阜新市劉家區煤層氣開發利用現狀

劉亞姣 張 晶 顏 敏

(東北煤田地質局一〇七勘探隊，遼寧 123000)

阜新市地處遼寧省西部，介于沈陽、錦州兩市之間，劉家區位于阜新市東南5km。2003年3月1日，劉家區地面開采煤層氣，已經向阜新市市民供氣，日供氣規模20000m3(98%CH4)，從而結束了阜新市居民長達十七年燃用煤制氣的歷史，有6.5萬戶居民用上了質量好、熱值高的煤層氣。經過近10年來的運行表明:“供氣穩定，安全可靠”。

1 煤層氣勘探背景

阜新市煤層氣地質工作較早。1996年，由東北煤田地質局一〇七勘探隊 (以下簡稱東煤一〇七隊)向中美煤層氣公司提交了《阜新煤田煤層氣賦存條件》報告，基于對資料的分析、研究，對阜新盆地煤層氣資源條件和地質條件作出了評價，提出了劉家區為煤層氣開發重點區。

劉家區位于阜新煤田中部，賦存有中生界白堊系下統阜新組煤層。1998～2001年，由國家投資，東煤一〇七隊在劉家區進行了煤層氣普查勘探工作，共施工4口煤層氣參數及試驗井，經排采試驗，單井日產量最高達7000m3，平均在3000m3左右，甲烷成分98%左右，表明該區具有良好的煤層氣開發前景。

基于4口煤層氣井取得的資料，2002年由阜新市投資在該區塊內又施工了4口煤層氣生產井，形成了8口煤層氣井網，于2003年3月1日正式向阜新市區供氣，平均每天供氣約20000m3(98%CH4)左右，實現了商業性開發。目前劉家區已施工煤層氣生產井20余口，日供氣約50000m3～60000m3(98%CH4)。

2 煤層氣地質特征

2.1 煤層氣資源條件

東煤一〇七隊于1993年提交了“遼寧省阜新市劉家區煤礦勘探報告”，該區煤炭資源儲量28195×104t，天然焦儲量6223×104t。劉家區阜新組煤層從上到下有水泉、孫家灣、中間、太平、高德5個可采煤層群，煤層埋深在600～1000m，煤層最大累計厚度約100m左右，一般在40～50m，煤類以長焰煤為主，深部有少量氣煤。根據鉆孔煤層氣解吸資料，該區煤層氣含量在7～10m3/t，含氣量較高，另外鄰近的五龍煤礦、恒大煤礦、海州立井均為超瓦斯礦井，均發生過重大瓦斯突出與爆炸事故，也表明該區應有較高的煤層氣含量。因此該區具有煤層層數多、厚度大、煤層氣含量較高，小而肥的特點。2001年東煤一〇七隊提交了《遼寧省阜新市劉家區煤層氣普查地質報告》，經中國煤炭地質總局審查批準，全區煤層氣資源量52.171×108m3，其中控制資源量32.289×108m3，遠景資源量19.882×108m3。

2.2 煤層氣地質條件

(1)煤層埋深條件:該區煤層埋藏深度在600～1000m，埋藏深度適中，有利于煤層氣的勘探與開發。

(2)構造特征:該區構造中等，以NNE向寬緩的向斜構造形態為主，傾角在5～10°之間，斷層稀少，多分布在邊緣地段，對煤層氣的賦存及開發影響不大。

(3)圍巖特征:對煤儲層來說，圍巖主要指煤層的頂、底板巖石。煤層的頂、底板巖石的性質對煤層氣的保存起到了重要的作用。劉家區的圍巖性質總的來看比較好，煤層頂底板巖性多為粉砂巖、泥巖、炭質泥巖，巖石密度較大，且裂隙不發育，封閉條件良好，對煤層氣的保存比較有利。

(4)巖漿巖:該區巖漿巖主要是第三紀喜山期輝綠巖侵入體。輝綠巖以巖床、巖墻、巖株、巖瘤等形式侵入到巖、煤層中。雖然輝綠巖的侵入，破壞了煤層的連續性，減少了煤炭儲量，對煤層氣的生成、儲集、運移都有很大的影響，但對煤層氣也有有利的一面:其一，煤層氣的含量隨煤變質程度的增高而增加。輝綠巖的侵入使煤產生了接觸變質作用，使煤的變質程度大大提高，從而增加了煤的生氣能力，既二次生氣作用。其二，由于輝綠巖的烘烤和動力作用，改變了煤層的結構與構造，從而增大了煤的滲透性。如輝綠巖墻向兩側依次形成天然焦、高變質煤、多節理煤和正常煤的分帶現象，越靠近巖墻，煤的物化性質變化越嚴重。天然焦和高變質煤是正常煤受接觸變質作用的產物，并且孔隙率、滲透率明顯增大，因此煤層氣的儲集方式明顯不同于正常煤層。煤層經天然焦化后，大大增強了自身的生、儲能力，因此天然焦的分布區域是煤層氣富集區，施工在該區域或附近的煤層氣鉆井產能多數比遠離該區域的鉆井煤層氣產能高，也是劉家區煤層氣鉆井產能高于其它區的因素之一。

(5)水文地質條件

劉家區共有4個含水層，由上而下為:下白堊統孫家灣組含水層;下白堊統阜新組第一含水層(孫家灣組地層底界～水泉煤層頂界);下白堊統阜新組第二含水層 (水泉煤層底界～孫家灣煤層頂界);下白堊統阜新組第三含水層 (中間煤層以下)。這4個含水層中，阜新組第一、第二、第三含水層對煤層氣的影響比較大。在煤層氣勘探過程中，鉆遇含水層段均出現了不同程度的鉆井液漏失現象，給鉆井施工和后期的排采工作帶來一定的困難。如LJ－2井由于孫家灣煤層頂部含水層固井質量差，使地下水進入到煤層中，從而增大了該井的排水量，也使單井產量降低。

3 煤層氣開發利用現狀

劉家區地面開采煤層氣主要供應市區民用和出租車燃氣。阜新市所轄二縣五區，其中海州區為燃氣的普及區。過去阜新市居民用氣是煤氣廠提供的水煤氣或煤制氣，不僅熱值低、質量差，而且煤氣廠連年虧損，每年市政府給予上千萬元的補貼。自從改用煤層氣后，不僅居民用上了熱值高、質量好的氣源，而且也扭轉了煤氣廠虧損的局面。目前阜新市區用戶在10萬戶左右，需要煤層氣120000m3/d(CH434%)左右，劉家區提供地面開采煤層氣30000m3/d(CH498%)左右，折合(CH434%)煤層氣約90000m3，其余由阜礦集團抽放井下煤層氣解決。

2005年4月阜新市煤氣廠推行出租車油改氣，效果良好，減少了尾氣排放對大氣造成的污染，又降低了成本，據了解燃氣比燃油節省大約在50%左右的資金。目前大約有3000輛出租車改用煤層氣，每臺車每天加2次氣約30m3左右，3000臺車每天用氣約90000m3(CH498%)，劉家區提供地面開采煤層氣不足10000m3(CH498%)，其余大部分由外地運進。

4 未來規劃

4.1 煤層氣利用規劃

(1)市區居民民用氣規劃

近年來，由于城市經濟建設的發展，城市建筑區域逐年擴大，市區內燃氣用戶隨之增加。據阜新市煤氣公司統計，目前日用氣量約在120000m3，年用氣量遞增率達到7%左右。根據市區發展的需要，未來5年內阜新市民用氣每天將達到159400m3(34%CH4)，折合 (CH498%)煤層氣約53000m3。阜新市區燃氣用量規劃如表1所示。

表1 阜新市區燃氣用量規劃表

(2)出租汽車用氣

根據目前出租汽車3000臺左右，每臺車每天加2次氣約30m3左右，3000臺車每天用氣約90000m3(CH498%)。

根據未來5年內阜新市民用氣將達到159400m3(34%CH4)，折合 (CH498%)煤層氣約 53000m3，出租汽車用氣約 90000m3(CH498%)，總共用氣約143000m3(CH498%)左右。

4.2 供氣規劃

根據東北煤田地質局一〇七勘探隊1998～2002年在劉家區，進行小井網開采煤層氣的實踐證明，單井平均產氣量為3000m3/d。預計在劉家區施工煤層氣地面鉆井40口，單井開采煤層氣按3000m3/d計算，可采煤層氣120000m3/d(CH498%)，阜礦集團井下煤層氣抽放量可供70000m3/d(CH434%)，折合煤層氣 (CH498%)約23000m3，總共供氣約143000m3(CH498%)左右，基本滿足市場規劃的需要。

5 結論

目前，阜新礦區煤層氣抽采規模遠遠達不到市場需求。阜新市區目前居民約30萬戶，但只有10萬戶居民用氣，還有三分之二戶的居民沒有用氣，加上工業用氣量的不斷增加，對氣源的需求將會更大。加大生產規模即能滿足市場需求且帶來更大的經濟效益，又能減少煤礦瓦斯給煤礦生產造成的危害。

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