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第32卷第3期 2010年6月 西南石油大学学报自然科学版 Vol. 32 No.3 Jun. 2010 Journal of Southwest Petroleum University Science 2贵州省地震局，贵州贵阳550001 摘要针对贵州六盘水煤层气富集带，从向斜构造、封闭条件、煤层割理、煤的演化和含气量5个方面探讨了该地区 煤层气可能富集高产的原因，认为该区大面积的向斜构造为煤层气富集高产提供了基础条件。根据各向斜煤层气赋 存特征及资源状况，并考虑煤层气富集高产有利因素和经济地理条件等综合分析，提出最有利区块4个，有利区块4 个。重点评述了格目底向斜和盘关向斜重点勘查目标区的最有利区块。 关键词煤层气;有利开发区;煤层割理;赋存特征;贵州六盘水 中图分类号TE122 文献标识码A DOI 10. 3863/j. issn. 1674 -5086.2010.03.010 六盘水地处贵州西部，煤炭资源丰富，预测总储 量为903.04X 108 t[l] ，在垂深2∞Om以上达765.44 X 108 t。该区煤层数量多、厚度大且分布稳定，可采 厚度累计15-40 m;同时，含气量达8-32旷/t，对该 区19个储煤向斜2∞-1500m埋深内的煤层气资源 总量进行计算，该区煤层气资源量达11591 - 12171 x108 旷。煤层割理发育，渗透性好，易于煤层 气开采。所以，该区煤层气具有很好的开发利用前景。 经在盘县钻探初步证明，该区煤层气具有良好 的可采性，地质条件与山西柳林地区极其相似，部分 条件还优于柳林地区，给柳林地区形成的技术向六 盘水移植创造了条件。陈本金 [2-3]、赵黔荣[4]、邬云 龙[5]、秦晓庆[6]、王旭[7]、易同生[8]等对六盘水地区 煤层气基本情况先后做过一些研究，但研究还不够 深入。据此对六盘水地区煤层气富集高产条件进行 较系统的分析研究，结合各区块所处经济地理条件， 对六盘水地区煤层气勘探开发目标区进行优选，为 选择开发利用该区煤层气资源提供理论依据。 1 煤田地质概况 1.1 构造格架 滇东一黔西地区普遍发育着石炭系、二叠系、三 叠系和保罗系局部，与煤层气生、储、盖密切相关的 层位主要是上二叠统煤系地层及上二叠统的长兴组、 龙潭组部分宣威组及下三叠统的飞仙关组或夜郎 * 收稿日期，2010-03 -30 组。六盘水地区含煤向斜分布如图l所示。 省 o 27km e纳雍 织金 00 [QJ 县市 [2] Iill 乡镇向斜编号 D 六盘水地 区分界线 1 工塘向斜;2大河边向斜;3神仙坡向斜;4-南开向斜; 5-烂坝向斜;6一格目底向斜;7一发耳向斜;8-蟠龙向斜; 9-中营向斜;10一郎岱向斜;11一六枝向斜;12-t德→三塘向斜; 13一土城向斜;14←照子河向斜;15一盘关向斜; 16一青山向斜;17一补郎向斜;18一旧普安向斜;19一水塘向斜。 图l贵州西部六盘水地区含煤向斜分布图 据顾成亮，2001修改 Fig. 1 The distribution of syncline in Liupanshui area of western Guizhou from Gu Chengliang, 200 1 基金项目贵州省六盘水市发展和改革委员会科研项目200529。 作者简介陈本金1964- ，男汉族贵州盘县人，博士研究生，长期从事煤炭生产技术管理工作。 六盘水地区构造格局可分成弧形榴皱区、NW 向榴皱区、NE向榴皱区等3个构造区带[10-11 J。 弧形榴皱区自北向南包括NW向的威宁、水城 弧形榴皱与逆冲断裂带，方向各异的普安、晴隆弧形 榴皱等5个次级弧形榴皱区带，在紧密的弧形榴皱 带或断裂带间相对稳定部位，发育有亦资孔、格目底 等5个含煤区块，上二叠统及三叠系保存较好。 NW向榴皱区包括赫章一紫云一线、NE向榴皱 区包括威宁一贞丰一线，由NW长条形紧密排列的 向斜及同向冲断带组成，上二叠统和三叠系在大部 分地段遭受强烈剥蚀，局部保存完好，内有六枝、郎 岱、二塘等6个含煤区块。 NE向裙皱区包括贵阳以西的黔西、黔北广大地 区，由一系列NE向的宽缓向斜组成，岩脚、安顺含 煤区块内上二叠统及三叠系保存较完好。 1.2 含煤岩系 贵州西部六盘水地区普遍发育石炭系、二叠系、 三叠系，局部有保罗系，与煤层气生、储、盖密切相关 的层位主要是上二叠统长兴组和龙潭组。 1长兴组P2 C 分为上下两段。上段普安以东为灰岩夹;隧石灰 岩，灰至深灰色，中厚层状，其中夹有3-5 m粉砂质 泥岩;以西变薄，岩性变为粉砂岩、泥岩，所夹煤层也 由1-2层增至7-8层。下段以粉砂岩、砂质泥岩 为主，夹菱铁岩薄层，多呈灰、黄灰色并且含有较多 植物化石碎屑。本段深部夹1-3层泥质灰岩薄层， 在水城、盘县一带变为砂质泥岩。本段下部粉砂质 泥岩夹有1-4层煤，常合并为中厚至厚层煤p 6号煤。长兴组在盘县和土城等地厚约102- 128 m。 2龙潭组P21 龙潭组在六盘水地区以碎屑岩为主，灰岩自东 向西呈指状分布穿插其间，从普安向西，灰岩渐变为 碎屑岩，这一过渡带称为龙潭组。而六盘水西部边 缘地带主要为陆相碎屑岩，称为宣威组，与龙潭组为 同时异相沉积。龙潭组以陆源玄武岩质碎屑岩为 主，细砂岩中的玄武岩屑占62-859毛，矿物成熟 度和结构成熟度都很差，其间夹有十余层海相岩层， 主要为含动物化石的灰岩、泥灰岩或粉砂质粘土岩。 龙潭组划分为上下两段 上段由标4底界至标7顶界，以玄武岩屑细砂 岩、粉砂岩和砂质泥岩为主，夹有煤层和3层海相灰 岩。六枝、普安一线两侧的泥岩和粉砂岩具有水平、 57 波状层理，潮沙层理也比较发育，常见有粘土层。小 型槽状层理、大型槽状层理和板状层理、模形层理等 大多见于龙潭组西侧。3层海相灰岩基本将龙潭组 上段平分为4层图2。 贵州|六盘水煤层气勘探开发有利目标区优选陈本金，等第3期 代表性煤层|标志层 标4 标5 标6 标7 图2六盘水地区地层分层简图 Fig. 2 Stratigraphic division of Liupanshui area 主号 为和自 岩层甜 砂薄盯 粉山右到 顶， t 煤 阳在指 至砂Mm 标细4 辅夹ι1 口 下层 段 粉砂岩、泥岩夹7-8}主煤 岩 武、 F 吉岩 HM 层砂， La 豆叶层幻层 P章也余部煤 至质030 下泥如1→ 以以肯39 叼凯配 mm 叩 标顶砂顶下 中|标6至16与17煤层问事[j标， 下|含3层煤，顶为14煤层， 层|底为16煤层 中|由标5下至标6，主要为 上|岩屑细l砂岩央粉砂岩， 层|含煤3-4层 在巧立-flH介而- j 山右 主泥 凯在阳 泥砂自叶川 、粉层肘 山石为4为 砂部」 J并 粉下夹合 上|泥质粉砂岩为主， 层部分央卸l砂岩含煤3层 描述 七 段 l 段 下 上 段 地层系统 组 上 l 兴 潭 统 组 龙 叠 叠 系 oili-- 上层下至标5，以灰、灰黄色泥质粉砂岩为主， 在水城大河边和二塘等地夹有细砂岩。含煤3层， 顶部7号煤层主要发育在水城，为复煤层分叉、变 薄，厚度变化较大，至朗岱一带尖灭。其下8，9为不 稳定煤层。 中上层由标5下至标6，主要为黄绿色、灰黄色 岩屑细砂岩夹粉砂岩薄层，含较多完整植物化石和 大量碎片，含煤3-4层，不稳定，除盘县周围局部地 段有可采煤层外，其余地区仅有个别点煤厚2-3 m。 盘县老屋基和大田坝、大河边向斜、二塘向斜等地， 细砂岩多为分流河道砂体。 中下层标6至16与17煤层间辅标，以黄灰、 黄绿色粉砂岩为主。下部夹菱铁岩薄层或细砂岩; 上部多为深灰、灰黑色砂质泥岩夹粉砂、细砂岩，含 3个煤组，顶为14煤层，底部为16煤层。 下层辅标至标7顶，以灰、黄灰、灰绿色粉砂岩 为主，夹细砂岩、泥岩薄层和4-10余层煤，煤层编 58 西南石油大学学报自然科学版2010年 号为17-21。在土城，夹较多细砂岩，为分流河道 砂体。 龙潭组上段的煤层主要发育在中上部，有14、 16煤层，其次为下部，有20、21煤层。上段总厚度 160 -190 m。 下段由标7顶以下至厚层玄武岩顶部，以深灰 色泥质粉砂岩、砂质泥岩为主。下部粉砂岩夹有薄 层状菱铁岩和3-5层灰岩层标11、12、l革，潮沙 层理发育，灰岩层下常有一煤层。上部夹薄层黄绿 色细砂岩，常含有完整植物叶片化石。下段含煤10 余层，以顶部23、中部27以及下部29-30煤层最 好，但均属于不稳定至较稳定煤层。标11、12、13为 下段三次较大的海侵，但三次海侵的岸线向西未超 过普安一线。 贵州省六盘水地区是我国南方重要的煤层气富 集区，处于黔西、滇东，1/南晚二叠世扬子聚煤盆地 的富煤中心地带[9J煤与煤层气聚集于各式向斜之 中，含煤面积约55∞km 2。含煤岩系为上二叠统龙潭 组与长兴组，含煤层多达70余层，煤层总厚达40m, 其中可采煤层3-27层，可采总厚6.63 - 36. 13 m，平 均可采总厚20.81m，主要可采煤层通常呈较稳定的 层状。 2 煤层气赋存条件分析 2.1 煤层厚度大且分布广 煤层气富集高产受多方面因素制约，其赋存条 件是煤层气富集高产最重要的控制因素。六盘水地 区煤层气具有下列赋存条件 六盘水地区含煤盆地、向斜较多，其中，盘县复 向斜、格目底向斜、六枝向斜、郎岱向斜、青山向斜、 补郎向斜、比德一三塘向斜等7个构造单元的煤层 分布面积，均大于200km 2 0且其主要煤层分布稳 定。可采煤层平均厚度一般大于15m，部分煤田煤 层总厚达40余米马依煤田。这是该地区煤层气 富集高产的基础。 2.2 煤层气含量高且随深度加大而增加 采样分析表明，盘江煤田火烧铺煤矿12号煤为 2.921 mUg，而水域煤田中寨煤矿5号煤为8.3246 mUg，平均值5.766 t 1. 716 mUg，变化系数为 29.77 ，可以看出实测煤样含气量变化较大。通过 盘江和水城2个煤田4件煤岩等温吸附曲线估算的 理论含气量为火烧铺煤矿12号煤最低为8.70 m 3 /t，中寨煤矿5号煤最高为20.70 旷/t，仙水沟煤 矿18号煤和火铺煤矿5号煤分别为15.50m 3/t 和 14.20 旷/t，4件煤样平均值为14.78旷/t，表明2个 煤田理论含气量变化较大，水城煤田理论含气量平 均值18.10 旷/t高于盘江煤田11.45旷/t。估 算的理论含气量明显高于实测含气量，表明所采煤 样由于埋深较浅均小于200m或受开采影响，煤 层气大部分已散失，为未饱和气藏。暗示实际含气 量要比实测含气量大得多，且随埋深而增加。 2.3 煤岩镜质组和煤演化特点 六盘水地区煤种齐全从气煤到元烟煤都有, 煤岩镜质组含量高，其中盘关向斜煤岩镜质组为 70 -90，格目底向斜大于80，六枝向斜和郎岱 向斜平均达90以上;镜煤最大反射率在烟煤区一 般为o.80 - 1. 89 ，其中盘江火铺为1.02 - 1. 22，水城中寨和仙水沟为1.72 -1. 89 ;无烟 煤区一般为2.5-3.4。可以看出，该地区煤镜 质组含量高且煤演化适中。根据国内外实验表明， 这样的煤一般具有生气率高，吸附量高 15 旷/t，可解吸率高 70的三高特点，有利于煤 层气的富集高产O 2.4 煤层气储层特征 煤层是一种典型的双重孔隙介质，煤基质中发育 大量的微孔隙[12-13J。研究区孔隙结构以微孔 1μm占 22.639毛，而小孔0.01-0.1μm、中孔0.1 -1μm 含量相近，呈双峰式分布。极其发育的微孔隙具有极 大的比表面积，对甲皖具有极强的吸附能力，因此绝 大部分煤层气储集在微孔隙中，在压力作用下呈吸附 状态。同时，煤岩中割理发育，本区宏观割理密度平 均值为57.2条/10 cm ，割理变化从10.0- 183.0条/10cm ，变化系数为59.27;显微割理 密度变化范围50.0 - 400. 0条/10 cm，平均 173.6条/10 cm ，变化系数为38.419毛;割理孔隙 度随着煤层孔隙压力的降低而变小。由此可见，本 区煤层中广泛发育有能吸附、容纳气体的微孔隙，制 约着气体的储集能力;同时，发育有能使气体流动的 割理系统，控制着气体的流动和产出。因此，六盘水 地区的煤岩具备良好的煤层气储集所需的两个 条件。 2.5 煤层气封闭条件 已有的研究表明，煤层气主要靠分子间力或范 德华力吸附在煤岩基质中，吸附量为总气体量的 第3期陈本金，等贵州六盘水煤层气勘探开发有利目标区优选 59 90 -959毛以上，其余部分则以溶解状态或游离状 态存在[叫。处于吸附状态的气体，如果没有外界的 影响，则不易解吸和散失，对煤层气的保存十分有 利;游离气逸散能力最强，可以气相或气水混合相方 式散失;溶解气介于两者之间，只能以水溶方式运 移。良好的封盖层则可以保持地层压力，阻止地层 水的交替，维持三者之间的平衡，使气体以吸附状态 存在，并减少游离气和溶解气的散失，从而使其在煤 中得以保存和富集。因此，良好的封盖层可以减少 煤层气的渗流和扩散流失。六盘水地区煤层的直接 盖层为5m以上的泥页岩，而且分布连续稳定;煤岩 之上为下三叠统飞仙关组或夜郎组，其底部为一 套黄绿色、黄灰色粉砂质泥岩、钙质泥页岩，厚度数 十米至数百米，为良好的区域性盖层;向斜核部通常 还有中三叠统关岭组所覆盖。同时，晚二叠世地层 各主采煤层之间泥岩发育，煤层的直接盖层往往为 厚度大于5-10 m的泥岩或粉砂质泥岩。由于盖层 的孔隙度很低，一般仅2左右，渗透率也很低，仅 为10-8 _ 10 -9 D，显示盖层对煤层气具有良好的封 闭性能。同时，该地区煤系地层下伏有玄武岩隔水 层，这些隔水层与上覆以泥质岩为主的多套盖层叠 加，从而形成了煤层气的封闭系统，有利于煤层气的 保存和富集。 3 有利勘探目标区优选 3. 1 勘探目标区划分 通过上述分析，结合六盘水地区各煤田煤层气 赋存特征及资源状况，以及经济地理条件等综合分 析，本次研究将六盘水地区19个向斜煤层气勘探目 标区划分为4类即I类区为最有利区4个、E类 区为有利区4个、E类区为较有利区5个、N类 区为较差目标区8个图3。 I类区格目底向斜南西翼的玉舍一米罗区块 1 1 ，盘关向斜东南冀的金竹坪区块1 2 ，土城向 斜北东翼的松河区块1 3 和青山向斜北西翼的马 依区块L共4个区块;II类区盘关向斜北西翼 的火铺区块II I ，格目底向斜西南翼的烂坝区块 IIJ，比德一三塘向斜的珠藏区块II 3 和盘关向 斜北部的亮山区块II 4共4个区块。E类区郎岱 向斜1ll 1 ，六枝向斜1ll2，补郎向斜1ll3 ，照子 河向斜皿4和旧普安向斜皿5共5个区块。其余 为町类区。 州| 27km 一 I一最有利区;1 I一玉舍一米罗区块1 2一金竹坪区块; 1 3一松河区块14一马依区块;II一有利区II I 火铺区块; II2 烂坝区块;II 3 珠藏区块;II 4一亮山区块; E一较有利区ill l一郎岱 ;ill2一六枝;ill3一补郎; ill4 照子河;ills旧普安;N较差目标区未标注区。 图3六盘水地区煤层气勘探目标位置图据陈本金等，200S Fig.3 The 1阻ationof coaI gas exploration target in Liupanshui ar四 from Chen Benjin. et al. .2008 3.2 近期重点勘探开发目标区 由于我国西南地区煤层气勘探开发还处于起步 阶段，近期应选择煤层气存储条件和经济地理条件 好的区块进行勘探开发，以点带面逐步推进，因此， 目前勘探开发的区块要优中选优，最先考虑勘探开 发格目底向斜南西翼的玉舍一米罗区块1 1和盘 关向斜东南冀的金竹坪区块1 2 .现就这两个区块 简述如下 1格目底向斜南西翼玉舍一米罗区块1 1 该区块面积150km 2 ，煤层埋深主要为200- 1500 m，向斜轴部埋深最大达2000m;含煤地层为 上二叠统龙潭组，煤层总数35层，且分布稳定;煤层 总厚30-40 m，其中，可采煤层厚度10-28 m，煤层 气含量高，且随深度增加而增加，当煤层埋深500m 时含气量为16旷It，1000 m深时可达22旷It;煤层 气资源丰度达5.8X 10 8 旷Ikm 2 ，该区块2∞-15∞m 之间煤层气资源量约700X 108 m 3 ;地层平缓倾角 18 0 _ 20 0 ，煤层直接盖层为泥岩或粉砂质泥岩，煤 系地层下伏玄武岩，煤层气保存条件好;煤种主要为 焦煤、贫煤和瘦煤，煤岩镜质组大于80;煤岩割理 裂隙发育。从经济地理条件看，该区地形较平坦，地 处经济相对发达的六盘水以南30km左右，六盘水 60 西南石油大学学报自然科学版2010年 至盘县主干公路横穿目标区，交通运输条件便利。 2盘关向斜东南冀的金竹坪区块1 2 该区块面积约2ωh12，煤层埋深以2∞-15∞m 为主，部分超过2000m;含煤地层为上二叠统龙潭 组，赋煤层系厚达301.29 m;含煤层数24层，煤层总 厚约27m，可采煤层7-17层，可采总厚11-27 m; 煤的演化程度低，以气煤至焦煤为主，利于孔隙发 育，煤岩孔隙度平均为6.55;煤层割理十分发育， 且割理的开启十分理想，有利于煤层气富集高产;计 算表明，该区块200-1500 m深的煤层气资源量约 800 X 108 m3 ;煤层直接盖层主要为泥岩或粉砂质泥 岩外，构造区还有厚达数百米的飞仙关组间接封盖。 因此，该区主要地质条件都属于最有利等级。此外， 该区块离盘县新县城红果25km左右，有320国道 和滇黔铁路通过，交通便利、水电设施齐全，且地形 平坦、高差不大，这些条件有利于该区煤层气资源的 开发利用。 4 结 Z吾 综上所述，从煤层气赋存状况及目前的经济地 理条件考虑，笔者认为玉舍一米罗区块1 1 和金竹 坪区块1 2 为近期开发的最有利区块。当然，随着 经济技术的发展，六盘水地区煤层气勘探开发目标 区也可作适当调整，其他I类区块甚至E类和E类 的部分区块也可作为后备区块。 参考文献 ] 1 [ 陈本金.我国煤层气勘探开发技术研究现状及六盘水 地区煤层气开发利用前景初探[JJ.六盘水科技，1999， 13110 -12. 陈本金.六盘水地区煤层气资源、及有利目标勘探区优 选[1].六盘水科技，2001，4 1 -7. 陈本金，温春齐，曹盛远，等.六盘水地区煤层气开发利 用前景[1].贵州地质，2008，254 270 -275. 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Development degree of micro- cracks and disso1ution porosity will no douht improve the per- ance of the reservoir constructively; fault system in conso1idation earthquake stratum provides access for oil and gas migration. Strong earthquake activity in the dense conso1idation cause the breakdown of mudstone caprock, a 1arge number of cracks 1ead to rapid 10ss of oil and gas. Key words Song1iao Basin; Cretaceous ; Seismites ; Seismites deation structure; petro1eum geo1ogica1 significance THE QUANTITATIVE PREDICTION OF TECTONIC FRACTURE MULTI -PARAMETER AND ITS APPLICA TION IN MINQIAO OILFIELD W ANG Jun, DAI Jun - sheng, JI Zong- zhen College of Geo -Resources and Ination, China University of Petro1e- um, Dongying Shandong 257061 , China JOURNAL OF SOUTHWEST PETROLEUM UNIVERSIπSCIENCE tectonic stress; porosity ; permeability; core description DETERMIl叫ATIONOF FAVORABLE TARGET AREAS OF COAL BED METHANE EXPLORATION AND PRODUCTION剧LIUPANSHUI，GUIZHOU CHEN Ben-j归i让in 1 ， ences ,Chengdu University of Techno1ogy, Cαhengdu Sichuan 610059, China; 2. Sei臼smo1og♂ica1Bureau of Gui垃zhouI P岛rovi叫Tlnce，瓜Gu山i加y归a吨Glωωu山11凶z址由hou5妇50001,China JOURNAL OF SOUTHWEST PETROLEUM UNIVERSITY SCIENCE favorable area; coal bed interpenetration; accumulative characteristic; liupanshui Guizhou PETROLEUM GEOLOGIC PROPERTY AND EXPWRATION POTENTIAL OF A岛位WNBASIr叫E喝BRAZIL HE Hui, FAN Tai-liang, LIN Lin, PANG Zheng-lian, WANG Jin-cai School of Energy Resources, China University of Geosciences, Haidian Beijing 100083, China JOURNAL OF SOUTHWEST PETROLEUM UNIVERSITY SCI- ENCE Amazon Basin; cratonic basin; reservoir- ing assemblages; oilfield exploration; petroleum ge- ology property NATURAL GAS RESERVOIR -ING SYSTEM AND EXPLORATION DIRECTION OF NORTHERN CENTRAL HEBEI DEPRESSION TIAN Jian-zhang I 2 ,ZHANG Rui -fen矿，LIXian - ping2 ,CAO Jian -hua 4 ,ZHAO Wei - sen3 l. College of Energy Resources, Chengdu University of Technology, Chengdu Sichuan 610059, China ;2. Geophysical Exploration Institute, Huabei Oilfield Company, CNPC, Renqiu Hebei 062552, China ;3. Exploration Department, Huabei Oilfield Company, CNPC, Renqiu Hebei 062552, China ;4. Mud Lθgging Company ,Bohai Drilling Engineering Co. Ltd. ,CNPC, Renqiu Hebei 062552, China JOURNAL OF SOUTHWEST PETROLEUM UNIVERSITY SCIENCE TECHNOLOGY EDI- TION , VOL. 32 ,NO. 3,67 -74 ,2010 ISSN 1674-5086 ,in Chinese
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