织金珠藏次向斜煤层含气量分布特征及影响因素研究

马伟竣

（中国石化华东分公司石油勘探开发研究院，江苏 南京 210011）

1 概况

珠藏次向斜地理位置位于贵州省贵阳市织金县城南25 km处，构造位置位于织金区块岩脚向斜东部，面积112.71 km2，为完整的含煤构造单元（图1）。向斜宽缓且埋深浅，主要含煤层为二叠系龙潭组，龙潭组上覆地层保留厚度最大不超过500 m，主要含煤层龙潭组埋深在800 m以内。区内煤层变质程度较高，镜质体反射率在3%以上，属于无烟煤，煤岩显微组分镜质组含量较高，平均在70%以上。

2 煤层含气量分布特征

2.1 煤层发育特征

珠藏次向斜主要含煤地层为二叠系上统龙潭组，自上而下可划分为上、中、下三段，龙潭组煤层具有多、薄的特点，可采煤层10～20层，累计厚度14.4～23.6 m，平均18.6 m，单层平均厚度0.8～2.6 m，平均1.2 m。龙潭组上段主力煤层为6号和7号煤层，中段主力煤层为16、17号煤层，下段主力煤层为20、23、27、30号煤层（图2）。

图1 工区构造位置图Fig.1 Work area structural locations

图2 珠藏次向斜综合柱状图Fig.2 Synthetic histogram of Zhuzang subsyncline

珠藏次向斜煤岩类型以光亮煤为主，少量半亮煤。煤变质程度较高，为无烟煤，镜质体反射率2.9%～4.3%，灰分为低—中灰分，灰分含量8%～30%，平均17.1%，镜质组含量较高，平均80%，煤体结构以碎裂煤为主，少量为碎粒煤和糜棱煤，其中糜棱煤主要发育在16号煤层下部。

2.2 含气量分布特征

珠藏次向斜含气量整体比较高，煤田钻孔和参数井取心测试含气量最大达到32.69 m3/t，平均13.02 m3/t，其中23号煤层含气量平面分布特征表现为“轴部高、两翼低”的特点，轴部含气量在20 m3/t以上，向两翼逐渐降低到10 m3/t左右（图3）。纵向上较大含气量分别在6号煤、14号煤、20号煤附近，含气量在15 m3/t以上，其中20号煤层达到了24.1 m3/t。

3 煤层气含气量影响因素分析

3.1 构造条件

珠藏次向斜为宽缓向斜构造，地层倾角＜15°，构造变形较弱，对煤层气保存较有利。珠藏次向斜轴向近SW—NE向，两翼不对称，SE翼较陡，NW翼较缓，断裂主要分布在靠近区内边界附近，在向斜中部断裂较少，断裂走向与向斜轴向大致平行，NE翼以正断层为主，SE翼正、逆断层均有发育，在区内东北角靠近红梅煤矿区断层相对密集。

珠藏次向斜23号煤层含气量轴部比两翼高，表现为向斜控气的典型特征。在向斜轴部上覆地层厚度较大，压力较高，断裂、裂隙不发育，有利于吸附，能有效阻止煤层气垂向散失，含气量高。两翼由于断裂比较多，煤层气保存受到破坏，含气量明显比向斜轴部位置低。向斜内煤层埋深在800 m以浅的有利深度范围内，含气量等值线与顶面构造等值线趋势基本一致（图4）。

3.2 煤层厚度

珠藏次向斜主要含煤层——龙潭组煤层的分布特征表现为“广、多、薄”的特点，主要是因为龙潭组时期发育潮坪—三角洲—沼泽海陆过渡沉积体系，沼泽大面积发育，但受晚二叠世高频振荡海平面变化影响，泥炭沼泽稳定期短，造成煤层虽然分布广、但单层薄、层数多。纵向上沉积特点表现为龙潭组早期为潮坪—沼泽沉积体系，中期发生区域性海退，河流作用加强，为三角洲—沼泽沉积体系，晚期由于又一次海侵，为潮坪—沼泽沉积体系[1]。

图3 珠藏次向斜龙潭组23号煤层含气量等值线图Fig.3 Gas content isogram of No.23 coalbed of Longtan formation in Zhuzang subsyncline

图4 珠藏次向斜龙潭组23号煤层顶面构造图Fig.4 Top structural map of No.23 coalbed of Longtan formation in Zhuzang subsyncline

珠藏次向斜龙潭组煤层含煤层数最多在35层，煤层总厚度在22.3～24 m，可采煤层数达到10层，可采厚度在10.5～13.48 m。煤层厚度纵向上变化规律是受沉积作用控制的，在龙潭组上段和下段潮坪—沼泽沉积体系下，由于海平面高频变化造成了沼泽面积广，但单期沼泽时间短，形成了“多、薄”煤层，煤层累计厚度较大。在龙潭组中段为三角洲沉积，湖水相对稳定，煤层层数较少。煤层厚度越大，达到中值浓度或者扩散终止所需要的时间就越长[1]，对煤层气保存就越有利。位于最大海泛面附近6号煤、14号煤、20号煤层厚度相对较大，保存条件更好，含气量高，其中20号煤层附近煤层较稳定，煤层层数多、间距小，为勘探开发的优选层。

3.3 顶底板岩性

龙潭组含煤层的顶底板岩性以泥岩、泥质粉砂岩、粉砂岩为主，细砂岩和灰岩相对较少，灰岩主要出现在潮坪沉积背景下的龙潭组上段和下段，在龙潭组中段为三角洲沉积，砂岩比例明显增大。煤层顶底板岩性渗透性差，含水性较弱，实验测试泥质砂岩的孔隙度在5%左右，渗透率在0.3×10-3μm2左右，含水量平均为0.12%，顶板为灰岩的煤层含气量有所降低，但是含气量也在10 m3/t以上，顶底板岩性整体表现封盖条件较好，有利于煤层气的保存。

3.4 水文地质条件

区内主要含水层有栖霞组和茅口组裂隙岩溶水、上二叠统煤系裂隙水及三叠系裂隙、岩溶水和第四系孔隙水。龙潭组以峨眉山玄武岩和飞仙关组为底部、顶部隔水层，处于一个封闭性相对较好的地层环境中，使上下地层的岩溶水不能进入，从而形成独立、完整的水文地质单元，有利于煤层气保存[2-3]（表1）。

表1 珠藏次向斜各井田煤系地层含水性数据Table 1 Aquosity data of coal measure strata in different oilfields of Zhuzang subsyncline

龙潭组地层含水性整体较弱，埋深由浅到深含水性逐渐减弱，钻孔抽水流量12.7～389 m3/d，单位涌水量为0.001 2～0.048 L/（s·m），煤系地层与强含水地层基本无水力联系，地下水径流缓慢—停滞，水力封闭条件较好，使得煤层气受水力封闭作用而富集[4-6]。

4 结论

1）珠藏次向斜煤层气含气量的影响因素主要为构造、煤层厚度，其次为顶底板岩性和水文地质条件。珠藏次向斜具有宽缓向斜构造，构造变形较弱，对煤层气保存较有利。

2）含气量平面分布具有“轴部高、两翼低”的特点，轴部由于地层水滞留、断裂少、上覆地层厚度大，含气量高，两翼由于断裂比较多、埋深浅，煤层气保存受到破坏，含气量明显比向斜轴部位置低。

3）含气量纵向变化特征与受沉积控制明显，位于最大海泛面附近6号煤、14号煤、20号煤层厚度相对较大，保存条件更好，含气量高。潮坪—沼泽沉积的龙潭组上段、下段煤层多，煤层气较富集。

4）以泥岩、泥质粉砂岩、粉砂岩为主的顶底板封盖条件好，龙潭组整体含水性弱，上下有隔水层，具有独立、完整的水文地质单元，煤层气保存条件好，有利于煤层气富集。

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