阜新煤田劉家區煤層氣賦存特征

（東北煤田地質局一○七勘探隊，遼寧 阜新 123000）

阜新煤田劉家區煤層氣賦存特征

李銀川

（東北煤田地質局一○七勘探隊，遼寧 阜新 123000）

阜新煤田劉家區煤炭資源豐富，煤層氣含量高。該區煤層氣如被廣泛開發利用，則能大大地節約煤炭資源，改善城市空氣污染狀況，其經濟效益和社會效益是不可估量的。本文研究了劉家區煤層氣的賦存規律，對該區煤層氣資源開發利用具有指導意義。

煤層氣；煤層氣含量；賦存特征；劉家區

1 前言

劉家區位于遼寧省阜新市中心以南5公里處，阜新礦區中部。東西長約7.85公里，南北寬約2.51公里，煤層可采面積19.85平方公里。地理坐標為：

東經：120°35’38”～121°42’00”

北緯：41°55’00”～41°59’00”

劉家區煤炭資源豐富，又有較高的煤層氣含量，因此列為阜新礦區煤層氣勘探首選靶區。1994年至2002年，東北煤田地質局一○七勘探隊已在該區竣工煤層氣井八口，單井穩定日產氣量均在3000m3/d以上，其中LJ-3井日產氣量達7000m3/d，現已獲得國家驗收批準的煤層氣含量52.17億立方米，表明該區具有可觀的煤層氣開采資源和開發潛力。

劉家區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條件。

表1 劉家井田主要可采煤層統計表

2 煤炭資源

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

2.1 煤層。劉家區煤系地層中為中生界下白堊統阜新組。該區是整個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。見表1。

2.2 煤質。劉家區煤類以長焰煤為主，深部有少量氣煤，顯示了深部煤層變質程度高于淺部的區域變質規律。見表2。

表2 劉家井田主要煤層煤質化驗主要指標綜合表

3 煤層氣含量

劉家區煤層氣含量較高，據以往解吸資料，最高12.60m3/t，一般在9.5m3/t。見表3。

4.1 地質構造。在自然狀態下，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散、運移。而斷層則可能截斷

表3 劉家井田以往鉆井煤層氣解吸組分測試情況一覽表

表4 DST裸眼試井儲層參數表

另外根據鄰近礦井瓦斯涌出量很高，淺部的五龍礦、西部的王營子礦均為超級瓦斯礦井。相對涌出量在16.82m3/t和31.22m3/t，兩個礦井均發生過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，但總的來看，還是深部略高于淺部。

4 煤層氣地質條件

煤層本身具有生、儲同層的特點，煤的有機質豐度、有機質類型、煤巖組分和變質程度都會影響生氣能力，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底板，可以對煤層起到封閉作用，然而通過現今的煤層氣含量與原生氣的含量比較，可以看出，大部分氣體已經逸散。在漫長的地質歷史中，它們以擴散、滲透等多種形式，通過煤層露頭、頂底板的風化裂隙、開放性的構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律實質上是研究煤層儲氣能力的煤層氣的運移、逸散的規律。從劉家煤層氣賦存規律看，主要與地質構造、火成巖、煤層埋藏深度、圍巖有關。煤層的接觸關系，使之與非滲透性巖石接觸，阻或減緩了煤層氣的運移。褶曲則可能造成封閉的儲集場所。一般局部構造也可能改變煤層厚度和結構，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、規模及封閉性能，對煤層氣的賦存起著一定的控制作用。本地區煤層氣含量分布的差異性主要受埋深及井田構造所控制。晚侏羅世含煤巖系主要經歷了燕山早期、晚期兩次構造變形。盆地內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。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，且煤氣含氣量相對較高。

劉家區以北東～北北東向寬緩向斜構造形態為主，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有大的變化。區內斷層不多，但均為正斷層，雖然沒大的破碎帶，但由于斷層兩側裂隙較發育，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，斷裂裂隙發育，為火成巖墻（床）分布區（帶），煤層氣易于逸散，煤層氣中氣含量通常較小；但是該區煤層無露頭和大斷層與地表聯通，同時煤層中的斷裂裂隙造成的適當空間有助于煤層中的吸附氣解析成游離氣，從而導致瓦斯壓力增高，形成裂隙氣賦存的有利區（帶）。

4.2 火成巖。劉家區火成巖只是第三紀輝綠巖一種，為喜山期運動的產物。大量的輝綠巖巖漿沿燕山早期斷裂侵入煤層，并以多種形式產出，有巖墻、巖床、巖株等，它對含煤地層有機質的演化可產生較大的影響，在裂隙接觸帶中常見有天然焦。因此可以認為，含煤地層的有機質在短期高溫條件下同樣會產生大量的甲烷氣，這對于劉家井田低變質煙煤來說，含煤地層的巖漿熱變質對于促進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完整性，對煤層氣的保存和開發是不利的，但由于火成巖墻（床）在冷凝過程中產生的各種收縮裂隙，構成煤層氣良好的運移和儲集通道，是裂隙氣賦存的有利區（帶）。鄰近的五龍礦和王營子礦在井下掘進時，一到輝綠巖附近的變焦帶，瓦斯即增大，因此，井下掘進到天然焦附近則立即中止。如果能有效地利用這一點，有可能提高單井產氣效率。

4.3 煤層埋深。隨著煤層深度的增加，煤層氣含量增高。雖然劉家區的煤層傾角較緩，作為同一層的煤層來看，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。劉家區的圍巖性質總的來看比較好，煤層頂底板巖性多為粉砂巖、泥巖、炭質泥巖及穩定的薄煤層。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，阻止了煤層的運移和逸散。根據劉家區煤礦勘探報告，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僅為7.07m3/t。

結語

綜上將影響劉家煤層氣賦存條件的地質因素做了敘述。總的來看，劉家區煤層氣資源條件比較好，具有面積小、層數多、厚度大、小而肥的特點，而且又有較高的煤層氣含量和較好的煤層氣地質條件。另外，劉家區地面施工條件好，沒有建筑物，距市區近，而且五龍礦和王營子礦已經進行瓦斯抽放工作，具有較好的外部開發條件。特別是現已竣工的八口煤層氣井，已經進入并網限量輸氣階段，每日向煤層氣集氣站供1.6萬立方米煤層氣，解決了6萬余戶城鎮居民和部分單位用氣問題，因此該區煤層氣資源的開發前景十分巨大。

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

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