邓宇 陈兴祥

摘要：在大河边向斜煤层气储层特征评价的基础上，对煤层气富集的主要控制因素进行了分析，研究表明，大河边向斜煤层气富集，其富集主要受煤层发育特征与水动力条件控制，具有进行规模性开发试验的物质基础。据此对2021-2023年进行了初步的规划部署。

关键词：大河边向斜;煤层气;主控因素;规划部署

大河边向斜位于贵州省六盘水煤田的北部，Ⅰ、Ⅱ类有利区面积33.18km2，煤层气资源量93.33*108m3。向斜西翼煤田钻孔众多，另外还有多口煤层气探井、评价井，西翼勘探程度高。通过对地质钻孔资料和煤层气井测试和排采资料系统性的研究，加深对向斜煤层气富集特征进行认识和评价，有助于该区煤层气的勘探开发工作。

一、大河边向斜构造概况

大河边向斜在大地构造单元上属扬子陆块（Ⅰ级）黔北隆起（Ⅱ级）六盘水断陷（Ⅲ级）威宁西北向构造变形区，向斜内的主要构造线为NWW-SEE（见图1）。向斜西翼构造相对简单，地层较平缓，地层倾向接近东西向，倾角10～20°。向斜南部和东部断层发育，向斜东翼地层较陡，倾角30°。

二、向斜煤储层特征

贵州区域内煤层具有“多、薄、散”的特点，大河边向斜主要煤系地层是上二叠统龙潭组，由碎屑岩夹灰岩构成，为一套海陆交互相含煤沉积。厚度206～241m，含煤约40层，煤层总厚约35m，含煤系数为14.5%，其中可采及局部可采煤层10层，可采总厚17～21m。自上而下主要煤层编号为C605、C604、C602、C601、C504、C409、C407、C406、C401、C304、C303。纵向上分为三个煤组，C605-C504为上煤组，C409-C401为中煤组，C304以下为下煤组。中煤组为主力开发煤组，其中C409厚度最大，C407次之。

（一）煤层发育特征

C409为向斜主要发育煤层，全区可采，厚度1.17--9.63m，平均厚度4.5m，分布相对稳定。平面上由北向南，到向斜西翼中南段，厚度逐渐增大，南段呈现减薄趋势。由向斜翼部向核部，厚度有减薄趋势。厚度较大的区域集中在向斜西翼的中南段扁担湾附近。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轴部有减薄趋势，厚度较大的区域集中在向斜西翼的中南段堕冲附近和南段冯家湾附近。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减薄趋势，厚度较大的区域集中在向斜西翼的中南段大河镇附近。

（二）煤变质程度

煤层的生气能力主要是由煤变质程度决定的。C409煤层变质程度属中等，钟1井和钟101井取样测试镜质组最大反射率介于1.06-1.09%，属烟煤Ⅲ肥煤阶段，在煤化过程中具有大量生成甲烷的气源条件。

（三）含气量

大河边向斜煤层的含气量比较高。据取样测试，钟1井C409煤层含气量分布在11.5～17.66m3/t，平均值为14.45m3/t。在排采阶段，贵州地区煤层气井平均90天时间解吸见套压，产气可逐步提升至1000m³/d以上。

三、煤层气富集主控因素分析

（一）煤体结构特征

煤体结构决定了煤层气在煤层内的储集状态和运移条件。大河边向斜煤体结构较完整，据钟1、钟101井煤心观察，煤体结构顶部好，为原生结构煤。在中下部，主要为碎裂煤、碎粒煤，局部夹有粉末状结构。从测井曲线来看，顶部2-3m的厚度双侧向电阻率为高值，井径扩径小。向下逐步减低，扩径率增大。上部煤体结构好于中下部，这为煤层气保存提供了良好的保存条件。

（二）煤层厚度

C409厚度较大的区域集中在向斜西翼的中南段扁担湾附近，一般在6～9m。钟1井、钟101钻遇的厚度分别是7.8、6.5m，巨厚的煤层是热变质生烃的物质基础。对于煤层这種高致密的低渗透性岩层来说，厚煤层的上下部分层对中部分层起着一定的保护作用。煤层厚度越大，中部分层中煤层气向顶底板扩散的路径越长，扩散阻力就越大，对煤层气的保存就越为有利（秦勇等，2000）。钟1井、钟101井钻遇的煤层厚度明显大于大河边向斜多数煤田钻孔的钻遇厚度，局部地段联片分布的煤层厚度2.5～5m的统计数据。从中说明这两口煤层气井含气量高与其煤层厚有一定的相关性。

（三）盖层封闭特征

与常规油气相似，盖层的封闭性能对煤层气在生成以后的保留也是一个重要的因素。大河边向斜煤系地层是晚二叠统龙潭组，其上覆地层是三叠系下统飞仙关组，岩性为灰色、紫灰色泥岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩，厚度在500m左右，构成了封闭性能良好的区域性盖层，总体上有利于煤层气的赋存。各煤层的直接顶板以灰色泥岩或致密的深灰色泥质粉砂岩为主。

（四）水动力条件

大河边向斜含煤地层的富水性极弱。研究区地表水系为大河及其支流山河，地表水系与深部地层之间基本上没有水力联系。钻孔漏水部位多位于龙潭组灰岩、粉砂岩、泥质粉砂岩之中，灰岩裂隙较发育，局部见溶孔及溶蚀现象，为弱裂隙含水层。煤层与灰色泥岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩呈不等厚互层分布，泥岩与致密的粉砂岩几乎无渗透性，起着隔水的作用，一定程度上阻断了各含水层之间的水力联系。这些条件构成了多层叠置含气系统的水文基础。钟1井压裂后排采产水量基本上在1m3/d以下，氯离子在4300-5400mg/l，从中判断产出水主要是压裂液。

四、井位部署

大河边向斜西翼勘探程度高，构造较简单，煤体结构以原生结构煤加碎裂煤为主，煤层厚度大，煤层气含量高，预探井排采效果较好，具有一定的勘探开发前景，是近几年公司煤层气试验开发重点区块之一。

综合向斜有利区评价成果、预探井钻探结果和地面条件，按300m*300m菱形井网部署井网，三年建产1.0*108m3目标，可以安排2021、2022、2023年分别建产2000、3000、5000*104m3。

五、结论与认识

在对向斜煤储层特征以及煤层气富集控制因素研究的基础上，系统总结了控制向斜煤层气生成及保存的条件，并对未来三年进行了规划部署。理论与实践的结合，使研究更具有针对性，解决实际问题。

参考文献：

[1] 郑贵强，王勃，李景明，唐书恒等 陕西黄陵矿区煤层气富集主控特征与富集规律研究 [J]，中国煤层气 2009，6（1）：19-21

[2] 秦勇，高弟.贵州省煤层气资源潜力预测与评价 [M] .徐州：中国矿业大学出版社，2012

作者简介：

邓宇（1989—），性别：男，民族：汉，籍贯：湖北荆州，职称：地质工程师，学历：硕士，2016年毕业于长江大学，单位：贵州天然气能源投资股份有限公司，研究方向：地质与煤层气排采。