貴州地區低階煤儲層特征及其勘探潛力探討

■曾家瑤

（貴州省煤層氣頁巖氣工程技術研究中心 貴州貴陽 550081）

貴州地區低階煤儲層特征及其勘探潛力探討

■曾家瑤

（貴州省煤層氣頁巖氣工程技術研究中心 貴州貴陽 550081）

長期以來，我國煤層氣勘探開發主要集中在中高煤階含煤區，而大量的低階煤資源則尚未開發。隨著世界能源日趨緊張以及美國粉河盆地低煤階煤層氣開發的成功，對我國低煤階煤層氣的勘探開發利用有著重要的啟示作用。本文以貴州地區為例，探討當地低階煤儲層的相關特征與勘探開發潛力，以供參考。

低階煤煤儲層特征

低階煤層中含有豐富的煤氣層資源，據研究顯示，我國煤層氣資源總量為35萬億m3，而低階煤中含有的煤層氣資源則多達16萬億m3。可見，利用好這部分資源對緩解我國能源危機，拉動中西部地區經濟有著非常重大的意義。美國是低階煤煤層氣勘探開發的成功先例。1996年，美國在粉河盆地已建造鉆煤層氣井193口，單井產量平均約為7075m3/d[1]。

當前，國內煤氣層開發成功的先例已有新疆地區的阜新盆地與鐵法盆地。而貴州是一個煤炭資源大省，素有“西南煤海”的美譽。

本省含煤面積占總面積的40%以上。其中，煤炭資源勘探利用主要集中在中高階煤，對低階煤的利用尚非常有限。

因此，我省低階煤開發利用空間巨大，基于此，本文著重探討貴州低階煤儲層的相關特征，并分析其開發前景。

1 低煤階煤的儲層性質

在煤層氣勘探開發過程中，一般把煤層看作儲層，再研究該煤層的相關儲集特征及其影響因素。煤物質組成、煤階、煤中孔-裂隙系統是影響煤層儲集特征的主要因素，直接關系到煤的含氣量、吸附-解析性質以及滲透性。

霍多特把孔隙按照直徑大小劃分為以下幾類：大孔、中孔、小孔或過渡孔、微孔。其中，大孔（Φ>1000nm）通常是由煤中的微裂隙與微節理組成；中孔（Φ在1000～100nm之間）是顯微組分組成的內孔與外孔；小孔或過渡孔（Φ在100～10nm之間）屬于顯微組分孔隙朝著分子結構單元的構成孔的轉變過渡形式；微孔（Φ<10nm）主要和有機質大分子結構單元間隙以及空隙有著緊密的聯系。大孔與中孔不僅作為氣體擴散的重要通道，也屬于游離氣體賦存的重要空間。小孔與微孔則主要作為煤層氣的吸附空間。

低階煤孔隙結構主要有兩大特點，一是總孔容最大，隨著煤階的下降，總孔容卻明顯上升；二是觀察總孔容構成時發現大孔與中孔的孔容占比較大，伴隨著煤階的上升，大孔與中孔孔容的占比卻急劇下降[2]。

簡單來說，低階煤中的大孔與中孔主要影響煤的總孔隙體積，同時，也使煤儲層有良好的滲透率。總之，低階煤儲層的主要特點包括低吸附性與高滲透性。

2 孔滲特征

煤層屬于孔隙-裂隙型雙重孔隙系統的儲層。為深入了解貴州地區煤儲層孔滲特征，現在上述研究的基礎上選取六盤水煤土城向斜與織納煤田新華向斜兩個構造單元，分別采集實驗用低階煤樣品1份，共兩份，研究煤巖裂隙與孔隙的相關大小、形態、密度、充填情況等。實驗方法為掃描電鏡實驗與壓汞實驗。

2.1 貴州地區低階煤孔隙特征研究

經掃描電鏡結果顯示，兩份煤樣品中都含有不少原生孔、氣孔、外生孔、礦物質孔等。土城向斜中存在不少角礫孔，裂隙發育明顯要多于新華向斜。新華向斜中存在較大的氣孔以及相關填充礦物，另外，還發現有部分微裂隙存在。

由此可見，土城向斜的煤儲層滲透性明顯好于新華向斜。同時，壓汞實驗結果顯示兩個煤樣品孔隙中小孔與中孔的占比較大，大孔相對較少。正是這樣的孔隙特征才有利于煤層氣的聚集，同時，在開采煤層氣時也有利于解吸與滲流。

2.2 曲線分析

根據壓汞曲線可了解到中孔與小孔的實際發育狀況，并根據排驅壓力來評估儲層的滲透性。根據研究發現，與新華向斜煤樣相比，土城向斜煤樣的進汞速率更大。另外，土城向斜煤樣中部存在一個較長的平滑段，斜度不大。由此可推測甲區煤樣喉道分布較為集中。兩個煤樣在進汞與退汞曲線方面分離較大，說明二者相似性較差。同時，也反應出連通孔隙的平均孔喉數量偏多，并且孔道寬度較小[3]。

上述特征說明孔隙呈半封閉狀態或呈細瓶頸形態，對煤層氣解吸后的持續擴散會產生不利影響。

另外，我們還了解到兩煤樣排驅壓力保持在0.01～0.02MPa左右，中值半徑分布在100nm左右，說明貴州地區煤層滲透性均較好。

2.3 結論

貴州地區低階煤儲層構造較為復雜，煤層頂底板巖性主要包括粉砂巖或泥巖，其裂隙與節理發育均不理想，蓋層透氣性低。

但煤巖組分主要是鏡質組，樣灰分含量孔隙度偏低，同時，固定碳與揮發含量偏高，因此，煤層氣吸附性較好，這說明低階煤層是煤層氣存儲的主要空間。

通過本次實驗可知，整體來說，土城向斜煤儲層滲透性較好。

3 貴州地區低階煤煤層氣資源開發前景分析

目前，對我省境內低階煤煤層氣研究還尚不多，經地質勘探顯示，本省2000m以淺低階煤儲量為215萬億噸，面積1300km2，埋深為200～800多米，主要集中在六盤水、織納等地區。根據預測，煤層氣含氣量平均為9.18m3/t，最高可達30m3/t[4]。這顯示出本省在煤層氣方面有較大的發展空間。

綜上可知，貴州地區除了具有優質的中高階煤儲層，還具有豐富的低階煤資源。其中，低階煤儲層中的煤層氣含量巨大，也是一種清潔能源，正符合當前我國發展綠色能源的需要。因此，建議當地政府要高度重視低階煤資源，從政策、資金、技術等方面加以扶持，從而積極發展煤層氣產業，力爭使煤層氣成為我省能源經濟新增長點，促進當地經濟的持續快速發展。

[1]傅小康，霍永忠，陳東，等.中國低階煤儲層持征分析 [J].中國煤層氣，2006，3（2）：42-44.

[2]顧小愚.低階煤熱力改性提質加工的研究 [J].潔凈煤技術，2009，26（1）：89-93.

[3]孫萬祿.中國煤層氣盆地 [M].北京：地質出版社，2005.

[4]楊縣超，張林，李江，等.鄂爾多斯盆地蘇里格氣田儲層微觀孔隙結構特征 [J].地質科技情報，2009，28(3)：73-74.

X752[文獻碼]B

1000-405X（2015）-11-245-1