貴州省水城縣化樂井田煤層氣資源評價(jià)及有利區(qū)優(yōu)選

李向峰 邱小龍 王 軍 郝 琦

(貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)開發(fā)局一一三地質(zhì)大隊(duì)，貴州 553001)

貴州省水城縣化樂井田煤層氣資源評價(jià)及有利區(qū)優(yōu)選

李向峰 邱小龍 王 軍 郝 琦

(貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)開發(fā)局一一三地質(zhì)大隊(duì)，貴州 553001)

基于保存完整且煤層厚度大的化樂井田煤田地質(zhì)特征分析，研究了井田內(nèi)煤層厚度特征、煤儲(chǔ)層物性特征、煤層瓦斯含量等相關(guān)特征參數(shù)，優(yōu)選了區(qū)內(nèi)煤層氣有利區(qū)塊，獲得區(qū)內(nèi)煤層氣的資源量229.69億m3，資源豐度為1.96億m3/km2，為下一步區(qū)內(nèi)煤層氣的勘探開發(fā)提供了資源保障。

化樂井田 煤層氣 煤層厚度 瓦斯含量 有利區(qū)

化樂井田地處貴州省六盤水市水城縣比德鄉(xiāng)、化樂鄉(xiāng)及六枝特區(qū)新場鄉(xiāng)、牛場鄉(xiāng)境內(nèi)，礦區(qū)走向長15～18km，傾向?qū)?.5～6.5km，面積72.37km2。為了探明煤層分布及煤層氣資源情況，區(qū)內(nèi)共施工了煤田鉆孔117個(gè)，其中煤層氣參數(shù)孔2個(gè)，全井田范圍內(nèi)+500m標(biāo)高以上硫分不大于3%的9層煤總資源量87367萬t。+500m標(biāo)高以上另有硫分大于3%的3層煤(30、32、33號)總資源量34610萬t，共獲煤炭資源量121977萬t。

1 區(qū)域地質(zhì)特征

化樂井田在大地構(gòu)造單元上屬揚(yáng)子陸塊(Ⅰ級)黔北隆起(Ⅱ級)遵義斷拱(Ⅲ級)畢節(jié)北東向構(gòu)造變形區(qū)比德向斜西南翼中段，總體呈一寬緩的單斜構(gòu)造，地層走向以南為南東～北西向，傾向北東為主。地層傾角5～56°，一般10～15°。區(qū)內(nèi)褶曲不發(fā)育，斷層呈大多呈南西～北東向展布。

區(qū)內(nèi)為中高山地形，山勢呈北西～南東向延伸展布，與地層走向基本一致。含煤地層出露段地勢相對平緩，多呈帶狀緩坡地貌，為反向坡；煤系上伏地層為同向坡。含煤地層多被第四系地層覆蓋，基巖出露較差，一般標(biāo)高+1450～+1500m左右。

區(qū)內(nèi)及周邊出露地層主要為二疊系中統(tǒng)茅口組(P2m)，二疊系上統(tǒng)峨嵋山玄武巖組(P3β)、龍?zhí)督M(P3l)、長興組(P3c)，三疊系下統(tǒng)飛仙關(guān)組(T1f)、永寧鎮(zhèn)組(T1yn)，低洼及緩坡地帶有第四系(Q)沖積、殘積、坡積物分布。上二疊統(tǒng)龍?zhí)督M為區(qū)內(nèi)主要含煤地層。

龍?zhí)督M為研究區(qū)主要含煤地層，巖性由細(xì)砂巖、粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥巖、炭質(zhì)泥巖及煤層組成，局部夾薄層泥灰?guī)r及菱鐵巖，底部為灰白色鋁土質(zhì)泥巖。組厚309.65～430.00m，一般厚340 m左右，含煤27～54層，一般35層，含煤總厚25.96～51.34m，平均厚39.84m，含煤系數(shù)為11.7%。

2 煤層特征

2.1 煤層厚度特征

化樂井田內(nèi)可采煤層有M2、M3、M4、M5、M6、M7、M30、M32、M33號等9層，其中M2、M5、M6、M32煤層基本全區(qū)可采，M3、M4、M30、M33煤層大部可采，M7煤層化樂一井田內(nèi)大部可采。可采總厚度12.11～24.28m，平均16.80m，可采系數(shù)為4.9%。

化樂井田可采煤層共有9層，平均可采總厚度16.80m。其中M2～M7為上煤組，地層厚度約58m，可采煤層平均厚度11.86m；M30～M33為下煤組，地層厚度約30m，可采煤層厚度約4.94m(見表1)。下煤組煤層層數(shù)少且煤層厚度小，因此，區(qū)內(nèi)煤層氣開發(fā)以上煤組為主。

表1 化樂井田煤層厚度及煤層間距特征

上煤組主要含煤6層，是區(qū)塊主要的煤層氣勘探開發(fā)目標(biāo)層段，如圖1所示，其總厚度分布趨勢從化樂一井田到化樂二井田逐漸變厚，總體來說化樂二井田上煤組煤層厚度最厚，是煤層氣勘探開發(fā)的有利層段。

2.2 煤儲(chǔ)層物性特征

(1)煤巖宏觀物理性質(zhì)特征

圖1 貴州省六盤水市比德向斜化樂研究區(qū)上煤組可采煤層總厚度等值線圖

化樂井田內(nèi)煤層煤的顏色為黑色～灰黑色，煤層多以亮煤、暗煤為主，夾少量鏡煤和絲炭條帶，煤的光澤以玻璃光澤為主，次為瀝青光澤，少量似金屬光澤；煤的形狀以塊狀、碎塊狀為主，次之細(xì)粒狀，少量粉粒狀。

(2) 煤巖組分特征

有機(jī)組分：鏡質(zhì)組兩極值為52.58%～69.24%。惰質(zhì)組兩極值為12.75%～21.25%。

無機(jī)組分：粘土礦物兩極值為5.32%～15.21%。黃鐵礦兩極值為1.45%～8.03%。方解石兩極值為0.23%～2.11%。石英兩極值為1.46%～10.04%。

(3)煤巖孔隙度

煤巖中孔隙率越大，說明煤巖比表面積越大，吸附能力越強(qiáng)，煤巖中吸附的甲烷也越多，煤層氣含量越高，反之，煤層氣含量越小。本次評價(jià)的5層主力煤層的孔隙率為0.04%～23.12%，平均為5.39%。

(4)煤巖滲透性

煤巖滲透率越大，其滲透性越好，煤層瓦斯解吸更加容易。化樂井田煤炭勘探ZK3603、ZK1602號孔布置為煤層氣參數(shù)井，主要測試M2、M5、M6煤層的儲(chǔ)層參數(shù)。從測試的主要參數(shù)結(jié)果可看出，M2、M5、M6煤層的流動(dòng)系數(shù)為變化0.1214～1.82402，滲透率為0.1074～0.50016×10-3μm2，說明煤巖層滲透性一般～中等，導(dǎo)流能力低～較高。

2.3 主力煤層埋深

圖2 貴州省六盤水市比德向斜化樂研究M6煤層埋深等值線圖

化樂井田煤層厚度最大的煤層是M6號煤層，是煤層氣勘探開發(fā)的主要目標(biāo)層位，根據(jù)煤層氣選區(qū)評價(jià)原則，煤層埋深在400～1500m是煤層氣開發(fā)的有利深度。通過圖2可以看出，區(qū)內(nèi)M6號煤層埋深除化樂一井田西部少部分區(qū)域埋深小于400m以外，其它區(qū)域埋深均在400～1000m范圍內(nèi)，均滿足煤層氣選區(qū)評價(jià)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。其中化樂二井田范圍內(nèi)M6號煤層埋深適中，多在600～800m之間，對煤層氣的開發(fā)更為有利。

3 煤層瓦斯含量及組成

區(qū)內(nèi)M2號煤層平均瓦斯含量為12.44mL/g；M3號煤層平均瓦斯含量11.69mL/g；M5號煤層平均瓦斯含量13.86mL/g；M6號煤層平均瓦斯含量13.93mL/g；M32號煤層平均瓦斯含量14.07mL/g。煤層瓦斯含量隨著深度的增加呈增大的趨勢，總體來看，區(qū)內(nèi)各主力煤層平均瓦斯含量均大于8mL/g，煤層瓦斯含量較高。

各煤層瓦斯成份以CH4為主，所占比例在1.30%～99.80%；其次為N2，所占比例在1.00%～81.52%，部分瓦斯樣N2含量較高，主要是由于部分煤田鉆孔較淺或在斷層附近致使煤層CH4逸散。其它氣體含量較低。

4 資源量評價(jià)及有利區(qū)優(yōu)選

4.1 資源量評價(jià)

根據(jù)《煤層氣資源/儲(chǔ)量規(guī)范》(DZ/T 0216—2010)，煤層凈厚度≥0.80m，煤的空氣干燥基含氣量下限≥8m3/t。煤層含氣量取各煤層含氣量換算后平均值，煤層凈厚度取該煤層凈厚度的算術(shù)平均值，煤層容重取煤層實(shí)測數(shù)據(jù)平均值。資源量評價(jià)區(qū)內(nèi)的主要可采煤層，即M2、M3、M4、M5、M6、M7、M30、M32、M33共9層煤。

通過計(jì)算，化樂井田煤層氣資源量229.69億m3，資源豐度為1.96億m3/km2，為煤層氣的開發(fā)提供了資源保障。

4.2 有利區(qū)優(yōu)選

以區(qū)內(nèi)煤層厚度、煤體結(jié)構(gòu)、主力煤層埋深及含氣性為基礎(chǔ)，按照煤層氣地質(zhì)選區(qū)評價(jià)方法(NB/T 10013—2014)、煤層氣資源勘查技術(shù)規(guī)范(GB/T 29119)、煤層氣資源/儲(chǔ)量規(guī)范(DZ/T 0216)等國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)規(guī)范，結(jié)合研究區(qū)地質(zhì)特征進(jìn)行綜合評價(jià)。將化樂井田劃分出適合煤層氣勘探開發(fā)的有利區(qū)塊。劃分原則如表2所示。

根據(jù)以上原則，以化樂井田煤層總厚度及主力煤層埋深為基礎(chǔ)，結(jié)合煤層含氣性特征和煤體結(jié)構(gòu)特征，將化樂井田劃分為Ⅰ類有利區(qū)和Ⅱ類有利區(qū)。區(qū)內(nèi)煤層厚度較大，瓦斯含量高，煤體結(jié)構(gòu)多為塊煤和碎塊煤，區(qū)內(nèi)主要為Ⅰ類有利區(qū)，Ⅱ類有利區(qū)僅分布在少量區(qū)域，說明該區(qū)域具有較好的煤層氣勘探開發(fā)前景。有利儲(chǔ)層詳細(xì)劃分見圖3所示。

表2 化樂井田煤層氣有利區(qū)劃分原則

圖3 貴州省六盤水市比德向斜化樂研究區(qū)

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(責(zé)任編輯 劉 馨)

CBM Resource Assessment and Favorable Area Selection in Huale Field of Shuicheng County in Guizhou Province

LI Xiangfeng, QIU Xiaolong, WANG Jun, HAO Qi

(No.113 Geology Team of Guizhou Provintial Bureau of Geology and Mineral Development, Guizhou 553001)

Based on the analysis of coal field geological characteristics of Huale field completely preserved and large thickness of coal seam, the parameters related to the characteristics of coal seam thickness, physical property of coal reservoir and gas content have been studied and so have the favorable CBM blocks been selected, with 22.969 billion m3of CBM resources and the resource abundance degree of 196 million m3per km2, which will provide the resource guarantee for further exploitation and development of CBM in the area.

Huale field; CBM; thickness of coal seam; gas content; favorable area

基金項(xiàng)目《貴州省盤縣保田煤炭整裝勘查》和貴州省地礦局青年科技研究項(xiàng)目《貴州省盤縣保田煤炭整裝勘查區(qū)煤層氣賦存規(guī)律研究》資助。

李向峰，男，漢族，礦產(chǎn)普查與勘探專業(yè)，工程師，碩士，現(xiàn)主要從事煤田及煤層氣勘探開發(fā)工作。