黔西县定新煤炭整装勘查区煤层气赋存特征及其资源潜力评价

2021-04-17孔维敏

西部探矿工程 2021年5期

孔维敏

（贵州煤矿地质工程咨询与地质环境监测中心，贵州贵阳550006）

勘查区位于贵州省黔西县北部，大地构造属上扬子陆块（Ⅲ级）黔北隆起区（Ⅳ四级）织金穹盆构造变形区（Ⅴ），区域内构造形迹以一系列北东或北北东向的背斜、向斜及与之斜交的北东、北西两个方向的断裂为主。勘查区位于NE 向的金沙—黔西向斜之北西翼中段，面积211.58km2，扣除区内与新田煤矿重叠区面积35.92km2后，勘查区实际面积为175.66km2。区内含煤地层为龙潭组，煤炭资源丰富，保有资源量171683×104t；区内煤层气地质资源储量112.72×108m3，丰度为0.64×108m3/km2，煤层气资源潜力较大属中型气藏，中等丰度。

1 地质条件

1.1 地层

区内地层由老至新有中二叠统茅口组（P2m），上二叠统龙潭（P3l）、长兴组（P3c），下三叠统夜郎组（T1y）、茅草辅组（T1m），中三叠统松子坎组（T2s）及狮子山组（T2sh）及第四系（Q），其中龙潭（P3l）为区内含煤地层，系一套以海陆交互相沉积为主的含煤岩系，由细砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、泥岩、石灰岩、炭质泥岩及煤层等组成，地层厚度110.85～151.17m，平均131.80m，含煤层数11～19层。

1.2 构造

勘查区位于黔西向斜北西翼近轴部地带，其构造形态为一穹隆构造，地层总体体走向NE，倾向以SE向为主，倾角一般为5°～10°，局部地段因构造影响地层产状有一定的变化。区内次一级NE 向宽缓褶曲和断层均较发育，共发育次一级褶曲13 条，其中向斜8 条，背斜5 条；共发育断层35 条，以正断层为主，落差大于30m 的断层27 条，大部断层为高角度（＞60°）断层，正断层落差由浅向深逐渐变小，逆断层落差由浅向深逐渐增大。无岩浆岩影响，其构造复杂程度为中等。

1.3 水文地质条件

勘查区位于黔西向斜核部地带汇水区，勘查区基岩裸露，地形切割较深，地下水补给主要为大气降水，煤层约有一半位于当地侵蚀基准面以下。含煤地层龙潭组（P3l）为裂隙含水层，为煤矿床直接充水含水层，含水性弱。上覆地层长兴组（P3c），岩性为燧石灰岩，夹粉砂质泥岩或泥岩，上部为硅质灰岩，地层平均厚32.28m，通过区内203钻孔抽水结果显示，该地层富水性弱；下伏地层茅口组（P2m），岩性为石灰岩，坚硬，岩溶、裂隙发育，富水性强。总体来说勘查区属底板岩溶水间接充水、龙潭组裂隙水直接充水的裂隙水充水矿床，水文地质条件中等。

2 煤层赋存特征

2.1 煤层特征

2.1.1 含煤性及可采煤层

龙潭组为区内主要含煤地层，含煤层数11～19层，煤层总厚9.52～22.32m，平均14.18m，含煤系数为10.76%。含可采煤层7 层，可采煤层平均厚9.40m，可采系数为7.13%；煤层采用平均厚8.42m，采用系数为6.39 %。

全区可采煤层为4、9 号，其中4 号煤层厚1.02～5.20m，平均厚2.84m，属中厚煤层，含0～2 层夹石，一般为0～1 层，结构较简单，属较稳定煤层，煤层厚度有一定的变化，由中部向四周逐渐变薄；9 号煤层厚0.85～4.27m，平均厚1.92m，属中厚煤层，0～1层夹石，结构较简单，属较稳定煤层。大部可采煤层为15号，厚0.40～3.24m，平均厚1.39m，属薄煤层。含0～3 层夹石，一般为0～1 层，结构较简单，煤层厚度有一定的变化，北至西部以及南东片区可采。局部可采煤层5、8、12、14 号，平均厚度分别为0.74m、0.67m、0.79m、0.82m，均为薄煤层，含0～1 层夹石，结构较简单，煤层厚度变化较大，属不稳定煤层。

2.1.2 煤层顶、底板

各可采煤层平均间距2.96～26.68m，部分煤层底板即为相邻煤层的顶板。区内各可采煤层直接或间接顶板以泥岩、泥质粉砂岩为主，其次为粉砂质泥岩或粉砂岩，少数为细砂岩和灰岩；除15号煤层底板为铝土质泥岩外，其余可采煤层底板以泥岩为主，其次为泥岩和泥质粉砂岩为主。各煤层顶、底板岩石完整，裂隙不发育，结构致密，封闭性和阻气性较好。

2.2 煤质特征

2.2.1 物理性质

区内各可采煤层以半亮型为主，少量半暗—半亮型煤及光亮—半亮型煤。煤岩组分多以镜煤、亮煤为主，夹少量暗煤和丝炭。丝炭的含量不均，呈透镜状出现。黄铁矿在煤中存在形式一般以结核状、蠕虫状为主。

2.2.2 煤变质作用

区内煤层镜煤最大反射率（R°max）为3.75%～4.69%，平均为4.17%。镜煤随机反射率（R°rax）为3.23～3.96N/mm2，平均为3.55N/mm2。煤的变质阶段为Ⅶ1阶段。

2.2.3 化学性质及煤类

4、5、8、9、12、15号煤层属中灰煤，14号煤层属中高灰煤；9号煤层为中硫煤，4、5、8号煤层为中高硫煤，12、14、15 号煤层为高硫煤；4、5、8、9、12、14 号煤层均属特低挥发份煤，15 号煤层均属低挥发份煤；4、5、8、12、14号煤层为三号无烟煤；9、15号煤层为二号无烟煤。

2.3 含气性

2.3.1 煤煤层气组分及含气性

煤层气组分：区内主要可采煤层瓦斯自然成分以甲烷（CH4）为主，浓度为41.55%～96.93%，平均74.35%，平均含量最高为87.93%（5 号煤），最低为67.30%（8号煤），平均74.56%；其次为氮气（N2）和二氧化碳（CO2），平均浓度分别为21.35%、3.74%。

煤层气含量：区内主要可采煤层甲烷含量最大为11.97mL/g·daf（12 号煤），最小为10.10mL/g·daf（14号煤），平均为11.09mL/g·daf；可燃气体(CH4+重烃)含量最大为12.00mL/g·daf（12 号煤），最小为10.15mL/g·daf（14 号煤），平均为11.12mL/g·daf。区内各可采煤层属富甲烷煤层。各可采煤层煤层气组分及含量见表1。

2.3.2 煤层气变化规律

垂向上，各煤层煤层气含量随深度的增加而增高，同一煤层厚度增大，瓦斯含量亦增高，在煤层浅部露头处及断层处瓦斯含量相对偏低。见图1。

图1 瓦斯浓度和瓦斯成分纵向分布图

平面上，全区可采煤层4、9号煤层含气量以高瓦斯分布为主，局部为含瓦斯分布（图2、图3）；大部可采煤层15号以高瓦斯分布为主，勘查区东部为含瓦斯分布；布局可采煤层除8号为含瓦斯分布外，5、12、14号煤层均为高瓦斯分布。

3 参数井测试

3.1 试井目的及要求

勘查区内部署1705 钻孔作为煤层气参数井，按设计要求对本井5、8、9、12、14、15 号煤层进行测试，获取煤储层参数值，为该区的煤层气评价提供可靠的参数依据。其中12 号煤层注入/压降试验及原地应力测试不满足国标和测试的要求，无法获取可靠的煤储层参数，因此，注入/压降试验的测试成果只采用5、8、9、14、15号煤层的，12号煤层的数据仅供参考。