黔西地区煤层气储层物性研究

陈朝玉，袁余洋，周霜林

(遵义师范学院，贵州遵义 563006)

1 黔西地区煤系发育状况

盘江地区含煤地层主要为晚二叠世长兴组和龙潭组，厚290m±。长兴组由灰至深灰色中厚层状灰岩、砂质泥岩、灰至黄灰色粉砂岩、煤层所组合而成。

厚43～210.15m，一般100m，受西陆东海沉积体系的控制，长兴组西薄东厚，而且自西向东沉积物变细，灰岩层数有所增加，厚度变大，煤层数量则有所降低。下伏的龙潭组及上覆的飞仙关组与之均呈现整合接触关系。龙潭组是由灰至深灰中厚层状灰岩、炭质泥岩、泥岩、砂质泥岩、石灰岩以及煤层组合而成的。龙潭组平均厚度为183m，其地层厚度显著变化，沉积从研究区中部中心向四周逐渐递减。下伏上二叠统峨眉山玄武岩与之呈假整合接触。

2 煤层发育特征

黔西盘江地区由于在成煤期多次海进海退形成该区煤层层数较多，上二叠统为主要的成煤期，为研究需要，把可采及局部可采煤层编号1～30层，厚度为16.12～33.2m，由于区内地质条件复杂，成煤后期多期次改造，形成区内煤层展布不连续，并且聚煤中心多次迁移。为研究论述方便，下面以列表的方式说明区内煤层的基本物理特征。

从上表可以看出，在区域上，不同井田的煤层发育情况差别较大，在垂向上，可采煤层自上而下均有发育，但主要集中分布在煤系的中、上部。通过对研究区煤井田煤层的展布方向研究，在同一构造单元内，煤层的展布方向与主要构造线的方向不一致。譬如土城向斜及照子河向斜的煤层展布方向为NW向，旧普安向斜同为NW向展布，盘关向斜展布方向则为NNE向。受构造作用的影响，煤层产状会发生变化。在盘关向斜西翼北段，受构造作用影响的地层走向由近NNE向转为近EW向；煤层的倾角变化范围非常大，为7°～ 45°。在各向斜构造单元中，煤层倾角总的变化趋势：煤系地层露头区煤层倾角大，向向斜轴部地层逐渐平缓，倾角变小。自东向西，煤层以及可采煤层数增多，且可采厚度也增大，含煤性渐佳。

研究区煤层总厚度为10.81～45.83m，均值为22.97m。土城向斜煤层厚度大多为20～30m， 北翼厚度大，多数大于25m； 南翼厚度小，一般在20m±，煤层富集区位于向斜北翼东端。鲁那井田煤层厚度多数大于30m，其中最大的为45.82m。照子河向斜煤层厚度为15～20m，向斜南翼西端的大田坝井田煤层厚度角度，多大于25m，最大为29.2m。盘关向斜煤层厚度变化规律较明显，大致可以总结为北部厚度较小，南部厚度较大；东翼厚度较小，西翼厚度较大。向斜西翼的中-南部的煤层厚度大多大于30m，其中最大的为40.22m，是全区煤层最富集的部位，旧普安向斜厚度多在20m±。通过对研究区煤层厚度及展布的情况做研究区可采煤层厚度等值线图(图1)。

3 煤层厚度展布变化的地质控制因素分析

造成黔西地区可采煤层成东北部厚逐渐向西南方向变薄的趋势原因，通过研究认为，在成煤期构造和沉积作用共同控制了盘江地区煤层发育及其厚度变化。盘江地区自广西运动后，在水城-紫云同沉积断裂的控制下，地壳不断拉张下沉。泥盆纪至中二叠世期间，沉积了厚约7 000余米的碳酸盐建造，各地层之间均为整合接触或连续沉积， 中二叠世梁山期仅在拗陷北部边缘沉积了厚约70～100m的石英砂岩、石灰岩、砂泥岩夹2～3层煤，煤厚0.3m～0.5m。以后海侵迅速扩大，海水加深，沉积了巨厚的碳酸盐岩。中二叠世晚期多期次的峨眉山玄武岩开始大规模地喷发，进入晚二叠世初期继续发生更广泛的强烈喷发和溢出，形成北高南低、西高东低的古黔西玄武岩台地，成为晚二叠世聚集含煤岩系的底垫。

图1 黔西地区可采煤层总厚度等值线图Figure 1 Isogram of mineable coal seams total thickness in western Guizhou area

黔西地区在晚二叠世时期是典型的海陆过渡相地区，主要发育河控上三角洲平原相。在上三角洲平原地区，海侵体系域中的煤层主要位于体系域中上部和最大海泛面处，而高位体系域中的煤层主要位于体系域的中部，总体上黔西东北部处于沉积盆地中心。而且在晚叠世处于大规模海侵期。海侵体系域更有利于煤层的形成。

4 煤岩特征

煤的物质组成包括岩石学组成和化学组成两个层面。成煤环境复杂多样性所导致的煤物质组成变化，对煤及煤层的孔隙性、吸附性和裂隙发育状况具有控制作用，进而影响到煤层的含气性和渗透性，是决定煤层气资源潜力和可采性的重要因素。

4.1 宏观煤岩类型

在研究区通过对井下掌子面取样煤及开采出来的煤进行观察研究。煤岩类型较多，其中包括镜煤、亮煤、暗煤和丝炭都有。各煤层宏观煤岩类型较为相似，多条带状、半暗型，部分煤层有半亮型与暗淡型。宏观煤岩类型主要为半暗煤，其次是半亮煤、暗淡煤，光亮煤很少。平面上，宏观煤岩类型变化不明显；垂向上，龙潭组煤的光泽比长兴组亮，长兴组主要是半暗煤和暗淡煤，井下观测山脚树井田12号煤层主要是半亮煤；龙潭组由上而下煤的光泽变亮，上部主要是半暗煤和暗淡煤，下部主要是半亮煤(图2)，山脚树井田15号煤层主要是半亮煤，以条带状结构为主，有线理状结构。

图2 火铺、金佳、山脚树井田(煤矿)煤层煤岩类型、煤体结构图Figure 2 Coal seam lithotype and coal mass texture diagram of Huopu, Jinjia, Shanjiaoshu minefields (coalmines)

4.2 微观煤岩类型

通过对黔西地区不同井田煤岩测试，其微观煤岩类型统计结果如表2所示。可以看出， 盘江地区煤的微观煤岩类型主要为镜质组，其量值63.17%～88.92%，平均74.83%，惰质组次之，壳质组则相对较少。

表2 黔西地区不同井田煤的微观煤岩类型统计结果

4.3 煤变质特征

黔西地区煤的镜质组反射率为0.66%～3.59%。其中土城、松河井田煤的镜质组反射率是1.17%～1.38%；三脚树井田是0.94%～1.15%；纸厂井田是0.90%～1.11%；大寨井田是1.43%～2.50%；水塘井田是1.44%～1.72%。

盘江煤田煤级分布较宽，从气煤至无烟煤层均有分布。土城向斜的西端南部和照子河向斜的西端是气煤；向东南方向煤变质增强，从气煤、肥煤、焦煤、瘦煤至贫煤，煤级呈条带状展布，总体展布方向是NE向。沿盘关向斜西翼由北向南煤变质程度增高，北部月亮田井田主要是气煤和肥煤，山脚树、老屋基到火铺井田主要是肥煤和焦煤；盘关向斜东翼金竹坪井田属于贫煤和无烟煤；旧普安向斜南翼东端的大寨井田有瘦煤、贫煤和无烟煤(图3)。

依据盘江煤田煤级分布和煤变质特点分析，盘江煤田煤变质是以深成变质作用为主导，高变质煤的形成则是岩浆热变质作用叠加的结果。

图3 盘江地区煤级分布图Figure 3 Coal ranks distribution in Panjiang area

5 结论

①受海侵成煤因属的影响，黔西地区可采煤层东北方向厚逐渐向西南方向变薄。

②在煤质上宏观煤岩变质类型变化不明显，垂向上下部煤比上部煤变质程度高。

③黔西地区煤的微观煤岩类型主要为含气较好的镜子组。