新店西二勘查区煤层气储集特征分析

周 伟，王 勇，赵 虎

(1. 贵州省煤田地质局一一三队，贵州 贵阳 550081； 2. 贵州大学 资源与环境工程学院，贵州 贵阳 550081； 3. 安顺学院 资环学院，贵州 安顺 561000)

新店西二勘查区煤层气储集特征分析

周 伟1，王 勇2，赵 虎3

(1. 贵州省煤田地质局一一三队，贵州 贵阳 550081； 2. 贵州大学 资源与环境工程学院，贵州 贵阳 550081； 3. 安顺学院 资环学院，贵州 安顺 561000)

以清镇市新店西二矿区龙潭组煤层气储层为研究对象，通过对煤储层特性分析，反映本研究区内的煤层气赋存形式；通过对煤层气储集特征研究，得出本研究区内的煤层气含气量高，资源储量大。为以后矿井安全生产、开发利用煤层气提供科学依据。

煤层气；储集特征；特征分析

煤层气，是指赋存在煤层中以甲烷为主要成分、以吸附在煤基质颗粒表面为主、部分游离于煤孔隙中或溶解于煤层水中的烃类气体，是煤的伴生矿产资源，属非常规天然气，是近一二十年在国际上崛起的洁净、优质能源和化工原料[1]。煤层气作为气体能源家族主要成员之一，其主要成分是CH4(甲烷)，是主要存在于煤矿的伴生气体，也是造成煤矿井下事故的主要原因之一。煤与煤层气综合开发已成为煤矿生产的重要发展方向。

1 勘查区地质概况

本区大地构造位置为扬子准地台的四级构造单元，贵阳复杂构造变形区。区内断裂构造比较发育，按其走向可分为北东—北东东向组、近南北向组、东西向组[2]。北东向组多为逆断层，东西向组出现平移断层。区内出露地层由老到新为二叠系茅口组，二叠系龙潭组，二叠系长兴组，三叠系夜郎组，三叠系茅草铺组及第四系。

2 含煤地层及煤层

区内主要含煤地层为龙潭组，厚147.40～214.90 m平均厚为179.98 m，含煤10～15层，一般为12层。煤层总厚5.59～16.75 m，平均8.79 m，含煤系数4.89%。勘查区含可采煤层2层，编号为9、13号煤层，可采煤层总厚0.33～6.11 m，平均2.90 m，可采含煤系数1.61%。

3 煤储层特性分析

煤层既是煤层气的烃源岩也是煤层气的储集层。煤层气以吸附态、游离态和溶解态储集煤层中。其中，吸附气占主要部分[3]。

3.1 煤储层孔渗特征

孔隙度和渗透率是反映煤储层孔隙结构和进行煤层气渗流分析的重要参数。根据研究区主要煤层9号和13号的真相对密度、视相对密度与现场b303孔试井实验结果，获得了主力煤层的平均孔隙度和原位渗透率，分别为3.07%、0.027 6 md，2.83%、0.105 2 md。

3.2 煤储层压力特征

煤储层压力指作用于煤孔裂隙空间上的流体压力，又被称为孔隙流体压力。其与煤层含气性密切相关，与临界解吸压力间的相对关系可影响采气过程中排水降压难易程度。根据研究区b303孔试井实验测得各煤储层压力。9号煤层储层压力为5.03 MPa，压力系数为0.83；13号煤层储层压力为5.92 MPa，压力系数为0.82。

3.3 煤储层吸附解吸特征

本文通过研究区煤样等温吸附试验获得了各研究煤层等温吸附参数，见表1。

煤田地质勘探阶段瓦斯(煤层气)解吸由四部分构成，即损失气量(V1)、现场两小时解吸量(V2)、真空加热脱气量(V3)和粉碎脱气量(V4)。通常，将损失气量与解吸气量之和与总气量之百分比称为解吸率，损失气量与现场两小时解吸气量之和为解吸量。根据美国矿业局的直接法，运用现场解吸量可以计算出损失气量。通过估算，可以获得研究区各煤层损失气量，进而获得解吸率，见表2。

表1 研究区主要煤层等温吸附参数

表2 研究区煤层甲烷解吸量

4 煤层气储集特征

煤层气储集特征主要包括气体组分、含气量、资源量、资源丰度等。其中含气量、气体组分是基本要素。

4.1 气体组分

根据研究区自然解吸资料，可以获得主要煤层中煤层气各组分平均所占百分比，见表3。

表3 研究区煤层煤层气组分 %

甲烷浓度>90%为好；甲烷浓度在80%～90%之间为中；甲烷浓度<80%为差。由表3可知，研究区主要煤层甲烷浓度皆在<80%之下，属于差级。

4.2 含气量

通过各孔位9号煤含气量计算，9号煤层含气量最高16.30 mL/g，最低4.59 mL/g，均值为8.14 mL/g。9号煤含气量分布图见图1。

通过各孔位13号煤含气量计算，13号煤层含量最高为9.47 mL/g，最低5.90 mL/g，均值为8.03 mL/g。13号煤含气量分布见图2。

图1 19号煤含气量分布

图2 13号煤含气量分布

4.3 资源量

煤层气资源量计算方法有多种，包括递减分析法、体积法、物质平衡法、类比法、数值模拟法[4]。本次煤层气资源量计算采用的是体积法，体积法即容积法、块段法，是煤层气地质资源量或储量计算的基本方法[5]，适用于各级别煤层气资源量计算。其精度取决于煤层气地质条件、储层条件及有关参数的精度及数量。

体积法计算煤层气资源量的计算公式为：

Gi=0.01S·h·Dad·Cad

式中Cad=Cdaf(100-Mad-Aad)/100

Gi——煤层气地质资源量，108 m3；

h——煤储层厚度，m；

S——煤层含气面积，km2；

Dad——空气干燥基煤质量密度，t/m3；

Cad——空气干燥基煤含气量，m3/t；

Cdaf——干燥无灰基煤含气量，m3/t；

Aad——空气干燥基灰分，%；

Mad——空气干燥煤基水分，%。

通过将各煤层块段资源量，含气面积进行累积统计，获得主要煤层气资源量共7.24×108m3。

4.4 资源丰度

资源丰度为煤层气地质储量与含气面积的比值，单位为m3/km2，是储层平均含气量和平均厚度的综合体现。面积大、丰度高的聚气带才具备较好的勘探开发前景。

通过计算得：研究区9号煤储层总资源丰度为0.262×108m3/km2，13号煤储层总资源丰度为0.112×108m3/km2。

5 结 论

本文以贵州省清镇市新店西二矿区龙潭组煤层气储层为研究对象，通过对煤储层特性分析和煤层气储集特征研究得出以下结论。

1) 研究区主要煤层为欠饱和储层，甲烷解析率在国内相对较高，随埋深增加有增大趋势，有利于煤层气开发利用。

2) 研究区9号煤储层和研究区13号煤储层资源储量巨大，丰度较高，属于中级资源丰度。

3) 研究区虽然有比较高的含气量，但是资源丰度和煤层厚度都属于中等，建议选取矿区内资源丰度高，煤层厚度大的区块进行实验开采，比如9号煤中部在该煤层所有区块中面积最大，资源丰度最高。研究区煤层渗透性较差，所以在开采过程要选取合适的完井、压裂工艺和适当的排采制度，保护储层的渗透性。

[1] 傅雪海, 秦勇, 韦重韬. 煤层气地质学[M]. 徐州: 中国矿业大学出版社, 2007.

[2] 徐彬彬，何明德. 贵州煤田地质[M]. 徐州: 中国矿业大学出版社，2003.

[3] 桑树勋，秦勇，傅雪海，等. 陆相盆地煤层气地质——以准噶尔、吐哈盆地为例[M]. 徐州: 中国矿业大学出版社，2001.

[4] 陈玉华, 杨永国, 秦勇. 蒙特卡罗法在煤层气资源量计算中的应用[J]. 煤田地质与勘探, 2006, 34(6): 30-32.

[5] 陈江峰. 煤层气资源量计算中的几个问题[J]. 中国煤炭, 1999, 25(8): 32-33.

An Analysis of Coalbed Methane Reservoir Characteristics in Two Exploration Areas

ZHOU Wei1, WANG Yong2, ZHAO Hu3

(1.GuizhouCoalfieldGeologyBureau113team,Guiyang,Guizhou550081,China; 2.CollegeofResourcesandEnvironmentalEngineering,GuizhouUniversity,Guiyang,Guizhou550081,China; 3.CollegeofFinance,AnshunUniversity,Anshun,Guizhou561000,China)

In west two mining areas of Longtan Formation of coalbed gas reservoir as a research object, this article makes an analysis of coal reservoir characteristics, as reflects the study of coal seam gas occurrence in the region. Through the study of the features set of coal-bed gas reservoir, we think that the high gas content of CBM resources is of large reserves. It can provide scientific basis for coal mine safety production in the development and utilization of coalbed methane.

Coalbed gas; Characters of store; Analysis of characters

2017-03-31

科技厅与贵大联合基金(黔科合LH[2016]7463号)

周伟(1984-)，江西金溪人，地质工程师，研究方向：煤田地质，手机：13985192932，E-mail：zhouwei5216666@163.com；通讯作者：王勇(1984-)，贵州贵阳人，讲师，研究方向：矿山勘察，手机：13984876106，E-mail：25185919@qq.com.

P618.11

A

10.14101/j.cnki.issn.1002-4336.2017.03.017