織金縣四季春煤礦煤層氣藏特征及開發(fā)潛力評(píng)價(jià)

江 勇

（貴州煤礦地質(zhì)工程咨詢與地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，貴州 貴陽 550009）

1 概況

1.1 位置及交通

四季春煤礦地處貴州省織金縣西部，方位260°，隸屬織金縣三塘鎮(zhèn)及后寨鄉(xiāng)管轄。區(qū)內(nèi)及周邊交通以公路運(yùn)輸為主，以織金縣城為中心主要公路有三條：織金經(jīng)清鎮(zhèn)（清織高速65 km）至貴陽市（清鎮(zhèn)－貴陽高速35 km），共100 km；織金經(jīng)普定（省道S20971 km）至安順市（普定－安順高速28 km），共99 km；省道（S307）由織金經(jīng)大方（94 km）至畢節(jié)（154 km），織金縣城到三塘鎮(zhèn)運(yùn)距為32 km，直距為25 km；另外織金到貴陽的火車已開通（176 km）。區(qū)內(nèi)各鄉(xiāng)鎮(zhèn)均有公路相連，交通方便。

1.2 區(qū)域構(gòu)造及地層

區(qū)域上位于揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)（1單元）上揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)（Ⅱ單元）黔南坳陷（Ⅲ單元) 織金寬緩褶皺區(qū)（Ⅳ單元）的三塘向斜北西翼?？椊鸬貐^(qū)由西向東計(jì)有張維背斜、三塘向斜、后寨背斜、阿弓背斜、地貴背斜、珠藏向斜、小貓場(chǎng)向斜、打麻廠背斜等。這些褶皺是其骨干構(gòu)造。織金寬緩褶皺區(qū)出露的沉積地層自元古界Zb至新生界Q中，除O2、O3、S、D1、J3、K及E3的地層缺失外，其余時(shí)代沉積地層在本區(qū)均有出露，其中T、P、C的沉積范圍最廣，龍?zhí)督M為本區(qū)含煤地層。

2 煤層氣藏地質(zhì)特征

2.1 地層特征

礦區(qū)東西寬約4～7 km，南北長約3～4 km，面積18 km2，出露的地層有P2、T1及Q。區(qū)內(nèi)龍?zhí)督M地層以一套碎屑為主，夾碳酸鹽巖和煤層的海陸交互相含煤沉積地層組成，是區(qū)內(nèi)主要含煤地層。組厚268.46～326.52 m，平均295.16 m，厚度穩(wěn)定。含煤總厚10.68～30.47 m，平均23.10 m，含煤系數(shù)為7.83%。含可采煤層10層，可采總厚度15.00 m左右，其中6、16號(hào)為區(qū)內(nèi)主要可采煤層，各煤層均為三號(hào)無煙煤（WY03）。

2.2 構(gòu)造特征

四季春煤礦地處黔南坳陷織金寬緩褶皺區(qū)的三塘向斜北西翼。三塘向斜軸部位于礦區(qū)南部界外及其附近，主要構(gòu)造線方向?yàn)镹E～SW向，延伸長度42 km，核部出露地層為永寧鎮(zhèn)組（T1yn）或關(guān)嶺組（T2g），兩翼由三疊系和二疊系地層組成。北西翼地層傾角一般10°～30°，南東翼地層傾角一般10°～50°，為一不對(duì)稱向斜，含煤連續(xù)。煤礦區(qū)位于該向斜北西翼中北部，其地層一般8°～10°。區(qū)內(nèi)西、北、南部邊界發(fā)育斷層3條（F38、F39、F43），均為正斷層，褶曲不發(fā)育，總體構(gòu)造輪廓為一緩傾角的單斜構(gòu)造，礦區(qū)總體構(gòu)造復(fù)雜程度屬中等類型（圖1）。

2.3 巖漿巖

區(qū)內(nèi)巖漿巖為峨眉山玄武巖，是煤系地層的沉積基底，主要出露于北部區(qū)外，為褐灰、灰綠、深灰色塊狀玄武巖，致密堅(jiān)硬，隱晶至微晶結(jié)構(gòu)，局部具氣孔狀構(gòu)造。據(jù)區(qū)域資料，該組厚度100～214 m，一般150 m。成煤后區(qū)內(nèi)無新的巖漿巖侵入，故煤層未受巖漿活動(dòng)影響。

3 煤儲(chǔ)層物性特征

3.1 煤的含氣性

礦區(qū)內(nèi)各鉆孔中共采集煤層氣試驗(yàn)樣50件，其檢測(cè)成果為：6號(hào)煤層為5.72～24.79 m3/t，平均為15.26 m3/t；16號(hào)煤層為5.43～25.68 m3/t，平均為18.51 m3/t。16號(hào)煤層含氣量等值線見圖1。

圖1 16號(hào)煤層含氣量等值線圖

礦區(qū)內(nèi)因發(fā)育斷層等構(gòu)造導(dǎo)致煤層氣含量在區(qū)內(nèi)分布各異。在礦區(qū)西部張性斷層附近煤層氣含量在5.43～7.26 m3/t左右；在礦區(qū)中東部即向斜軸部含氣量高，一般在10.0 m3/t以上，最高可達(dá)25.68 m3/t。故在該礦區(qū)含氣量高的中東部，是將來煤層氣開采的首選區(qū)域。

3.2 煤的吸附性

對(duì)該區(qū)503、703孔的6、16號(hào)煤層作了吸附等溫線，在ts=30℃的不同壓力時(shí)，煤樣瓦斯的最大吸附量結(jié)果見表1。

表1 6、16號(hào)煤層等溫吸附曲線成果表

試驗(yàn)結(jié)果表明該區(qū)6、16號(hào)煤的瓦斯含量及飽和度均屬較高范籌，均為煤層氣欠飽和儲(chǔ)層，有利于煤層氣的吸附。

3.3 煤的孔隙度及滲透性

煤炭中原生孔隙發(fā)育程度是評(píng)判瓦斯含量的重要手段。前期試驗(yàn)表明該礦區(qū)內(nèi)6、16號(hào)煤的原生孔隙發(fā)育良好，其中6號(hào)煤層的孔隙率為4.29%～9.69%，平均6.16%；16號(hào)煤層的孔隙率為5.49%～10.63%，平均7.74%。故本區(qū)孔隙率較好，有利于瓦斯氣體的蘊(yùn)藏。

工業(yè)開采煤層氣時(shí)煤的滲透率制約著從鉆孔中抽采瓦斯氣體的出氣量大小。區(qū)內(nèi)煤層氣參數(shù)井502孔測(cè)得煤儲(chǔ)層滲透率，其中6號(hào)煤層的滲透率為0.103 5；16號(hào)煤層的滲透率為0.250 9。按我國煤儲(chǔ)層滲透率分類，6及16號(hào)煤層的滲透率級(jí)別均為中等，開發(fā)時(shí)較利于煤層出氣。

3.4 煤的儲(chǔ)層壓力與地應(yīng)力

一般來說，煤的儲(chǔ)層壓力及地應(yīng)力與煤的煤層氣吸附氣量有著直接的關(guān)聯(lián)。據(jù)煤層氣參數(shù)井502孔6、16號(hào)煤層儲(chǔ)層壓力、壓力系數(shù)（見表2），表明本區(qū)6、16號(hào)煤的壓力儲(chǔ)層系統(tǒng)均為正常。煤層煤儲(chǔ)層壓力越大煤層吸附氣量越大。

表2 6、16號(hào)煤的儲(chǔ)層壓力表

6、16號(hào)煤的地應(yīng)力測(cè)試成果見表3。壓力梯度隨煤層埋深增加而變大，且破裂壓力梯度及閉合壓力梯度具有一致的變化性。

表3 6、16號(hào)煤層地應(yīng)力測(cè)試結(jié)果表

3.5 煤質(zhì)特征

根據(jù)現(xiàn)今科學(xué)實(shí)驗(yàn)及煤礦生產(chǎn)實(shí)踐表明，煤炭的變質(zhì)程度越高，煤層瓦斯含量就越大。區(qū)內(nèi)主要6、16號(hào)煤層均為黑色，階梯狀斷口，塊狀和碎塊狀，塊煤產(chǎn)率為85%以上。宏觀煤巖類型以亮煤為主，暗煤次之，為半亮型煤，最大反射率>2.68%，顯微硬度>3.56%。煤類為無煙煤三號(hào)（WY03），煤炭的變質(zhì)程度已達(dá)最高，故本區(qū)煤層瓦斯含量較大。

4 結(jié)語

4.1 煤層氣資源量

研究區(qū)內(nèi)煤層氣賦存條件優(yōu)越，且潛在煤層氣資源量很大。經(jīng)采用地質(zhì)塊段法估算了本區(qū)煤層氣潛在資源量，區(qū)內(nèi)總的煤層氣潛在資源量56.13×108m3，其中6號(hào)煤潛在煤層氣資源量10.13×108m3，16號(hào)煤潛在煤層氣資源量16.92×108m3，資源量可觀，極具開發(fā)和利用潛力。

4.2 開發(fā)利用潛力評(píng)價(jià)

（1）研究區(qū)構(gòu)造中等，煤層總厚度大，含氣量高，煤層氣資源儲(chǔ)量大，有利于煤層氣的開發(fā)利用。

（2）區(qū)內(nèi)煤層的吸附性強(qiáng)，有利于煤層氣的吸附；孔隙率較好，有利于煤層氣的儲(chǔ)存；滲透率級(jí)別較高，開發(fā)時(shí)較利于煤層出氣。

（3）區(qū)內(nèi)煤層的煤儲(chǔ)層壓力、原地應(yīng)力均較大，煤層吸附氣量越大。

（4）研究區(qū)公路運(yùn)距或管道運(yùn)輸距離較短，具有一定的區(qū)位優(yōu)勢(shì)。