吳志強(qiáng)，錢招軍，唐代學(xué)

(貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局 117地質(zhì)大隊(duì)，貴州 貴陽(yáng) 550018)

煤層氣是一種潔凈的能源，其開(kāi)發(fā)和利用不僅可以減少煤礦開(kāi)采造成的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題，而且是補(bǔ)充常規(guī)天然氣的能源礦種，有著極大的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境效益。由于種種因素影響和制約，中國(guó)的煤層氣開(kāi)發(fā)即煤礦瓦斯抽放利用工作總體上進(jìn)展遲緩[1]。隨著油氣勘探開(kāi)發(fā)工作的不斷深入，發(fā)現(xiàn)常規(guī)油氣田的難度越來(lái)越大，成本也逐漸增高，而以煤層氣為代表的非常規(guī)天然氣則引起了人們更多的重視[2]。隨著世界能源需求的增長(zhǎng)，煤層氣的資源配置效應(yīng)開(kāi)始進(jìn)一步顯現(xiàn)[3-5]。

中國(guó)南方上二疊統(tǒng)龍?zhí)督M含煤巖系較發(fā)育，在黔西北、川南、湘、閩西南等地區(qū)一般厚300～500 m，其中以黔西地區(qū)含煤層最發(fā)育，總計(jì)含煤層70余層，煤層總厚約10～20 m，最厚可達(dá)40 m[6]。貴州省煤炭資源量大，煤層氣資源豐富，全省含煤面積約為7萬(wàn)km2，約占全省面積的40%，2 000 m以淺的煤層氣資源量為31 511.59億m3，是中國(guó)南方最大的煤炭生產(chǎn)基地和煤層氣資源富集區(qū)[7]。全省富煤區(qū)主要集中在黔西北地區(qū)遵義—金沙—織金—水城—盤縣一帶[8]。黔西北上二疊統(tǒng)煤層氣資源主要賦存于織納煤田、六盤水煤田以及黔北煤田[9-10]。

前人對(duì)貴州省煤層氣研究的地域主要集中在黔西地區(qū)和六盤水地區(qū)?？椉{煤田煤層氣地質(zhì)特征、儲(chǔ)層特征、勘探開(kāi)發(fā)潛力等已有諸多研究成果[11-12]，六盤水煤田煤層氣賦存特征也有較多研究[13-14]。但由于貴州省煤層氣所具有的煤層薄、厚度變化大等一系列不利因素，導(dǎo)致該省其他地區(qū)的煤層氣勘探開(kāi)發(fā)研究工作相對(duì)滯后。

本文在前人研究的基礎(chǔ)上，充分收集黔北地區(qū)即遵義—仁懷長(zhǎng)崗向斜地區(qū)已有井田資料，通過(guò)地質(zhì)填圖、鉆探，同時(shí)配合水工環(huán)地質(zhì)調(diào)查、工程測(cè)量、物探測(cè)井、樣品采集及測(cè)試等方法手段獲得新的第一手資料與數(shù)據(jù)，分析區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)條件、煤層煤質(zhì)、圍巖性質(zhì)等地質(zhì)特征，研究煤層氣的賦存條件和富集規(guī)律，尋找煤層氣賦存的主控因素，圈出有利靶區(qū)，預(yù)測(cè)煤層氣利用前景，以指導(dǎo)下一步煤層氣的勘探和開(kāi)發(fā)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

區(qū)域地層屬華南地層大區(qū)揚(yáng)子地層區(qū)上揚(yáng)子地層分區(qū)之黔北地層小區(qū)，除泥盆系缺失外，震旦系、侏羅系及第四系均有出露。寒武系、奧陶系、二疊系、三疊系以海相碳酸鹽巖為主，間夾少量陸源碎屑巖，志留系則以海相碎屑巖為主，侏羅系為內(nèi)陸河湖相沉積組合，第四系為內(nèi)陸山地多成因松散堆積物。累計(jì)出露最大厚度為8 518 m。

區(qū)內(nèi)褶皺、斷裂發(fā)育。褶皺軸向以近SN向及NE向?yàn)橹?，大型褶皺多為?fù)式褶皺，延長(zhǎng)數(shù)十—百余千米，以線狀緊閉型為主，為侏羅山式褶皺。斷裂走向發(fā)育NE和NW向兩組，形成菱形網(wǎng)格式組合(圖1)。

圖1 區(qū)域地質(zhì)簡(jiǎn)圖

2 煤層氣儲(chǔ)存地質(zhì)條件

2.1 地層

區(qū)內(nèi)出露地層自下而上有下奧陶統(tǒng)湄潭組(O1m),中—上奧陶統(tǒng)五峰組(O2-3w)、間草溝組(O2-3j)、寶塔組(O2-3b)、十字鋪組(O2-3sh)，下—中志留統(tǒng)韓家店組(S1-2h)，下石炭統(tǒng)九架爐組(C1j)，中二疊統(tǒng)梁山組(P2l)、棲霞組(P2q)、茅口組(P2m)，上二疊統(tǒng)龍?zhí)督M(P3l)、長(zhǎng)興組(P3c)，下三疊統(tǒng)夜郎組(T1y)、茅草鋪組(T1m)，中三疊統(tǒng)松子坎組(T2s)、獅子山組(T2sh)，上三疊統(tǒng)二橋組(T3e)，下侏羅統(tǒng)自流井組(J1z)及第四系(Q)。

2.2 構(gòu)造

研究區(qū)位于長(zhǎng)崗向斜北東段，整體上為一向斜構(gòu)造。區(qū)內(nèi)地層傾角變化較大，一般在5°～43°，在中北部，即F2斷層西側(cè)傾角為50°～84°。受F2斷層影響，局部地層倒轉(zhuǎn)或傾角直立，深部形成一系列的褶皺及隱伏斷層。南部地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單，北部地質(zhì)構(gòu)造相對(duì)復(fù)雜。

2.2.1褶皺

區(qū)內(nèi)規(guī)模較大的褶皺為長(zhǎng)崗向斜，軸向變化較大，在平面上呈“S”形展布。向斜軸線北端延伸出研究區(qū)，區(qū)內(nèi)軸線長(zhǎng)約40 km，在干溪一帶遭F1斷層切割破壞。向斜軸兩側(cè)次級(jí)褶皺較發(fā)育，為一復(fù)式向斜。

2.2.2斷層

區(qū)內(nèi)斷層構(gòu)造較發(fā)育，以F1、F2斷層為代表。斷層附近小褶皺較發(fā)育，地層傾角變化較大，變化幅度為5°～84°。

F1斷層：分布于南部干溪一帶，在區(qū)內(nèi)出露長(zhǎng)約8 km，向西延伸出研究區(qū)，向東在區(qū)內(nèi)尖滅。該斷層走向近EW向，傾向N，傾角65°～70°，為正斷層，斷距20～400 m。該斷層發(fā)育寬5～10 m的破碎帶，對(duì)煤層破壞較大。

F2斷層：位于中北部干溪—觀音寺一帶，在觀音寺處向北延伸約2 km尖滅，長(zhǎng)約19 km。該斷層走向NE，在地表局部?jī)A向E，在深部?jī)A向W，傾角65°～80°，斷距在50～200 m，為高角度逆沖推覆斷層。受F2斷層的影響，其西側(cè)形成寬約500～800 m陡立帶，局部見(jiàn)地層倒轉(zhuǎn)。該斷層對(duì)煤層破壞較大。

2.3 水文地質(zhì)特征

研究區(qū)地處云貴高原偏東北斜坡地段，地勢(shì)總體為南高北低、東西高中間低，海拔515.0～1 516.7 m,一般為700～1 200 m，屬中山切割碳酸鹽巖巖溶地貌及碎屑巖侵蝕地貌。

區(qū)內(nèi)屬長(zhǎng)江流域赤水河水系。桐梓河為赤水河的一級(jí)支流，觀音寺河為其二級(jí)支流。中部地勢(shì)較低，地表水總體沿中部由南向北徑流。季節(jié)性溪溝較發(fā)育，全部匯入觀音寺河，最終向北匯入桐梓河。主要含水層的富水性較強(qiáng)，且補(bǔ)給條件較好；煤層頂板巖溶—裂隙直接充水、底板巖溶水間接充水，水文地質(zhì)條件復(fù)雜。

3 煤層氣儲(chǔ)層特征

3.1 煤層的分布特征

區(qū)內(nèi)含煤巖系為上二疊統(tǒng)龍?zhí)督M，主要巖性為灰色、深灰色、黑色薄—中厚層狀粉砂巖、泥質(zhì)鈣質(zhì)砂巖、黏土巖、炭質(zhì)黏土巖及煤線等，地層厚75.63～99.60 m，平均厚87.67 m；含煤層7～12層，厚4.70～11.35 m，平均厚8.14 m。煤層在平面上沿向斜軸呈近SN向長(zhǎng)條狀分布，在垂向上有可采、大部可采和局部可采煤層5層，累計(jì)平均總厚4.95 m。自上而下分別編號(hào)為3、7、10、11、12號(hào)，其中，全區(qū)可采煤層為7號(hào)，大部可采煤層為3、10、11號(hào)，局部可采煤層為12號(hào)(表1)。

表1 各可采煤層厚度統(tǒng)計(jì)表

由于下煤組的11、12號(hào)可采煤層距茅口組強(qiáng)含水巖組較近，不作為研究區(qū)主力煤層，因此將研究區(qū)上煤組的3、7、10號(hào)煤層作為主力煤層。主力煤層凈總厚度為0.40～6.92 m，平均厚度為2.44 m。在F1斷層北部，上煤組累計(jì)厚度由西向東逐漸變?。辉贔1斷層南部，上煤組累計(jì)厚度由向斜兩翼向軸部有變厚的趨勢(shì)(圖2)。

圖2 研究區(qū)上煤組煤層凈厚度等值線圖

3.2 煤層氣儲(chǔ)層物性特征

3.2.1煤體結(jié)構(gòu)

區(qū)內(nèi)3、7、10號(hào)煤層物理性質(zhì)相近，煤層為黑色，染手，呈玻璃、似金屬光澤，性脆，多為階梯狀、參差狀斷口。具條帶狀結(jié)構(gòu)、層狀構(gòu)造，內(nèi)生和外生裂隙較發(fā)育，充填方解石呈網(wǎng)格狀，節(jié)理較發(fā)育。見(jiàn)半亮、半暗及光亮煤，以半亮煤為主，夾鏡煤和暗煤條帶。各煤層主要為塊狀煤，煤質(zhì)較堅(jiān)硬，屬無(wú)煙煤。

3.2.2煤層降壓實(shí)驗(yàn)

根據(jù)煤層降壓實(shí)驗(yàn)，煤層滲透率為0.02～0.19 mD，表明煤層滲透性較低、導(dǎo)流能力低。煤層儲(chǔ)存壓力為2.20～2.82 MPa，屬于異常低儲(chǔ)存壓力儲(chǔ)層。

通過(guò)微破裂測(cè)試獲得10號(hào)煤層破裂壓力為9.24 MPa，煤層破裂壓力梯度為2.29 MPa/100 m；煤層閉合壓力為8.50 MPa，煤層閉合壓力梯度為2.11 MPa/100 m，均屬于正常破裂梯度。

3.2.3煤層氣增測(cè)參數(shù)

根據(jù)收集的資料，區(qū)內(nèi)3、7、10號(hào)煤層均進(jìn)行了煤的孔隙率、堅(jiān)固性系數(shù)、瓦斯放散初速度、煤瓦斯等溫吸附實(shí)驗(yàn)、瓦斯壓力等測(cè)試，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表2、表3。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知：

表2 煤層瓦斯增項(xiàng)測(cè)試結(jié)果表

表3 瓦斯壓力測(cè)定結(jié)果表

(1)孔隙率越大，說(shuō)明煤裂隙較發(fā)育，充填于煤層裂隙中的甲烷也越多，煤層氣含量越高；反之，煤層氣含量越小。

(2)煤的堅(jiān)固性系數(shù)隨著煤體破壞程度的增高而迅速降低。

(3)瓦斯放散初速度與煤體破壞程度成正比，即隨著煤體破壞程度的增高，瓦斯放散初速度顯著增大。

(4)整體上各煤層隨著埋深的增加，瓦斯壓力也有增加的趨勢(shì)。

4 煤層含氣特征

根據(jù)區(qū)內(nèi)各煤礦樣品測(cè)定結(jié)果統(tǒng)計(jì)，煤層氣成分以CH4為主，C2H6、N2、CO2較少。全區(qū)CH4含量為0.08～47.18 mL/g，平均為14.08 mL/g；CH4+C2H6含量為0.08～47.70 mL/g，平均為14.19 mL/g；N2含量為0.21～29.60 mL/g，平均為5.53 mL/g；CO2含量為0.01～4.70 mL/g，平均為0.74 mL/g。全區(qū)可采煤層均屬于富甲烷煤層(表4)。從表4統(tǒng)計(jì)結(jié)果分析,可采煤層3、7、10號(hào)CH4+C2H6平均含氣量均超過(guò)8.0 mL/g。

表4 各區(qū)煤層氣含量統(tǒng)計(jì)表

從圖3-圖5分析可知，斷層F1以南平正—干溪一帶屬煤層氣富集區(qū)。

圖3 區(qū)內(nèi)3號(hào)煤層CH4+C2H6含量等值線圖

圖4 區(qū)內(nèi)7號(hào)煤層CH4+C2H6含量等值線圖

圖5 區(qū)內(nèi)10號(hào)煤層CH4+C2H6含量等值線圖

5 煤層氣賦存規(guī)律及影響因素

5.1 煤層氣賦存規(guī)律

煤層氣在地下的分布是不均衡的,不同地區(qū)、甚至同一地區(qū)不同煤層間的含氣量往往差異較大[15]。

5.1.1煤層氣在橫向上的分布

根據(jù)煤田地質(zhì)瓦斯分帶標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，由區(qū)內(nèi)煤層自然瓦斯成分平均值統(tǒng)計(jì)得知，靠近向斜軸部的鉆孔，各可采煤層自然瓦斯成分(CH4+C2H6)含量大部分都>80%，N2含量<20%，CO2含量<10%，屬于甲烷帶；靠近向斜兩翼煤層露頭線部位鉆孔自然瓦斯成分含量大部分在20%～80%，個(gè)別<10%，屬于瓦斯風(fēng)化帶。

向斜中段和北段大部分可燃?xì)怏w含量相對(duì)較低(<8 mL/g)；向斜南段可燃?xì)怏w含量相對(duì)較高，在14.36～36.63 mL/g，屬高瓦斯煤層。向斜南段可作為煤層氣開(kāi)發(fā)利用的首選靶區(qū)。

5.1.2煤層氣在縱向上的分布

根據(jù)瓦斯風(fēng)化帶的劃分方法，以每克可燃物質(zhì)含2 mL可燃?xì)怏w相對(duì)應(yīng)的深度為準(zhǔn)，其上為瓦斯風(fēng)化帶，其下為瓦斯帶。綜合統(tǒng)計(jì)區(qū)內(nèi)其它各礦權(quán)，瓦斯風(fēng)化帶距地表30～191 m。根據(jù)工作區(qū)內(nèi)各鉆孔煤層煤層氣含量推算，瓦斯風(fēng)化帶距地表平均72 m左右。

區(qū)內(nèi)接近露頭區(qū)風(fēng)化裂隙發(fā)育，煤層氣一部分沿裂隙向大氣逸散，一部分溶于地下水被帶走，其含氣量較低，形成瓦斯風(fēng)化帶。下部各可采煤層自然瓦斯含量大部分都>80%，屬于瓦斯帶，瓦斯帶內(nèi)各鉆孔隨著煤層埋藏深度增加，煤層氣含量相應(yīng)增加。

5.2 煤層氣賦存影響因素

煤層氣成藏條件主要受控于煤層的封閉條件、埋深、地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)條件等因素[16]。

5.2.1封閉條件

不同巖性的蓋層物性封閉能力不同，其塑性和內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)也就不同，從而導(dǎo)致其物性封閉能力也存在差異。

該區(qū)含煤巖系屬上二疊統(tǒng)龍?zhí)督M地層，主要由砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、泥質(zhì)砂巖、黏土巖、炭質(zhì)黏土巖及煤線等組成，厚75.63～99.60 m。根據(jù)巖石組成，結(jié)構(gòu)致密的泥質(zhì)巖類占整個(gè)含煤巖系厚度的88.3%。這些巖層的孔隙度都比較小、厚度較大，煤層氣很難透過(guò)這些巖層，煤層在變質(zhì)過(guò)程中生成的煤層氣，大部分就被密閉在煤層中。結(jié)構(gòu)致密的泥質(zhì)巖類使煤層具有良好的封閉性，也使煤層氣具有較好的保存條件。

根據(jù)鉆孔資料統(tǒng)計(jì)，各煤層直接頂板大部分為黏土巖、炭質(zhì)黏土巖、粉砂巖等，底板為黏土巖、鋁土質(zhì)黏土巖。對(duì)區(qū)內(nèi)可采煤層頂、底板作了泥化試驗(yàn)，結(jié)果表明：頂、底板的泥化程度為易泥化—極易泥化，透氣性較差，不利于煤層氣在垂直方向上運(yùn)移排放。因此，煤層頂、底板形成了良好的煤層氣封閉條件。

5.2.2煤巖特征

根據(jù)煤體結(jié)構(gòu)特征，區(qū)內(nèi)除7號(hào)煤層為塊狀?yuàn)A粉粒狀，其余大部分為塊狀，煤質(zhì)較堅(jiān)硬，屬無(wú)煙煤。煤體具條帶狀結(jié)構(gòu)、層狀構(gòu)造，內(nèi)生和外生裂隙較發(fā)育，易形成粉末狀，致使其孔隙度與吸附煤層氣表面積增大，是該區(qū)煤層氣含量相對(duì)較高的原因。

5.2.3煤層厚度

穩(wěn)定分布并具有一定厚度和規(guī)模的煤層是煤層氣富集的基礎(chǔ)[17]。區(qū)內(nèi)主力煤層凈總厚度為0.40～6.92 m，平均厚度為2.44 m，為較穩(wěn)定煤層。煤層埋深和厚度對(duì)產(chǎn)氣量的影響較為復(fù)雜[18]，煤層厚度變化與煤層氣含量往往沒(méi)有一個(gè)確定的關(guān)系。通過(guò)線性回歸分析，發(fā)現(xiàn)煤層厚度與煤層氣含量之間的線性規(guī)律不明顯，可見(jiàn)在全區(qū)范圍內(nèi)，不同煤層厚度變化對(duì)煤層氣含量的影響不明顯。

但在其他地質(zhì)條件相同的情況下，同一煤層的厚度越大，其煤層氣含量相對(duì)越多。根據(jù)區(qū)內(nèi)各鉆孔7號(hào)煤層厚度與煤層氣含量的關(guān)系可知，煤層厚度與煤層氣含量之間有顯著的正相關(guān)性(圖6)。

圖6 各鉆孔7號(hào)煤層厚度與煤層氣含量相關(guān)關(guān)系圖

5.2.4煤層埋深

煤層埋藏深度的增加不僅會(huì)因地應(yīng)力增高而使煤層和圍巖的透氣性降低，而且會(huì)使煤層氣向地表運(yùn)移的距離增大，這兩者的變化均朝著有利于封存煤層氣、不利于放散煤層氣方向發(fā)展[19]。瓦斯帶內(nèi)，煤層氣含量、涌出量及瓦斯壓力主要隨著煤層埋藏深度的增加而變大，隨著采深的增加，煤層氣含量和涌出量會(huì)變大[20]。

根據(jù)區(qū)內(nèi)各可采煤層煤層氣含量與煤層埋深的關(guān)系，用篩選后的各測(cè)點(diǎn)進(jìn)行相關(guān)分析，煤層氣含量與煤層埋深的關(guān)系式如下(圖7)：

圖7 各鉆孔可采煤層煤層氣含量與埋深的相關(guān)關(guān)系

y=0.022 1x+4.360 7

式中：y為煤層氣含量，mL/g；x為煤層埋深，m；n為樣本數(shù)，取25。

經(jīng)相關(guān)性檢驗(yàn)，R2=0.719 4>0.486 9(n=25，r0.01=0.486 9)，在99%概率的情況下相關(guān)性極顯著。推測(cè)煤層氣含量梯度為2.21 mL/(g·100 m)。

總之，煤層埋深是控制煤層氣含量很重要的地質(zhì)因素，區(qū)內(nèi)煤層氣含量總體上隨著埋深的增加而增大，其相關(guān)性極顯著。在接近露頭處，煤層氣風(fēng)化裂隙發(fā)育，一部分沿裂隙向大氣逸散，一部分溶于地下水被帶走，形成瓦斯風(fēng)化帶，含氣量較低，N2含量增高。瓦斯風(fēng)化帶以下(瓦斯帶)各鉆孔隨著煤層埋藏深度增加煤層氣含量相應(yīng)增加。

5.2.5地質(zhì)構(gòu)造

研究表明，封閉性地質(zhì)構(gòu)造有利于煤層氣賦存，開(kāi)放性地質(zhì)構(gòu)造有利于煤層氣逸散排放[21]。一般向斜軸部，煤層氣封閉條件好，含氣量高，而背斜軸部由于伸展作用，裂縫發(fā)育，煤層氣容易逸散，保存條件較差，導(dǎo)致含氣量較低[22]。

貴州省煤層氣富集總體上具有向斜控氣的構(gòu)造特征。長(zhǎng)崗向斜北東段整體上為一向斜構(gòu)造。區(qū)內(nèi)靠近向斜軸部的鉆孔，各可采煤層自然煤層氣成分相對(duì)較高，CH4+C2H6含量大部分都>80%，N2含量<20%，CO2含量<10%，屬于甲烷帶。

另外，斷層性質(zhì)、節(jié)理裂隙發(fā)育程度等對(duì)煤層氣含量也有一定影響。區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造較發(fā)育，分別發(fā)育F1(研究區(qū)中段)、F2(研究區(qū)北段)兩條較大的斷層，其中F1切穿了夜郎組、茅草鋪組、長(zhǎng)興組、龍?zhí)督M、茅口組，與含煤巖系發(fā)生了水力聯(lián)系，造成了煤層氣部分逸散。根據(jù)區(qū)內(nèi)其他礦井資料，斷層附近鉆孔測(cè)試的煤層氣含量明顯低于同一標(biāo)高其他部位鉆孔的煤層氣含量。整體上研究區(qū)中段和北段煤層氣含量相對(duì)于南段含量較低。總的來(lái)說(shuō)，區(qū)內(nèi)開(kāi)放性斷裂的存在，致使斷裂附近煤層中的氣體逸散，對(duì)煤層氣藏是一種破壞。

長(zhǎng)崗向斜軸部為主要的煤層氣富集有利區(qū)，且總體表現(xiàn)為由向斜軸部到平緩翼再到邊淺部陡坡帶，煤層氣含量逐漸降低；同時(shí)向斜軸部轉(zhuǎn)折部位構(gòu)造應(yīng)力相對(duì)復(fù)雜，以張性應(yīng)力為主，導(dǎo)致煤層甲烷含量較低；此外，該區(qū)發(fā)育的正斷層同樣造成煤層甲烷逸散，由斷層帶至斷層兩側(cè)，甲烷含量逐漸上升[23]。

5.2.6水文地質(zhì)條件

煤儲(chǔ)層和頂、底板含水層構(gòu)成一個(gè)完整的地下水系統(tǒng)，在高儲(chǔ)層壓力、高含水層勢(shì)能的地區(qū)，煤層氣富集；而在地下水排泄區(qū)，儲(chǔ)層壓力和含水層勢(shì)能降低，煤層氣逸散[24-25]。

研究區(qū)主要位于觀音寺河匯水型水文地質(zhì)單元，地下水的補(bǔ)給來(lái)源以大氣降水為主，整體上地下水從向斜兩翼地表露頭處向軸部徑流。含水層或煤層從露頭處接受補(bǔ)給，地下水順層由淺部向深部運(yùn)動(dòng)，煤層中向上擴(kuò)散的氣體被封堵，致使煤層氣聚集。

研究區(qū)屬于頂、底板巖溶—裂隙直接充水為主的礦床，在礦區(qū)向斜的基礎(chǔ)上，其起到了水力封閉控氣和封堵控氣的作用。區(qū)內(nèi)地下水呈封閉狀態(tài),對(duì)煤層氣有封隔作用,有利于煤層氣的保存。因此，水文地質(zhì)條件對(duì)煤層氣的保存、運(yùn)移影響很大，對(duì)煤層氣的開(kāi)采至關(guān)重要[26]。

6 煤層氣的評(píng)價(jià)與利用

6.1 煤儲(chǔ)層有利區(qū)的初步評(píng)價(jià)

通過(guò)對(duì)煤儲(chǔ)層有利區(qū)評(píng)價(jià)參數(shù)煤層埋深、構(gòu)造、煤體結(jié)構(gòu)、主力煤層厚度、含氣量、水文地質(zhì)條件等進(jìn)行分析，優(yōu)選出煤儲(chǔ)層有利區(qū)塊。

根據(jù)區(qū)內(nèi)構(gòu)造特征，以F1、F2斷層為界限，將埋深在400～1 500 m的區(qū)域劃分為三個(gè)次級(jí)區(qū)域，對(duì)其煤層氣儲(chǔ)層有利性依次進(jìn)行評(píng)價(jià)，如表5所示。

表5 煤層氣地下有利區(qū)綜合評(píng)價(jià)表

F1斷層以南(平正—干溪)：區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造中等發(fā)育，斷裂規(guī)模較小，結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，對(duì)該區(qū)整體影響較小。煤體結(jié)構(gòu)：該區(qū)以塊煤為主，在其東部、南部見(jiàn)少量碎粒及粉狀煤。主力煤層厚度：總厚為0.78～4.81 m，平均厚度為2.73 m。3、7、10號(hào)煤層平均厚度為49 m。主力煤層含氣量：3、7、10號(hào)煤層甲烷百分含氣量為3.73%～99.80%，平均為82.31%；甲烷含氣量1.36～36.60 mL/g,平均為16.94 mL/g。水文地質(zhì)條件：簡(jiǎn)單滯流區(qū)，臨近觀音寺河，水源條件好。地表?xiàng)l件有利，煤層傾角較緩，煤層底板等高線間距較寬。

綜上所述，將F1斷層以南平正—干溪區(qū)域優(yōu)選為煤層氣資源有利區(qū)，區(qū)域內(nèi)埋深在400～1 500 m的面積可達(dá)55 km2，煤層氣資源量為28.92×108m3；全區(qū)煤層氣潛在資源量總量為57.28×108m3。

6.2 煤層氣開(kāi)發(fā)利用前景

貴州省煤層氣具有資源富集程度高、含氣量高、儲(chǔ)層能量大、開(kāi)發(fā)潛力大的優(yōu)勢(shì)[27]。對(duì)區(qū)內(nèi)煤層氣含量進(jìn)行預(yù)測(cè)估算，長(zhǎng)崗向斜地區(qū)煤層氣潛在資源量總量為57.28×108m3，儲(chǔ)量規(guī)模屬于中型氣藏。區(qū)內(nèi)煤層氣資源量豐富，有很大的開(kāi)發(fā)利用前景。

位于F1斷層以南平正—干溪一帶，構(gòu)造相對(duì)簡(jiǎn)單，保存條件相對(duì)較好，是本區(qū)煤層氣資源有利區(qū)。該區(qū)交通較發(fā)達(dá)，各通村公路均已硬化，路寬基本>3.5 m；該區(qū)地形較為平緩，巖溶發(fā)育，水資源較豐富；區(qū)內(nèi)居民居住較為分散，易于施工，開(kāi)發(fā)利用條件較好。

國(guó)家生態(tài)文明建設(shè)要求綠色、環(huán)保和安全等高質(zhì)量發(fā)展，這為煤層氣資源的開(kāi)發(fā)利用提供了一個(gè)難得的機(jī)遇[28]。中國(guó)煤炭資源豐富，在未來(lái)幾十年煤炭仍是中國(guó)的主要能源。目前中國(guó)經(jīng)濟(jì)進(jìn)入新常態(tài)，能源轉(zhuǎn)型步伐加快，增大了對(duì)天然氣等清潔能源的需求量,政府也陸續(xù)出臺(tái)了一系列扶持煤層氣發(fā)展的優(yōu)惠政策。在這種情況下，合理開(kāi)發(fā)利用煤層氣，既能有效利用新型潔凈能源，又能從根本上杜絕煤礦瓦斯爆炸事故的發(fā)生，保障煤礦安全生產(chǎn)，因此具有很大的開(kāi)發(fā)利用前景。

7 結(jié)論與建議

(1)區(qū)內(nèi)各煤層主要為塊狀，煤質(zhì)較堅(jiān)硬，屬無(wú)煙煤。煤層滲透率較低，煤儲(chǔ)層滲透性差。區(qū)內(nèi)煤的堅(jiān)固性系數(shù)隨著煤體破壞程度的增高而迅速降低；瓦斯放散初速度隨著煤體破壞程度的增高而顯著增大。整體上區(qū)內(nèi)各煤層隨著埋深的增加，瓦斯壓力有增大的趨勢(shì)。

(2)煤層氣賦存的主控因素為煤層的封閉條件、埋深、地質(zhì)構(gòu)造和水文地質(zhì)條件等。

(3)煤層氣含量普遍較高。平面上，靠近向斜軸部煤層氣含量相對(duì)較高，具有從邊緣向中心逐漸增大的總體趨勢(shì)；縱向上，瓦斯風(fēng)化帶以下，隨著煤層埋藏深度增加煤層氣含量相應(yīng)增大。

(4)煤層氣潛在資源量豐富，總量為57.28×108m3，具有很大的開(kāi)發(fā)利用前景。F1斷層以南平正—干溪區(qū)域優(yōu)選為煤層氣資源有利區(qū)，埋深在400～1 500 m的面積可達(dá)55 km2，煤層氣資源量為28.92×108m3，可作為區(qū)內(nèi)煤層氣開(kāi)發(fā)利用的首選靶區(qū)。

(5)建議在下一步煤層氣的勘查中加強(qiáng)參數(shù)井和排采井的測(cè)井、錄井、試井、固井、壓裂和排采等工程施工以及取樣測(cè)試化驗(yàn)等的分析研究，以便獲取煤層氣的必要參數(shù)，為區(qū)內(nèi)煤層氣的開(kāi)發(fā)利用提供依據(jù)。