滇东北镇威煤田上二叠统煤层气储层特征

2020-07-07张宗羲蒋天国杨怡娜

云南地质 2020年2期

张宗羲，蒋天国，杨怡娜

(1.云南省煤炭地质勘查院，云南昆明 650218；2.云南煤层气资源勘查开发有限公司，云南昆明 650000)

滇东北镇雄-威信煤田(简称：镇威煤田)晚二叠世煤系地层分布面积广，主要煤层分布稳定，预测2000m以浅煤炭资源量为75.4622×109/t，累计探获各类煤炭资源储量21.1956×109/t，具有良好的煤层气资源开发潜力，但煤层气地质条件仍然处于前期研究阶段，有必要对储层参数进行分析，为煤层气生产试验井提供依据。本文分析镇威煤田新庄、石坎、母享则底、洛旺、马河、牛场以古矿区煤层气参数井数据，评价镇威煤田上二叠统煤层气储层特征。

1 镇威煤田煤层气地质特征

1.1 区块划分

镇威煤田位于云南省东北部，包括镇雄县、威信县全部及彝良县、盐津县、大关县的大部分区域。煤田东西长约130km，南北宽约80km，总面积约10374km2，含煤地层分布面积约4530km2。镇威煤田煤矿预测最大深度2000m，划为新庄、石坎、马河、镇雄、牛场以古、洛旺、母享则底、庙坝、芭蕉、兴隆、彝良、两河、炭厂湾等矿区(图1)，预测区总面积为2490.77km2。

1.2 煤田构造特征

镇威煤田位于上扬子古陆块威宁-昭通褶冲带的东北部，煤田内构造形式以褶皱为主，形成北东向的则底-黑树庄-青山、石坎-马河-牛场以古、新庄-洛旺-彝良及两河-庙坝等四个坳褶带，向斜构造较宽缓，背斜构造较紧密，各向斜构造几乎均具北西翼陡而南东翼缓的特点；断裂构造发育少，构造复杂程度属中等偏简单。

1.3 含煤地层及赋煤特征

矿田西部含煤地层为上二叠统宣威组(P3x)，东部称上二叠统龙潭组、长兴组(P3l+c)，含煤地层分布范围广泛。在镇威煤田西部的黄龙、高桥以西地区上二叠统宣威组属陆相沉积，含煤性较差。而东部地区属海陆交互相沉积相的龙潭组、长兴组，含煤性较好。龙潭组(P3l)由灰色砂岩、粉砂岩、砂质泥岩、泥岩、炭质泥岩及煤层组成，偶夹薄层灰岩，厚100m～150m；长兴组(P3c)为灰色粉砂岩、泥岩、夹灰岩、泥炭岩及薄煤层，海陆交互相与陆相碎屑岩含煤沉积，厚约为30m～45m。

图1 镇威煤田煤炭资源预测区及优选区分布示意图

镇威煤田含煤地层总厚度97m～238m，主要可采煤层多位于龙潭组中上部及长兴组下部，含煤层数多达22层，煤层总厚0～11.04m，可采煤层1～6层，可采总厚2m～7.66m，一般厚3.35m，主采煤层(C5)属较稳定煤层。

据云南省煤炭地质勘查院勘探资料，镇威煤田上二叠统的煤炭资源富集程度差异明显，资源丰度庙坝矿区为297×104t/km2，马河矿区为469×104t/km2，新庄矿区为550×104t/km2，石坎矿区北翼为222×104t/km2，镇雄矿区最大达733×104t/km2。煤炭资源富集程度在中部好，向东西两侧变差，由北西向南东煤炭资源富集程度逐渐变好，分别在新庄、镇雄两个矿区形成赋煤中心等。

1.4 煤质煤类及煤岩特征

区内煤类属中灰-中高灰、中硫-高硫、较高发热量贫煤或无烟煤，且以无烟煤为主，仅煤田北部出现贫煤。煤层外生及内生裂隙均较发育，普遍有摩擦痕迹及滑动镜面出现，表明该地区的煤层普遍经受过较强地壳应力作用。

宏观煤岩类型以半暗型-半亮型为主，一般都具有条带状及线理状结构，光亮条带与暗淡条带常呈互层状出现，以原生结构和碎裂煤为主，其次为碎粒煤，部分发育糜棱煤(表1)。微观煤岩组成以镜质组为主，占80%以上，惰质组含量不多，以半丝质质体及丝质体为主，一般占2%～4%，壳质组一般较惰质组多。

表1 镇威煤田煤体结构统计表

(数据来源：云南省煤炭地质勘查院相关勘探报告)

2 煤储层特征

2.1 储层渗透率

通过试井分析，镇威煤田储层平均渗透率介于0.01mD～3.51mD。牛场以古矿区8口参数井渗透率介于0.02mD～0.97mD，平均渗透率为0.27mD，与其它南方上二叠统相比储层渗透率较好，有利于煤层气勘探开发(表2)。

表2 镇威煤田煤层气参数井C5煤层渗透率统计

(数据来源：云南省煤炭地质勘查院相关勘探报告)

2.2 储层压力

各矿区试井分析表明，镇威煤田储层压力平均介于4.14～6.26MPa，压力梯度介于0.96～1.12MPa，属于常压-高压储层。牛场以古10口参数井统计分析对比表明，储层压力介于1.64～8.16MPa，平均储层压力4.14MPa，压力梯度介于0.39～1.04MPa，平均压力梯度0.96 MPa，属于正常储层压力(表3)。

表3 镇威煤田煤层气参数井C5煤层储层压力统计表

(数据来源：云南省煤炭地质勘查院相关勘探报告)

2.3 煤储层最大吸附能力

煤的吸附性能是煤储层重要储层特征之一，直接影响到煤层气储集能力。滇东北镇威煤田C5煤层各评价单元的兰氏体积平均值最大为石坎矿区25.52m3/t，最小为洛旺矿区19.72m3/t；兰氏压力平均值最大的为新庄矿区2.06MPa，最小的为洛旺矿区1.57MPa(表4、图2)。

图2 镇威煤田矿区C5煤层等温吸附曲线图(据云南省煤炭地质勘查院相关勘探报告)

表4 镇威煤田C5煤层等温吸附试验结果统计表

(数据来源：云南省煤炭地质勘查院相关勘探报告)

2.4 煤储层含气性

镇威煤田区内C5煤层钻孔采用国内解吸法MT-77-84测得，从煤层气含量数据分析，损失气和残余气很少，主要为解吸气。空气干燥基气体平均含量牛场以古矿区最高，为11.7m3/t，母享则底最低，为2.89m3/t，其他矿区均大于8m3/t(表5)。甲烷浓度除母享则底矿区为65.15%，氮气浓度为34.65%外，其它矿区CH4浓度均较高，为87.44%～96.83%，N2浓度为2.61%～12.07%，CO2及其它气体含量较少(表6)。因母享则底矿区采用传统取芯，岩心取至井口时间过长，可能混入了一定量的空气。

表5 镇威煤田煤层气参数井C5煤层气含量测试数据统计表

(数据来源：云南省煤炭地质勘查院相关勘探报告)

表6 镇威煤田煤层气参数井C5煤层煤层气成分测试数据统计表

(数据来源：云南省煤炭地质勘查院相关勘探报告)

2.5 储层含气饱和度

储层含气饱和度是衡量煤层气井初始产气时间的参数，是煤层含气量、煤层解吸曲线和煤储层压力三个基本因素的派生因素。镇威煤田牛场以古矿区含气饱和度最高，为80.41%，新庄矿区次之，为76.73%，马河矿区为63.44%，母享则底矿区仅为16.01%(表7)。母享则底矿区因采用传统取芯方法，提至井口时间较长，造成了部分气体的散失，实测含气量较低，计算出的含气饱和度低。