賀小龍 王輝 崔勝

摘 要：龍亭礦區(qū)煤炭資源儲(chǔ)量豐富，蘊(yùn)藏著豐富的煤層氣資源。但由于鉆探工藝、取樣方法等方面的誤差，瓦斯逃逸量大，導(dǎo)致瓦斯解析測(cè)試結(jié)果數(shù)值偏低，達(dá)不到《煤層氣資源/儲(chǔ)量規(guī)范》（DZ/T 0216-2010）中計(jì)算貧煤空氣干燥基含氣量資源量的下限標(biāo)準(zhǔn)（8m3/t.ad）。本文作者分析評(píng)價(jià)了研究區(qū)煤層氣成藏條件，表明研究區(qū)為煤層氣成藏有利區(qū)。通過收集區(qū)內(nèi)新施工的鉆孔數(shù)據(jù)，利用煤層氣測(cè)井技術(shù)估算的煤層含氣量對(duì)原始測(cè)試值進(jìn)行了校正，使其接近煤層氣含量的實(shí)際值，在此基礎(chǔ)上估算了研究區(qū)煤層氣資源量，估算結(jié)果表明研究區(qū)屬中等埋藏深度的中型規(guī)模煤層氣氣田，煤層氣田的地質(zhì)儲(chǔ)量豐度大小為中等。

關(guān)鍵詞：煤層氣；龍亭礦區(qū)；煤層氣測(cè)井；資源量

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.16.061

0 引言

龍亭礦區(qū)位于渭北石炭二疊紀(jì)煤田韓城礦區(qū)南部，區(qū)內(nèi)煤炭資源儲(chǔ)量豐富，蘊(yùn)藏著豐富的煤層氣資源。研究區(qū)在缺乏煤層氣井生產(chǎn)資料的情況下，由于鉆探工藝、取樣方法等方面的誤差，在打煤、提鉆、裝罐過程中，瓦斯逃逸量大，導(dǎo)致瓦斯解析測(cè)試結(jié)果數(shù)值偏低，達(dá)不到《煤層氣資源/儲(chǔ)量規(guī)范》（DZ/T 0216-2010）貧煤空氣干燥基資源量計(jì)算的下限標(biāo)準(zhǔn)（8m3/t.ad）。因此前人對(duì)區(qū)內(nèi)的煤層氣只做了概略評(píng)價(jià)，未進(jìn)行煤層氣資源量的估算。本文作者通過收集區(qū)內(nèi)新施工的鉆孔數(shù)據(jù)，利用煤層氣測(cè)井估算的含氣量對(duì)區(qū)內(nèi)的煤層氣含量進(jìn)行校正，使其接近煤層氣含量的實(shí)際值，估算了研究區(qū)煤層氣資源量，其對(duì)后續(xù)的礦區(qū)勘探以及礦井建設(shè)生產(chǎn)具有重要的參考意義。

1 煤層氣成藏條件

煤層氣成藏條件包括生氣條件、儲(chǔ)藏條件和保存條件，可細(xì)分為煤層所處的構(gòu)造地質(zhì)、煤巖煤質(zhì)、煤變質(zhì)程度、煤層的埋深、煤層頂?shù)装鍘r性等各個(gè)方面[1-2]。

研究區(qū)4、5、11號(hào)主采煤層均位于太原組。4號(hào)煤層平均厚度1.88m，以中厚煤層為主，全區(qū)大部分可采；5號(hào)煤層平均厚度3.95m，以中厚-厚煤為主，全區(qū)可采；11號(hào)煤層平均厚度1.85m，以中厚煤層為主，全區(qū)大部分可采。各主采煤層煤巖組分以鏡質(zhì)組為主，其次為惰質(zhì)組以及少量的殼質(zhì)組。主采煤層鏡質(zhì)組體積分?jǐn)?shù)平均72%左右，屬于中高鏡質(zhì)組煤。各主采煤層鏡質(zhì)體平均最大反射率為2.09～2.25%，平均值為2.18%，煤化階段為中煤級(jí)煤第Ⅶ階段，屬于熱演化程度較高的貧煤。主采煤層埋藏深度基本在700m左右。研究區(qū)南北向上構(gòu)造分異明顯，南部構(gòu)造相對(duì)復(fù)雜、斷層密集發(fā)育，斷層走向延伸與地層斷距規(guī)模也較大，且以正斷層為主，儲(chǔ)層破壞嚴(yán)重，地下水徑流條件好，不利于煤層氣富集成藏；北部構(gòu)造相對(duì)簡(jiǎn)單，斷層發(fā)育較少，走向延伸與地層斷距規(guī)模也較小，相對(duì)而言，有利于煤層氣富集成藏[3-5]。主采煤層圍巖一般為泥巖、砂質(zhì)泥巖等致密巖層，其結(jié)構(gòu)致密、透氣、透水性差，對(duì)煤層氣起到一定的封閉作用，儲(chǔ)存有利。

綜上所述，研究區(qū)各主采煤層煤熱演化程度高，以中厚煤層為主，煤層埋藏深度較大，頂?shù)装鍘r性以致密泥巖為主，煤層氣地質(zhì)賦存條件良好，地質(zhì)和儲(chǔ)層特征參數(shù)均有利于煤層氣的成藏與富集，為煤層氣勘探開發(fā)的有利區(qū)塊。

2 煤層氣含量評(píng)價(jià)

2.1 煤層氣樣品測(cè)試結(jié)果分析評(píng)價(jià)

4號(hào)煤層空氣干燥基甲烷含量1.84～6.41ml/g.ad，平均3.43ml/g.ad；5號(hào)煤層空氣干燥基甲烷含量1.91～4.87ml/g.ad，平均3.22ml/g.ad；11號(hào)煤層空氣干燥基甲烷含量1.74～3.69ml/g.ad，平均3.29ml/g.ad[6]。依據(jù)《煤層氣資源/儲(chǔ)量規(guī)范》（DZ/T0216-2010），各層煤煤層氣含量均未達(dá)到貧煤空氣干燥基含氣量資源量計(jì)算的下限標(biāo)準(zhǔn)（8m3/t.ad）。普查工作以探煤任務(wù)為主，未布設(shè)專門的煤層氣孔，僅在各見煤鉆孔內(nèi)分煤層采取了瓦斯樣，因鉆探工藝、取樣方法等方面的誤差，瓦斯逃逸量大，對(duì)瓦斯解析測(cè)試結(jié)果影響很大，測(cè)試的煤層氣含量明顯偏小。

2.2 煤層氣測(cè)井

在常規(guī)測(cè)井的基礎(chǔ)上，利用中子和雙側(cè)向測(cè)井（煤層氣測(cè)井）技術(shù)，對(duì)主采煤層進(jìn)行固定碳、灰份、水份和揮發(fā)份的重量百分含量分析計(jì)算，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)采集的瓦斯樣本和各種測(cè)井曲線參數(shù)之間建立的經(jīng)驗(yàn)公式以及對(duì)自然伽瑪、聲波時(shí)差、中子長(zhǎng)短源距、深淺側(cè)向電阻率等曲線的綜合研究，估算噸煤含氣量。從以往分析結(jié)果來看，用煤層氣測(cè)井得到的含氣量與實(shí)際基本吻合。

為了客觀、準(zhǔn)確評(píng)價(jià)研究區(qū)內(nèi)煤層氣資源量，本次收集區(qū)內(nèi)5個(gè)煤層氣鉆孔的測(cè)井資料（表1），結(jié)合區(qū)內(nèi)以往前人對(duì)煤層氣含量研究成果來看，其估算結(jié)果符合煤層氣含氣量的實(shí)際值。

3 煤層氣資源量估算及評(píng)價(jià)

3.1 估算依據(jù)

式中：Gi—煤層氣地質(zhì)儲(chǔ)量，108m3；A—煤層含氣面積，km2；h—煤層凈厚度，m；D—煤的空氣干燥基視密度（煤的容重），t/m3；Cad—煤的空氣干燥基含氣量，m3/t；Cdaf—煤的干燥無灰基含氣量，m3/t；Mad—煤的空氣干燥基水分含量，%；Ad—煤的空氣干燥基灰分產(chǎn)率，%。

3.2 估算各項(xiàng)參數(shù)的確定

3.2.1 各可采煤層的含氣面積（A）

在4、5、11號(hào)煤層可采范圍內(nèi)按空氣干燥基含氣量≥8.0m3/t圈定的面積作為含氣面積（A）（圖2）。

3.2.2 煤層凈厚度（h）

利用主采煤層含氣面積內(nèi)各見煤點(diǎn)的凈厚度，求取算術(shù)平均值作為該煤層凈厚度。

3.2.3 煤的空氣干燥基質(zhì)量密度（D）

采用各可采煤層視密度的算術(shù)平均值，作為煤層氣資源量估算的各可采煤層煤的空氣干燥基質(zhì)量密度。

3.2.4 煤的空氣干燥基含氣量（Cad）

依據(jù)本次勘查瓦斯樣品采集及測(cè)試值，通過公式（2）換算，各層煤空氣干燥基甲烷含量均值均未達(dá)到貧煤空氣干燥基資源量計(jì)算的下限標(biāo)準(zhǔn)（8m3/t.ad）。

利用收集鉆孔的煤層氣測(cè)井估算的煤層氣含量與煤層瓦斯測(cè)試的煤層氣含量進(jìn)行線性回歸分析（表2），可以得到兩者的關(guān)系模型，由圖1可以看出測(cè)井估算甲烷含量與煤樣測(cè)試甲烷含量呈正相關(guān)關(guān)系，并求取相關(guān)系數(shù)對(duì)區(qū)內(nèi)主采煤層空氣干燥基甲烷含量進(jìn)行換算，使其更加接近區(qū)內(nèi)煤層氣實(shí)際值，并根據(jù)換算的甲烷含量繪制研究區(qū)主采煤層的空氣干燥基含氣量等值線圖（圖2）。

根據(jù)換算的各煤層空氣干燥基含氣量對(duì)研究區(qū)內(nèi)煤層氣資源量進(jìn)行估算。4號(hào)煤層煤層氣資源量為19.23億m3，5號(hào)煤層煤層氣資源量為41.04億m3，11號(hào)煤層煤層氣資源量為9.80億m3，總含氣量為70.08億m3（表3）。煤層平均含氣面積為75.2Km2， 煤層氣地質(zhì)儲(chǔ)量豐度為0.93億m3/ km2。綜合評(píng)價(jià)研究區(qū)屬中等埋藏深度的中型規(guī)模煤層氣氣田，煤層氣田的地質(zhì)儲(chǔ)量豐度大小為中等。

4 結(jié)論

（1）研究區(qū)主采煤層煤巖顯微組分以鏡質(zhì)組為主，煤層厚度以中厚-厚煤為主，煤類均為貧煤，煤變質(zhì)程度高，煤層氣地質(zhì)賦存條件良好，有利于煤層氣的成藏與富集。

（2）利用中子和雙側(cè)向測(cè)井（煤層氣測(cè)井）估算的煤層含氣量與實(shí)際基本吻合，與區(qū)內(nèi)瓦斯測(cè)試數(shù)據(jù)呈正相關(guān)關(guān)系，用求取的相關(guān)系數(shù)對(duì)區(qū)內(nèi)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行校正，使其接近實(shí)際值，利用校正的結(jié)果繪制了各主采煤層空氣干燥基甲烷含量等值線圖，對(duì)含氣量大于8 m3/t的區(qū)塊估算了煤層氣資源量，求取的煤層氣資源量數(shù)據(jù)可靠，為礦區(qū)內(nèi)下一步煤層氣工作提供了可靠的參考依據(jù)。

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基金項(xiàng)目：國(guó)家科技重大專項(xiàng)課題（2008ZX05025-006）；國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃“973”項(xiàng)目（2015CB453000）；國(guó)家自然科學(xué)基金（U1261111）

作者簡(jiǎn)介：賀小龍（1984-），男，陜西寶雞人，碩士，工程師，主要從事煤田地質(zhì)與礦井地質(zhì)研究。