滇東北鎮(zhèn)威煤田上二疊統(tǒng)煤層氣儲層特征

張宗羲，蔣天國，楊怡娜

(1.云南省煤炭地質(zhì)勘查院，云南 昆明 650218；2.云南煤層氣資源勘查開發(fā)有限公司，云南 昆明 650000)

滇東北鎮(zhèn)雄-威信煤田(簡稱：鎮(zhèn)威煤田)晚二疊世煤系地層分布面積廣，主要煤層分布穩(wěn)定，預(yù)測2000m以淺煤炭資源量為75.4622×109/t，累計探獲各類煤炭資源儲量21.1956×109/t，具有良好的煤層氣資源開發(fā)潛力，但煤層氣地質(zhì)條件仍然處于前期研究階段，有必要對儲層參數(shù)進行分析，為煤層氣生產(chǎn)試驗井提供依據(jù)。本文分析鎮(zhèn)威煤田新莊、石坎、母享則底、洛旺、馬河、牛場以古礦區(qū)煤層氣參數(shù)井數(shù)據(jù)，評價鎮(zhèn)威煤田上二疊統(tǒng)煤層氣儲層特征。

1 鎮(zhèn)威煤田煤層氣地質(zhì)特征

1.1 區(qū)塊劃分

鎮(zhèn)威煤田位于云南省東北部，包括鎮(zhèn)雄縣、威信縣全部及彝良縣、鹽津縣、大關(guān)縣的大部分區(qū)域。煤田東西長約130km，南北寬約80km，總面積約10374km2，含煤地層分布面積約4530km2。鎮(zhèn)威煤田煤礦預(yù)測最大深度2000m，劃為新莊、石坎、馬河、鎮(zhèn)雄、牛場以古、洛旺、母享則底、廟壩、芭蕉、興隆、彝良、兩河、炭廠灣等礦區(qū)(圖1)，預(yù)測區(qū)總面積為2490.77km2。

1.2 煤田構(gòu)造特征

鎮(zhèn)威煤田位于上揚子古陸塊威寧-昭通褶沖帶的東北部，煤田內(nèi)構(gòu)造形式以褶皺為主，形成北東向的則底-黑樹莊-青山、石坎-馬河-牛場以古、新莊-洛旺-彝良及兩河-廟壩等四個坳褶帶，向斜構(gòu)造較寬緩，背斜構(gòu)造較緊密，各向斜構(gòu)造幾乎均具北西翼陡而南東翼緩的特點；斷裂構(gòu)造發(fā)育少，構(gòu)造復(fù)雜程度屬中等偏簡單。

1.3 含煤地層及賦煤特征

礦田西部含煤地層為上二疊統(tǒng)宣威組(P3x)，東部稱上二疊統(tǒng)龍?zhí)督M、長興組(P3l+c)，含煤地層分布范圍廣泛。在鎮(zhèn)威煤田西部的黃龍、高橋以西地區(qū)上二疊統(tǒng)宣威組屬陸相沉積，含煤性較差。而東部地區(qū)屬海陸交互相沉積相的龍?zhí)督M、長興組，含煤性較好。龍?zhí)督M(P3l)由灰色砂巖、粉砂巖、砂質(zhì)泥巖、泥巖、炭質(zhì)泥巖及煤層組成，偶夾薄層灰?guī)r，厚100m～150m；長興組(P3c)為灰色粉砂巖、泥巖、夾灰?guī)r、泥炭巖及薄煤層，海陸交互相與陸相碎屑巖含煤沉積，厚約為30m～45m。

圖1 鎮(zhèn)威煤田煤炭資源預(yù)測區(qū)及優(yōu)選區(qū)分布示意圖

鎮(zhèn)威煤田含煤地層總厚度97m～238m，主要可采煤層多位于龍?zhí)督M中上部及長興組下部，含煤層數(shù)多達22層，煤層總厚0～11.04m，可采煤層1～6層，可采總厚2m～7.66m，一般厚3.35m，主采煤層(C5)屬較穩(wěn)定煤層。

據(jù)云南省煤炭地質(zhì)勘查院勘探資料，鎮(zhèn)威煤田上二疊統(tǒng)的煤炭資源富集程度差異明顯，資源豐度廟壩礦區(qū)為297×104t/km2，馬河礦區(qū)為469×104t/km2，新莊礦區(qū)為550×104t/km2，石坎礦區(qū)北翼為222×104t/km2，鎮(zhèn)雄礦區(qū)最大達733×104t/km2。煤炭資源富集程度在中部好，向東西兩側(cè)變差，由北西向南東煤炭資源富集程度逐漸變好，分別在新莊、鎮(zhèn)雄兩個礦區(qū)形成賦煤中心等。

1.4 煤質(zhì)煤類及煤巖特征

區(qū)內(nèi)煤類屬中灰-中高灰、中硫-高硫、較高發(fā)熱量貧煤或無煙煤，且以無煙煤為主，僅煤田北部出現(xiàn)貧煤。煤層外生及內(nèi)生裂隙均較發(fā)育，普遍有摩擦痕跡及滑動鏡面出現(xiàn)，表明該地區(qū)的煤層普遍經(jīng)受過較強地殼應(yīng)力作用。

宏觀煤巖類型以半暗型-半亮型為主，一般都具有條帶狀及線理狀結(jié)構(gòu)，光亮條帶與暗淡條帶常呈互層狀出現(xiàn)，以原生結(jié)構(gòu)和碎裂煤為主，其次為碎粒煤，部分發(fā)育糜棱煤(表1)。微觀煤巖組成以鏡質(zhì)組為主，占80%以上，惰質(zhì)組含量不多，以半絲質(zhì)質(zhì)體及絲質(zhì)體為主，一般占2%～4%，殼質(zhì)組一般較惰質(zhì)組多。

表1 鎮(zhèn)威煤田煤體結(jié)構(gòu)統(tǒng)計表

(數(shù)據(jù)來源：云南省煤炭地質(zhì)勘查院相關(guān)勘探報告)

2 煤儲層特征

2.1 儲層滲透率

通過試井分析，鎮(zhèn)威煤田儲層平均滲透率介于0.01mD～3.51mD。牛場以古礦區(qū)8口參數(shù)井滲透率介于0.02mD～0.97mD，平均滲透率為0.27mD，與其它南方上二疊統(tǒng)相比儲層滲透率較好，有利于煤層氣勘探開發(fā)(表2)。

表2 鎮(zhèn)威煤田煤層氣參數(shù)井C5煤層滲透率統(tǒng)計

(數(shù)據(jù)來源：云南省煤炭地質(zhì)勘查院相關(guān)勘探報告)

2.2 儲層壓力

各礦區(qū)試井分析表明，鎮(zhèn)威煤田儲層壓力平均介于4.14～6.26MPa，壓力梯度介于0.96～1.12MPa，屬于常壓-高壓儲層。牛場以古10口參數(shù)井統(tǒng)計分析對比表明，儲層壓力介于1.64～8.16MPa，平均儲層壓力4.14MPa，壓力梯度介于0.39～1.04MPa，平均壓力梯度0.96 MPa，屬于正常儲層壓力(表3)。

表3 鎮(zhèn)威煤田煤層氣參數(shù)井C5煤層儲層壓力統(tǒng)計表

(數(shù)據(jù)來源：云南省煤炭地質(zhì)勘查院相關(guān)勘探報告)

2.3 煤儲層最大吸附能力

煤的吸附性能是煤儲層重要儲層特征之一，直接影響到煤層氣儲集能力。滇東北鎮(zhèn)威煤田C5煤層各評價單元的蘭氏體積平均值最大為石坎礦區(qū)25.52m3/t，最小為洛旺礦區(qū)19.72m3/t；蘭氏壓力平均值最大的為新莊礦區(qū)2.06MPa，最小的為洛旺礦區(qū)1.57MPa(表4、圖2)。

圖2 鎮(zhèn)威煤田礦區(qū)C5煤層等溫吸附曲線圖(據(jù)云南省煤炭地質(zhì)勘查院相關(guān)勘探報告)

表4 鎮(zhèn)威煤田C5煤層等溫吸附試驗結(jié)果統(tǒng)計表

(數(shù)據(jù)來源：云南省煤炭地質(zhì)勘查院相關(guān)勘探報告)

2.4 煤儲層含氣性

鎮(zhèn)威煤田區(qū)內(nèi)C5煤層鉆孔采用國內(nèi)解吸法MT-77-84測得，從煤層氣含量數(shù)據(jù)分析，損失氣和殘余氣很少，主要為解吸氣。空氣干燥基氣體平均含量牛場以古礦區(qū)最高，為11.7m3/t，母享則底最低，為2.89m3/t，其他礦區(qū)均大于8m3/t(表5)。甲烷濃度除母享則底礦區(qū)為65.15%，氮氣濃度為34.65%外，其它礦區(qū)CH4濃度均較高，為87.44%～96.83%，N2濃度為2.61%～12.07%，CO2及其它氣體含量較少(表6)。因母享則底礦區(qū)采用傳統(tǒng)取芯，巖心取至井口時間過長，可能混入了一定量的空氣。

表5 鎮(zhèn)威煤田煤層氣參數(shù)井C5煤層氣含量測試數(shù)據(jù)統(tǒng)計表

(數(shù)據(jù)來源：云南省煤炭地質(zhì)勘查院相關(guān)勘探報告)

表6 鎮(zhèn)威煤田煤層氣參數(shù)井C5煤層煤層氣成分測試數(shù)據(jù)統(tǒng)計表

(數(shù)據(jù)來源：云南省煤炭地質(zhì)勘查院相關(guān)勘探報告)

2.5 儲層含氣飽和度

儲層含氣飽和度是衡量煤層氣井初始產(chǎn)氣時間的參數(shù)，是煤層含氣量、煤層解吸曲線和煤儲層壓力三個基本因素的派生因素。鎮(zhèn)威煤田牛場以古礦區(qū)含氣飽和度最高，為80.41%，新莊礦區(qū)次之，為76.73%，馬河礦區(qū)為63.44%，母享則底礦區(qū)僅為16.01%(表7)。母享則底礦區(qū)因采用傳統(tǒng)取芯方法，提至井口時間較長，造成了部分氣體的散失，實測含氣量較低，計算出的含氣飽和度低。

表7 鎮(zhèn)威煤田煤層氣參數(shù)井C5煤層含氣飽和度統(tǒng)計表

(數(shù)據(jù)來源：云南省煤炭地質(zhì)勘查院相關(guān)勘探報告)

3 結(jié)論

(1)鎮(zhèn)威煤田構(gòu)造屬中等偏簡單，含煤地層宣威組、龍?zhí)督M和長興組分布范圍廣，主采煤層分布穩(wěn)定，煤炭和煤層氣資源豐富，煤層氣保存條件較好。

(2)鎮(zhèn)威煤田新莊、牛場以古、馬河、洛旺礦區(qū)含氣量、滲透率較好，是煤層氣資源開發(fā)較為理想?yún)^(qū)塊，可在該區(qū)域施工生產(chǎn)試驗井，獲取單井和井組產(chǎn)量，評價其經(jīng)濟性。