李万军 杜世涛

(新疆维吾尔自治区煤田地质局，新疆 830091)

1 区域地质背景

塔里木盆地位于我国西北部，新疆天山以南，是一个被天山山脉、喀喇昆仑山系、昆仑山系和阿尔金山环绕的大型内陆山间盆地。库车坳陷位于塔里木盆地北部，是以上古生界二叠系为基底，以中、新生界为盖层的中、新生带沉积坳陷，包含北部单斜带、克拉苏冲断带、秋里塔格冲断带、依奇克里克冲断带、拜城凹陷、乌什凹陷、阳霞凹陷、以及南部斜坡带在内的八个构造单元(图1)。

图1 库拜煤田铁西矿区地质概况图

库拜煤田位于库车坳陷的北部单斜带内，本次研究区为库拜煤田铁西矿区(铁列克矿区以西部分)，库拜煤田内构造较为简单，包含F1逆断层、F2正断层以及F3正断层等，均为区域性大断裂，F1逆断层是煤田北部边界断层，F2、F3正断层位于煤田以南；乌迪克背斜和乌迪克向斜，位于煤田以南，属于大型褶皱，为含气构造。

根据钻探揭露及自然出露可知，研究区出露地层包括：中生代下侏罗统阳霞组(J1y)和塔里奇组(J1t)、中侏罗统克孜勒努尔组(J2k)、七克台组(J2q)及新生代第四系上更新统(Q3)，含煤地层为下侏罗统塔里奇克组、阳霞组及侏罗系中统克孜努尔组。塔里奇克组煤层全区发育，含煤层2至15层，编号为A1至A15，单层煤层层厚为 0.09～25.10m，含夹矸0～3层，煤层结构简单至中等，煤层平均总厚28.99m，含煤系数为12.60%。阳霞组煤层含煤层6层，厚度在0.53～8.56m，煤层埋深由西向东逐渐变浅。克孜努尔组煤层全区发育，厚度在0.87～3.6m，煤层全区可采。

2 煤储层物性特征

2.1 煤岩组分特征

库拜煤田铁西区内主力煤层镜质组最大反射率为0.31%～1.96%，平均值约为1.41%，属于长焰煤-肥煤阶段。主力煤层煤岩有机组分镜质组最多，含量介于50.00%～88.50%，平均为68.23%；惰质组含量次之，介于11.30%～47.80%，平均为29.09%；壳质组最少，介于0～0.40%，平均为0.06%。根据煤岩鉴定其显微煤岩类型分类，区内各煤层主要显微煤岩类型变化大致趋势为从浅到深由微泥质煤向微镜惰煤转变。

2.2 煤质特征

研究区内主力煤层原煤空气干燥基水份Mad在0.45%～2.72%，平均0.76%～1.03%，浮煤空气干燥基水份Mad含量在0.58%～3.91%，平均0.80%～1.62%；原煤干燥基灰分产率(Ad)在2.48%～18.62%，平均值9.11 %；原煤干燥无灰基挥发分产率(Vdaf)在15.21%～31.90%，平均值21.17%。根据GB/T 15224.3—2010评价标准整体上来看，库拜煤田铁西区主力煤层煤层总体属于低水份，特低灰-低灰，中高-高挥发分煤。

2.3 孔渗特征

煤中气体的吸附、解析过程与煤中孔隙发育程度具有很强的相关性，同时为了进一步加深库拜煤田煤层气开发和利用工作，因此本次对煤中孔隙特征研究是非常有必要的。研究区内煤样孔隙结构以中孔为主，大孔次之。中孔孔容大小平均为0.1177cm3/g，大孔孔容大小平均为0.0348cm3/g，中孔体积比例平均为60.57%，大孔体积比例为30.42%。总体来看煤层属于低孔隙度的致密型储层，中孔较发育，大孔次之，微孔、过渡孔发育较少，气体层流运动空间充裕，利于煤层气的运移，有利用区内煤层气的开发，因此认为区内煤储层孔隙度对煤层气的富集有利。

目前，获得煤储层渗透率的主要方法是通过注入/压降试井试验后分析获得。根据注入/压降测试的结果(表1)，铁西区内B1号煤层的渗透率在0.02～8.51mD之间，平均渗透率为1.92mD；C2号煤层测试渗透率为0.17～3.08mD，平均0.95mD。赵庆波(1999)根据渗透率的不同，对煤储层渗透性划分如下：高渗(大于5mD)；较高渗(0.5～5mD)；中渗(0.1～0.5mD)；低渗(小于0.1mD)，因为对照该标准铁西区内煤储层渗透率为中-低渗。

表1 铁西区内试井渗透率统计表

图2 铁西区主力煤层解吸气体浓度分布直方图

2.4 含气性特征

通过测试可知区内主力煤层CH4含量介于91.73%～98.59%，平均含量为94.72%，含量在95%以上的占大部分；从CO2含量0.11%～2.42%，平均含量为1.16%，含量集中在6%～12%；氮气含量在0.10%～4.73%，平均含量为1.38%；乙烷及其他重烃含量在0.06%～2.22%，平均含量为0.46%。整体看来该区主力煤层的气体组分以CH4为主，CO2含量其次，其他气体含量较少。

3 影响煤层气成藏的其他因素

3.1 自然地理因素

研究区位于天山南麓，塔里木盆地北缘山前低中山区，地势总趋势呈北高南低，西高东低的中低山区，地表植被不发育，呈典型的荒漠戈壁景观。属于温带大陆性干旱气候，降水稀少，夏季炎热，冬季干冷，年温差和日温差均较大。同时研究区内季节性冲沟发育，冲沟多自北向南切割整个侏罗纪煤系地层，冲沟仅在每年融雪期和雨季才形成短暂水流。新疆的干旱气候会导致煤储层氧化风化严重，使得浅部煤层气大量逸散，加深甲烷风化带。

3.2 火烧区因素

研究区地表大部分为煤层自然后形成的红色烧变岩所覆盖，烧变岩具有基岩破碎、裂隙发育，即具有较大的渗透系数的特征，富水性和导水能力较好。火烧区通过高山融雪以及少量的大气降水以及山泉水补给，易在火烧区的低洼地带形成滞水层。火烧区滞水层位于煤储层上部，抑制了煤层气的逸散，形成有力地封堵，有利于煤层气的储存。同时火烧的过程可提供大量的生物有机质，已形成甲烷菌，可以为次生生物气的形成提供大量的原料，有利于次生生物气的形成。

3.3 构造因素

研究区区地处塔里木盆地北缘，盆缘以受大规模侧向挤压作用形成的推覆变形为主，属高地应力区，煤体结构受其影响，受构造破坏作用较大，易形成构造煤；区内构造相对简单，煤系地层走向总体近东西向，向南倾斜的单斜构造，铁西区内拜城矿区发育小型褶皱和断层，构造复杂程度中等，利于煤层气的保存。