織金縣四季春煤礦煤層氣藏特征及開發潛力評價

江 勇

（貴州煤礦地質工程咨詢與地質環境監測中心，貴州 貴陽 550009）

1 概況

1.1 位置及交通

四季春煤礦地處貴州省織金縣西部，方位260°，隸屬織金縣三塘鎮及后寨鄉管轄。區內及周邊交通以公路運輸為主，以織金縣城為中心主要公路有三條：織金經清鎮（清織高速65 km）至貴陽市（清鎮－貴陽高速35 km），共100 km；織金經普定（省道S20971 km）至安順市（普定－安順高速28 km），共99 km；省道（S307）由織金經大方（94 km）至畢節（154 km），織金縣城到三塘鎮運距為32 km，直距為25 km；另外織金到貴陽的火車已開通（176 km）。區內各鄉鎮均有公路相連，交通方便。

1.2 區域構造及地層

區域上位于揚子準地臺（1單元）上揚子準地臺（Ⅱ單元）黔南坳陷（Ⅲ單元) 織金寬緩褶皺區（Ⅳ單元）的三塘向斜北西翼。織金地區由西向東計有張維背斜、三塘向斜、后寨背斜、阿弓背斜、地貴背斜、珠藏向斜、小貓場向斜、打麻廠背斜等。這些褶皺是其骨干構造。織金寬緩褶皺區出露的沉積地層自元古界Zb至新生界Q中，除O2、O3、S、D1、J3、K及E3的地層缺失外，其余時代沉積地層在本區均有出露，其中T、P、C的沉積范圍最廣，龍潭組為本區含煤地層。

2 煤層氣藏地質特征

2.1 地層特征

礦區東西寬約4～7 km，南北長約3～4 km，面積18 km2，出露的地層有P2、T1及Q。區內龍潭組地層以一套碎屑為主，夾碳酸鹽巖和煤層的海陸交互相含煤沉積地層組成，是區內主要含煤地層。組厚268.46～326.52 m，平均295.16 m，厚度穩定。含煤總厚10.68～30.47 m，平均23.10 m，含煤系數為7.83%。含可采煤層10層，可采總厚度15.00 m左右，其中6、16號為區內主要可采煤層，各煤層均為三號無煙煤（WY03）。

2.2 構造特征

四季春煤礦地處黔南坳陷織金寬緩褶皺區的三塘向斜北西翼。三塘向斜軸部位于礦區南部界外及其附近，主要構造線方向為NE～SW向，延伸長度42 km，核部出露地層為永寧鎮組（T1yn）或關嶺組（T2g），兩翼由三疊系和二疊系地層組成。北西翼地層傾角一般10°～30°，南東翼地層傾角一般10°～50°，為一不對稱向斜，含煤連續。煤礦區位于該向斜北西翼中北部，其地層一般8°～10°。區內西、北、南部邊界發育斷層3條（F38、F39、F43），均為正斷層，褶曲不發育，總體構造輪廓為一緩傾角的單斜構造，礦區總體構造復雜程度屬中等類型（圖1）。

2.3 巖漿巖

區內巖漿巖為峨眉山玄武巖，是煤系地層的沉積基底，主要出露于北部區外，為褐灰、灰綠、深灰色塊狀玄武巖，致密堅硬，隱晶至微晶結構，局部具氣孔狀構造。據區域資料，該組厚度100～214 m，一般150 m。成煤后區內無新的巖漿巖侵入，故煤層未受巖漿活動影響。

3 煤儲層物性特征

3.1 煤的含氣性

礦區內各鉆孔中共采集煤層氣試驗樣50件，其檢測成果為：6號煤層為5.72～24.79 m3/t，平均為15.26 m3/t；16號煤層為5.43～25.68 m3/t，平均為18.51 m3/t。16號煤層含氣量等值線見圖1。

圖1 16號煤層含氣量等值線圖

礦區內因發育斷層等構造導致煤層氣含量在區內分布各異。在礦區西部張性斷層附近煤層氣含量在5.43～7.26 m3/t左右；在礦區中東部即向斜軸部含氣量高，一般在10.0 m3/t以上，最高可達25.68 m3/t。故在該礦區含氣量高的中東部，是將來煤層氣開采的首選區域。

3.2 煤的吸附性

對該區503、703孔的6、16號煤層作了吸附等溫線，在ts=30℃的不同壓力時，煤樣瓦斯的最大吸附量結果見表1。

表1 6、16號煤層等溫吸附曲線成果表

試驗結果表明該區6、16號煤的瓦斯含量及飽和度均屬較高范籌，均為煤層氣欠飽和儲層，有利于煤層氣的吸附。

3.3 煤的孔隙度及滲透性

煤炭中原生孔隙發育程度是評判瓦斯含量的重要手段。前期試驗表明該礦區內6、16號煤的原生孔隙發育良好，其中6號煤層的孔隙率為4.29%～9.69%，平均6.16%；16號煤層的孔隙率為5.49%～10.63%，平均7.74%。故本區孔隙率較好，有利于瓦斯氣體的蘊藏。

工業開采煤層氣時煤的滲透率制約著從鉆孔中抽采瓦斯氣體的出氣量大小。區內煤層氣參數井502孔測得煤儲層滲透率，其中6號煤層的滲透率為0.103 5；16號煤層的滲透率為0.250 9。按我國煤儲層滲透率分類，6及16號煤層的滲透率級別均為中等，開發時較利于煤層出氣。

3.4 煤的儲層壓力與地應力

一般來說，煤的儲層壓力及地應力與煤的煤層氣吸附氣量有著直接的關聯。據煤層氣參數井502孔6、16號煤層儲層壓力、壓力系數（見表2），表明本區6、16號煤的壓力儲層系統均為正常。煤層煤儲層壓力越大煤層吸附氣量越大。

表2 6、16號煤的儲層壓力表

6、16號煤的地應力測試成果見表3。壓力梯度隨煤層埋深增加而變大，且破裂壓力梯度及閉合壓力梯度具有一致的變化性。

表3 6、16號煤層地應力測試結果表

3.5 煤質特征

根據現今科學實驗及煤礦生產實踐表明，煤炭的變質程度越高，煤層瓦斯含量就越大。區內主要6、16號煤層均為黑色，階梯狀斷口，塊狀和碎塊狀，塊煤產率為85%以上。宏觀煤巖類型以亮煤為主，暗煤次之，為半亮型煤，最大反射率>2.68%，顯微硬度>3.56%。煤類為無煙煤三號（WY03），煤炭的變質程度已達最高，故本區煤層瓦斯含量較大。

4 結語

4.1 煤層氣資源量

研究區內煤層氣賦存條件優越，且潛在煤層氣資源量很大。經采用地質塊段法估算了本區煤層氣潛在資源量，區內總的煤層氣潛在資源量56.13×108m3，其中6號煤潛在煤層氣資源量10.13×108m3，16號煤潛在煤層氣資源量16.92×108m3，資源量可觀，極具開發和利用潛力。

4.2 開發利用潛力評價

（1）研究區構造中等，煤層總厚度大，含氣量高，煤層氣資源儲量大，有利于煤層氣的開發利用。

（2）區內煤層的吸附性強，有利于煤層氣的吸附；孔隙率較好，有利于煤層氣的儲存；滲透率級別較高，開發時較利于煤層出氣。

（3）區內煤層的煤儲層壓力、原地應力均較大，煤層吸附氣量越大。

（4）研究區公路運距或管道運輸距離較短，具有一定的區位優勢。