贵州六枝特区郎岱区块煤层气开发潜力评价

巩泽文

(1.煤炭科学研究总院,北京 100013； 2.中煤科工集团西安研究院有限公司，西安 710054)

六枝特区煤层气开发示范区位于贵州省西部六盘水地区，包括郎岱、比德-三塘、六枝[1-6]，面积214.2km2，煤层气地质资源量390.4×108m3。其中，郎岱区块面积64.2 km2，煤层气地质资源量为115.6 m3。2016年4月，经过专家评审，“六枝特区煤层气勘探开发综合利用工程、松河煤层气勘探开发示范项目和盘江矿区煤矿瓦斯高效利用示范基地建设”3个项目符合条件，获得国家专项建设基金支持。研究分析郎岱区块的煤储层特征以及煤层气开发的潜力，对于加快六枝特区煤层气(煤矿瓦斯)产业发展，提升煤矿安全生产，改善周边能源结构，有着不可或缺的作用。

1 地质概况

郎岱区块位于六枝特区，区块内次一级褶皱不发育，构造简单，共有15条规模较小断层，主要分布在黑拉嘎井田和苦竹林井田，断层以横向正断层为主，上纳井田、归宗井田和郎岱井田内无断层。地层倾角32°～38°，走向从南到北，构造较为简单，但向斜北西端与南东端翼部转折端断层较为发育[6-12]。地层有：第四系，三叠系下统永宁镇组、夜郎组，二叠系上统龙潭组、峨嵋山玄武岩组，二叠系中统茅口组和栖霞组。含煤地层为二叠系上统龙潭组,煤层主要分布于龙潭组的上部和下部。

2 煤储层特征

2.1 煤层赋存特征

郎岱区块含煤地层由砂岩、泥岩及灰岩组成[6-18]，平均厚460m，含煤15～22层，煤层呈现煤层层数多、单层厚度薄、累计厚度大的特点。可采煤层M1、M2、M3、M7、M15、M18、M19和M30，其余煤层均为局部可采，煤层结构较简单，镜质体最大反射率Ro为1.43%～1.55%，各煤层变质程度为焦煤Ⅴ变质阶段。其中M1平均厚度1.85m，平均埋深575m；M2平均厚度1.28m，平均埋深628m；M3平均厚度1.15m，平均埋深658m；M7平均厚度3.73m；平均埋深683m；M15平均厚度1.31m，平均埋深688m；M18平均厚度2.06m，平均埋深700m；M19平均厚度1.41m，平均埋深710m；M30平均厚度1.43m，平均埋深720m。煤层顶板多为泥岩，局部泥灰岩；底板以泥岩、粉砂岩为主，局部为细砂岩[2-9]。

2.2 煤体结构

郎岱区块各煤层均遭到不同程度的构造破坏，均属构造煤；其中，M1、M2、M3、M4、M6、M7、M14、M20、M22、M23和M30煤以糜棱煤为主；M15、M18、M19、M28和M29煤以糜棱煤和碎裂煤为主；M31，M32和M33煤以碎裂煤为主见图1。垂向上，随着埋深增加，糜棱结构煤的统计频度总体上呈降低趋势，而碎裂结构煤的统计频度总体上逐渐增加。

图1 郎岱区块钻孔揭露煤层煤体结构频度图Figure 1 Frequency diagram of borehole revealed coal mass structures in Langdai block

2.3 含气性

煤层埋深9.90～1 165.70m，气含量7.15～11.55 m3/t，一般9.30～13.64 m3/t，甲烷浓度47.24%～78.03%，瓦斯分带主要属氮气-沼气和沼气带。图2为煤层埋深与含气量的关系图，埋深是影响煤层气含量的主要控制因素，煤层气含量随着埋深的增加具有明显增大的趋势(图2)。

图2 郎岱区块煤层气含量与埋深关系图Figure 2 Relationship between CBM content and buried depth in Langdai block

2.4 吸附性

全区可采煤层M7、M18和M19煤层等温吸附结果表明，M7煤层Langmuir体积为21.10 m3/t、Langmuir压力为0.83 MPa；M18煤层Langmuir体积为23.91 m3/t、Langmuir压力为0.82 MPa；M19煤层Langmuir体积为31.28 m3/t，Langmuir压力为1.74 MPa。M7、M18和M19煤层具有较强的吸附能力见图3、图4、图5。

图3 M7煤层瓦斯吸附等温曲线图Figure 3 Gas adsorption isothermal curve of coal M7

图4 M18煤层瓦斯吸附等温曲线图Figure 4 Gas adsorption isothermal curve of coal M18

图5 M19煤层瓦斯吸附等温曲线图Figure 5 Gas adsorption isothermal curve of coal M19

2.5 渗透性

郎岱区块注入/压降试井数据显示，M7煤层渗透率为0.67mD，M15煤层渗透率为0.182mD，M18煤层的渗透率为0.56mD，根据康永尚2017年划分标准，M7煤层和M18煤层为高渗储层，M15煤层为中渗透层。

2.6 储层压力

郎岱区块注入/压降试井测试数据显示，M7煤储层压力系数为0.70，M15煤储层压力系数为0.66，M18煤储层压力系数为0.69，根据钟玲文2003年划分标准，M7煤储层、M15煤储层、M18煤储层属低压力储层。

2.7 原地应力

M7煤储层的地应力梯度为2.33MPa/100m，低于六盘水煤田2.7 MPa/100m，M15煤储层地应力梯度为2.09 MPa/100m，M18煤储层地应力梯度为1.79 MPa/100m，低于织纳煤田的平均值2.3MPa/100m，较低的地应力水平将对煤储层渗透率产生有利影响。

3 煤层气资源量及可采性评价

3.1 煤层气资源量

结合六枝地区“煤层层数多、单层厚度薄、累计厚度大”的特点，将二叠系龙潭组分3个煤组进行评价和勘探开发。结果表明郎岱区块主要发育上、下煤组，煤层气勘探目标煤组为上煤组，采用体积法对可采煤层(M1、M 2、M3、M7、M15、M18、M19、M30煤层)资源量估算，可采煤层的煤层气资源量为115.6×108m3，平均资源丰度为1.8×108m3/km2，属于中等资源丰度的中型煤层气田。按35.3 %的平均理论采收率计算，区内可采煤层气资源量约为40.81亿m3。资源总量和可采资源量均较大。

3.2 煤层气产能预测

应用美国Klein公司CBM-SIM软件对直井开采条件下进行预测。目标煤层选取M18和M19煤层，气井连续排采15a，最高产量为1 307.44m3/d，累计产气257.29×104m3(见图6)。

图6 产能预测曲线图Figure 6 Production capacity prediction curve

4 结论

(1)郎岱区块各煤层均遭到不同程度的构造破坏，均属构造煤；其中，M1、M2、M3、M4、M6、M7、M14、M20、M22、M23和M30煤以糜棱煤为主，M15、M18、M19、M28和M29煤以糜棱煤和碎裂煤为主，M31，M32和M33煤以碎裂煤为主，随着埋深增加，煤体结构由糜棱煤向碎裂煤逐渐过渡。

(2)郎岱区块煤层发育层多，总厚度大，埋藏深度适中，区域分布相对稳定。含煤地层富水性弱，煤系上、下方含水层对煤层气开发的不利影响有限。由于煤的吸附能力强，煤层气保存条件较好，可采煤层的含气量普遍较高，可采煤层的煤层气资源量为115.6×108m3，平均资源丰度为1.8×108m3/km2。

(3)煤储层增渗可改造性强，储层压力大，地应力与周边地区相比较低，对煤层气开发较有利，优选M18煤层和M19煤层为郎岱向斜煤层气开发的主力煤层，煤体结构设置为碎裂煤，采用区域平均特征参数值对郎岱区块煤层气直井单井产能进行预测，最高产量为1 307.44m3/d，累计产气257.29×104m3。由于整体区域煤体结构以糜棱煤为主，建议后续煤层气开发优选碎裂结构煤层进行开发。