龙亭矿区煤层气成藏条件与资源量估算及评价

贺小龙 王辉 崔胜

摘 要：龙亭矿区煤炭资源储量丰富，蕴藏着丰富的煤层气资源。但由于钻探工艺、取样方法等方面的误差，瓦斯逃逸量大，导致瓦斯解析测试结果数值偏低，达不到《煤层气资源/储量规范》（DZ/T 0216-2010）中计算贫煤空气干燥基含气量资源量的下限标准（8m3/t.ad）。本文作者分析评价了研究区煤层气成藏条件，表明研究区为煤层气成藏有利区。通过收集区内新施工的钻孔数据，利用煤层气测井技术估算的煤层含气量对原始测试值进行了校正，使其接近煤层气含量的实际值，在此基础上估算了研究区煤层气资源量，估算结果表明研究区属中等埋藏深度的中型规模煤层气气田，煤层气田的地质储量丰度大小为中等。

关键词：煤层气；龙亭矿区；煤层气测井；资源量

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.16.061

0 引言

龍亭矿区位于渭北石炭二叠纪煤田韩城矿区南部，区内煤炭资源储量丰富，蕴藏着丰富的煤层气资源。研究区在缺乏煤层气井生产资料的情况下，由于钻探工艺、取样方法等方面的误差，在打煤、提钻、装罐过程中，瓦斯逃逸量大，导致瓦斯解析测试结果数值偏低，达不到《煤层气资源/储量规范》（DZ/T 0216-2010）贫煤空气干燥基资源量计算的下限标准（8m3/t.ad）。因此前人对区内的煤层气只做了概略评价，未进行煤层气资源量的估算。本文作者通过收集区内新施工的钻孔数据，利用煤层气测井估算的含气量对区内的煤层气含量进行校正，使其接近煤层气含量的实际值，估算了研究区煤层气资源量，其对后续的矿区勘探以及矿井建设生产具有重要的参考意义。

1 煤层气成藏条件

煤层气成藏条件包括生气条件、储藏条件和保存条件，可细分为煤层所处的构造地质、煤岩煤质、煤变质程度、煤层的埋深、煤层顶底板岩性等各个方面[1-2]。

研究区4、5、11号主采煤层均位于太原组。4号煤层平均厚度1.88m，以中厚煤层为主，全区大部分可采；5号煤层平均厚度3.95m，以中厚-厚煤为主，全区可采；11号煤层平均厚度1.85m，以中厚煤层为主，全区大部分可采。各主采煤层煤岩组分以镜质组为主，其次为惰质组以及少量的壳质组。主采煤层镜质组体积分数平均72%左右，属于中高镜质组煤。各主采煤层镜质体平均最大反射率为2.09～2.25%，平均值为2.18%，煤化阶段为中煤级煤第Ⅶ阶段，属于热演化程度较高的贫煤。主采煤层埋藏深度基本在700m左右。研究区南北向上构造分异明显，南部构造相对复杂、断层密集发育，断层走向延伸与地层断距规模也较大，且以正断层为主，储层破坏严重，地下水径流条件好，不利于煤层气富集成藏；北部构造相对简单，断层发育较少，走向延伸与地层断距规模也较小，相对而言，有利于煤层气富集成藏[3-5]。主采煤层围岩一般为泥岩、砂质泥岩等致密岩层，其结构致密、透气、透水性差，对煤层气起到一定的封闭作用，储存有利。

综上所述，研究区各主采煤层煤热演化程度高，以中厚煤层为主，煤层埋藏深度较大，顶底板岩性以致密泥岩为主，煤层气地质赋存条件良好，地质和储层特征参数均有利于煤层气的成藏与富集，为煤层气勘探开发的有利区块。

2 煤层气含量评价

2.1 煤层气样品测试结果分析评价

4号煤层空气干燥基甲烷含量1.84～6.41ml/g.ad，平均3.43ml/g.ad；5号煤层空气干燥基甲烷含量1.91～4.87ml/g.ad，平均3.22ml/g.ad；11号煤层空气干燥基甲烷含量1.74～3.69ml/g.ad，平均3.29ml/g.ad[6]。依据《煤层气资源/储量规范》（DZ/T0216-2010），各层煤煤层气含量均未达到贫煤空气干燥基含气量资源量计算的下限标准（8m3/t.ad）。普查工作以探煤任务为主，未布设专门的煤层气孔，仅在各见煤钻孔内分煤层采取了瓦斯样，因钻探工艺、取样方法等方面的误差，瓦斯逃逸量大，对瓦斯解析测试结果影响很大，测试的煤层气含量明显偏小。

2.2 煤层气测井

在常规测井的基础上，利用中子和双侧向测井（煤层气测井）技术，对主采煤层进行固定碳、灰份、水份和挥发份的重量百分含量分析计算，根据现场采集的瓦斯样本和各种测井曲线参数之间建立的经验公式以及对自然伽玛、声波时差、中子长短源距、深浅侧向电阻率等曲线的综合研究，估算吨煤含气量。从以往分析结果来看，用煤层气测井得到的含气量与实际基本吻合。

为了客观、准确评价研究区内煤层气资源量，本次收集区内5个煤层气钻孔的测井资料（表1），结合区内以往前人对煤层气含量研究成果来看，其估算结果符合煤层气含气量的实际值。

3 煤层气资源量估算及评价

3.1 估算依据

式中：Gi—煤层气地质储量，108m3；A—煤层含气面积，km2；h—煤层净厚度，m；D—煤的空气干燥基视密度（煤的容重），t/m3；Cad—煤的空气干燥基含气量，m3/t；Cdaf—煤的干燥无灰基含气量，m3/t；Mad—煤的空气干燥基水分含量，%；Ad—煤的空气干燥基灰分产率，%。

3.2 估算各项参数的确定

3.2.1 各可采煤层的含气面积（A）

在4、5、11号煤层可采范围内按空气干燥基含气量≥8.0m3/t圈定的面积作为含气面积（A）（图2）。

3.2.2 煤层净厚度（h）

利用主采煤层含气面积内各见煤点的净厚度，求取算术平均值作为该煤层净厚度。

3.2.3 煤的空气干燥基质量密度（D）

采用各可采煤层视密度的算术平均值，作为煤层气资源量估算的各可采煤层煤的空气干燥基质量密度。

3.2.4 煤的空气干燥基含气量（Cad）

依据本次勘查瓦斯样品采集及测试值，通过公式（2）换算，各层煤空气干燥基甲烷含量均值均未达到贫煤空气干燥基资源量计算的下限标准（8m3/t.ad）。

利用收集钻孔的煤层气测井估算的煤层气含量与煤层瓦斯测试的煤层气含量进行线性回归分析（表2），可以得到两者的关系模型，由图1可以看出测井估算甲烷含量与煤样测试甲烷含量呈正相关关系，并求取相关系数对区内主采煤层空气干燥基甲烷含量进行换算，使其更加接近区内煤层气实际值，并根据换算的甲烷含量绘制研究区主采煤层的空氣干燥基含气量等值线图（图2）。

根据换算的各煤层空气干燥基含气量对研究区内煤层气资源量进行估算。4号煤层煤层气资源量为19.23亿m3，5号煤层煤层气资源量为41.04亿m3，11号煤层煤层气资源量为9.80亿m3，总含气量为70.08亿m3（表3）。煤层平均含气面积为75.2Km2， 煤层气地质储量丰度为0.93亿m3/ km2。综合评价研究区属中等埋藏深度的中型规模煤层气气田，煤层气田的地质储量丰度大小为中等。

4 结论

（1）研究区主采煤层煤岩显微组分以镜质组为主，煤层厚度以中厚-厚煤为主，煤类均为贫煤，煤变质程度高，煤层气地质赋存条件良好，有利于煤层气的成藏与富集。

（2）利用中子和双侧向测井（煤层气测井）估算的煤层含气量与实际基本吻合，与区内瓦斯测试数据呈正相关关系，用求取的相关系数对区内试验数据进行校正，使其接近实际值，利用校正的结果绘制了各主采煤层空气干燥基甲烷含量等值线图，对含气量大于8 m3/t的区块估算了煤层气资源量，求取的煤层气资源量数据可靠，为矿区内下一步煤层气工作提供了可靠的参考依据。

参考文献：

[1]伊伟，涂志民等.韩城矿区煤层含气性分布规律及地质控制因素研究[J].煤炭科学技术，2017，45（07）：156-160，206.

[2]王琳琳，姜波，屈争辉.鄂尔多斯盆地东缘煤层含气量的构造控制作用[J].煤田地质与勘探，2013，41（01）：14-24.

[3]张子敏.瓦斯地质学[M].徐州：中国矿业大学出版社，2009：18-42.

[4]任亚平.韩城矿区瓦斯赋存规律及致灾危险性分区[D].西安：西安科技大学，2017：22-28.

[5]杨秀春，刘之的等.韩城矿区煤层气富集的影响因素剖析[J].中国煤层气，2013，10（04）：26-32.

[6]王辉，贺小龙，崔胜等.陕西省渭北石炭二叠纪煤田龙亭勘查区煤炭普查地质报告[R].西安：中国煤炭地质总局航测遥感局，2013.

基金项目：国家科技重大专项课题（2008ZX05025-006）；国家重点基础研究发展计划“973”项目（2015CB453000）；国家自然科学基金（U1261111）

作者简介：贺小龙（1984-），男，陕西宝鸡人，硕士，工程师，主要从事煤田地质与矿井地质研究。