黔西縣定新煤炭整裝勘查區煤層氣賦存特征及其資源潛力評價

孔維敏

（貴州煤礦地質工程咨詢與地質環境監測中心，貴州貴陽550006）

勘查區位于貴州省黔西縣北部，大地構造屬上揚子陸塊（Ⅲ級）黔北隆起區（Ⅳ四級）織金穹盆構造變形區（Ⅴ），區域內構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、北西兩個方向的斷裂為主。勘查區位于NE 向的金沙—黔西向斜之北西翼中段，面積211.58km2，扣除區內與新田煤礦重疊區面積35.92km2后，勘查區實際面積為175.66km2。區內含煤地層為龍潭組，煤炭資源豐富，保有資源量171683×104t；區內煤層氣地質資源儲量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 地質條件

1.1 地層

區內地層由老至新有中二疊統茅口組（P2m），上二疊統龍潭（P3l）、長興組（P3c），下三疊統夜郎組（T1y）、茅草輔組（T1m），中三疊統松子坎組（T2s）及獅子山組（T2sh）及第四系（Q），其中龍潭（P3l）為區內含煤地層，系一套以海陸交互相沉積為主的含煤巖系，由細砂巖、粉砂巖、泥質粉砂巖、粉砂質泥巖、泥巖、石灰巖、炭質泥巖及煤層等組成，地層厚度110.85～151.17m，平均131.80m，含煤層數11～19層。

1.2 構造

勘查區位于黔西向斜北西翼近軸部地帶，其構造形態為一穹隆構造，地層總體體走向NE，傾向以SE向為主，傾角一般為5°～10°，局部地段因構造影響地層產狀有一定的變化。區內次一級NE 向寬緩褶曲和斷層均較發育，共發育次一級褶曲13 條，其中向斜8 條，背斜5 條；共發育斷層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。無巖漿巖影響，其構造復雜程度為中等。

1.3 水文地質條件

勘查區位于黔西向斜核部地帶匯水區，勘查區基巖裸露，地形切割較深，地下水補給主要為大氣降水，煤層約有一半位于當地侵蝕基準面以下。含煤地層龍潭組（P3l）為裂隙含水層，為煤礦床直接充水含水層，含水性弱。上覆地層長興組（P3c），巖性為燧石灰巖，夾粉砂質泥巖或泥巖，上部為硅質灰巖，地層平均厚32.28m，通過區內203鉆孔抽水結果顯示，該地層富水性弱；下伏地層茅口組（P2m），巖性為石灰巖，堅硬，巖溶、裂隙發育，富水性強。總體來說勘查區屬底板巖溶水間接充水、龍潭組裂隙水直接充水的裂隙水充水礦床，水文地質條件中等。

2 煤層賦存特征

2.1 煤層特征

2.1.1 含煤性及可采煤層

龍潭組為區內主要含煤地層，含煤層數11～19層，煤層總厚9.52～22.32m，平均14.18m，含煤系數為10.76%。含可采煤層7 層，可采煤層平均厚9.40m，可采系數為7.13%；煤層采用平均厚8.42m，采用系數為6.39 %。

全區可采煤層為4、9 號，其中4 號煤層厚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，結構較簡單，屬較穩定煤層，煤層厚度有一定的變化，由中部向四周逐漸變薄；9 號煤層厚0.85～4.27m，平均厚1.92m，屬中厚煤層，0～1層夾石，結構較簡單，屬較穩定煤層。大部可采煤層為15號，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，結構較簡單，煤層厚度有一定的變化，北至西部以及南東片區可采。局部可采煤層5、8、12、14 號，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，結構較簡單，煤層厚度變化較大，屬不穩定煤層。

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。區內各可采煤層直接或間接頂板以泥巖、泥質粉砂巖為主，其次為粉砂質泥巖或粉砂巖，少數為細砂巖和灰巖；除15號煤層底板為鋁土質泥巖外，其余可采煤層底板以泥巖為主，其次為泥巖和泥質粉砂巖為主。各煤層頂、底板巖石完整，裂隙不發育，結構致密，封閉性和阻氣性較好。

2.2 煤質特征

2.2.1 物理性質

區內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。黃鐵礦在煤中存在形式一般以結核狀、蠕蟲狀為主。

2.2.2 煤變質作用

區內煤層鏡煤最大反射率（R°max）為3.75%～4.69%，平均為4.17%。鏡煤隨機反射率（R°rax）為3.23～3.96N/mm2，平均為3.55N/mm2。煤的變質階段為Ⅶ1階段。

2.2.3 化學性質及煤類

4、5、8、9、12、15號煤層屬中灰煤，14號煤層屬中高灰煤；9號煤層為中硫煤，4、5、8號煤層為中高硫煤，12、14、15 號煤層為高硫煤；4、5、8、9、12、14 號煤層均屬特低揮發份煤，15 號煤層均屬低揮發份煤；4、5、8、12、14號煤層為三號無煙煤；9、15號煤層為二號無煙煤。

2.3 含氣性

2.3.1 煤煤層氣組分及含氣性

煤層氣組分：區內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 號煤）， 最低為67.30%（8號煤），平均74.56%；其次為氮氣（N2）和二氧化碳（CO2），平均濃度分別為21.35%、3.74%。

煤層氣含量：區內主要可采煤層甲烷含量最大為11.97mL/g·daf（12 號煤），最小為10.10mL/g·daf（14號煤），平均為11.09mL/g·daf；可燃氣體(CH4+重烴)含量最大為12.00mL/g·daf（12 號煤），最小為10.15mL/g·daf（14 號煤），平均為11.12mL/g·daf。區內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表1。

2.3.2 煤層氣變化規律

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偏低。見圖1。

圖1 瓦斯濃度和瓦斯成分縱向分布圖

平面上，全區可采煤層4、9號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號以高瓦斯分布為主，勘查區東部為含瓦斯分布；布局可采煤層除8號為含瓦斯分布外，5、12、14號煤層均為高瓦斯分布。

3 參數井測試

3.1 試井目的及要求

勘查區內部署1705 鉆孔作為煤層氣參數井，按設計要求對本井5、8、9、12、14、15 號煤層進行測試，獲取煤儲層參數值，為該區的煤層氣評價提供可靠的參數依據。其中12 號煤層注入/壓降試驗及原地應力測試不滿足國標和測試的要求，無法獲取可靠的煤儲層參數，因此，注入/壓降試驗的測試成果只采用5、8、9、14、15號煤層的，12號煤層的數據僅供參考。

表1 各可采煤層煤層氣成分及含量統計表

圖2 4號煤層瓦斯含量等值線圖

圖3 9號煤層瓦斯含量等值線圖

3.2 測試成果

1705號參數井測試成果表明，煤巖層滲透性較低、導流能力低，屬于差儲集層；從儲層壓力、儲層壓力梯度分析5、8、9號煤層均屬于欠壓儲層。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號煤層的地應力參數均在正常范圍內。參數井注入/壓降測試成果見表2。

表2 1705參數井注入/壓降測試成果數據表

4 資源量及潛力評價

根據《煤層氣資源/儲量規范》DZ/T0216-2010，無煙煤中煤層氣資源儲量計算塊段空氣干燥基含氣量下限為8m3/t。因此5、14、15號煤層未予算量。采用體積法估算區內煤層氣資源量，參與估算煤層為4、8、9、12號煤層，共4層。

通過估算，區內煤層氣推斷地質資源儲量112.72×108m3，煤層氣資源潛力較大。見表3。

表3 煤層氣推斷地質儲量估算表

根據《煤層氣資源/儲量規范》DZ/T0216-2010，區內煤層氣儲量規模為中型氣藏。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 結論

龍潭組為本區含煤地層，含可采煤層7 層，結構簡單，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發。

區內各可采煤層屬富甲烷煤層，含氣性好。區內注入/壓降試驗表明，區內滲透性較差，煤層導流能力較弱，對煤層氣的開發帶來一定的難度。

區內煤層氣資源潛力較大，地質資源儲量112.72×108m3，資源豐度為0.64×108m3/km2，屬中型氣藏，中等豐度。