云南省馬河向斜南翼勘查區(qū)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(fā)前景較好。文章通過收集資料、鉆探施工、采樣測試等手段，對(duì)云南省鎮(zhèn)威煤田馬河向斜南翼勘查區(qū)的煤含氣性及可采性進(jìn)行了研究分析

關(guān)鍵詞：馬河向斜南翼；煤層氣；含氣性

1 煤層地質(zhì)特征

（1）聚煤環(huán)境分析。滇東晚二疊世聚煤區(qū)，為以川滇古陸東緣的小江深斷裂為界，東部地殼持續(xù)沉降，煤系連續(xù)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(qū)——陸相沉積區(qū)——海陸過渡相沉積區(qū)——海相沉積區(qū)的順序變化。

（2）據(jù)馬河向斜南翼晚二疊世煤盆地沉積旋回規(guī)律以及巖性、沉積構(gòu)造、層理類型、礦物結(jié)核及生物化石等成因標(biāo)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(huán)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(huán)境，最后以長興期的淺海生物碳酸鹽臺(tái)地環(huán)境告終。整個(gè)成煤期，由龍?zhí)镀跊_積平原的湖沼盆地聚煤環(huán)境向上發(fā)展為下三角洲河泛平原聚煤環(huán)境，再過渡為長興期的正常淺海環(huán)境的海侵序列。

2 含煤地層

勘查區(qū)區(qū)含煤地層為上二疊統(tǒng)長興組（P3c）與龍?zhí)督M（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(zhì)泥巖、泥巖、粉砂巖夾細(xì)砂巖、炭質(zhì)泥巖、生物碎屑灰?guī)r及煤層（煤線）。含煤2～8層，均為薄煤層。可對(duì)比編號(hào)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(shù)1.50～7.46%，平均4.55%。

龍?zhí)督M（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(zhì)泥巖、粉砂巖、炭質(zhì)泥巖夾細(xì)砂巖，含煤1～9層，其中可對(duì)比編號(hào)者2層（C5、C6）。該組煤層厚0.71～8.44m，平均厚3.17m，含煤系數(shù)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(shù)0.54～4.49%，平均2.11%。

3 可采煤層

勘查區(qū)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(píng)價(jià)工作主要目標(biāo)層為C5煤層。C5煤層偽頂一般為泥巖，厚度0.08-0.15m，抗壓強(qiáng)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(huì)片折脫落。C5煤層底板一般為泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖，厚度1.23-3.0m。巖石質(zhì)量中等至良好，巖石質(zhì)量等級(jí)II-III級(jí)，巖體完整性為中等完整-較完整，底板穩(wěn)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(xué)組成

煤層氣的化學(xué)組成特征是煤層氣開發(fā)利用的重要參數(shù)。甲烷、氮?dú)夂投趸际敲簩託獾闹饕瘜W(xué)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(qū)施工4口參數(shù)井含氣量測試結(jié)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(chǔ)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(chǎn)能，是煤層氣開發(fā)潛力的重要影響因素。

與此同時(shí)，壓力及溫度是影響煤儲(chǔ)層吸附性能的關(guān)鍵因素。故煤層氣的吸附與解吸性能可以通過等溫吸附規(guī)律來表征。目前普遍認(rèn)為在溫度恒定的條件下，物質(zhì)的吸附量與壓力的變化規(guī)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(chǔ)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(shù)，是決定Langmuir等溫吸附曲線特征的關(guān)鍵。試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表3。

如圖1所示，在等溫條件下，吸附量與儲(chǔ)層壓力呈正相關(guān)。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(qū)間的吸附量增長率卻不等，在0～2MPa區(qū)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(dá)到飽和。

除了壓力、溫度等環(huán)境條件以外，煤的變質(zhì)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(jié)構(gòu)進(jìn)而影響煤的吸附特征。

綜合分析，認(rèn)為馬河向斜南翼勘查區(qū)煤層氣勘探開發(fā)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(wěn)定，含氣量較高，煤儲(chǔ)層壓力較高。不利因素：煤層厚度薄，資源豐度低。雖然在現(xiàn)有技術(shù)條件下，煤層氣尚未達(dá)到開發(fā)價(jià)值。但對(duì)比其余西南地區(qū)煤田特征，本區(qū)具有一定的煤層氣開采潛力，可作為煤層氣資源遠(yuǎn)景區(qū)、戰(zhàn)略儲(chǔ)備區(qū)。

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