大，這是由于變質(zhì)程度不同造成的。

2.3 顯微煤巖特征

煤巖組分是煤的基本成分，是煤層氣的生氣母質(zhì)，所以是影響煤層氣組成的首要因素[12-13]。殼質(zhì)組通常相對(duì)富氫，是煤成氣的主要顯微組分，具有很高的產(chǎn)烴率，產(chǎn)物主要為氣態(tài)烴和部分液態(tài)烴[14]。三種煤巖組分的烴氣產(chǎn)率，以殼質(zhì)組最高，其次是鏡質(zhì)組，惰性組最低[15-17]。在煤的顯微組成中，鏡質(zhì)組不僅是重要的生氣組分，也是重要的吸附組分，對(duì)煤層氣的儲(chǔ)集具有絕對(duì)的控制影響[18]。

黃河北煤田煤巖有機(jī)顯微組分均以鏡質(zhì)組為主，惰質(zhì)組次之，殼質(zhì)組少量(表2)。其中鏡質(zhì)組含量為33.4%～85.6%，以基質(zhì)鏡質(zhì)體(可見(jiàn)膠結(jié)碎屑惰質(zhì)體、絲質(zhì)體碎片及黏土、黃鐵礦等)為主，其次為結(jié)構(gòu)鏡質(zhì)體(胞腔多呈破碎狀或閉合狀，少數(shù)可見(jiàn)充填黏土礦物)，少數(shù)均質(zhì)鏡質(zhì)體、團(tuán)塊鏡質(zhì)體、碎屑鏡質(zhì)體。惰質(zhì)組含量為2.5%～38.4%，變化較大。惰質(zhì)組主要以絲質(zhì)體和半絲質(zhì)體(多呈破碎狀、碎片狀，可見(jiàn)胞壁斷裂胞腔破碎呈星狀結(jié)構(gòu)，胞腔多中空，少數(shù)充填黃鐵礦)為主，其次為碎屑惰質(zhì)體，少數(shù)粗粒體和微粒體，少見(jiàn)氧化絲質(zhì)體、菌類體。殼質(zhì)組含量在0～23.5%，5煤和7煤含量較高。殼質(zhì)組主要以孢子體為主，次為角質(zhì)體，少數(shù)樹(shù)脂體、碎屑惰質(zhì)體，偶爾可見(jiàn)瀝青體。無(wú)機(jī)顯微組分總體保持在3.0%～41.6%，均以黏土類為主，多為散粒狀、條帶狀、片狀、胞腔充填狀。

表2 黃河北煤田各煤層顯微組分統(tǒng)計(jì)Table 2 Statistics of coal seam macerals in Huanghebei coalfield

3 煤儲(chǔ)層特性

3.1 儲(chǔ)層溫度和壓力

儲(chǔ)層溫度是煤層氣富集能力的敏感條件，溫度直接影響到煤對(duì)煤層氣的吸附能力和解吸速度。從儲(chǔ)氣角度來(lái)看，溫度越低，吸附量越大；而從開(kāi)采角度來(lái)說(shuō)，溫度的升高有利于煤層氣的解吸[19]。本次煤層氣調(diào)查孔C1601及趙官區(qū)施工的三口煤層氣參數(shù)孔實(shí)測(cè)煤儲(chǔ)層溫度，煤層儲(chǔ)層溫度變化范圍24.91～32.06℃，本區(qū)平均地溫梯度為1.5℃/100m。

煤儲(chǔ)層壓力是影響煤層氣開(kāi)發(fā)的重要參數(shù)之一[20]，煤儲(chǔ)層壓力的大小與煤層埋深有關(guān)，從測(cè)試結(jié)果看，煤層埋藏越深，煤儲(chǔ)層壓力越高。在氣井排采時(shí)，煤儲(chǔ)層壓力越高，越容易降壓排采，越有利于煤層氣的產(chǎn)出[21]。根據(jù)區(qū)內(nèi)已施工的三口煤層氣參數(shù)井測(cè)試的煤儲(chǔ)層壓力數(shù)據(jù)可以看出，該區(qū)實(shí)測(cè)各煤層儲(chǔ)層壓力為0.49～7.04MPa，壓力梯度為0.104～0.970MPa/100m，為低壓儲(chǔ)層至常壓儲(chǔ)層。

3.2 煤的吸附性

煤對(duì)甲烷具有較強(qiáng)的吸附性，而煤吸附能力的大小不僅取決于煤的顯微組分、變質(zhì)程度以及孔隙特征等內(nèi)在因素，而且還受控于儲(chǔ)層壓力、儲(chǔ)層溫度及含水飽和度等外在條件[22]。煤的等溫吸附曲線反映了在一定儲(chǔ)層溫度、不同壓力下煤層通過(guò)吸附存儲(chǔ)甲烷的能力[23]。因此，煤層對(duì)甲烷氣體的吸附能力，決定了煤層氣在煤儲(chǔ)層中的賦存狀態(tài)、儲(chǔ)集能力和煤層氣產(chǎn)出過(guò)程。Langmuir體積(VL)代表煤儲(chǔ)層最大吸附量，Langmuir壓力(PL)反映煤層解吸的難易程度。通常用Langmuir體積和Langmuir壓力來(lái)描述煤的吸附特性，這兩個(gè)參數(shù)可通過(guò)等溫吸附實(shí)驗(yàn)得出[24]。針對(duì)黃河北地區(qū)趙官煤礦范圍Z1801、Z2201、Z2601三口煤層氣參數(shù)井開(kāi)展實(shí)驗(yàn)測(cè)試，得到煤層氣參數(shù)井高壓等溫吸附實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并繪制了煤層的等溫吸附曲線圖(圖2)。

可以看出，7煤層空氣干燥基Langmuir體積一般為24.81～28.22m3/t；干燥無(wú)灰基Langmuir體積一般為34.93～37.40m3/t；Langmuir壓力為3.26～3.51MPa。10煤層空氣干燥基Langmuir體積平均為30.02m3/t；干燥無(wú)灰基Langmuir體積平均為37.65m3/t；Langmuir壓力為3.22MPa。11煤層空氣干燥基Langmuir體積為19.09m3/t；干燥無(wú)灰基Langmuir體積為21.94m3/t；Langmuir壓力為5.92MPa。13煤層空氣干燥基Langmuir體積一般為25.19～29.33m3/t；干燥無(wú)灰基Langmuir體積一般為32.13～40.87m3/t；Langmuir壓力為4.03～4.21MPa(表3)。

表3 煤層等溫吸附實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)Table 3 Coal seam isothermal adsorption experiment data

一般情況下，煤的吸附性主要受煤變質(zhì)程度的控制，因此，煤級(jí)的分布基本上反映了在區(qū)域上煤的吸附特性。區(qū)內(nèi)各煤層煤變質(zhì)程度主要受巖漿巖侵入影響，巖漿巖的分布情況控制著煤變質(zhì)變化區(qū)域。

(a.7煤；b.10煤；c.11煤；d.13煤)圖2 黃河北煤田煤層等溫吸附曲線Figure 2 Coal seam isothermal adsorption curves in Huanghebei coalfield

本次工作收集樣品多集中在各煤層的高變質(zhì)區(qū)域，從實(shí)驗(yàn)以上數(shù)據(jù)看，上組煤層即7和10煤層的吸附能力較強(qiáng)。下組煤層即11與13煤層由于多遭受巖漿巖侵入影響，特別是11煤層礦井內(nèi)大部分區(qū)域直接遭受巖漿巖侵蝕，煤已經(jīng)蝕變?yōu)樘烊唤?，其吸附性反而大大降低?/p>

3.3 滲透性

滲透性是煤儲(chǔ)層評(píng)價(jià)以及勘探開(kāi)發(fā)的一項(xiàng)重要內(nèi)容，煤層的滲透性也受到煤體結(jié)構(gòu)以及裂隙特征等因素的控制[25]。因此，對(duì)煤層滲透性的研究具有非常重要的意義。黃河北地區(qū)內(nèi)的煤體未遭受強(qiáng)烈構(gòu)造破壞，各煤層多受輕微構(gòu)造破壞，煤體結(jié)構(gòu)主體為原生結(jié)構(gòu)至碎裂結(jié)構(gòu)。11煤層由于大面積遭受巖漿巖侵入破壞，煤體結(jié)構(gòu)破壞較嚴(yán)重。7、10、13煤層保存較好，大都以半亮型為主，其次為半暗煤。

裂隙是煤化作用或構(gòu)造應(yīng)力作用過(guò)程中的產(chǎn)物，其在煤層中是普遍存在的[26]。裂隙是煤層氣在煤儲(chǔ)層中運(yùn)移的主要通道，是煤儲(chǔ)層具有滲透性的先決條件[27]。一般情況為，宏觀煤巖類型為光亮型煤較暗淡型煤的裂隙發(fā)育，且裂隙連通性較好；煤體結(jié)構(gòu)為碎裂結(jié)構(gòu)煤裂隙較原生結(jié)構(gòu)煤發(fā)育，且裂隙連通性較好。且7、10及13煤層都不同程度發(fā)育少量構(gòu)造裂隙，與層理近30°～60°交角。

煤儲(chǔ)層滲透率的大小和滲透方向與煤中裂隙的發(fā)育特征有一定的關(guān)系。滲透率作為煤儲(chǔ)層評(píng)價(jià)的關(guān)鍵參數(shù)，煤層滲透性的好壞直接影響著煤層氣的產(chǎn)出速率和煤層氣井的產(chǎn)氣歷程[28]。通過(guò)對(duì)黃河北地區(qū)趙官煤礦范圍內(nèi)Z1801、Z2201、Z2601三口煤層氣井勘探試驗(yàn)，實(shí)測(cè)7煤、10煤、13煤各煤層滲透率范圍為0.12～6.35mD(表4)，與國(guó)內(nèi)其它地區(qū)煤層相比，本區(qū)各煤層的滲透性比較好。

表4 黃河北煤田煤層滲透率Table 4 Coal seam permeabilities in Huanghebei coalfield

4 煤層氣儲(chǔ)層含氣性特征

4.1 煤層氣生成機(jī)理及賦存狀態(tài)

煤中的有機(jī)質(zhì)在煤化過(guò)程中一般經(jīng)歷兩個(gè)成氣時(shí)期，一是生物化學(xué)成氣時(shí)期，這個(gè)時(shí)期主要生成二氧化碳?xì)怏w；二是煤化作用成氣時(shí)期，這個(gè)過(guò)程產(chǎn)生的氣體以甲烷氣體為主，伴有重?zé)N類及二氧化碳等氣體。黃河北煤田煤層的煤巖鏡質(zhì)體最大反射率為0.70%～2.50%，其變質(zhì)階段相應(yīng)為Ⅱ～Ⅸ階段，說(shuō)明煤層氣主要為煤變質(zhì)作用階段生成。

一般說(shuō)來(lái)，煤層氣以3種狀態(tài)存在于煤層之中，吸附在煤孔隙的內(nèi)表面上；以游離態(tài)分布于煤的孔隙中，其中大部分存在于各類裂隙之中；溶解于煤層內(nèi)的地下水中[29]。上述這3種狀態(tài)主要是針對(duì)甲烷而言，煤中的各種重?zé)N組分是處于氣態(tài)還是液態(tài)，這取決于煤儲(chǔ)層的溫度和氣體壓力。

根據(jù)統(tǒng)計(jì)，黃河北煤田煤層氣絕大部分以吸附狀態(tài)存在于煤層微孔隙之中，占總氣體體積的49%～99%，游離氣占總氣體體積的1%～51%，多數(shù)小于10%(圖3)。

圖3 黃河北煤田煤中吸附氣與游離氣所占百分比Figure 3 Proportions of CBM in adsorbed state and in free state in Huanghebei coalfield

4.2 煤層含氣性

煤層氣含量是表征煤儲(chǔ)層特征的關(guān)鍵參數(shù)之一，直接控制著煤層氣資源量的大小，對(duì)煤層氣可采性的預(yù)測(cè)有直接影響，是煤層氣資源勘探開(kāi)發(fā)和煤礦瓦斯災(zāi)害危險(xiǎn)程度評(píng)價(jià)及治理工程設(shè)計(jì)的重要依據(jù)[30-32]。

黃河北煤田賦存一定厚度的多層煤層、煤質(zhì)條件為煤層氣的生成、儲(chǔ)集、富集提供了良好的物質(zhì)基礎(chǔ)。針對(duì)黃河北煤田長(zhǎng)清、趙官鎮(zhèn)、旦鎮(zhèn)、潘店、靳家、高王、毛莊等七個(gè)勘探區(qū)煤層氣(甲烷+重?zé)N)資料進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)(表5)。

表5 黃河北煤田煤層富氣性分級(jí)Table 5 CBM richness classification in Huanghebei coalfield

續(xù)表

黃河北煤田甲烷帶主要位于長(zhǎng)清勘探區(qū)5、10、13煤層，煤層甲烷成分占51.40%～82.19%，長(zhǎng)清勘探區(qū)5煤層，含量在0.048～15.281m3/t，平均6.315m3/t，局部為富甲烷區(qū)。趙官鎮(zhèn)勘探區(qū)的7、10煤層局部部位也有甲烷分布，煤層甲烷成分在55.20%～61.79%，含量在0.232～10.550m3/t、0.118～16.231m3/t，為局部富甲烷區(qū)。從總體上看，上煤組含氣量峰值普遍較高，從5煤至10煤含氣量呈現(xiàn)出“上下高，中間低”的趨勢(shì)，下煤組含氣量明顯降低。

氮?dú)?甲烷帶位于長(zhǎng)清勘探區(qū)的5、7、10、11、13煤層；趙官鎮(zhèn)勘探區(qū)的7、10、11、13煤層；旦鎮(zhèn)勘探區(qū)10煤層；靳家勘探區(qū)的5煤層；高王勘探區(qū)的5、7、10、13煤層、毛莊勘探區(qū)的13煤層等局部部位。長(zhǎng)清勘探區(qū)的5、7、10、11、13煤層；趙官鎮(zhèn)勘探區(qū)的7、10煤層；毛莊勘探區(qū)的13煤層等局部部位含量在4～8m3/t，為主要的含甲烷區(qū)。其它煤層基本小于4m3/t，為貧甲烷區(qū)。

5 煤層氣資源潛力評(píng)價(jià)

煤層氣發(fā)育有利區(qū)預(yù)測(cè)對(duì)煤層氣勘探來(lái)說(shuō)，煤層氣有利區(qū)優(yōu)選參考因素較多，包括煤層埋深、凈厚度、含氣量、滲透率、含氣飽和度、灰分含量等，對(duì)于煤層埋深適中、凈厚度大、熱、含氣量高、滲透率高、含氣飽和度高、灰分含量低，則有利于煤層氣生成[33]。

根據(jù)以往的研究，單位體積煤層的生氣量與煤層厚度之間并不存在因果聯(lián)系。但是，由于煤儲(chǔ)層本身就是一種高度致密的低滲透性巖層，上部分層和下部分層對(duì)中部分層封蓋作用顯著。煤儲(chǔ)層厚度越大，中部分層中煤層氣向頂?shù)装鍞U(kuò)散的路徑就越長(zhǎng)，擴(kuò)散阻力就越大，對(duì)煤層氣的保存就越有利。因此，出現(xiàn)某些地區(qū)煤厚與含氣量之間具有正相關(guān)趨勢(shì)。

對(duì)黃河北煤田煤層氣可采性地質(zhì)條件綜合分析的基礎(chǔ)上，確定煤層氣資源相對(duì)有利區(qū)及較有利區(qū)評(píng)價(jià)參數(shù)和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)(表6)。

表6 煤層瓦斯資源有利區(qū)評(píng)價(jià)參數(shù)及標(biāo)準(zhǔn)Table 6 Coal seam gas resources favorable area assessment parameters and criteria

根據(jù)上述評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，采用地質(zhì)參數(shù)疊置的方法確定出黃河北煤田有利區(qū)塊為趙官區(qū)和長(zhǎng)清區(qū)。優(yōu)選的煤層氣資源相對(duì)有利區(qū)位于黃河北煤田南部，構(gòu)造相對(duì)簡(jiǎn)單，基本處于地下滯流區(qū)，煤儲(chǔ)層滲透性相對(duì)較好，儲(chǔ)層壓力較高，壓力梯度屬正常類型。主要發(fā)育5、7、10、11和13煤層，煤層總厚度大于5m，總面積為58.40km2，煤層氣儲(chǔ)量為15.53億m3，按照地質(zhì)儲(chǔ)量規(guī)模為小型煤層氣田，煤層氣資源豐度為0.266億m3/km2，按照煤層氣田儲(chǔ)量豐度大小，屬于低豐度氣田。因此，優(yōu)選出的煤層氣資源有利區(qū)為一低豐度的小型煤層氣田。

6 結(jié)論

1)黃河北煤田煤層發(fā)育良好，可采和局部可采煤層7層，可采煤厚平均厚度5.5m。煤巖有機(jī)顯微組分均以鏡質(zhì)組為主，惰質(zhì)組次之，殼質(zhì)組少量，利于煤層氣產(chǎn)生。

2)黃河北煤田煤層儲(chǔ)層溫度變化不大，為低壓儲(chǔ)層至常壓儲(chǔ)層，可采煤層7煤和10煤層的吸附能力較強(qiáng)，各煤層滲透性好。

3)黃河北煤田煤層氣主要為煤化作用成氣，煤層具備一定的含氣性，從總體上看，上煤組含氣量峰值普遍較高，從5煤至10煤含氣量呈現(xiàn)出“上下高，中間低”的趨勢(shì)，下煤組含氣量明顯降低；絕大部分以吸附狀態(tài)存在于煤層微孔隙之中，游離氣較少。

3)通過(guò)多參數(shù)綜合評(píng)價(jià)，優(yōu)選出黃河北煤田有利區(qū)塊為煤田南部的趙官區(qū)和長(zhǎng)清區(qū)，屬于低豐度的小型煤層氣田。