胡曉兵

（山西省煤炭地質(zhì)勘查研究院，山西 太原 030006）

1 前言

柳林區(qū)塊位于山西省西部，河東煤田中部，南鄰石樓北區(qū)塊，東鄰楊家坪區(qū)塊。行政區(qū)劃隸屬于山西省呂梁市柳林縣的穆村鎮(zhèn)、薛村鎮(zhèn)、莊上鎮(zhèn)、高家溝鄉(xiāng)、賈家垣鄉(xiāng)，面積194.415 6 km2。2006年4月21日富地柳林燃氣有限公司與中聯(lián)煤層氣有限責任公司就共同開發(fā)山西省柳林地區(qū)的煤層氣資源簽訂了《中華人民共和國山西省柳林地區(qū)煤層氣資源開采產(chǎn)品分成合同》，2006年7月25日取得中華人民共和國商務部的批準。

圖1 柳林區(qū)塊位置圖

2 地質(zhì)背景

2.1 地層

區(qū)塊內(nèi)及周邊賦存的地層有奧陶系中統(tǒng)峰峰組（O2f）；石炭系中統(tǒng)本溪組（C2b）、上統(tǒng)太原組（C3t）；二疊系下統(tǒng)山西組（P1s）、下石盒子組（P1x）；二疊系上統(tǒng)上石盒子組（P2s）、石千峰組（P2sh）；三疊系下統(tǒng)劉家溝組（T1l）、和尚溝組（T1h）；新生界上第三系上新統(tǒng)（N2）；第四系中更新統(tǒng)（Q2）、上更新統(tǒng)（Q3）、全新統(tǒng)（Q4）。含煤地層為石炭系太原組與二疊系山西組。

2.2 構(gòu)造

柳林地區(qū)總體為一向西或西南傾斜的單斜構(gòu)造，地層傾角一般為5°左右。

3 煤儲層特征

3.1 煤層特征

3.1.1 煤層厚度

本區(qū)塊內(nèi)發(fā)育煤層14層，其中，山西組5層，自上而下編號為 1、2、3、4（3+4）、5 號煤層；太原組 9 層，自上而下編號為 6 上、6、7、7 下、8+9、9 下、10、10 下、11 號。其中，山西組的 2、3、4（3+4）、5號煤層，太原組的8+9、10號煤為主要可采煤層。

表1 煤層情況一覽表

3.1.2 煤層埋深

柳林地區(qū)總體煤層埋藏深度由東向西逐漸增大。其中，8+9號煤層埋深為250～1 200 m。

3.1.3 煤質(zhì)特征

該區(qū)塊煤層達到焦煤、瘦煤、貧煤、無煙煤的中等變質(zhì)階段?？傮w上自東向西隨煤層埋深逐步增大，表現(xiàn)為煤的變質(zhì)程度不斷加深。由于本區(qū)及其鄰近地區(qū)未曾發(fā)現(xiàn)有巖漿作用的跡象，同時煤的變質(zhì)程度亦符合希而特定律，故本區(qū)煤的變質(zhì)類型以深層變質(zhì)作用為主。

3.1.4 煤體結(jié)構(gòu)特征

本區(qū)內(nèi)雖為中等變質(zhì)程度的煤，易于受外力影響而發(fā)生變形，但由于該區(qū)位于鄂爾多斯盆地東部，在地史上所受構(gòu)造運動較少，煤層破壞不大，從研究區(qū)內(nèi)小煤礦觀察，煤體結(jié)構(gòu)大多為原生結(jié)構(gòu)，僅在斷層附近有破碎現(xiàn)象，有破裂結(jié)構(gòu)和糜棱結(jié)構(gòu)。

3.2 儲層特征

3.2.1 含氣性特征

研究區(qū)主要煤層含氣量分布總體上表現(xiàn)為南高北低的變化趨勢。該區(qū)塊的主要煤層含氣量在8.73～14.38 m3/t之間。山西組煤層含氣量達到24 m3/t，太原組煤層達到26 m3/t。

圖2 煤層甲烷含量與埋深的關(guān)系

煤層含氣量隨煤層埋深增加而增大，但增加趨勢不明顯。由于受后期構(gòu)造運動的影響，使得這種相關(guān)關(guān)系呈非簡單的線性關(guān)系，而是一種大體變化趨勢而已。

3.2.2 滲透率

煤層滲透率的高低直接決定著煤層氣的運移和產(chǎn)出。該區(qū)塊山西組煤層的滲透率在0.011～2.80 md之間，太原組煤層的滲透率在0.005～24.80 md之間?？梢姡搮^(qū)塊煤層的滲透率相對較高，且變化范圍較大，各向異性及非均質(zhì)性顯著。

3.2.3 煤層吸附性特征

煤層氣分子與煤分子之間有著很強的吸附作用，以吸附存在于煤層中的CH4構(gòu)成了煤層氣的主題成分。煤的吸附能力決定煤層單位含氣量的高低，其解吸能力則決定性地影響了煤層氣的產(chǎn)能。蘭氏體積是衡量煤巖吸附能力的量度，其值反映了煤的最大吸附能力。蘭氏壓力值則反映了煤層氣解吸的難易程度，蘭氏壓力越高，煤層中吸附態(tài)氣體脫附越容易，開發(fā)越有利。

該區(qū)塊山西組煤層的飽和吸附量蘭氏體積為18.34～22.45m3/t，平均20.70 m3/t，蘭氏壓力為1.49～3.52 MPa，平均2.27 MPa；太原組煤層的飽和吸附量蘭氏體積為16.10～25.54m3/t，平均22.48m3/t，蘭氏壓力為1.27～3.18 MPa，平均1.96 MPa?？梢?，區(qū)內(nèi)煤層吸附能力較強。

3.2.4 儲層壓力及梯度

該區(qū)塊山西組煤層的儲層壓力為2.58～8.33 MPa，平均為：5.79 MPa，壓力梯度為：0.46～1.12 MPa/100m，平均為：0.84M Pa/100 m；太原組煤層的儲層壓力為：3.31～7.46 MPa，平均為：6.47 MPa，壓力梯度為：0.53～1.174MPa/100m，平均為：0.85MPa/100m。可見該區(qū)塊內(nèi)儲層壓力較大，壓力梯度一般小于靜水壓力梯度（0.98 MPa/100 m），為低壓異常狀態(tài)。

煤層的煤儲層壓力隨煤層埋深增大而增大。因為隨埋深的增大，上覆地層壓力不斷增大，儲層壓力也相應增大，通過對實測數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析，煤儲層壓力與煤層埋深呈正相關(guān)關(guān)系。

圖3 儲層壓力與煤層埋深的關(guān)系

3.2.5 含氣飽和度

根據(jù)對柳林區(qū)塊內(nèi)煤層氣井測試所得的含氣飽和度的統(tǒng)計，該區(qū)塊煤層含氣飽和度變化范圍較大，為：27.40%～99.60%，平均為：55.53%。含氣飽和度總體偏低，處于欠飽和狀態(tài)。

4 煤層氣資源狀況

經(jīng)計算共獲得煤層氣資源量為：369.21×108 m3，其中山西組煤層氣資源量為：181.25×108 m3，占總資源量的49%，資源豐度：1.01×108 m3/km2；太原組為：187.96×108 m3，占總資源量的51%，資源豐度：1.04×108 m3/km2。

5 結(jié)論

綜上所述，可以看出:①柳林區(qū)塊含煤層較多，且煤層厚度較大，變質(zhì)程度較高；②柳林區(qū)塊煤層有良好的儲層條件（含氣量、儲層壓力、滲透率）；③柳林區(qū)塊煤層氣資源量豐富，資源豐度較高。

[1]黃明，林亮，王贊維等.2010.山西柳林地區(qū)煤系地層對比特征[J].煤層氣勘探開發(fā)理論與技術(shù)-2010年全國煤層氣學術(shù)研討會論文集.

[2]要慧芳，陰翠珍.2006.山西河東煤田柳林楊家坪煤層氣儲層地質(zhì)特征[J].中國石油勘探，11（3）.

[3]任光軍，王莉，婁建青.2008.柳林地區(qū)水文地質(zhì)特征及區(qū)對煤層氣生產(chǎn)井的影響，2008年煤層氣研討會論文集[M].