习水县桑木场背斜北西翼煤层气资源勘探前景分析

2016-10-18闵康刘太琴

西部资源 2016年4期

闵康刘太琴

摘要：根据桑木场背斜北西翼的地质调查、钻井资料，运用煤田地质学、煤层气地质学研究方法，针对贵州省煤层气资源赋存资源量大，勘探程度低的问题，对区内晚二叠世煤系5号煤层进行了系统研究，分析了该区煤层气分布规律及勘探前景。结果表明：区内煤厚较大，有机质成熟度高，顶底板岩性以泥岩为主，且地层相对较缓，构造较简单，煤层气生储盖条件较好；5号煤层含气量主要分布于4.00ml/g·ad～8.00ml/g·ad，中部含气量较高，能达到15.00ml/g·ad；区内潜在煤层气资源量93.36×108m3，属中型规模，开发利用前景广阔。

关键词：煤层气地质学；分布规律；资源量；勘探前景

引言

贵州省全省埋深2000米以浅的煤层气资源量达3.15×1012m3，总量少于山西，居全国第二[1-2]；煤层气资源储量丰富，但勘查与开发程度较低。根据前人资料分析，到2020年，贵州天然气产量将仅达到40×108m3，而消费量将超过70×108m3[1-3]。面对贵州省“贫油少气（常规天然气）”的能源短缺形势[4-5]，需要大力加强贵州省煤层气勘查开发工作，摸清贵州省含煤向斜煤层气的含气性、资源量等，从而能稳固贵州省国家能源基地地位、改善区域能源产业结构、缓解能源供需矛盾。

习水县是贵州省无烟煤资源较丰富地区，煤层气资源研究尚处于空白区，本文旨在对该区煤层气资源分布规律进行研究，并预测该区煤层气资源量，以期对该区煤层气资源勘探前景进行分析，为该区煤层气资源勘探开发提供理论基础及数据支撑。

1. 地质概况

1.1 含煤地层特征

研究区主要含煤地层为二叠系上统龙潭组（P3l），岩性主要为浅灰、灰、深灰、灰黑色泥岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、细砂岩、粉砂岩、灰岩及泥质灰岩、铝土质泥岩、炭质泥岩及煤层（线）等，为一套海陆交互相沉积组合特征，属典型的泻湖——潮坪体系沉积[6]。厚56.80m～94.88m，平均厚79.66m。含煤层（线）10层左右，可采煤层5层，即5、7、8、9、12号煤层，其中5号煤层全区可采，作为本次研究对象，7、8、9、12号煤层大部可采，其余煤层见零星可采点。

1.2 构造

研究区位于黔北煤田内，大地构造属扬子准地台（一级构造单元）黔北台隆（二级构造单元）遵义断拱（三级构造单元）毕节构造变形区（四级构造单元）和四川台拗古蔺山字形构造前弧东翼北西侧交汇部位的桑木场背斜北西翼[6-9]。在其南西部发育有次一级龙宝背斜、木担坝背斜、龙家坝向斜、尖山子——倪家向斜（图1），并伴生一系列小到中型断裂构造的发育。构造的发育虽然导致区内地层倾角变化较大，但整体上南西部地层相对较缓，呈向、背斜构造产出，地层倾角为15°～35°，一般在20°左右，易于煤层气富集成藏。

1.3 煤层及煤质

研究区可采煤层赋存于龙潭组，可采煤层以龙潭组中段5号煤层全区可采，作为本次研究目标层。上距标一底8.36m～23.74m，平均16.05m，上距3号煤层底4.37m～19.68m，一般11m左右，下距6号煤层3.88m～16.79m，一般8.70m左右。煤层对应的侧向电阻率曲线呈高异常宽单峰状，人工伽玛曲线呈低异常单峰状反映（图2）。煤层全层厚度基本处于0.8m～3.77m，平均1.48m。顶板岩组为灰岩、细砂岩、泥岩、粉砂质泥岩、粉砂岩等致密岩石组成，封盖性好，底板岩组主要由泥岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、细砂岩等组成。综合分析认为该煤层生储盖条件有利于煤层气赋存，且邻层煤层不易发生逸散。

煤层以块状为主，少量碎块状及粉粒状，内生和外生裂隙较发育，充填薄膜状、脉状方解石，煤层气赋存空间充足；有机质以镜质组为主，占79.04%；最大反射率（R°max%）最小为2.64%，变质程度高，变质阶段为Ⅶ1，有机质处于过成熟度阶段，煤层具有生成大量热成因气的地质条件。

2. 煤层气分布特征

煤层气俗称“瓦斯”，是煤矿床的伴生气体，指赋存在煤层中的自生自储式非常规天然气，以甲烷（CH4）为主要成分，次为重烃（C2H6），通常有吸附和游离两种赋存形式，以吸附于煤基质颗粒表面为主，游离于煤孔隙中或溶解于煤层水中次之，具有易燃易爆的特征，热值与天然气相当，是一种高效、洁净的气体清洁能源[10-12]。

2.1 煤层气成分及含气量

本次工作在研究区内钻井32孔，采样110件，送贵州省煤田地质局实验室进行煤层气含量测定及成分分析等。实验结果显示煤层气主要成分为甲烷（CH4）和重烃（C2H6），含气量为可燃气体含量，区内煤层气含量平均值为3.75ml/g·daf～24.61ml/g·daf，平均11.74ml/g·daf，换算成空气干燥基（Cad）含量为2.88ml/g·ad～19.48ml/g·ad，平均为8.02ml/g·ad（表1）。

2.2 煤层气分布规律

通过对研究区32口钻井的采样测试，分析显示研究区5号煤层含气量较高，介于2.88ml/g.ad～19.48ml/g.ad之间，平均值为8.02ml/g.ad。研究区大面积区域含气量介于4.00ml/g·ad～8.00ml/g·ad之间，而中部地区含气量相对较高，达到8.00ml/g·ad～15.00ml/g·ad，主要分布于龙保背斜南东翼2501、2502号钻孔附近（图3）。

3. 煤层气资源量预测

（1）估算方法的选取

本次估算采用体积法计算煤层气资源量，其计算公式[13]为：

Gi=0.01×A×h×D×Cad式中：

Gi—煤层气资源量（108m3）；A—煤层含气面积（km2）；

h—煤层净厚度（m）；D—煤的空气干燥基容重（t/m3）；

Cad—煤的空气干燥基含气量（m3/t），Cad=100Cdaf（100-Mad-Ad）

（2）各参数的确定

研究区内煤类为无烟煤，根据《煤层气资源/储量规范》（DZ/T0216-2010），煤层净厚度≥0.80m，煤变质程度（Ro，max）>1.9%，煤的空气干燥基含气量下限为：≥8m3/t。

煤层含气量取8m3/t和测定的含气量换算后平均值，分析该研究区5号煤层实验结果，取8.02m3/t；煤层净厚度取该煤层净厚度的算术平均值，取1.29m；煤层容重取煤层实测容重平均值，取1.53t/m3；煤层含气面积以含气量≥8m3/t的各算量煤层来估算煤层气资源量的面积，该区含气面积约为156.08km2。

（3）资源量预测结果

将分析的各参数结果代入到体积法计算公式Gi=0.01×A×h×D×Cad中，研究区5号煤层煤层气资源量预测值为24.71×108m3，综合其它煤层煤层气资源量，研究区共获潜在的煤层气资源量93.36×108m3，储量属中型规模。

4. 勘探前景分析

（1）研究区煤层较多，煤厚较大，有机质以镜质组为主，有机质成熟度高，煤层具有生成大量热成因气的条件；煤层顶底板岩性以泥岩为主，且地层相对较缓，构造较简单，为煤层气资源的储集和保存提供了较为有利的条件。

（2）研究区煤层气分布规律分析显示5号煤层含气量主要分布于4.00ml/g·ad～8.00ml/g·ad，中部含气量较高，能达到15.00ml/g·ad。研究区潜在煤层气资源量93.36×108m3，储量属中型规模，煤层气资源分布集中、品位较高，具备大规模勘探开发的资源优势，开展煤层气发电、液化等利用项目的前景广阔。

参考文献：

[1] 秦勇，高弟.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

[2] 岑明峰，任波，赵福平.贵州中西部地区煤层气成藏特征[J].中国煤炭地质，2012，24（7）：18-23.

[3] 梁福谅.贵州省煤层气资源及其利用[J].贵州地质，1998，15（2）：128-144.

[4] 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，2009，21（3）：20-23.

[5] 戴林，原晓珠，夏志刚.贵州煤层气勘探开发技术研究[J].西部探矿工程，2015，15（3）：142-144.

[6] 贵州省地质矿产局编.贵州省区域地质志[M].北京：地质出版社，1987.

[7] 黄汲清，任纪舜.中国大地构造及其演化[M].北京：科学出版社，1980.

[8] 李春昱，刘仰文.秦岭及祁连山构造发展史[A].见：国际交流地质学术讨论会文集（1），北京：地质出版社，1978.

[9] 熊孟辉，秦勇，易同生.贵州晚二叠世含煤地层沉积格局及其构造控制[J].中国矿业大学学报，2006，35（6）：778-782.

[10] 叶建平，秦勇，林大扬.中国煤层气资源[M].江苏徐州：中国矿业大学出版社，1999.

[11] 赵庆波，刘兵.世界煤层气工业发展现状[M].北京：地质出版社，1998，50-76.