大河邊向斜煤層氣富集主控因素研究

鄧宇 陳興祥

摘要：在大河邊向斜煤層氣儲層特征評價的基礎上，對煤層氣富集的主要控制因素進行了分析，研究表明，大河邊向斜煤層氣富集，其富集主要受煤層發育特征與水動力條件控制，具有進行規模性開發試驗的物質基礎。據此對2021-2023年進行了初步的規劃部署。

關鍵詞：大河邊向斜;煤層氣;主控因素;規劃部署

大河邊向斜位于貴州省六盤水煤田的北部，Ⅰ、Ⅱ類有利區面積33.18km2，煤層氣資源量93.33*108m3。向斜西翼煤田鉆孔眾多，另外還有多口煤層氣探井、評價井，西翼勘探程度高。通過對地質鉆孔資料和煤層氣井測試和排采資料系統性的研究，加深對向斜煤層氣富集特征進行認識和評價，有助于該區煤層氣的勘探開發工作。

一、大河邊向斜構造概況

大河邊向斜在大地構造單元上屬揚子陸塊（Ⅰ級）黔北隆起（Ⅱ級）六盤水斷陷（Ⅲ級）威寧西北向構造變形區，向斜內的主要構造線為NWW-SEE（見圖1）。向斜西翼構造相對簡單，地層較平緩，地層傾向接近東西向，傾角10～20°。向斜南部和東部斷層發育，向斜東翼地層較陡，傾角30°。

二、向斜煤儲層特征

貴州區域內煤層具有“多、薄、散”的特點，大河邊向斜主要煤系地層是上二疊統龍潭組，由碎屑巖夾灰巖構成，為一套海陸交互相含煤沉積。厚度206～241m，含煤約40層，煤層總厚約35m，含煤系數為14.5%，其中可采及局部可采煤層10層，可采總厚17～21m。自上而下主要煤層編號為C605、C604、C602、C601、C504、C409、C407、C406、C401、C304、C303?？v向上分為三個煤組，C605-C504為上煤組，C409-C401為中煤組，C304以下為下煤組。中煤組為主力開發煤組，其中C409厚度最大，C407次之。

（一）煤層發育特征

C409為向斜主要發育煤層，全區可采，厚度1.17--9.63m，平均厚度4.5m，分布相對穩定。平面上由北向南，到向斜西翼中南段，厚度逐漸增大，南段呈現減薄趨勢。由向斜翼部向核部，厚度有減薄趨勢。厚度較大的區域集中在向斜西翼的中南段扁擔灣附近。C407厚度分布在0.58-5.46m，平均厚度2.4m，向斜西翼中段和中北段靠近軸部有減薄趨勢，厚度較大的區域集中在向斜西翼的中南段墮沖附近和南段馮家灣附近。C406厚度分布在0.7-5.15m，平均厚度1.9m，向斜西翼中北段附近有減薄趨勢，厚度較大的區域集中在向斜西翼的中南段大河鎮附近。

（二）煤變質程度

煤層的生氣能力主要是由煤變質程度決定的。C409煤層變質程度屬中等，鐘1井和鐘101井取樣測試鏡質組最大反射率介于1.06-1.09%，屬煙煤Ⅲ肥煤階段，在煤化過程中具有大量生成甲烷的氣源條件。

（三）含氣量

大河邊向斜煤層的含氣量比較高。據取樣測試，鐘1井C409煤層含氣量分布在11.5～17.66m3/t，平均值為14.45m3/t。在排采階段，貴州地區煤層氣井平均90天時間解吸見套壓，產氣可逐步提升至1000m3/d以上。

三、煤層氣富集主控因素分析

（一）煤體結構特征

煤體結構決定了煤層氣在煤層內的儲集狀態和運移條件。大河邊向斜煤體結構較完整，據鐘1、鐘101井煤心觀察，煤體結構頂部好，為原生結構煤。在中下部，主要為碎裂煤、碎粒煤，局部夾有粉末狀結構。從測井曲線來看，頂部2-3m的厚度雙側向電阻率為高值，井徑擴徑小。向下逐步減低，擴徑率增大。上部煤體結構好于中下部，這為煤層氣保存提供了良好的保存條件。

（二）煤層厚度

C409厚度較大的區域集中在向斜西翼的中南段扁擔灣附近，一般在6～9m。鐘1井、鐘101鉆遇的厚度分別是7.8、6.5m，巨厚的煤層是熱變質生烴的物質基礎。對于煤層這種高致密的低滲透性巖層來說，厚煤層的上下部分層對中部分層起著一定的保護作用。煤層厚度越大，中部分層中煤層氣向頂底板擴散的路徑越長，擴散阻力就越大，對煤層氣的保存就越為有利（秦勇等，2000）。鐘1井、鐘101井鉆遇的煤層厚度明顯大于大河邊向斜多數煤田鉆孔的鉆遇厚度，局部地段聯片分布的煤層厚度2.5～5m的統計數據。從中說明這兩口煤層氣井含氣量高與其煤層厚有一定的相關性。

（三）蓋層封閉特征

與常規油氣相似，蓋層的封閉性能對煤層氣在生成以后的保留也是一個重要的因素。大河邊向斜煤系地層是晚二疊統龍潭組，其上覆地層是三疊系下統飛仙關組，巖性為灰色、紫灰色泥巖、粉砂質泥巖、泥質粉砂巖，厚度在500m左右，構成了封閉性能良好的區域性蓋層，總體上有利于煤層氣的賦存。各煤層的直接頂板以灰色泥巖或致密的深灰色泥質粉砂巖為主。

（四）水動力條件

大河邊向斜含煤地層的富水性極弱。研究區地表水系為大河及其支流山河，地表水系與深部地層之間基本上沒有水力聯系。鉆孔漏水部位多位于龍潭組灰巖、粉砂巖、泥質粉砂巖之中，灰巖裂隙較發育，局部見溶孔及溶蝕現象，為弱裂隙含水層。煤層與灰色泥巖、粉砂質泥巖、泥質粉砂巖呈不等厚互層分布，泥巖與致密的粉砂巖幾乎無滲透性，起著隔水的作用，一定程度上阻斷了各含水層之間的水力聯系。這些條件構成了多層疊置含氣系統的水文基礎。鐘1井壓裂后排采產水量基本上在1m3/d以下，氯離子在4300-5400mg/l，從中判斷產出水主要是壓裂液。

四、井位部署

大河邊向斜西翼勘探程度高，構造較簡單，煤體結構以原生結構煤加碎裂煤為主，煤層厚度大，煤層氣含量高，預探井排采效果較好，具有一定的勘探開發前景，是近幾年公司煤層氣試驗開發重點區塊之一。

綜合向斜有利區評價成果、預探井鉆探結果和地面條件，按300m*300m菱形井網部署井網，三年建產1.0*108m3目標，可以安排2021、2022、2023年分別建產2000、3000、5000*104m3。

五、結論與認識

在對向斜煤儲層特征以及煤層氣富集控制因素研究的基礎上，系統總結了控制向斜煤層氣生成及保存的條件，并對未來三年進行了規劃部署。理論與實踐的結合，使研究更具有針對性，解決實際問題。

參考文獻：

[1] 鄭貴強，王勃，李景明，唐書恒等 陜西黃陵礦區煤層氣富集主控特征與富集規律研究 [J]，中國煤層氣 2009，6（1）：19-21

[2] 秦勇，高弟.貴州省煤層氣資源潛力預測與評價 [M] .徐州：中國礦業大學出版社，2012

作者簡介：

鄧宇（1989—），性別：男，民族：漢，籍貫：湖北荊州，職稱：地質工程師，學歷：碩士，2016年畢業于長江大學，單位：貴州天然氣能源投資股份有限公司，研究方向：地質與煤層氣排采。