黔西—滇東地區煤層含氣量控制因素分析

摘要：為了確定黔西—滇東地區煤層含氣量，結合大量的煤田地質資料，分析該區煤層氣含量的分布規律，并探討了影響這一分布規律的因素，有煤質、煤層厚度、水文地質條件和構造地質條件，認為在各種因素的控制下，研究區內煤層氣含量高，資源豐度大，具有較好的開采價值。

關鍵詞：煤層氣；含氣量；煤質；煤層厚度；地質構造

中圖分類號：TD844.7文獻標識碼：A文章編號：1006-8937（2011）16-0171-02

1地質背景

黔西—滇東地區包括云南的曲靖、富源、宣威、師宗和貴州的水城、六枝、盤縣、威寧等地，占地面積約2.58×104 km2，地質構造上處于北西向紫云一羅甸大斷裂與南北向小江大斷裂所夾持的環狀構造帶上。該區煤層分布廣、厚度大，煤層氣控制因素有利，是我國南方煤層氣勘探的重點地區。主要包括織納煤田和六盤水煤田。含煤系地層為上二疊統的長興組和龍潭組。主要煤層位于長興組下部、龍潭組上段的中下部和龍潭組的中部。研究區煤層氣資源豐富，主要賦存于六盤水煤田和織納煤田的向斜構造，其中甲烷含量超過8 m3/t的“富甲烷”區資源量占貴州省資源總量的90%以上。滇東地區煤層氣資源量為4 500億m3，占全省煤層氣資源量的90％。

2區內含氣量分布特征

織納煤田含氣量大于24 m3/t的地帶主要分布于煤田西部的比德－三塘盆地深部，在北部和南部向斜群軸部有局部分布。含氣量變化于12～24 m3/t的地帶廣泛分布在煤田南部、西部和北部，一般位于向斜兩翼斜坡部位。織納煤田東部煤層含氣量一般在4～12 m3/t之間，個別向斜（如水公河向斜）平均含氣量為12～16 m3/t。盡管煤層含氣量總體上低于其他地帶，但具有埋藏淺、煤層氣資源豐度高、煤層原生結構完整等特點，有利于煤層氣開發。

六盤水煤田可歸納為四個含氣區域，分別為東部的普定－六枝－郎岱－晴隆向斜群、西部的土城－照子河－盤關－普安向斜群、北部的土地埡－大河邊－埡都－格目底向斜群和南部的保田－青山復向斜。六盤水煤田煤層甲烷含量總體上略低于織納煤田，8個勘探區平均只有12.24 m3/t。整體來看，各向斜群之間煤層含氣量沒有大的差異，一般都包括三個含氣量等級。但是，東部、西部兩個向斜群中含氣量大于16 m3/t帶的分布面積顯著較大，北部向斜群中該帶分布范圍相對狹窄，南部保田－青山向斜幾乎不存在含氣量大于16 m3/t的地帶。

3煤層氣含氣量控制因素分析

貴州省境內總體上表現為向斜控氣，即在目前的勘探深度范圍內，煤層埋深增大，含氣量趨于增高。其中黔西地區煤層氣普遍富集，表明其控氣因素在向斜控氣背景上有自己的特殊性，與封閉性構造及其應力場、以細碎屑沉積物和多煤層為主的含煤地層層序結構、含煤地層富水性總體上較弱等地質條件密切相關，甚至不同區域不同井田地質條件的差別導致富氣程度產生分異。

3.1煤層含氣量的煤質控制

如圖1所示，從煤巖參數分析，織納煤田煤層含氣量與無煙煤階段鏡質組最大反射率之間幾乎沒有關系，但隨鏡質組含量增高而增大，隨惰質組含量和礦物含量的增高而降低。

六盤水煤田有著與織納煤田類似的煤層氣含量與煤質之間的總體關系，但是相對較為規律。揮發分產率、灰分產率和全硫含量降低，煤層含氣量趨于增高，反映出黔西地區沉積背景、構造條件和煤化作用過程具有高度的相似性；由于六盤水煤田只發育煙煤，因此第三次煤化作用躍變煤的結構發生了實質性變化，影響到煤的吸附性能和儲氣特性，使得其數據離散性相對小于織納煤田。

3.2煤層厚度與煤層含氣量關系

煤層氣在生成、演化過程中能否得到很好的保存，還有賴于煤層上覆地層厚度．煤層埋深增加，煤層氣的保存能力不斷增強，含氣量也隨之增加，但是研究發現無論是織納煤田還是六盤水煤田，煤層厚度與含氣量之間均呈現出平躺的“V”字型關系，其轉折點所對應的含氣量在10～15 m3/t之間。煤層厚度主要受控于兩個因素，一是聚煤期泥炭沼澤的均衡沉降效應，二是聚煤期后構造的改造作用。黔西地區上二疊統多為薄～中厚煤層，即聚煤期泥炭沼澤均衡沉降效應控制之下的單煤層厚度一般不超過3 m，如圖2所示。

在織納煤田的白水勘探區，煤層厚度增大，含氣量趨于增高，且最高含氣量低于15 m3/t，同樣符合織納煤田的總體規律；在其他勘探區或井田，煤層厚度變化幾乎沒有超出沉積背景的異常顯示，但含氣量變化極大，與煤層厚度之間沒有固定關系。在六盤水煤田，幾乎所有的勘探區或井田，無論含氣量高低，煤層厚度與含氣量之間關系幾乎無一例外地都與煤田的總體情況一致。由此可知，聚煤期后構造對煤層厚度的改造作用是導致上述“V”字型關系的重要原因。

3.3水文條件對含氣量的控制

煤系中的水文地質條件是煤層氣的儲存與破壞的一個重要影響因素，不同的水文地質條件下，煤的含氣量差別很大。水文地質控氣作用主要有：①水力運移逸散作用；②水力封閉作用；③水力封堵作用。其中，第一種作用導致煤層氣運移、散失，后兩種作用則有利于煤層氣保存、富集。

研究區的煤層氣因水文地質條件下的壓力封閉作用，使得部分含煤地層形成獨立的水力系統。如：水公河向斜和青山向斜含煤地層的富水性極弱，與上、下含水層基本上沒有水力聯系。在含煤地層內部，上、中、下三個含煤段之間含氣量梯度差異明顯，三套煤層群的含氣系統具有相對獨立性，其層位分布與三個二級層序地層格架高度吻合，分別形成三套相對獨立的含煤層氣系統。區內最大的河流水公河發源于向斜主軸線北端附近，順主軸線向南流出礦區。在南部傾伏端，含煤地層向南往深部傾斜，地下水在缺乏導水斷層溝通的情況下只能順層向深部流動。地表水系（水公河）同樣也向南流，且與深部地層之間基本上沒有水力聯系。兩者之間的“反向”關系，保護南部傾伏端大面積地區煤層氣不致逸散，為煤層氣富集提供了重要保存條件。

3.4地質構造對含氣量的控制

地質構造是控制煤層氣含量的最主要因素，一般來講，壓性構造對煤層氣有聚集作用，而張性構造對煤層氣的保存不利，地塹型構造比地壘型構造煤層氣保存條件好。

經印支運動期的大面積抬升和喜馬拉雅運動期大斷裂、大褶皺的改造后，在滇東、黔西地區形成高陡背斜和寬緩向斜的大褶皺區域。在部分陡背斜粗軸部的上二疊統煤系地層雖被剝蝕，但兩邊高陡背斜之間的多數向斜和復向斜中的上二疊統煤系地層大多得以保存。區內的一級控煤構造及煤田便是大向斜和復向斜。研究區內獨立或相對獨立的單個向斜往往是煤層氣賦存的地方，由于地層壓力和地下水滯留的綜合作用，向斜軸部含氣量總體上較高，符合向斜控氣的基本特征。如水公河向斜煤層含氣量在平面具有“東高西低、南高北低、深高淺低”的總體展布趨勢。在此背景上，區內進一步形成了4個含氣量大于20 m3/t的富氣中心，3個中心分布在主向斜西翼的五輪山井田，1個中心位于主向斜南部傾伏端。

4結論

研究區內煤層含氣量較高，而且具有埋藏淺、煤層氣資源豐度高、煤層原生結構完整等特點，有利于煤層氣開發。本區煤層氣含量的影響因素包括：

①煤質。在煤的揮發分產率大于10％，隨著揮發分產率減小和灰分產率降低，煤層含氣量逐漸的增高，但是揮發分產率低于10%和灰分產率低于30%時，煤層含氣量不再因煤化作用程度和有機質含量的變化而變化。②煤層厚度。煤層厚度小于3 m時，煤層含氣量與厚度之間的關系比較離散，但隨著厚度的增加，含氣量總體呈增高的趨勢。③水文條件。本區內的煤層主要在水力封堵和水力封閉的作用下，形成多個獨立的水力系統，對煤層氣的賦存起了一定的積極作用。④構造條件。在水公河向斜、青山向斜等的控制下，形成多個“富氣中心”，局部的斷層也為煤層氣富集提供了良好的條件。

參考文獻：

[1] 李五忠.滇東黔西地區煤層氣分布特征及勘探方向[J].中 國煤層氣，1996，2(63).