庫拜煤田中部煤層氣資源評價

秦大鵬 李萬軍 田繼軍 馮 爍

(1.新疆煤田地質(zhì)局一六一煤田地質(zhì)勘探隊，新疆 830009；2.新疆大學(xué)地質(zhì)與礦業(yè)工程學(xué)院，新疆 830047)

1 地質(zhì)條件

庫拜煤田中區(qū)位于庫-拜煤田的中部，其總體構(gòu)造形態(tài)為一向南傾斜的單斜構(gòu)造，地層總體為近東西走向，向南傾斜，傾角一般30°～85°局部地段直立倒轉(zhuǎn)，具有東陡、西緩、中部直立倒轉(zhuǎn)的變化規(guī)律。礦區(qū)主要出露地層為二疊系比尤勒包谷孜群～第四系，區(qū)內(nèi)含煤地層為下侏羅統(tǒng)塔里奇克組(J1t)。區(qū)內(nèi)斷層不發(fā)育，按照《煤、泥炭地質(zhì)勘查規(guī)范》(DZ/T 0215—2002)附錄D的規(guī)定，礦區(qū)構(gòu)造的復(fù)雜程度屬于中等(圖1)。

2 儲層特征

2.1 煤層特征

研究區(qū)主要含煤地層為塔里奇克組，地層厚度148.58～281.84m，平均地層厚度為230.02m，含煤2～15層，單層厚度為0.09～25.01m，含夾矸0～3層，煤層結(jié)構(gòu)簡單至中等，煤層平均總厚28.99m，含煤系數(shù)為12.60%。可采煤層平均總厚26.76m,含煤系數(shù)為11.63%。其中大部可采和局部可采煤層9層(A1～A9-10)，不可采煤層6層(A11～A15)。含煤地層中可采煤層主要集中在中、下段。煤層頂?shù)装鍘r性主要為細(xì)砂巖、粉砂巖，偶爾有粗砂巖，巖性致密，有利于煤層氣保存。區(qū)內(nèi)煤層對比可靠，其中A3號煤層為全區(qū)大部可采較穩(wěn)定煤層，A1、A2、A4、A5、A6、A7、A8、A9-10號煤層為局部可采不穩(wěn)定煤層(表1)。

圖1 庫拜煤田中區(qū)構(gòu)造綱要圖

表1 塔里奇克組煤層參數(shù)表

2.2 煤質(zhì)特征

(1)物理性質(zhì)

塔里奇克組可采煤層多為為粉沫狀至碎塊狀，顏色為深黑色，煤巖組成以暗煤為主，光澤暗淡，宏觀煤巖類型為暗淡煤類。鏡質(zhì)組反射率(Ro%)介于0.66%～0.74%之間，平均為0.70%。

(2)化學(xué)類型及煤質(zhì)

該區(qū)煤類塔里奇克組煤類以焦煤為主，局部有肥焦煤；。依據(jù)《煤的工業(yè)分析方法》，GB/T 212—2008的規(guī)定，全區(qū)可采煤層水分含量平均值介于0.46～3.08%之間，均為低水分煤；灰分平均值介于11.90%～27.98%之間，為高灰煤；揮發(fā)分產(chǎn)率介于24.34%～35.17%之間，其中A2、A3、A8、A9、為中等揮發(fā)分煤，A1、A4、A5、A6、A7為中高等揮發(fā)分煤(表2)。庫拜煤田中區(qū)主要為低水高灰中-中高揮發(fā)分煤。

表2 煤層工業(yè)分析統(tǒng)計

2.3 煤層氣成分及含氣量

(1)成分

根據(jù)測試結(jié)果A組煤層瓦斯成分：甲烷占0.10%～98.41%，二氧化碳為0.40%～14.15%，氮氣為0～99.36%；從整個礦區(qū)測試結(jié)果看，東部瓦斯含量最低，甲烷含量多小于10%，以二氧化碳～氮氣帶主；中部瓦斯含量多小于80%，以二氧化碳～氮氣帶和氮氣～沼氣帶主，局部地段在于80%，屬沼氣帶；西部瓦斯含量最高，多在50%以上，以氮氣-沼氣帶和沼氣帶主，局部為二氧化碳～氮氣帶。總之，該礦區(qū)A組煤層瓦斯含量有從東到西，由淺到深增大的特點。

(2)含氣量

區(qū)內(nèi)各煤層含氣量為：A3號煤層甲烷含量為8.69m3/t，A4號煤層含氣量為8.21m3/t，A5號煤層甲烷含量為8.13m3/t，A6號煤層甲烷含量為10.84m3/t，A7號煤層甲烷含量為8.62m3/t，A8號煤層甲烷含量為5.94m3/t，A9-10號煤層甲烷含量為9.19m3/t。

(3)孔隙度

庫拜煤田中區(qū)煤層的總孔體積介于58.7×10-3cm3/g～148.6×10-3cm3/g之間，很有利于煤層氣的儲集，微孔～小孔介于11.63%～29.20%，平均在20.39%～24.62%，中孔-大孔介于6.06%～53.16%，平均在25.37%～29.61%，微孔-小孔和中孔-大孔所占比例相當(dāng)，顯示該區(qū)煤層吸附性和流通性均較好。

(4)吸附性能

庫拜煤田中區(qū)A組煤的蘭氏體積(VL)在10.17～21.29m3/t之間，平均16.18m3/t；

與同等變質(zhì)程度的霍爾果斯河-三屯河(蘭氏體積20.80m3/t)、三屯河-烏魯木齊河礦區(qū)(蘭氏體積18.74m3/t)、烏魯木齊河-四工河礦區(qū)(蘭氏體積23.02m3/t)、四工河-白楊河礦區(qū)(28.95m3/t)相比其吸附性能屬于中等偏下水平。

3 煤層氣資源量預(yù)測

根據(jù)工區(qū)已鉆探煤層氣井BCS-1井的煤層氣儲層參數(shù)情況，以及礦區(qū)各井田、礦井實際煤層鉆遇資料、測試資料等揭示的煤層厚度、分布情況、測試及分析化驗成果等，估算煤層氣資源量為內(nèi)蘊經(jīng)濟資源量。

3.1 計算方法

計算煤層氣資源量的方法主要有體積法、類比法等。本次資源量計算采用體積法進行。

其公式為：

G=0.01×A×H×D×Cad

式中：G為煤層氣資源量，m3；A為計算范圍的面積，km2；H為煤層厚度，m；D為煤的空氣干燥基密度，t/m3；Cad為煤的空氣干燥基含氣量，m3/t。

3.2 參與煤層氣資源量預(yù)測的煤層及參數(shù)確定

區(qū)內(nèi)可采煤層為A3、A4、A5、A6、A7、A8、A9-10號煤層。區(qū)內(nèi)煤類以焦煤為主局部有肥焦煤，煤層凈厚度≥0.93m，煤的空氣干燥基含氣量下限為：≥4m3/t。煤層凈厚度取該煤層厚度的算術(shù)平均值，含氣量下限與煤層測定的含氣量的平均值(表3)。

4 煤層氣資源量預(yù)測結(jié)果

通過估算，各可采煤層煤層氣預(yù)測資源量計算結(jié)果可知：A3號煤層為79.23×108m3，A4號煤層為23.32×108m3， A5號煤層為57.66×108m3， A6號煤層為19.50×108m3，A7號煤層為43.00×108m3,

A8號煤層為9.86×108m3,A9-10號煤層為33.61×108m3。全區(qū)煤層氣內(nèi)蘊經(jīng)濟的推測資源量為266.19×108m3，煤層氣資源豐度為0.9×108m3，資源量規(guī)模屬中等豐度、中深埋深的中型煤層氣田。

表3 煤層氣資源量預(yù)測表

5 結(jié)論

(1)庫拜煤田中區(qū)煤層平均總厚26.76m，可采局部可采煤層共9層，其中A3號煤層為全區(qū)大部可采較穩(wěn)定煤層。

(2)通過對全區(qū)可采煤層的煤層氣含氣量測試，單層的煤層氣儲量在9.86×108m3～79.23×108m3。

(3)對全區(qū)各可采煤層煤層氣含量進行估算，煤層氣總資源量266.19×108m3。A3號煤層煤層氣資源量79.23×108m3，A5號煤層煤層氣資源量57.66×108m3，A7號煤層煤層氣資源量43.00×108m3，A9-10煤層氣資源量33.61×108m3,具有較好的開發(fā)前景。