云南省馬河向斜南翼勘查區煤層氣特征研究

周濤+++譚玉鋒

摘 要：云南省煤層氣資源較豐富，但勘查程度較低，煤層氣勘探開發前景較好。文章通過收集資料、鉆探施工、采樣測試等手段，對云南省鎮威煤田馬河向斜南翼勘查區的煤含氣性及可采性進行了研究分析

關鍵詞：馬河向斜南翼；煤層氣；含氣性

1 煤層地質特征

（1）聚煤環境分析。滇東晚二疊世聚煤區，為以川滇古陸東緣的小江深斷裂為界，東部地殼持續沉降，煤系連續沉積的海侵式成煤系列，屬濱海煤田。其沉積古地理單元，自西向東為：川滇古陸剝蝕區——陸相沉積區——海陸過渡相沉積區——海相沉積區的順序變化。

（2）據馬河向斜南翼晚二疊世煤盆地沉積旋回規律以及巖性、沉積構造、層理類型、礦物結核及生物化石等成因標志，按層位自下而上依次劃分為：沖積平原沉積體系的湖沼濕地平原環境、分流河道泛濫平原體系的河床、河泛盆地、沼澤及泥炭沼澤環境，最后以長興期的淺海生物碳酸鹽臺地環境告終。整個成煤期，由龍潭期沖積平原的湖沼盆地聚煤環境向上發展為下三角洲河泛平原聚煤環境，再過渡為長興期的正常淺海環境的海侵序列。

2 含煤地層

勘查區區含煤地層為上二疊統長興組（P3c）與龍潭組（P3l）。

長興組（P3c）：厚28.27～58.55m，平均厚48.14m。巖性為深灰色至灰色、薄至中厚層狀粉砂質泥巖、泥巖、粉砂巖夾細砂巖、炭質泥巖、生物碎屑灰巖及煤層（煤線）。含煤2～8層，均為薄煤層。可對比編號煤層為C1、C2、C3、C4煤層。該組煤層厚0.72～3.59m，平均厚2.19m，含煤系數1.50～7.46%，平均4.55%。

龍潭組（P3l）：厚93.57～165.28m，平均厚130.59m。巖性為灰色薄至中厚層狀泥巖、砂質泥巖、粉砂巖、炭質泥巖夾細砂巖，含煤1～9層，其中可對比編號者2層（C5、C6）。該組煤層厚0.71～8.44m，平均厚3.17m，含煤系數0.54～6.46%，平均2.43%；可采煤層2層，厚0.71～5.86m，平均厚2.75，可采含煤系數0.54～4.49%，平均2.11%。

3 可采煤層

勘查區含可采煤層2層，分別為C5、C6煤層。鑒于C6煤層可采面積小，厚度較薄，僅為局部可采，故本次評價工作主要目標層為C5煤層。C5煤層偽頂一般為泥巖，厚度0.08-0.15m，抗壓強度9.0-21.8 MPa，平均14.4 MPa，屬軟弱巖層，具膨脹性，易軟化，一般采煤后10-15天后即會片折脫落。C5煤層底板一般為泥巖、泥質粉砂巖、粉砂質泥巖，厚度1.23-3.0m。巖石質量中等至良好，巖石質量等級II-III級，巖體完整性為中等完整-較完整，底板穩定性差。

4 煤層含氣性特征及可采性

4.1 煤層含氣性特征

4.1.1 煤層氣化學組成

煤層氣的化學組成特征是煤層氣開發利用的重要參數。甲烷、氮氣和二氧化碳是煤層氣的主要化學組分，二氧化碳硫、氫氣等稀有氣體在煤層中含量極少。

4.1.2 煤層含氣量

勘查區施工4口參數井含氣量測試結果如表2所示。C5煤層空氣干燥基總含氣量為8.64-16.94m3/t，平均含氣量為12.61m3/t，含氣量較高。

4.2 煤層氣可采性分析

在一定的煤儲層壓力條件下，煤的吸附-解吸能力決定了煤層單位含氣量的高低，解吸能力則極大影響到煤層氣井的產能，是煤層氣開發潛力的重要影響因素。

與此同時，壓力及溫度是影響煤儲層吸附性能的關鍵因素。故煤層氣的吸附與解吸性能可以通過等溫吸附規律來表征。目前普遍認為在溫度恒定的條件下，物質的吸附量與壓力的變化規律符合蘭式（Langmuir）方程：

式中：V-吸附量（可燃基），單位為m3/t；VL-蘭氏體積（可燃基），單位為m3/t；PL-蘭氏壓力，單位為MPa；P-儲層壓力，單位為MPa。

上式可通過等溫吸附曲線表示。蘭氏體積（VL）和蘭氏壓力（PL）又稱為等溫吸附參數，是決定Langmuir等溫吸附曲線特征的關鍵。試驗數據如表3。

如圖1所示，在等溫條件下，吸附量與儲層壓力呈正相關。煤層吸附氣含量在隨著壓力的增高而增大。但位于不同壓力區間的吸附量增長率卻不等，在0～2MPa區間段，吸附量隨著壓力的增高以較高的斜率近似呈線性增長，此后增長率逐漸變小，直至吸附增量為零，煤的吸附達到飽和。

除了壓力、溫度等環境條件以外，煤的變質程度、煤巖組分、水分等也是重要的影響因素，它們通過影響煤層物理結構進而影響煤的吸附特征。

綜合分析，認為馬河向斜南翼勘查區煤層氣勘探開發具有如下有利及不利因素。有利因素：含煤地層分布廣泛，可采煤層層位穩定，含氣量較高，煤儲層壓力較高。不利因素：煤層厚度薄，資源豐度低。雖然在現有技術條件下，煤層氣尚未達到開發價值。但對比其余西南地區煤田特征，本區具有一定的煤層氣開采潛力，可作為煤層氣資源遠景區、戰略儲備區。

參考文獻

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