黔北煤田某煤矿区煤层气资源勘探潜力评价.pdf

S cience Technology Vis ion 科 技 视 界 黔北煤田某煤矿区煤层气资源勘探潜力评价 石富伦 石富伦 工程师袁研究方向院煤层气地质袁贵州 省油气勘查开发工程研究院遥 摘要 选取黔北煤田某煤矿作为研究对象， 利用该煤矿煤炭勘查基础地质和瓦斯 专项资料， 论述该区煤层气地质特征， 利用体积法计算煤层气资源 / 储量， 评 价煤层气资源勘探潜力。结果表明， 研究区可采煤层 4、 5、 8、 9 和 12 煤 是主要的煤层气储层， 龙潭组上段下部是煤层气聚集主要层段， 储层埋深主要集 中在 400800m， 甲烷气体组分平均 83.39， 含气量 11.2618.56m3/t， 平均 16.20m3/t， 吸附气量 34.55 39.70m3/t， 平均 36.554m3/t， 煤层气资源 / 储量 60.4108m3， 地质储量丰度为 1.68108m3/km2， 该区具备较大的煤层气资 源勘探潜力。 关键词 龙潭组； 煤层气； 勘探潜力 中图分类号 P618. 11文献标识码 A DOI 10.19694/ki.issn2095-2457.2020.21.077 基金项目 贵州省公益性地勘基金项目。 0引言 煤层气是自生自储于煤层中的非常规天然气。 中国煤层气有利区勘探面积大， 主要聚煤盆地 有鄂尔多斯、 沁水、 准噶尔、 滇东黔西、 二连、 吐哈、 塔里木、 天山、 海拉尔等， 地质资源和可采资源 量大[1]。 贵州省含煤面积约7万km2， 埋深2000m以浅的煤层气资源量达3.061012m3[24]， 居全国 第二， 但探明率低， 不到 25， 勘探潜力巨大[2]。 贵州多数含煤构造单元未单独进行煤层气资源 勘探工作， 但煤炭勘查成果丰富， 煤炭勘查中瓦斯专项资料提供了较为丰富的煤层气资源评价 所需基础数据， 可对煤层气资源勘探潜力进行初步评价。 本文拟选取黔北煤田某煤矿作为研究 对象， 利用煤炭勘查资料， 评价其煤层气资源勘探潜力。 1地质概况 1.1区块地层 研究区煤系及相邻地层由老到新发育有中二叠统茅口组， 上统龙潭组、 长兴组、 下三叠统 夜郎组、 茅草铺组， 以及第四系。目的层系龙潭组为一套海陆交互相碎屑岩夹碳酸盐岩含煤岩 系， 主要由灰、 深灰色， 薄至中厚层状粉砂岩、 粉砂质泥岩、 泥质粉砂岩、 泥岩及少量细砂岩组 成， 夹 79 层石灰岩及泥灰岩， 底部为 09.50 米为浅灰色铝土质泥岩， 厚 116141m， 均厚 125.59m。根据岩性、 岩相及含煤性， 可分为上、 下两段。各地层厚度及岩性见表 1。 1.2区块构造 研究区位于向斜一翼近轴部地带， 地层总体走向 NE， 倾向以 NW 和 SE 为主， 局部地段为 SW或NE。 地层倾角较缓， 一般为510； 断层附近倾角常变陡， 局部可达1021。 区内次 一级褶皱和断层均有发育， 构造复杂类型为中等。 2煤储层特征 2.1含煤性 研究区龙潭组含煤 14 至 20 层， 煤层总厚度平均 12.50m， 含煤系数 9.9％。 含全区可采煤 层 2 层， 即 4 煤和 9 煤； 局部可采煤层 3 层， 即 5、 8 和 12 号。可采和局部可采煤层总厚 度 7.25m， 可采系数 5.8％。在纵向上， 上段下部含煤性最好， 是全区可采煤层 4、 9 号和局部可 采煤层 5、 8 号的赋存层位； 下段含煤性次之， 含局部可采煤层一层， 即 12 煤。在横向上， 南东 部含煤性较好， 可采煤层层数较多， 可采总厚度较大； 北西部含煤性变差。 191 2020 年 第 21 期 / 总 第 315 期 表 1研究区地层岩性及厚度统计表 2.2煤质 研究区可采煤层颜色一般黑色、 灰黑色， 多呈金刚光泽或 似金属光泽。煤岩结构呈条带状结构， 以细一中条带为主， 夹镜 煤或丝炭线理及细条带。煤体结构呈柱状、 块状或碎粒状， 硬度 较大， 有利于水力压裂。煤中常见有星点状、 浸染状黄铁矿， 裂 隙发育， 常见方解石薄膜或细脉充填。 煤岩成分以亮煤、 暗煤为主， 镜煤次之， 丝炭一般很少。 宏观煤岩类型为半亮型 - 暗淡型。煤中有机总量占 71.19 88.65， 一般在 81％88％之间， 主要由镜质组和惰质组 组成， 其中镜质组含量 80％87.82 ， 平均 84.24％； 惰质 组含量 12.18％19.38， 平均 15.76％。 煤中无机组分总量 占 11.35-28.21， 一般在 11％19％之间。以黏土 矿物为主、 次为石英、 方解石， 少量黄铁矿。镜质体反射率 （Ro） 在 3.583.86， 平均 3.67， 随埋深增加而增加。 3煤层含气性 3.1煤层气组分 区块内煤层瓦斯自然组分主要为 CH4、 N2、 CO2和重烃， 另 外外来 CO、 O2。CH4含量为 69.4294.11， 平均 83.39。 重烃含量为 0.300.75， 平均为 0.38， 各煤层差值不大。 N2含量在 4.1126.87，平均 13.57。CO2含量为 0.611.40， 平均为 1.02。区块内埋藏最浅煤层距地表大 于 300m， 且烃类气体含量一般大于 70， 属于甲烷带， 煤层未 遭受风化， 煤层气保存条件好。 3.2含气量 煤层气解吸量是评价煤层含气性最直观的参数。利用研究 区 5 层可采煤层共 50 个煤样的解吸气含量和各气体组分数 据， 经换算显示， 甲烷含量为11.2618.56m3/t， 平均16.20m3/t。5 层可采煤层中， 除 8 煤因解析样品少， 无统计意义外， 其他 4 层煤层甲烷含气量均超过 8m3/t 的煤层气资源量 / 储量的起算 标准。综上， 研究区煤层气含气量高， 勘探潜力大。 3.3吸附气量 煤吸附甲烷的等温线与单分子层吸附等温线一样， 具有第 I 类吸附等温曲线特征， 因此， 煤的吸附甲烷量一般用 Langmuir 方程来表示[5]。根据 Langmuir 单分子层吸附理论， 在 相同温度、不同压力条件下进行吸附实验，计算出兰氏体积 （VL） 和兰氏压力 （PL） ， 以此定量评价煤层气资源潜力。研究 区全区可采煤层 4 煤和 9 煤共计 7 块样品等温吸附实验 结果显示， 兰氏体积在 34.5539.70m3/t， 平均 36.554m3/t； 兰 氏压力在 5.52 9.35MPa， 平均 6.96 MPa。兰氏体积高， 煤吸 附能力强， 说明研究区具有较高的煤层气勘探开发潜力。 4煤层气资源评价 研究区尚未开展过煤层气勘查开发工作， 仅依靠煤炭勘查 取得的成果进行综合分析， 其资源量属待发现的资源量， 类别 为推测级。根据 煤层气资源 / 储量规范 （DZ/T0216-2010） [6]， 采用体积法计算煤层气资源 / 储量。 对于全区可采煤层的 4 和 9 煤， 算量边界以煤矿矿权边界为界； 局部可采煤层 5、 8 和 12 煤， 算量边界由煤炭算量边界和煤矿矿权边界共同圈定。 起 算标准为空气干燥基含气量≥8m3/t。根据估算， 研究区煤层气 4、 5、 8、 9和12煤层潜在资源量为60.4108m3， 地质储量丰 度为1.68108m3/km2（ 表2 ） 。研究区煤层埋深01000m， 大部煤 层埋深400800m， 区块综合评价为Ac类II级的煤层气区块。 5结论 研究区 4 号和 9 号煤为全区可采煤层， 煤层稳定程度为全 区稳定、 煤质变化小， 构造复杂程度为中等， 平均煤层干燥无灰 基可燃气含量为 16.20m3/t， 煤体结构为原生 碎裂结构， 地面 开发条件为中等， 煤层气区块地质资源量 60.4108m3， 地质储 量丰度为 1.68108m3/km2， 煤层埋深 01000m， 大部煤层埋 深 400800m， 区块综合评价为 Ac 类 II 级的煤层气区块， 具有 较大的煤层气资源开发潜力。 参考文献 [1]贾承造， 郑民， 张永峰.中国非常规油气资源与勘探开发前景[J].石油勘探与开 发， 2012,392129-136. [2]高弟， 秦勇， 易同生.论贵州煤层气地质特点与勘探开发战略[J].中国煤炭地质， 2009,21320-23. [3]徐宏杰， 桑树勋， 杨景芬， 等.贵州省煤层气勘探开发现状与展望[J].煤炭科学技 术， 2016,4421-7,196. [4]秦勇， 高弟， 易同生.贵州省煤层气资源潜力预测与评价[M].徐州中国矿业大 学出版社， 2012. 表 2研究区煤层气资源量估算表 192