贵州地区低阶煤储层特征及其勘探潜力探讨

■曾家瑶

（贵州省煤层气页岩气工程技术研究中心 贵州贵阳 550081）

贵州地区低阶煤储层特征及其勘探潜力探讨

■曾家瑶

（贵州省煤层气页岩气工程技术研究中心 贵州贵阳 550081）

长期以来，我国煤层气勘探开发主要集中在中高煤阶含煤区，而大量的低阶煤资源则尚未开发。随着世界能源日趋紧张以及美国粉河盆地低煤阶煤层气开发的成功，对我国低煤阶煤层气的勘探开发利用有着重要的启示作用。本文以贵州地区为例，探讨当地低阶煤储层的相关特征与勘探开发潜力，以供参考。

低阶煤煤储层特征

低阶煤层中含有丰富的煤气层资源，据研究显示，我国煤层气资源总量为35万亿m3，而低阶煤中含有的煤层气资源则多达16万亿m3。可见，利用好这部分资源对缓解我国能源危机，拉动中西部地区经济有着非常重大的意义。美国是低阶煤煤层气勘探开发的成功先例。1996年，美国在粉河盆地已建造钻煤层气井193口，单井产量平均约为7075m3/d[1]。

当前，国内煤气层开发成功的先例已有新疆地区的阜新盆地与铁法盆地。而贵州是一个煤炭资源大省，素有“西南煤海”的美誉。

本省含煤面积占总面积的40%以上。其中，煤炭资源勘探利用主要集中在中高阶煤，对低阶煤的利用尚非常有限。

因此，我省低阶煤开发利用空间巨大，基于此，本文着重探讨贵州低阶煤储层的相关特征，并分析其开发前景。

1 低煤阶煤的储层性质

在煤层气勘探开发过程中，一般把煤层看作储层，再研究该煤层的相关储集特征及其影响因素。煤物质组成、煤阶、煤中孔-裂隙系统是影响煤层储集特征的主要因素，直接关系到煤的含气量、吸附-解析性质以及渗透性。

霍多特把孔隙按照直径大小划分为以下几类：大孔、中孔、小孔或过渡孔、微孔。其中，大孔（Φ>1000nm）通常是由煤中的微裂隙与微节理组成；中孔（Φ在1000～100nm之间）是显微组分组成的内孔与外孔；小孔或过渡孔（Φ在100～10nm之间）属于显微组分孔隙朝着分子结构单元的构成孔的转变过渡形式；微孔（Φ<10nm）主要和有机质大分子结构单元间隙以及空隙有着紧密的联系。大孔与中孔不仅作为气体扩散的重要通道，也属于游离气体赋存的重要空间。小孔与微孔则主要作为煤层气的吸附空间。

低阶煤孔隙结构主要有两大特点，一是总孔容最大，随着煤阶的下降，总孔容却明显上升；二是观察总孔容构成时发现大孔与中孔的孔容占比较大，伴随着煤阶的上升，大孔与中孔孔容的占比却急剧下降[2]。

简单来说，低阶煤中的大孔与中孔主要影响煤的总孔隙体积，同时，也使煤储层有良好的渗透率。总之，低阶煤储层的主要特点包括低吸附性与高渗透性。

2 孔渗特征

煤层属于孔隙-裂隙型双重孔隙系统的储层。为深入了解贵州地区煤储层孔渗特征，现在上述研究的基础上选取六盘水煤土城向斜与织纳煤田新华向斜两个构造单元，分别采集实验用低阶煤样品1份，共两份，研究煤岩裂隙与孔隙的相关大小、形态、密度、充填情况等。实验方法为扫描电镜实验与压汞实验。

2.1 贵州地区低阶煤孔隙特征研究

经扫描电镜结果显示，两份煤样品中都含有不少原生孔、气孔、外生孔、矿物质孔等。土城向斜中存在不少角砾孔，裂隙发育明显要多于新华向斜。新华向斜中存在较大的气孔以及相关填充矿物，另外，还发现有部分微裂隙存在。

由此可见，土城向斜的煤储层渗透性明显好于新华向斜。同时，压汞实验结果显示两个煤样品孔隙中小孔与中孔的占比较大，大孔相对较少。正是这样的孔隙特征才有利于煤层气的聚集，同时，在开采煤层气时也有利于解吸与渗流。

2.2 曲线分析

根据压汞曲线可了解到中孔与小孔的实际发育状况，并根据排驱压力来评估储层的渗透性。根据研究发现，与新华向斜煤样相比，土城向斜煤样的进汞速率更大。另外，土城向斜煤样中部存在一个较长的平滑段，斜度不大。由此可推测甲区煤样喉道分布较为集中。两个煤样在进汞与退汞曲线方面分离较大，说明二者相似性较差。同时，也反应出连通孔隙的平均孔喉数量偏多，并且孔道宽度较小[3]。

上述特征说明孔隙呈半封闭状态或呈细瓶颈形态，对煤层气解吸后的持续扩散会产生不利影响。

另外，我们还了解到两煤样排驱压力保持在0.01～0.02MPa左右，中值半径分布在100nm左右，说明贵州地区煤层渗透性均较好。

2.3 结论

贵州地区低阶煤储层构造较为复杂，煤层顶底板岩性主要包括粉砂岩或泥岩，其裂隙与节理发育均不理想，盖层透气性低。

但煤岩组分主要是镜质组，样灰分含量孔隙度偏低，同时，固定碳与挥发含量偏高，因此，煤层气吸附性较好，这说明低阶煤层是煤层气存储的主要空间。

通过本次实验可知，整体来说，土城向斜煤储层渗透性较好。

3 贵州地区低阶煤煤层气资源开发前景分析

目前，对我省境内低阶煤煤层气研究还尚不多，经地质勘探显示，本省2000m以浅低阶煤储量为215万亿吨，面积1300km2，埋深为200～800多米，主要集中在六盘水、织纳等地区。根据预测，煤层气含气量平均为9.18m3/t，最高可达30m3/t[4]。这显示出本省在煤层气方面有较大的发展空间。

综上可知，贵州地区除了具有优质的中高阶煤储层，还具有丰富的低阶煤资源。其中，低阶煤储层中的煤层气含量巨大，也是一种清洁能源，正符合当前我国发展绿色能源的需要。因此，建议当地政府要高度重视低阶煤资源，从政策、资金、技术等方面加以扶持，从而积极发展煤层气产业，力争使煤层气成为我省能源经济新增长点，促进当地经济的持续快速发展。

[1]傅小康，霍永忠，陈东，等.中国低阶煤储层持征分析 [J].中国煤层气，2006，3（2）：42-44.

[2]顾小愚.低阶煤热力改性提质加工的研究 [J].洁净煤技术，2009，26（1）：89-93.

[3]孙万禄.中国煤层气盆地 [M].北京：地质出版社，2005.

[4]杨县超，张林，李江，等.鄂尔多斯盆地苏里格气田储层微观孔隙结构特征 [J].地质科技情报，2009，28(3)：73-74.

X752[文献码]B

1000-405X（2015）-11-245-1