阜新煤田刘家区煤层气赋存特征

（东北煤田地质局一○七勘探队，辽宁 阜新 123000）

阜新煤田刘家区煤层气赋存特征

李银川

（东北煤田地质局一○七勘探队，辽宁 阜新 123000）

阜新煤田刘家区煤炭资源丰富，煤层气含量高。该区煤层气如被广泛开发利用，则能大大地节约煤炭资源，改善城市空气污染状况，其经济效益和社会效益是不可估量的。本文研究了刘家区煤层气的赋存规律，对该区煤层气资源开发利用具有指导意义。

煤层气；煤层气含量；赋存特征；刘家区

1 前言

刘家区位于辽宁省阜新市中心以南5公里处，阜新矿区中部。东西长约7.85公里，南北宽约2.51公里，煤层可采面积19.85平方公里。地理坐标为：

东经：120°35’38”～121°42’00”

北纬：41°55’00”～41°59’00”

刘家区煤炭资源丰富，又有较高的煤层气含量，因此列为阜新矿区煤层气勘探首选靶区。1994年至2002年，东北煤田地质局一○七勘探队已在该区竣工煤层气井八口，单井稳定日产气量均在3000m3/d以上，其中LJ-3井日产气量达7000m3/d，现已获得国家验收批准的煤层气含量52.17亿立方米，表明该区具有可观的煤层气开采资源和开发潜力。

刘家区煤层气赋存条件主要取决于丰富的煤炭资源，较高的煤层气含量和较好的地质条件。

表1 刘家井田主要可采煤层统计表

2 煤炭资源

刘家区具有丰富的煤炭资源，煤炭资源可达4亿吨左右，这是煤层气资源的先决条件。

2.1 煤层。刘家区煤系地层中为中生界下白垩统阜新组。该区是整个阜新煤田阜新组煤层富煤带的中心部位，煤层层位全、厚度大，自上而下有水泉、孙家湾、中间、太平、高德五大可采煤层群，煤层最大累计可采厚度由西部的35.21米到东部的86.53米，平均在26.14～42.96米。见表1。

2.2 煤质。刘家区煤类以长焰煤为主，深部有少量气煤，显示了深部煤层变质程度高于浅部的区域变质规律。见表2。

表2 刘家井田主要煤层煤质化验主要指标综合表

3 煤层气含量

刘家区煤层气含量较高，据以往解吸资料，最高12.60m3/t，一般在9.5m3/t。见表3。

4.1 地质构造。在自然状态下，煤层气顺煤层由深部向浅部，由压力大的部位向压力小的部位，由浓度高的部位向浓度低的部位扩散、运移。而断层则可能截断

表3 刘家井田以往钻井煤层气解吸组分测试情况一览表

表4 DST裸眼试井储层参数表

另外根据邻近矿井瓦斯涌出量很高，浅部的五龙矿、西部的王营子矿均为超级瓦斯矿井。相对涌出量在16.82m3/t和31.22m3/t，两个矿井均发生过重大瓦斯突出和爆炸事故，表明具有较高的瓦斯含量。

从该区煤层气含量情况年，由于煤层埋深在600米以下，煤层倾角又缓，因此沿水平方向和垂直方向煤层气含量变化不大，但总的来看，还是深部略高于浅部。

4 煤层气地质条件

煤层本身具有生、储同层的特点，煤的有机质丰度、有机质类型、煤岩组分和变质程度都会影响生气能力，而煤的孔隙特征和吸附性能则制约着煤层的储气能力。尽管含煤地层中一般都有透气性很差的岩石作为煤层顶底板，可以对煤层起到封闭作用，然而通过现今的煤层气含量与原生气的含量比较，可以看出，大部分气体已经逸散。在漫长的地质历史中，它们以扩散、渗透等多种形式，通过煤层露头、顶底板的风化裂隙、开放性的构造裂隙和断层等途径，逸散到围岩和大气中去。研究煤层气的赋存规律实质上是研究煤层储气能力的煤层气的运移、逸散的规律。从刘家煤层气赋存规律看，主要与地质构造、火成岩、煤层埋藏深度、围岩有关。煤层的接触关系，使之与非渗透性岩石接触，阻或减缓了煤层气的运移。褶曲则可能造成封闭的储集场所。一般局部构造也可能改变煤层厚度和结构，这些都可能形成煤层气的局部富集地段。因此断层和褶曲的性质、规模及封闭性能，对煤层气的赋存起着一定的控制作用。本地区煤层气含量分布的差异性主要受埋深及井田构造所控制。晚侏罗世含煤岩系主要经历了燕山早期、晚期两次构造变形。盆地内煤系形成一系列横跨褶皱，并被断裂切割成一系列断块，它们均受边缘正断层控制，从而控制了煤层、煤系的深积厚度、埋深和分布状态。在断层的上升盘及其断层面附近，煤系被抬升，煤层埋藏变深，有利于煤层气保存，且煤气含气量相对较高。

刘家区以北东～北北东向宽缓向斜构造形态为主，由于倾角缓，形成不了煤层气的富集部位，因此在平面上煤层气含量没有大的变化。区内断层不多，但均为正断层，虽然没大的破碎带，但由于断层两侧裂隙较发育，因此，断层附近的煤层含气量略低。

在向斜的翼部，尤其是西北翼煤岩层破碎程度高，断裂裂隙发育，为火成岩墙（床）分布区（带），煤层气易于逸散，煤层气中气含量通常较小；但是该区煤层无露头和大断层与地表联通，同时煤层中的断裂裂隙造成的适当空间有助于煤层中的吸附气解析成游离气，从而导致瓦斯压力增高，形成裂隙气赋存的有利区（带）。

4.2 火成岩。刘家区火成岩只是第三纪辉绿岩一种，为喜山期运动的产物。大量的辉绿岩岩浆沿燕山早期断裂侵入煤层，并以多种形式产出，有岩墙、岩床、岩株等，它对含煤地层有机质的演化可产生较大的影响，在裂隙接触带中常见有天然焦。因此可以认为，含煤地层的有机质在短期高温条件下同样会产生大量的甲烷气，这对于刘家井田低变质烟煤来说，含煤地层的岩浆热变质对于促进煤化及二次生气是有利的。但是辉绿岩的侵入不仅破坏了煤层的连续完整性，对煤层气的保存和开发是不利的，但由于火成岩墙（床）在冷凝过程中产生的各种收缩裂隙，构成煤层气良好的运移和储集通道，是裂隙气赋存的有利区（带）。邻近的五龙矿和王营子矿在井下掘进时，一到辉绿岩附近的变焦带，瓦斯即增大，因此，井下掘进到天然焦附近则立即中止。如果能有效地利用这一点，有可能提高单井产气效率。

4.3 煤层埋深。随着煤层深度的增加，煤层气含量增高。虽然刘家区的煤层倾角较缓，作为同一层的煤层来看，由浅到深煤层气含量还是有所增高。层与层之间也有一定变化，即下部煤层略高于上部煤层。

4.4 围岩性质。刘家区的围岩性质总的来看比较好，煤层顶底板岩性多为粉砂岩、泥岩、炭质泥岩及稳定的薄煤层。与煤层接触的辉绿岩也形成了很好的封闭作用，因此，辉绿岩与煤层接触部位均以混合岩化成为一体，阻止了煤层的运移和逸散。根据刘家区煤矿勘探报告，于孙家湾煤层顶部和太平上层顶部的局部形成了古河床冲蚀范围，岩性为砾岩、砂砾岩和粗砂岩。使该部位的含气量有所降低，如LJ-1井的孙家湾层含气量仅为7.07m3/t。

结语

综上将影响刘家煤层气赋存条件的地质因素做了叙述。总的来看，刘家区煤层气资源条件比较好，具有面积小、层数多、厚度大、小而肥的特点，而且又有较高的煤层气含量和较好的煤层气地质条件。另外，刘家区地面施工条件好，没有建筑物，距市区近，而且五龙矿和王营子矿已经进行瓦斯抽放工作，具有较好的外部开发条件。特别是现已竣工的八口煤层气井，已经进入并网限量输气阶段，每日向煤层气集气站供1.6万立方米煤层气，解决了6万余户城镇居民和部分单位用气问题，因此该区煤层气资源的开发前景十分巨大。

[1] 禹州煤田煤层气赋存特征及影响因素分析[J]．中国煤层气，2007（04）．

TD72 < class="emphasis_bold"> 文献标识码：A

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