鄧宇 陳興祥

摘要：在大河邊向斜煤層氣儲層特征評價的基礎(chǔ)上，對煤層氣富集的主要控制因素進行了分析，研究表明，大河邊向斜煤層氣富集，其富集主要受煤層發(fā)育特征與水動力條件控制，具有進行規(guī)模性開發(fā)試驗的物質(zhì)基礎(chǔ)。據(jù)此對2021-2023年進行了初步的規(guī)劃部署。

關(guān)鍵詞：大河邊向斜;煤層氣;主控因素;規(guī)劃部署

大河邊向斜位于貴州省六盤水煤田的北部，Ⅰ、Ⅱ類有利區(qū)面積33.18km2，煤層氣資源量93.33*108m3。向斜西翼煤田鉆孔眾多，另外還有多口煤層氣探井、評價井，西翼勘探程度高。通過對地質(zhì)鉆孔資料和煤層氣井測試和排采資料系統(tǒng)性的研究，加深對向斜煤層氣富集特征進行認識和評價，有助于該區(qū)煤層氣的勘探開發(fā)工作。

一、大河邊向斜構(gòu)造概況

大河邊向斜在大地構(gòu)造單元上屬揚子陸塊（Ⅰ級）黔北隆起（Ⅱ級）六盤水斷陷（Ⅲ級）威寧西北向構(gòu)造變形區(qū)，向斜內(nèi)的主要構(gòu)造線為NWW-SEE（見圖1）。向斜西翼構(gòu)造相對簡單，地層較平緩，地層傾向接近東西向，傾角10～20°。向斜南部和東部斷層發(fā)育，向斜東翼地層較陡，傾角30°。

二、向斜煤儲層特征

貴州區(qū)域內(nèi)煤層具有“多、薄、散”的特點，大河邊向斜主要煤系地層是上二疊統(tǒng)龍?zhí)督M，由碎屑巖夾灰?guī)r構(gòu)成，為一套海陸交互相含煤沉積。厚度206～241m，含煤約40層，煤層總厚約35m，含煤系數(shù)為14.5%，其中可采及局部可采煤層10層，可采總厚17～21m。自上而下主要煤層編號為C605、C604、C602、C601、C504、C409、C407、C406、C401、C304、C303?？v向上分為三個煤組，C605-C504為上煤組，C409-C401為中煤組，C304以下為下煤組。中煤組為主力開發(fā)煤組，其中C409厚度最大，C407次之。

（一）煤層發(fā)育特征

C409為向斜主要發(fā)育煤層，全區(qū)可采，厚度1.17--9.63m，平均厚度4.5m，分布相對穩(wěn)定。平面上由北向南，到向斜西翼中南段，厚度逐漸增大，南段呈現(xiàn)減薄趨勢。由向斜翼部向核部，厚度有減薄趨勢。厚度較大的區(qū)域集中在向斜西翼的中南段扁擔灣附近。C407厚度分布在0.58-5.46m，平均厚度2.4m，向斜西翼中段和中北段靠近軸部有減薄趨勢，厚度較大的區(qū)域集中在向斜西翼的中南段墮沖附近和南段馮家灣附近。C406厚度分布在0.7-5.15m，平均厚度1.9m，向斜西翼中北段附近有減薄趨勢，厚度較大的區(qū)域集中在向斜西翼的中南段大河鎮(zhèn)附近。

（二）煤變質(zhì)程度

煤層的生氣能力主要是由煤變質(zhì)程度決定的。C409煤層變質(zhì)程度屬中等，鐘1井和鐘101井取樣測試鏡質(zhì)組最大反射率介于1.06-1.09%，屬煙煤Ⅲ肥煤階段，在煤化過程中具有大量生成甲烷的氣源條件。

（三）含氣量

大河邊向斜煤層的含氣量比較高。據(jù)取樣測試，鐘1井C409煤層含氣量分布在11.5～17.66m3/t，平均值為14.45m3/t。在排采階段，貴州地區(qū)煤層氣井平均90天時間解吸見套壓，產(chǎn)氣可逐步提升至1000m3/d以上。

三、煤層氣富集主控因素分析

（一）煤體結(jié)構(gòu)特征

煤體結(jié)構(gòu)決定了煤層氣在煤層內(nèi)的儲集狀態(tài)和運移條件。大河邊向斜煤體結(jié)構(gòu)較完整，據(jù)鐘1、鐘101井煤心觀察，煤體結(jié)構(gòu)頂部好，為原生結(jié)構(gòu)煤。在中下部，主要為碎裂煤、碎粒煤，局部夾有粉末狀結(jié)構(gòu)。從測井曲線來看，頂部2-3m的厚度雙側(cè)向電阻率為高值，井徑擴徑小。向下逐步減低，擴徑率增大。上部煤體結(jié)構(gòu)好于中下部，這為煤層氣保存提供了良好的保存條件。

（二）煤層厚度

C409厚度較大的區(qū)域集中在向斜西翼的中南段扁擔灣附近，一般在6～9m。鐘1井、鐘101鉆遇的厚度分別是7.8、6.5m，巨厚的煤層是熱變質(zhì)生烴的物質(zhì)基礎(chǔ)。對于煤層這種高致密的低滲透性巖層來說，厚煤層的上下部分層對中部分層起著一定的保護作用。煤層厚度越大，中部分層中煤層氣向頂?shù)装鍞U散的路徑越長，擴散阻力就越大，對煤層氣的保存就越為有利（秦勇等，2000）。鐘1井、鐘101井鉆遇的煤層厚度明顯大于大河邊向斜多數(shù)煤田鉆孔的鉆遇厚度，局部地段聯(lián)片分布的煤層厚度2.5～5m的統(tǒng)計數(shù)據(jù)。從中說明這兩口煤層氣井含氣量高與其煤層厚有一定的相關(guān)性。

（三）蓋層封閉特征

與常規(guī)油氣相似，蓋層的封閉性能對煤層氣在生成以后的保留也是一個重要的因素。大河邊向斜煤系地層是晚二疊統(tǒng)龍?zhí)督M，其上覆地層是三疊系下統(tǒng)飛仙關(guān)組，巖性為灰色、紫灰色泥巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖，厚度在500m左右，構(gòu)成了封閉性能良好的區(qū)域性蓋層，總體上有利于煤層氣的賦存。各煤層的直接頂板以灰色泥巖或致密的深灰色泥質(zhì)粉砂巖為主。

（四）水動力條件

大河邊向斜含煤地層的富水性極弱。研究區(qū)地表水系為大河及其支流山河，地表水系與深部地層之間基本上沒有水力聯(lián)系。鉆孔漏水部位多位于龍?zhí)督M灰?guī)r、粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖之中，灰?guī)r裂隙較發(fā)育，局部見溶孔及溶蝕現(xiàn)象，為弱裂隙含水層。煤層與灰色泥巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖呈不等厚互層分布，泥巖與致密的粉砂巖幾乎無滲透性，起著隔水的作用，一定程度上阻斷了各含水層之間的水力聯(lián)系。這些條件構(gòu)成了多層疊置含氣系統(tǒng)的水文基礎(chǔ)。鐘1井壓裂后排采產(chǎn)水量基本上在1m3/d以下，氯離子在4300-5400mg/l，從中判斷產(chǎn)出水主要是壓裂液。

四、井位部署

大河邊向斜西翼勘探程度高，構(gòu)造較簡單，煤體結(jié)構(gòu)以原生結(jié)構(gòu)煤加碎裂煤為主，煤層厚度大，煤層氣含量高，預探井排采效果較好，具有一定的勘探開發(fā)前景，是近幾年公司煤層氣試驗開發(fā)重點區(qū)塊之一。

綜合向斜有利區(qū)評價成果、預探井鉆探結(jié)果和地面條件，按300m*300m菱形井網(wǎng)部署井網(wǎng)，三年建產(chǎn)1.0*108m3目標，可以安排2021、2022、2023年分別建產(chǎn)2000、3000、5000*104m3。

五、結(jié)論與認識

在對向斜煤儲層特征以及煤層氣富集控制因素研究的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)總結(jié)了控制向斜煤層氣生成及保存的條件，并對未來三年進行了規(guī)劃部署。理論與實踐的結(jié)合，使研究更具有針對性，解決實際問題。

參考文獻：

[1] 鄭貴強，王勃，李景明，唐書恒等 陜西黃陵礦區(qū)煤層氣富集主控特征與富集規(guī)律研究 [J]，中國煤層氣 2009，6（1）：19-21

[2] 秦勇，高弟.貴州省煤層氣資源潛力預測與評價 [M] .徐州：中國礦業(yè)大學出版社，2012

作者簡介：

鄧宇（1989—），性別：男，民族：漢，籍貫：湖北荊州，職稱：地質(zhì)工程師，學歷：碩士，2016年畢業(yè)于長江大學，單位：貴州天然氣能源投資股份有限公司，研究方向：地質(zhì)與煤層氣排采。