黔西煤炭特性是什么

滇东黔西盆地群属晚二叠世上扬子沉积盆地的一部分。煤生气率高，煤层分布广、厚度大，盆地总生气量大；煤储层吸附量高、可解吸率高，煤层割理发育，构造裂缝适中；煤层气盖层封闭性能良好，处于滞流带承压水封堵环境，煤层气保存条件有利；盆地煤层气地质资源量为34 723.72×108m3，可采资源量为12 892.88×108m3。Ⅰ类资源占地质资源总量的5%，Ⅱ类资源占地质资源总量的45%。

（一）概况

滇东黔西地区位于贵州省西部，包括六盘水市、普安、晴隆、关岭和赫章、威宁的一部分，地理坐标：东经104°19′～105°57′，东纬25°13′5″～27°07′，面积约3万km2。

该地区煤层气的研究相对较晚，贵州省地质局地科所（1995）对滇东黔西地区煤层气分布特征、控制因素及目标评价进行了研究；贵州煤田地质局（1996）对贵州省煤层气资源进行了评价研究。但是由于资料和认识程度的限制，目前滇东黔西地区的煤层气研究程度相对较低。

（二）煤层、煤岩和煤质特征

1.煤层特征

滇东黔西地区含煤地层为上二叠统长兴组和龙潭组。主要含煤层位于长兴组下部龙潭组上段的中下部和下段的中部。含煤地层埋深在向斜中心可达2 000m。上二叠统煤层较厚，一般在20～40m 之间，最高可达50m，其展布以北西向为主，其次为北东向，厚度分布从向斜边部至中心逐渐增大。

2.煤岩煤质特征

滇东黔西地区各种煤层其宏观煤岩组分组成以暗煤、亮煤为主。煤岩类型以半暗型、半亮型、光亮型为主。

滇东黔西地区煤岩显微组分以有机组分为主，占总的68.19%～94.5%，平均为85%左右。无机组分含量较低，占5.5%～31.8%。

由于煤系埋藏条件及后期改造作用的影响，滇东黔西地区在不同区块不同部位媒的热演化程度均不同。从气煤—无烟煤均有分布，但以高阶（Ro为1.3%-2.2%）烟煤为主。在区域分布上基本遵循由西向东和自北而南煤的热演化程度逐渐增高的趋势。

（三）煤层含气量

共收集含气量数据311个，在各向斜中分布如表6-18所示，本次研究主要以这些数据为基础，根据这些数据计算的滇东黔西地区煤层平均含气量为11.3m3/t。

表6-18 六盘水地区主要向斜煤层含气量统计表

滇东黔西地区煤层气含气量值整体较高，在200 m 深度处，郎岱、六枝西南翼，格木底和旧普安东南翼等含气量显得较高，一般都大于5m3/t，而其他向斜如睛隆、青山、潘龙和发耳等均较低。在500m和1 000 m 等深度处各向斜含气量的变化情况同上。

分析表明，格木底向斜煤层含气量与埋深具有一定的关系，经回归分析，相关方程为：W=0.619H12/+2.076，相关系数r=0.7973，随深度H 加大，含气量W 也相应增大，在埋深达到100m 时含气量大于8m3/t，达到400m 时含气量大于15m3/t，在1 000m，含气量大于20m3/t（表6-19）。

表6-19 格木底向斜上二叠统煤层含气量与埋藏深度关系

盘县土城、盘关向斜二叠系上统煤层含气量与埋深关系相关性非常好（表6-20），回归方程为W=0.272H1/2+0.369，相关系数可达0.8870，但与格木底向斜相比在同一深度上盘县土城、盘关向斜含气量要低，在100 m 土城、盘关向斜含气量低于2m3/t，在400m 含气量要低于7m3/t，比格木底向斜要少一倍。

表6-20 盘县土城、盘关向斜上二叠统煤层含气量与埋深关系表

根据目前掌握的资料，采用含气梯度法对深部煤层含气性进行预测，对含气梯度适用深度以下采用压力—吸附曲线法进行预测，预测结果见表6-21。

表6-21 计算单元深部煤层含气性预测成果表

（四）成藏条件

1.煤层生气率高，煤层分布广、厚度大，盆地总生气量大

本区煤类主要为中高煤阶煤，煤生气率高。煤层分布面积大于200km2的聚煤、煤层气盆地（复向斜）有盘县盆地、格木底向斜、六枝向斜、郎岱向斜、青山向斜、补郎向斜。这些盆地（复向斜）中主煤层呈稳定、较稳定的层状，分布连续、面积广。煤层集中段煤层总厚度达40m，可采煤层平均总厚一般达15m以上。盆地总生气量大。

2.煤储层吸附量高、可解吸率高，煤层割理发育，构造裂缝适中

由于镜质组含量高，煤演化程度适中，吸附量高（大于15m3/t）、可解吸率高（大于70%）。煤层割理、内生裂隙发育，割理组呈网状、树枝状分布，连通性好，构造裂缝适中。

3.煤层气盖层封闭性能良好，处于滞流带承压水封堵环境，煤层气保存条件有利

不少区带煤层水水体弹性能量较高，煤系下伏玄武岩是一隔水层，煤系上覆飞仙关组泥岩、粉砂质泥岩也是含水性很弱的隔水层，水型为NaH CO3型，矿化度2 000～6 000m g/L，向深部增加由于煤系中泥岩具有较好的封闭性和隔水性，在纵向上又有多套盖层叠加形成多层封闭，在横向上与向斜、地层扭曲、封闭性质断层等非渗透性质边界组合，构成了不同程度的遮挡，使地下水活动受阻，形成滞流带承压水封堵环境，气藏得以保存和富集。

（五）煤层气资源量

滇东黔西盆地群煤层气风化带下限至煤层埋深2 000m 以浅区煤层气地质资源量为34 723.72×108m3，资源丰度为2.16×108m3/km2，可采资源量为12 892.88×108m3。

从层系来看，煤层气资源都分布在二叠系。

按区带统计，六盘水、贵阳、织纳和恩洪煤层气地质资源量分别为17 065.15×108m3、3 861.35×108m3、11 768.26×108m3和2 028.96×108m3，占地质资源总量的49.15%、11.12%、33.89%和5.84%；可采资源量分别为7 299.72×108m3、1 450.33×108m3、3 425.03×108m3和717.80×108m3，占可采资源总量的56.62%、11.25%、26.57%和5.57%。

按深度统计，煤层埋深1 000m以浅、1 000～1 500m和1 500～2 000m区，煤层气地质资源量分别为22 496.57×108m3、7 259.12×108m3和4 968.02×108m3，占地质资源总量的64.79%、20.91%和14.31%；埋深1 000m以浅与1 000～1 500m煤层气可采资源量分别为9 815.94×108m3和3 076.94×108m3，占可采资源总量的76.13%和23.87%。

该含气盆地Ⅰ类资源量为19 094.11×108m3，占地质资源总量的54.99%，Ⅱ类资源量为15 629.61×108m3，占地质资源总量的45.01%Ⅰ类资源分布在六盘水和恩洪，Ⅱ类资源分布在贵阳和织纳（表6-22、表6-23）。

表6-22 滇东黔西盆地群煤层气资源层系分布汇总表

表6-23 滇东黔西盆地群各含气区带煤层气资源类别表

曾家瑶1,2 吴财芳1,2

国家科技重大专项项目(2011ZX05034)、国家973煤层气项目(2009CB219605)、国家自然科学基金重点项目(40730422)及青年科学基金项目(40802032)资助。

作者简介:曾家瑶(1987-),女,贵州省大方县人,就读于中国矿业大学(徐州)资源与地球科学学院,硕士,研究方向为煤层气勘探与开发。通讯地址:江苏省徐州市中国矿业大学南湖校区研一楼5单元302.Tel:18952246792,E-mail:jiayaohhaha@126.com

(1.中国矿业大学资源与地球科学学院 江苏徐州 2210082.煤层气资源与成藏过程教育部重点实验室 江苏徐州 221008)

摘要:煤储层渗透性是制约煤层气开发的重要因素之一。本文通过对黔西-滇东地区煤储层渗透性特征的深入研究,结合大量煤田地质勘探资料,阐明了研究区控制渗透率的主要地质因素。研究表明:整个研究区自东向西渗透率具有逐渐降低的趋势,黔西织纳煤田渗透率远高于其他区域。在影响渗透率的多个因素中,区域构造应力、煤层裂隙发育状况、煤层埋深、煤层厚度等对煤层渗透性有着重要的控制作用。

关键词:煤层 渗透率 构造应力 煤层埋深 煤层厚度

Study on Characteristics of coal reservoir Permeability and Factors of Geological Controlling in Western Guizhou-Eastern Yunnan Area

ZENG Jiayao1,2 WU Caifang1,2

(1. School of Resource and Earth sciences, China University of Mining and Technology, Xuzhou Jiangsu 221008, china 2. Key laboratory of CBM Resource and Reservoir Formation Process, Xuzhou Jiangsu 221008 china)

Abstract: Coal seam permeability is one of the key factors that restrict the development of coalbed methane (CBM) . This paper clarifies the main geological factors which influence the coal seam permeability of Western Guizhou Province-Eastern Yunnan Province by analyzing the characteristics of coal seam permeability and referring to geological exploration data of coal field. According to the research results, the permeability of the whole area has a declining tendency from East to West and the permeability of Zhina Coal Mine in Western Guizhou is dramatically higher than other areas. Among all factors affecting permeability, regional tectonic stress, coal seam fractures, coal seam buried depth and coal seam thickness are of significant controlling effects.

Keywords: coal seampermeabilitytectonic stresscoal seam buried depthcoal seam thickness

引言

黔西地区煤层气资源丰富,主要赋存于六盘水煤田和织纳煤田的向斜构造,其中甲烷含量超过8m3/t的“富甲烷”区资源量占贵州省资源总量的90%以上。滇东地区煤层气资源量为4500亿m3,占云南省煤层气资源总量的90%。

煤储层的渗透率是衡量煤层气可开采性最重要的指标之一(秦勇等,2000),在煤层气气源已查明的前提条件下,煤储层渗透率又是制约煤层气资源开发成败的关键因素之一。煤储层在排水降压过程中,随着煤层气的解吸、扩散和排出,有效应力效应、煤基质收缩效应和气体滑脱效应使煤储层渗透性呈现动态变化。深入分析渗透率分布特征及其地质控制因素,对于煤层气有利区带优选及煤层气开发措施优化具有重要的理论意义和现实意义。

1 煤层渗透率特征

1.1 煤层试井渗透率

据统计,贵州省境内目前有9口煤层气井19层次的试井数据(表1)。织纳煤田两口煤层气参数井位于比德向斜化乐勘探区,测试煤层埋深浅于600m,试井渗透率较高,在0.1074~0.5002mD之间,平均0.2797mD,属于中渗透率煤层,具有商业性开发的有利条件。六盘水煤田7口煤层气探井,全部分布在东南部的盘关向斜和青山向斜,煤层试井渗透率0.0004~0.4800mD,多低于0.02mD,平均0.0741mD,远远低于织纳煤田,属于特低渗透率煤层。

表1 黔西地区煤层气井试井成果

续表

1.2 煤层渗透率分布特征

根据表1统计结果,取埋深浅于650m的测试煤层为基准,黔西(乃至滇东)地区上二叠统煤层渗透率区域分布规律十分明显,总体上由东向西趋于降低。例如,织纳煤田比德向斜煤层试井渗透率平均为0.2797mD,六盘水煤田盘关向斜金竹坪勘探区和青山向斜马依东勘探区煤层渗透率在0.15mD左右,进一步向西至滇东恩洪、老厂、宣威等向斜或煤田渗透率平均值只有0.0904mD。这一区域分布规律,一方面是聚煤期后构造变动对煤层破坏程度的强弱不同的结果,另一方面与区域现代构造应力场对煤层裂隙的挤压封闭程度有关。

由于煤储层埋藏深度与相应地层有效应力存在相关性,埋藏越深,有效应力越大,渗透率越低(傅雪海等,2003周维垣,1990),在层位上,煤层渗透率似乎没有明显的分布趋势(表1)。例如,对于化乐勘探区1602井、亮山勘探区QH1井、金竹坪勘探区Gm2井和马依东勘探区MY01井,渗透率具有随煤层埋深的增大而减小的趋势。而在马依东勘探区MY03井、亮山勘探区QH3井和化乐勘探区3603井,煤层层位降低,试井渗透率趋于增高。

2 影响煤层渗透率的地质因素

煤层渗透率的影响因素有许多,如构造应力场、煤层埋深、煤储层厚度,煤储层压力,煤体结构、煤岩煤质特征、煤级及天然裂隙都不同程度地影响煤层渗透率,可以是有多因素综合作用的结果,也可以是某一因素起主要作用。

2.1 构造应力场对煤层渗透率的影响

黔西-滇东地区基底交叉断裂控制盖层中方向各异的褶皱断裂带,组合为弧形、菱形和三角形等各种构造型式,构成统一的区域构造格局(图1)。其中,织纳煤田位于百兴三角形构造,六盘水煤田的构造主体是发耳菱形构造和盘县三角形构造,构造应力场极其复杂(图1)。对于三角形构造,差应力值在3个顶角处最大,边部次之,向三角形内部递减,构造变形在角顶和边部强、中部弱,这与织纳煤田煤体结构区域分布规律一致。由此推测,六盘水煤田中—南部可能发育两个煤体结构相对完整的中心地带,分别是中部发耳菱形构造区和南部盘县三角形构造区的中央地带。其中,发耳菱形构造区构造隆升相对强烈,含煤地层保存条件较差,只有零星分布。因此,黔西地区煤层渗透性较好的地带可能位于两个地带:一是织纳煤田中部,如水公河向斜、珠藏向斜、牛场向斜等区域二是六盘水煤田南部的盘关向斜中央地带,大致位于盘县县城以北。

黔西—滇东地区煤层物性与地应力状况关系密切,尤其是煤体结构、煤层渗透率和煤储层压力,地应力场则受控于区域构造背景。这种控制作用,具体表现在地应力梯度的高低,这是造成煤层渗透率区域分布差异的重要地质原因。

图1 贵州西部构造格架示意图

Enever等(1997)通过对澳大利亚煤层渗透率与有效应力的相关研究发现,煤层渗透率变化值与地应力的变化呈指数关系(周维垣,1990):

K/K0=e3C△δ

式中:K/K0为指定应力条件下的渗透率与初始渗透率的比值C为煤的孔隙压缩系数△δ为从初始到某一应力状态下有效应力。

据黔西—滇东18口煤层气井36层次试井资料,地应力场中的最小主应力(闭合压力)梯度降低,煤层渗透率随之增高,两者之间呈相关性良好的负幂指数关系。另外,渗透率随着地应力和煤层原生结构的破坏程度的增大而降低。区内最小主应力梯度从东往西增大,在织纳煤田比德向斜为17~21kPa/m,六盘水煤田青山向斜为12~27kPa/m,六盘水煤田盘关向斜为21~33kPa/m,滇东老厂矿区为17~25kPa/m,滇东恩洪向斜为20~34kPa/m。越靠近康滇古陆方向,最小主应力越高。

2.2 煤层埋藏深度对渗透率的影响

岩层的密度远大于孔隙中流体的密度,致使垂直应力的增加幅度较大,傅雪海等(2001)研究认为煤储层渗透率具有随埋深加大呈指数减小的趋势。这也从另一方面反映了地应力对煤储层渗透率的影响,即随着埋藏深度的增加上覆地层的重力对裂隙的压迫作用增强,使有效应力增加,反而不利于煤储层的裂隙发育,从而渗透性降低。

黔西-滇东地区煤层渗透率与埋藏深度之间关系尽管较为离散,但负幂指数趋势十分明显同时,在测试煤层相似埋深(500~700m)的情况下,渗透率同样具有由东往西降低的趋势(图2)。渗透率与煤层埋深之间负幂指数关系的转折深度在600m左右,对应的渗透率约0.05mD。煤层渗透率一旦低于0.05mD,则渗透率与埋藏深度之间就没有确定的关系,指示着渗透率极低不仅是与煤层的埋深有关,也与其他因素有关,而且其他因素对煤层渗透性的影响很大。导致煤层气地面开发难度大,如盘关向斜和滇东恩洪向斜。青山向斜则呈现相反的趋势,随着埋深的增加,煤层渗透率却呈增大的趋势,矿区煤层甲烷含量在平面上有一定的分布规律,表现出“北高南低、东高西低、深高浅低”的总体趋势(彭伦等,2010)。这一点,是由于青山向斜地区与外界水力联系弱,因受水力封闭和水力封堵,煤层含气量高,加之煤体结构较完整,渗透性较好,具有良好的煤层气开发潜力。

图2 黔西—滇东地区煤层渗透率与埋藏深度之间关系

2.3 煤层渗透率与储层压力的关系

煤层埋深增大的情况下,垂向地应力导致储层压力增大,有效应力随之显著减小,煤体发生弹性膨胀而致使裂缝宽度减小,渗透性同时降低。研究区煤储层压力与煤层渗透率呈负对数关系,这与储层压力受控于煤层埋深有着必然的联系。比如,在储层压力为5~7MPa之间,煤层渗透率的分布比较离散,没有特定的趋势(图3)。

图3 黔西—滇东地区煤层渗透率与煤储层压力关系

图4 黔西地区煤层渗透率与煤层厚度的关系

2.4 煤层厚度对渗透率的影响

秦勇等(2000)发现,华北石炭二叠系煤层以渗透率0.5mD为界,煤层厚度与渗透率之间表现为两段趋势相反的分布规律。当渗透率小于0.5mD时,煤层厚度增大,渗透率总体上增高。当渗透率大于0.5mD时,渗透率随煤厚的增大反而降低。

就黔西地区渗透率大于0.03mD的煤层来说,渗透率随煤层增厚呈现出减小的趋势(图4),这与煤厚和裂隙发育密度之间的负相关性有关,泥炭聚集期各种地质因素的综合作用起着重要控制作用。然而,渗透率小于0.03mD时的煤层厚度与渗透率之间成正相关关系,用上述原理显然无法解释其原因,表明其他因素起着更为重要的控制作用,如煤体结构、裂隙开合度以及煤级和煤岩组成控制之下的裂隙发育密度等。

2.5 其他因素对渗透率的影响

渗透率比较小时,煤层埋深、煤储层压力和煤层厚度与渗透率的关系都不是简单的线性关系,这表明煤储层渗透率还受其他因素的控制,比如煤层的孔、裂隙结构和煤体结构等。

研究区内平面上自东北向西南方向孔隙度呈现出先增加后减少而后再增加的双峰型特征,煤储层孔隙度发育偏低,渗透率随孔隙度的增加而增加,孔隙度受区域变质影响显著,随最大镜质组反射率的增大先增长后缓慢下降。盘关向斜煤储层孔隙发育较好,有利于煤层气的储集和渗流,其次为织纳煤田部分储层发育较好,大部分煤储层微小孔极为发育非常有利于煤层气的储集,但孔隙连通性较差不利于煤层气的渗流运移格目底向斜及滇东地区煤储层孔隙发育相似,区域内孔隙类型多、差异大、非均质性强,储集性相对较好,但整体不利于煤层气渗流运移。

贵州省境内不同煤田的煤体结构差别极大。总体来看,六盘水煤田煤体结构破碎,如盘关向斜以构造煤为主织纳煤田煤体结构相对完整,如水公河向斜多数煤层原生结构完好。整体结构的差异是织纳煤田煤层渗透率远高于六盘水煤田的重要原因。

3 结论

综上所述,黔西-滇东地区煤层渗透率的大小受到构造应力、煤层埋深、煤储层压力和煤层厚度等多个因素的影响,其中构造应力是影响煤层渗透率的最主要因素。

(1)煤层渗透率随地应力场中的最小主应力梯度的减小而增大。

(2)黔西-滇东地区煤层渗透率随煤层埋藏深度的增加而呈指数降低。受此影响,煤储层压力与煤层渗透率呈负对数关系。

(3)在构造应力对煤储层渗透率总体控制之下,存在着裂隙、储层压力、煤层厚度、水文地质条件等多种因素的叠加,在构造应力相似的条件下,其他因素起着更重要的作用。

参考文献

傅学海,秦勇等.2001.沁水盆地中—南部煤储层渗透率主控因素分析[J].煤田地质与勘探,29(3):16~19

傅雪海,秦勇,姜波等.2003.山西沁水盆地中-南部煤储层渗透率物理模拟与数值模拟[J].地质科学,38(2):221~229

林玉成.2003.滇东地区煤层气资源及富集规律[J].云南煤炭.1:53~57

彭伦,刘龙乾等.2010.青山矿区水文地质控气特征研究[J].煤,19(6):1~3

秦勇,叶建平,林大扬等.2000.煤储层厚度与其渗透率及含气性关系初步探讨[J].煤田地质与勘探,28(1):24~27

周维垣.1990.高等岩石力学[M].北京:水利电力出版社,158~214

R. E.Enever, A.Henning, The Relationship Between Permeability and Effective Stress for Australian Coal and Its Implica- tions with Respect to CoalbedMethane Exploration and ReservoirModeling [C] .Proceedings of the 1997 International Coalbed Methane Symposium.Alabama: The University of Alabama Tuscalcosa, 1997.13～22

云南省位于我国西南边疆，与越南、老挝、缅甸等国接壤。全省面积38.3平方公里,地处云贵高原,一般海拔为1000-2000米左右.地势西北高,南部低,地形错综复杂,切割强烈,形成高山狭谷.滇西北为高山区,海拔一般为2000-3800米,梅里雪山高达 6740米.滇西南和滇南地区,海拔一般在1000-1500米,最低河谷低地仅500米.为亚热带气候. 交通以公路为主.铁路有贵(阳)昆(明),成(都)昆(明),昆(明)河(口),广(通)大(理),南(宁)昆(明)等线.主要矿区均有铁路专用线相通. 成煤期有早石炭世,早二叠世,晚二叠世,晚三叠世,上第三纪等.其中晚二叠世,一第三纪等为主要成煤期.前者主要分布于滇东,后者分布于大小不等的盆地内.滇东北,滇西地区交通不便,地质工作程度较低.煤炭生产基地集中分布于滇东地区,滇西及滇南除一平浪煤矿,小龙潭煤矿外,均为地方小煤矿零星开采. 云南省煤类齐全.1992年底已探明的煤矿及煤产地共251处,探明储量240.8亿吨,其中炼焦用煤40.2亿吨,无烟煤41.4亿吨,褐煤155.5亿吨,其它煤类3.7亿吨,全省保有储量为236.9亿吨,预测总储量为442.6亿吨,其中早石炭世5.7亿吨,早二叠世8.5亿吨,晚二叠世388.8亿吨,晚三叠世20.1亿吨,上第三纪19.3亿吨.预测总储量中可靠级191.7亿吨.焦煤资源主要集中于滇东地区,滇中,滇西地区则较差.

二、含煤地层特征.

(一) 含煤地层特征 下石炭统大塘阶万寿山段主要分布于滇东,滇东北地区,为海陆交互相碎屑岩系含煤建造,厚几米-140米,一般厚20-50米,含煤0-7层,其中1-2层局部可采. 二叠系:下统以灰岩,白云岩为主,底部有一套陆相-海陆交互相含煤岩系。称“矿山组”成“梁山组”，主要分布在滇东，滇西也有少量出露。厚约数米-200米，一般厚30米左右。含煤0-5层，其中一层局部可采，上统可分为两部分：下部为峨眉山玄武岩，属海底喷发岩系，厚数十-数百米粉；上部为海陆交互或陆相含煤岩系，在滇东称“宣威组”，在滇东北，滇东南和滇西的部分地区则分上下两部分，上部为浅海相碳酸盐岩。下部则为海陆交互相或陆相含煤碎屑岩系，称“龙潭组”。含煤最多达70余层，其中可采1-18层，可采总厚0。9-22.4米,是省内主要含煤地层之一. 上三叠统:主要为浅海相至海陆交互相-陆相碎屑沉积.滇中元谋,一平浪,塔甸等地为陆相沉积,厚1800-2000米,底部普家村组含煤3-11层,可采2-5层.单层厚0.8-5.45米,极不稳定:中部干海资组含煤9-13层,可采1-5层,可采总厚0.8-5.5米.滇西祥云,宾川一带为海陆交互相,厚2000余米,含煤5层(组),可采1-5层,总厚0.8-6.7米.各地含煤性差异较大. 第三系:主要含煤地层之一.为内陆湖泊相,沼泽相及河流相含煤建造.厚数十-千余米,一般厚200-300米.含煤一-数十层.可分三个亚期:渐新世成煤范围小,含煤性差,如沧源芒回中新世含煤性好,形成巨厚煤层,如开远小龙潭,寻甸先锋,上新世成煤范围广泛,含煤性最好,如昭通,跨竹，大猪街。上第三纪系具有储量大，煤层厚，埋浅，不少盆地宜于露采的特点。

（二）煤质特征 早石炭世煤质为中灰-富灰，高硫、低磷、高发热量煤。牌号为瘦煤、瘦焦煤、无烟煤。早二叠世煤为富灰（滇南为高灰）、高硫（滇 南低硫）、低磷、高发热量煤。牌号为瘦煤、贫煤、无烟煤。晚二叠世为中灰-富灰，或低灰、低硫-富硫煤。滇东宣威、恩洪、圭山等矿区为焦煤和少量瘦煤；富源庆去、后所为气煤；其它地区为无烟煤及少量贫煤。晚三叠世为低-中灰、低——中硫、低磷、高发热量煤。除一平浪煤矿为焦肥煤，华坪一带为气煤外，其它地区均为无烟煤。上第三纪煤类为褐煤，个别点为长焰煤，焦油、腐植酸一般含量较高。一些盆地褐煤中含具有工业价值的褐煤蜡及稀散、放射性元素。

三、构造特征 经向构造系：

为一强大的南北向拗褶带，分布于东经103°以西，即小江断裂带以西广大地区。纵贯全省。向北经川西插入甘肃北部，向南伸展到缅甸和马来西亚。主要为滇本褶带、滇中地块、滇东褶带三个部分。 纬向构造系：受经向构造系干扰，地表只见零散出露，但越向深部，愈加明显。东川-鹤庆、昆明——弥渡、个旧——新平三个带较为清楚。 歹字型构造系：即青藏、滇、缅、印尼歹字型构造系。从藏东、川西插入云南后分两支。在滇西北、滇西地区，它与经向系滇西褶带重接，向南沿点苍山、哀牢山为一支，呈北西——北西西向展布，称东支褶带；沿南北向高黎贡山至腾冲后转为西南方向，伸入缅甸，称西支褶带。 新华夏系：在滇东表现强烈，呈北东向展布，为一系列箱状褶皱组成，伴随密集的迭瓦式断裂，新生代盆地也受控制。 山字型构造系：展布范围广，发展历史长，在昆明以南出现四道向南突出的弧褶带，向东西两侧均可找相应的翼部反射弧形迹。脊柱在滇池以北，与经向系重接复合。 滇东南弧形构造系：云南只有一部分，向南东伸入桂西。在上述几种构造系交织复合及褶皱轴部，出露有各种性质的火成岩体。而在各主要断裂带之间，则呈狭长状分布有大小不等的变质岩带。

四、储量

云南省储量表

井田名称 保有储量（万吨）

合计 生产井与

在建井 尚未利用的 供进一步勘探

合计 详查 普查 找煤

合计 23368957.9 793304.1 195683.1 1379970.7 763569.7 572737.7 43663.3

镇雄煤田 15990.9 782.3 15208.6 15208.6

盐津,昭通,会泽 821993.2 1483.7 171930.0 648597.5 646252.0 2327.5

其中:昭通盆地 818182.0 171930.0 646252.0 646252.0

宣威煤田 128280.6 106774.3 6918.3 14588.0 593.0 13995.0

其中:羊场矿区 33122.3 30665.3 2457.0

来宾矿区 15640.8 11179.5 4461.3

恩洪煤田 242233.5 186992.6 55240.9 55240.9

其中:恩洪矿区 140440.1 119749.2 20690.9 20690.9

庆云矿区 12350.5 12350.5

后所矿区 10158.1 10158.1

圭山煤田 521219.8 218293.9 3387.0 299538.9 21559.7 266323.2 11656.0

其中:圭山矿区 53821.1 38778.1 3387.0 11656.0 11656.0

老厂矿区 388528.4 100645.5 287882.9 21559.7 266323.2

跨竹矿区 78870.3 78870.3

华坪，平浪煤田

其中：平浪矿区 10550.0 6176.4 3664.4 709.2 513.8 195.4

祥云煤田 5961.3 1887.4 4073.9 1144.0 486.9 2443.0

昆明，楚雄区 225003.3 120117.1 3250.8 101635.4 78800.1 22835.3

其中：先锋矿区 29353.2 22228.2 7125.0 7125.0

凤鸣村矿区 34956.9 34956.9

开远，文山区 337216.3 114546.2 268.0 222402.1 209376.0 13026.1

其中：小龙潭区 101715.2 101715.2

兰坪，大理，普洱 25212.7 9806.5 6264.6 9141.6 12.3 9192.3

昌宁，保山，潞西 35296.3 26443.7 8852.6 8832

预测储量

预测区名称 预测储量(万吨)

合计 300以浅 300-600 600-1000 1000-1500 1500-2000 其中可靠级

合计 4425238 1694771 958596 825888 618889 327094 1916767

镇雄煤田 989172 574674 164848 97035 94575 58040 316778

盐津,昭通,会泽 176153 61940 58418 23285 18136 14374

宣威煤田 403893 158169 101317 68522 42975 32910 283670

其中:羊场矿区 136963 25083 35915 28635 23720 23610 89633

恩洪煤田 525018 188136 161858 115425 59599 454365

其中:恩洪矿区 504437 179313 153781 111744 59599 437465

后所矿区 18718 6960 8077 3681 15037

圭山煤田 1938318 539995 369137 453220 354196 221770 686493

其中:圭山矿区 1305047 387604 251177 282006 211880 172380 289907

老厂矿区 523646 118829 95219 159386 122736 27476 373434

华坪-平浪煤田 74502 27183 11740 15357 20222 16007

祥云煤田 86004 29565 13992 18096 24351 34593

昆明,楚雄区 93792 34788 30708 24929 3367 72892

开远,文山区 69375 37215 26618 4926 616 9343

兰坪,大理,普洱区 23508 19634 1789 1233 852 10021

昌宁,保山,潞西区 45503 23472 18171 3860

贵州省煤炭资源简介

一、 概况

贵州省地处云贵高原东部。地理座标：东经104°-109°北纬25°-29°，面积约17万平方公里。由乌蒙山、大娄山、苗岭、武陵山构成全省地势骨架，西高东低。主要有乌江、北盘江两流域，分属长江、珠江水系。以贵阳为中心有滇黔、川黔、黔桂等四条铁路及公路与邻省相连，各县及公社多通公路。含煤地层在全省分布广泛，面积约7万平方公里，占全省面积的40%左右，划分为20个煤田。黔西、黔中及铁路沿线地质工作程度较高。至一九九三年底止全省保有储量：4983017万吨；预测储量（可靠级）864亿吨。

二、含煤地层特征

1、 下古生界含石煤地层：有震旦系、寒武系、奥陶系、志留系；最主要的是寒武系牛蹄塘组。分布于黔北、黔东北、黔东南等地，总厚26―313米，平均170米左右。含石煤总厚10―20余米，发热量400―800卡/克，个别高达3000卡/克。常伴生磷块岩及钒、钛、钼、镍、铀等稀散放射性元素。

2、下石炭统大塘组：总厚19―992米，一般200―500米。主要分布于黔西北威宁、毕节、纳雍和黔东南贵定、龙里、都匀、荔波等地。由页岩、砂质页岩、石英砂岩地煤组成。威宁、荔波、都匀等地煤层发育较好，含煤1―10层，可采1―2层，厚1.2―1.5米。煤种：厚煤―无烟煤。

3、下二叠统梁山组：除黔东北思南等地缺失外，其余地区普遍沉积。总厚0―300余米。为泥岩、粉砂岩、石英砂岩、灰岩和煤层组成的滨海相沉积。黔西北水城、毕节以西，黔东南凯里、从江、黎平等地煤层发育较好，地层一般厚10―50米，含煤0―7层，一般可采1层，厚0.63―1.0米，煤层呈透境状、串珠状。为气煤―无烟煤。

4、上二叠统龙潭、长兴组：总厚53―852米，一般213米（修文）―439米（格目底）。除黔东南―隅外均有分布，为一套碎屑岩、灰岩、煤层组成地含煤地层。由北向南厚度为：桐梓113米，息峰229米，贵阳320米，紫云852米，册享332米；大致有薄―厚―薄的变化。自西向东分为三个相区，厚度变化无明显规律。含煤0―60余层，一般可采1层（天柱）―41层（格目底），煤厚0.5―34.1米。

过渡相区：分布于毕节、水城、盘县一线以西，以碎屑岩沉积为主，偶夹泥灰岩和透镜状菱铁岩。一般含煤40―50余层，可采十余层，多分布于煤组中上部，厚5.16―32米。煤质：中灰、低硫―中硫。煤种：气煤―无烟煤。

海陆交互相区：位于过渡相区以东，桐梓、贵阳、兴仁一线以西。由碎屑岩、灰岩、煤层组成，灰岩层数、厚度自西向东递增。煤组厚度、煤层层数变化较大，六枝矿区煤组一般厚360米，含煤8―32层，可采一般6层，厚12米左右。多为中灰、中―高硫煤。以无烟煤为多，也有部分烟煤。

海相区：桐梓、贵阳、兴仁一线以东地区，自西向东龙潭组逐渐过渡为吴家坪组，以灰岩为主，夹碎屑岩、煤层。含煤1―数层，可采1层，厚约1米。为中灰、富―高硫煤。煤种：肥―贫煤。

5、上三叠统二桥组：总厚70―1460米，分布于黔北、黔西北及贵阳地区。分贞丰型和郎岱型。

贞丰型：以碎屑岩为主夹少量灰岩、泥灰岩，含煤2―80层，可采0―4层，厚0―5米。中灰、富―高硫；气―肥煤。龙头山向斜本组厚1389米，含煤22层，可采4层，厚约5米。

郎岱型：碎屑岩夹煤线、薄煤、炭质页岩，一般无可采煤层。六枝郎岱本组厚334米。

6、新第三系翁哨组：保存不全，可见厚度60-212米。分布于旋秉翁哨、盘县平关、威宁水中等地，陆相含煤沉积，含褐煤1-11层，可采1-8层，最厚达30余米。灰分39.91,硫分3.21%

三、构造特征

贵州省地处新华夏系第三褶皱带与沉降带的南部和南岭纬向构造带的复合部位，褶曲、断裂均较发育。上二叠统含煤地层为省内重要含煤地层，其沉积发育受下述几组构造带的影响较为明显：（一）展布于纳雍至黄平一带的东西向构造带，其南北地层发育不同。（二）南北向构造体系，尤其是展布于遵义、贵阳、罗甸的黔中构造带。（三）华夏、新华夏系全省均较发育，多展布于黔东地区。对各煤田影响较大。（四）北西向构造带主要展布于黔西水城~~望谟地区。北西向复式褶皱、断裂对黔西煤田的发育、改造影响较大，受其影响水城煤田南、北含煤地层的厚度、含煤性等差异较大。由于几组构造带（体系）相互切割、联合、改造的影响，使各煤田小断层比较发育，构造更加复杂化。

四、全省煤炭储量汇总表

贵州储量表

矿区名称

一九九三年底保有储量(万吨)

可靠级预测储量(亿吨)

合计

生产或在建井

尚未利用精查

供进一步勘探

合计

垂深300米以浅

300-

600

600-

1000

计

详查

普勘

普找

合计

4983017

420631

659402

3902984

633972

319171

2949841

864

78

317

469

六盘水

1468247

331278

408296

728673

360589

76444

291640

399

32

152

215

兴义

170744

/

/

170744

/

477

170267

49

/

10

39

织纳

1719051

15160

222232

1481659

243393

133900

1104366

252

18

102

132

贵阳

49587

28129

301

21157

10830

9651

676

28

8

10

100

黔西北

/

/

/

/

/

/

/

1

1

/

/

黔北

1516534

35124

15469

1465941

3414

86514

1376014

122

14

38

70

黔东北

6912

2367

/

4545

155

3119

1271

/

/

/

/

黔东南

51942

8573

13104

30265

15592

9066

5607

13

5

5

3

黔南

/

/

1.煤质等级

在全国第三次煤田预测中，采用煤类、灰分、硫分、发热量、可选性等5项指标作为全国统一的煤质评价标准（袁三畏，1999）。以此为基础，将煤质划分为优等质量煤（优质煤）、中等质量煤（中质煤）、低等质量煤（低质煤）三个等级。

优质煤：煤类不低于长焰煤，灰分在 15%左右，硫分小于1%，发热量应大于22.5 MJ/㎏，可选性为易选，个别为中等可选。

中质煤：煤类可由褐煤至无烟煤，灰分一般为15%～30%，硫分一般小于1.5%，发热量大于18MJ/㎏，可选性为中等可选至难选。

低质煤：煤类可由褐煤至无烟煤，灰分一般大于30%，硫分一般大于1.5%，发热量≤18 MJ/㎏，可选性为难选和极难选。

在我国煤炭资源总量中，优质煤占34.8%，中质煤占58.5%，低质煤占6.7%。优质煤的成煤时代主要为早—中侏罗世，占优质煤总量的90%；其次是北方早二叠世，占优质煤总量的8%。低质煤的成煤时代主要有南方晚二叠世、北方石炭纪—二叠纪、早白垩世和第三纪，占低质煤总量的97.3%。特高硫低质煤主要产于华北的太原组、西南的龙潭组和云南新第三纪一些小型煤盆地中。中质煤的时空分布范围和跨度较大，质量好的可接近于优质煤，质量差的可接近于低质煤。

2.中国煤中硫的含量和分布特征

硫对煤炭利用和环境保护十分有害，因此煤的硫含量是评价煤质的一项重要指标。煤中硫含量与含煤地层沉积环境（聚煤环境）密切相关。一般情况下，陆相沉积煤的全硫含量＜1.5%，如我国北方侏罗纪和白垩纪煤中全硫含量普遍在0.5%左右；海陆交替相沉积煤的全硫含量平均高达2%～5%，如华北南部上古生界太原组煤中全硫含量普遍在2.5%～4%之间；浅海环境沉积的煤中全硫含量高达6%～10%，如广西上二叠统合山组煤中全硫含量平均6.75%，最高达12.35%。

我国各主要聚煤期煤中全硫平均含量以侏罗纪的最低，南方二叠纪的最高；平均值从高到低依次为二叠纪（2.62%），第三纪（1.91%），石炭纪—二叠纪（1.70%），三叠纪（0.99%），白垩纪（0.94%），侏罗纪（0.85%）。据袁三畏（1999）按中国煤中硫分等级划分标准（GB/T1522.2-1994）统计，全国各时代煤炭资源总量中，特低硫煤占20.58%，低硫煤占 24.63%，低中硫煤占 15.75%，中硫煤占 17.03%，中高硫煤占12.41%，特高硫煤占9.60%（表1-1）。同时，各聚煤区中不同硫分等级煤炭资源量的比例也有较大差异（表1-2）。

表1-1 我国各主要聚煤期不同全硫含量（无水基）等级煤炭资源百分含量　（%）

表1-2 我国各主要聚煤区不同硫分等级煤炭资源量　（亿吨）

3.华北晚古生代煤中硫的含量和分布特征

在华北晚古生代聚煤盆地中，以太原组煤中的全硫含量较高，一般大于1%。就整个盆地而言，太原组煤中全硫含量具有自北向南由低变高的规律。大体上在北京、大同一线以北的地区，煤中全硫含量一般都大于1.5%；向南至太原、石家庄一线以北地区，煤中全硫含量在1.5%～2.5%之间；在太原、石家庄一线以南的地区，煤中全硫含量为2.5%～4%，徐州一带太原组煤中全硫含量常大于5%。在南带，煤中全硫含量高的特征主要与成煤时期海水影响有关，北带属于滨海冲积平原环境，煤中硫含量总体上较低。但在盆地西北部，煤中全硫含量常大于3%，如乌达矿区9和10煤层全硫含量分别为3.46%和3.44%。唐跃刚等研究发现，北带煤中硫以有机硫为主，有机硫占全硫的70%左右，这给煤中硫的降低和脱除带来了很大困难。华北盆地中部属于滨海平原环境，地域辽阔而平坦，岩相、岩性稳定，太原组煤中全硫含量受北部的陆源碎屑和南部海水的双重影响。

山西组煤中全硫含量普遍较低，一般小于1%。全硫含量分布具有中带低、南带和北带高的总体趋势。山西组煤层形成时，华北盆地广大地区海水已退却，但在南带仍受海水影响。因此，在南带豫西、两淮煤田，山西组煤中全硫含量高达2%。特别是豫西西部的陕渑、新安、宜洛一带，山西组煤中全硫含量均大于2%，高者可达3%～4%，这种大面积的富硫现象，反映出闭塞海湾环境的聚煤特征。

4.华南晚二叠世煤中硫的含量和分布特征

在华南晚古生代聚煤盆地中，上二叠统龙潭组下部煤层主要分布在桂湘赣地区，聚煤古地理环境以滨海平原、滨海三角洲为主。在衡阳以东到萍乡—郴州一线，煤的全硫含量在1%左右；在衡阳以西地区，煤中全硫含量大于2%，且自东向西逐渐增高。

龙潭组中部的煤层在华南盆地中、西部地区普遍发育，聚煤古地理环境主要是海侵过程中形成的浅水湖泊、大型滨海三角洲、碳酸盐台地等，煤中全硫含量普遍高于2%。从滇东、黔西向东到广西合山，煤中全硫含量逐渐增高，由2%增高到9%。从广西合山向东到云开古陆，煤中全硫含量又逐渐降低，由9%降低到2%。在粤北、赣中南、浙北、苏南等地，煤中全硫含量为2%～4%，向东南华夏古陆方向有逐渐降低的变化趋势。华南晚二叠世煤中全硫含量最高（达9%）的地区在广西合山到湖南辰溪一带。

龙潭组上部的煤层主要分布在滇东、黔西、川南、赣中、浙北、苏南等地，聚煤古地理环境主要是在海退过程中形成的滨海平原。在滇东、黔西、川南地区，煤中全硫含量为0.5%～4%，且自西向东逐渐增高。在赣中地区，煤中全硫含量为5%～7%。在浙北、苏南地区，煤中全硫含量为7%～9%。

黔西高瓦斯带主要包括水城、盘江、六枝三个矿区，位于上扬子地台西南部与右江褶皱带北部的交汇地带，构造特征以一系列分割孤立的向斜盆地为主，煤层主要赋存于上二叠统龙潭组，煤层层数多，厚度相对较大，构造煤较为发育。水城、盘江、六枝矿区均为全国典型的高瓦斯矿区，煤层瓦斯含量高、矿井瓦斯涌出量大。自“七五”以来，历次全国煤层气资源评价均对六盘水或黔西地区的煤层气资源量进行过估算，但始终没有将生产矿区与非生产矿区分开，至今仍缺乏该地区煤矿区的煤层气资源量数据。目前，六枝矿区因资源枯竭和煤中硫分高，其生产规模较小，盘江和水城是重点矿区。

（一）水城矿区

水城矿区位于贵州省中西部、六盘水煤田西北部，含煤面积达2 000km2。赋煤构造位于黔北隆起的六盘水断陷中北部，由格木底向斜、结里向斜、二塘向斜、大河边向斜、小河边向斜等13个向斜赋煤构造单元组成；含煤地层为上二叠统龙潭组和汪家寨组，煤层层数25～68层，煤层累厚9.23～53.44m，可采煤层2～26层，可采煤层厚度22.19m，中厚煤层和薄煤层为主，煤层层位稳定，但厚度变化较为明显。煤级为气煤—瘦煤，以肥煤、焦煤为主。水城矿业集团公司是矿区内主要煤炭开发企业，现有生产煤矿7个，煤炭生产能力600×104t/a。

1.矿井瓦斯涌出

水城矿业集团公司在矿区内现有7个煤矿8对矿井，基本上均为煤与瓦斯突出矿井或高瓦斯矿井；2004年，集团公司所属矿井平均相对瓦斯涌出量为70.67m3/t·d，绝对瓦斯涌出量为229.1 5m3/min。

2.煤层气储集

煤田勘探650m以浅，煤层甲烷含量最高为12.18m3/t，甲烷浓度一般为50%～90%。含气饱和度为85%～92%，含气梯度为1.75～5.59m3/t·100m，煤层气风化带深度一般1 50m。割理裂隙系统较为发育，孔隙度7.3%～9.5%；煤层气井实测煤层渗透率1.0～1.2m D，井下实测瓦斯压力0.50～1.50MPa（最大320m垂深），实测平均储层压力梯度0.40～1.20MPa/100m；兰氏体积变化范围15～25m3/t左右，兰氏压力多为2.0MPa。

3.煤层气资源

（1）煤层气资源量

水城矿区主要生产和在建矿井煤层气资源计算结果见附表、附图。水城矿区主要矿井煤层气资源量合计169.52×108m3，可采煤层气资源量合计66.24×108m3。在煤层气资源总量中，消耗资源量21.03×108m3，占12.41%；剩余煤层气资源量148.49×108m3，占91.37%。消耗的煤层气资源量由抽放消耗量和风排瓦斯消耗量两部分组成。其中，抽放消耗量约为4.72×108m3，占22.44%；风排瓦斯消耗量16.31×108m3，占77.56%。剩余煤层气可采资源量58.12×108m3。采空区残留煤层气资源量5.63×108m3。

（2）煤层气资源类别

水城矿区各矿井煤层气资源评价得分210 ,7个统计矿井煤层气资源类别全部为I类资源（表7-24）。

表7-24 水城矿区矿井煤层气资源类别及其评价参数

（二）盘江矿区

盘江矿区位于贵州省中西部、六盘水煤田西南部，含煤面积达548km2。赋煤构造位于黔北隆起的六盘水断陷中南部，包括盘关向斜、土城向斜、照子河向斜、旧普安向斜、盘南背斜、青山向斜、老鬼山背斜、碧痕营背斜和晴隆向斜，盘关向斜是最主要的赋煤构造；含煤地层为上二叠统龙潭组和汪家寨组，煤层层数14～58层，煤层累厚14.8～46.2m，可采煤层2～24层，可采煤层厚度3.0～22.2m，中厚煤层和薄煤层为主，煤层层位稳定，但厚度变化较为明显。煤级为气煤—瘦煤，以焦煤、肥煤为主。盘江煤电集团公司是矿区内主要煤炭开发企业，现有生产煤矿5个，在建矿井1个，煤炭生产能力800×104t/a。

1.矿井瓦斯涌出

盘江煤电集团在矿区内现有6个煤矿7对矿井，基本上均为煤与瓦斯突出矿井或高瓦斯矿井；2004年，集团公司所属矿井平均相对瓦斯涌出量为48.55m3/t·d，绝对瓦斯涌出量为34.96m3/min。

2.煤层气储集

煤田勘探600m以浅，煤层甲烷含量最高为25.33m3/t，甲烷浓度一般为60%～95%。含气饱和度为85%～93%，含气梯度为1.4～3.6m3/t·100m，煤层气风化带深度一般150m。割理裂隙系统较为发育，孔隙度2.7%～5.2%；井下实测煤层透气性系数3.19～67.5861m2/MPa2.d，井下实测瓦斯压力0.50～1.30MPa（最大320m垂深），实测平均储层压力梯度0.40～1.20MPa/100m；兰氏体积变化范围18～24m3/t左右，兰氏压力多为2.7MPa。

3.煤层气资源

（1）煤层气资源量

盘江矿区主要矿井煤层气资源量合计135.42×108m3，可采煤层气资源量合计55.11×108m3。在煤层气资源总量中，消耗资源量22.87×108m3，占16.89%；剩余煤层气资源量112.55×108m3，占83.11%。消耗的煤层气资源量由抽放消耗量和风排瓦斯消耗量两部分组成。其中，抽放消耗量约为6.14×108m3，占26.85%；风排瓦斯消耗量16.73×108m3，占73.15%。剩余煤层气可采资源量42.27×108m3。采空区残留煤层气资源量2.32×108m3。

（2）煤层气资源类别

盘江矿区各矿井矿井煤层气资源评价得分180～190,6个统计矿井中，5个矿井资源类别为I类，煤层气资源量为93.22×108m3，占总资源量的68.84%1个矿井资源类别为Ⅱ类，煤层气资源量为42.20×108m3，占总资源量的31.16%（表7-25）。

表7-25 盘江矿区矿井煤层气资源类别及其评价参数

1） 挥发份：挥发份高容易氧化损失

2） 水分：水分大容易蒸发损失

3） 硫份：硫份大容易造成氧化损失，硫发生氧化会生成二氧化硫，而二氧化硫与水产生酸又进行放热，容易发生自燃

2、 煤场管理或受客观因素的影响

1） 长时间煤场不置换、风吹、日晒、雨淋、自燃，必然会加剧热值差增大

2） 堆存时间太长，而且超出了煤场原设计范围

3） 如果配煤，改变了煤的特性，必然会有热值差

4） 长时间存储，“烧旧存新”的周期不同，热值损失也不一样

5） 新来煤在堆放过程中没有采取分层堆放，层层压实的办法，使大量空气与煤接触，发生氧化反应

6） 我厂煤场采用露天堆放，雨水进入煤中与煤容易反应导致煤的一些成分发生变化，热值降低

7） 入厂煤采制样工作一般用机械和人工完成，而入炉煤是靠机械完成，机械采制一般很准确，而由于机械故障，靠人工采制时就可能漏采或不采，不具有代表性

8） 煤堆形状不佳，加大了阳光照射面积及雨水渗入面，煤堆角度控制在40－45度，顶部平齐

9） 冬季冻煤影响，冬季冻煤对取样化验和清车底带来困难也将造成一定的热值和量的损失

10）冬季下雪时，人工清雪时将雪堆积在煤堆上，积雪融化后渗入煤中，这样导致水分吸热在煤中的蒸发，加快氧化

11）在炎热的中午堆煤时携带了大量的热量进入煤堆，使煤发生氧化反应

12）夏季由于下雨和煤场喷淋系统的投用，煤中水分增加，在计量方法也会导致统计上出现偏差

张金波1,2 吴财芳1,2

项目资助:国家“973”煤层气项目(2009CB219605)、国家科技重大专项项目(2011ZX05034)、国家自然科学基金重点项目(40730422)及青年科学基金项目(40802032)资助。

作者简介:张金波,1987年生,男,河北南宫人,中国矿业大学资源与地球科学学院在读硕士研究生,研究方向煤层气与瓦斯地质。Tel:18795426212,Email:xiaopo688@126.com

(1.中国矿业大学资源与地球科学学院,江苏徐州 221008

2.煤层气资源与成藏过程教育部重点实验室,江苏徐州 221008)

摘要:通过对恩洪矿区地质背景、煤储层特征、煤层气赋存特征及控气地质因素的研究,发现该区500~1000m深度煤层煤体结构、孔隙类型、顶底板岩性等条件均有助于煤层气的吸附和保存,但同时也存在渗透率低、储层压力低、煤层非均质性强烈等不利因素。主要煤层平均含气量均大于8m3/t,含气量受埋深和构造控制最为明显,盖层、煤阶、煤厚、水文地质等其他条件对煤层气富集也较为有利。综合考虑,认为该区煤层气开发前景良好,但渗透性差、构造条件复杂是最主要的不利因素。应探索以套管压裂完井和极短半径水平井为主的开发方式,配合高能气体压裂、“虚拟产层”等其他增产措施进行煤层气开发试验。

关键词:恩洪矿区 煤层气 控气因素 含气量 勘探开发

Characteristics of Coal Reserviors and Gas-bearing Property in the Enhong Mining District and Suggestions for Exploration and Development

ZHANG Jinbo1, 2 WU Caifang1,2

(1.The school of Resources and Earth science China University of mining and Technology, Xuzhou 221008, Jiangsu. China 2.Key Laboratory of Coalbed Methene Resources and Reservoir for- mation, Xuzhou 221008, Jiangsu, China)

Abstract: After studying the geological background, characteristics of coal reservoirs, accumulation of CBM and controlling factors of geology in Enhong Mining District, we found that in the depth range of 500-1000 m, some conditions such as coal structure, pore types, roof and floor lithologies and so on, are helpful for the ad- sorption and preservation of CBM.But there are also low permeability, low reservoir pressure, strong heterogeneity of coal and other negative factors.Average gas content of the main coal seams is greater than 8 m3/t.Depth and tectonic are the most obvious controlling factors for CBM.Other conditions, such as cap rock, coal rank, coal thickness and hydrogeology and so on, are also favorable for CBM's enrichment.Generally speaking, there is a good prospect for developing CBM in this area.But the poor permeability and complex tectonic conditions may be the most important negative factors.We should explore sleeve fracturing completion wells and short-radius horizon- tal wells as the main development method and combine with other stimulation measures, such as high-energy gas fracturing,"virtual zones concept and so on, to do our development test for CBM.

Keywords: Enhong Mining District, CBM, gas controlling factors, gas content, exploration and development.

恩洪矿区位于云南省东部曲靖市境内,全区呈北东-南西向带状展布,长53km,宽9~20km,面积620km2,其中含煤面积485km2。含煤地层为晚古生界上二叠统宣威组(P2x),2000m以浅煤层气资源量为612.9亿m3,其中82%以上的煤层气资源埋深浅于1000m,具有较好的煤层气开发前景(邓明国等,2004)。

前人已对该区盆地构造特征、煤层气成藏条件、有利区块筛选等方面进行了研究(邓明国等,2004王朝栋等,2004桂宝林,2004),认为恩洪矿区是滇东黔西地区煤层气勘探开发的有利区块之一(桂宝林,2004)。本文在对恩洪矿区煤层气赋存特征研究的基础上,进一步探讨了适合该区的煤层气勘探开发方式,以期为该区煤层气开发提供思路。

1 地质背景

1.1 构造及应力特点

恩洪矿区位于扬子板块康滇古陆东缘,主体为一轴向北北东—近南北向的大型复向斜构造,其间密集展布次级向、背斜褶皱构造,自西向东依次为恩洪复向斜、牛头山复背斜、平关-大坪复向斜。轴向近南北向,皆向北倾伏,向南跷起,延长15~30km,展布面积数十至数百km2。向斜核部出露最新地层为中三叠统关岭组(T2g)或下三叠统永宁镇组(T1y),背斜轴部最老地层为上二叠统峨眉山玄武岩组(P2/β)或下二叠统茅口组(P1m),两翼地层倾角一般10°~30°。压扭性、张扭性和走向断层非常发育,主干断裂为:富源—弥勒大断裂、平关—阿岗大断裂、弥勒—师宗断裂。主干断裂周围呈“入”字型派生一系列小断层或共轭次级断裂,全区应力场表现为明显的拉张性和张扭性(桂宝林,2004),如图1所示。

1.2 煤层沉积特征

晚二叠世成煤期,古特提斯洋壳持续向东俯冲,康滇古陆持续上升为剥蚀区,滇东地区位于板块内川、黔、滇断坳沉积区西缘。以甘洛-小江南北向古断裂线为西缘沉积边界,在“西隆东降”的跷板式机制控制下,东盘持续下沉,形成了现今以一套河流三角洲沉积体系为主的含煤岩系,该地层总厚205~335m,平均厚250m含煤18~73层,总厚15.99~67.68m,平均32m可采煤层8~20层,一般11~13层,可采厚度10~31m,平均18m(杨松等,2010)。

1.3 水文地质特征

该区处于高原山区,以中低山为主,是典型的喀斯特地貌区。地形切割较强烈,沟谷发育,排泄条件较好。煤系及上覆地层下三叠统卡以头组(T1k)、下三叠统飞仙关组(T1f)和下伏地层上二叠统峨眉山玄武岩组(P2β)富水性弱下三叠统永宁镇组(T1y)及中三叠统关岭组(T2g)以灰岩为主,岩熔裂隙较发育,富水性较强,但与煤系地层之间有数百米的隔水层或弱含水层相隔,对煤系地层影响较小。受岩性控制,断层带富水性和导水性均较弱。浅部风化带单位涌水量(q)0.0104~0.0899l/s·m,一般低于0.05l/s·m,对煤层气保存较为有利。

总体看,各水文地质单元地下水力联系不强,水文地质条件属简单类型。煤系地层等多为裂隙弱含水层,地下水的补、径、排局限于浅部(垂深50m)。

图1 恩洪矿区构造纲要图(邓明国,2000)

1.4 煤岩及煤质特征

该区宏观煤岩类型以半亮和半暗型煤为主,暗淡型煤次之。煤岩显微组分在75%~89%之间。其中以镜质组为主,占58%~82%,惰质组次之,占10%~35%,半镜质组较少,占4%~11%,壳质组含量极微。煤体结构以原生结构为主,一般为均一、似均一状、条带状,以中、细条带状为主,次为线理状。

各煤层原煤平均灰分16%~29%,垂向上以下部(恩21煤以下)及上部(恩7-1煤以上)煤层灰分较高,而中部煤层灰分较低。平面上由南东向北西方向灰分增高。各煤层原煤全硫含量一般0.50%~6.80%,平均0.16%~5.30%,属特低硫-高硫煤。垂向上为煤系中部较低,上部、特别下部煤层偏高。平面上总体自东南(海)向西北(陆)方向降低,与灰分呈正或负相关关系,如图2所示。

图2 恩洪矿区煤的灰分、全硫含量变化曲线图

镜质组反射率平均在1.278%~1.699%之间,以焦煤一瘦煤为主。受深成变质作用和岩浆热变质作用控制,垂向随煤层层位变老煤级升高,平面上各煤层有由矿区西北向东南方向变质程度增高的分带规律,但在矿区东侧靠近主干断裂的扒弓、宽塘一带有变化幅度增大的趋势。

2 煤储层特征

2.1 孔裂隙特征

煤层孔裂隙发育直接影响煤层渗透率,是决定煤层气运移和产出的主要因素之一。煤层裂隙可以分为:微裂隙、内生裂隙(割理)、外生裂隙三种类型。其中割理对煤层渗透率贡献最大,割理又可分为面割理和端割理两种,前者较后者延伸更远,连续性更强。对恩洪矿区矿井煤层观察发现,面割理宽度0.1~1.0mm,长度20~85mm,端割理宽度0.05~0.45mm,长度1.5~5.4mm,表明该区煤层内生裂隙发育,割理的开启性较好(聂俊丽等,2007)。

煤层孔隙是吸附气的储集场所,既是决定煤层含气性的关键因素,又是煤层气渗流的通道。依据对该区部分煤矿的实测数据,该区孔隙度介于0.7%~4.4%之间,平均为2.8%,孔隙度较低。以微孔和过渡孔为主,占总孔容的63.8%,占总比表面积的98%以上。表明煤体吸附能力较强,有利于煤层气的储集,但不利于煤层气的扩散和渗流(杨松等,2010)。

2.2 储层压力

目前还没有关于该矿区煤层气参数井的试井压力资料,根据水头高度资料换算,矿区内煤储层压力在0.255~2.002MPa之间,压力梯度在4.412~8.920kPa/m之间,属于低压—超低压储层状态。但从实测资料来看该区浅部实际含气量往往大于理论含气量,甚至在部分富气带中存在超压储层,表明该地区储层非均质性强烈,储层压力的分布情况和控制因素还有待于进一步研究。

2.3 渗透性

2004年,云南煤田地质局与中联煤层气公司合作曾在恩洪矿区南部施工了两口煤层气参数井。从所得试井数据来看,EH-01井9#和16#煤层渗透率分别为0.016mD和0.0045mD,EH-02井9#,16#,21#煤层渗透率分别为0.011mD,0.013mD,0.056mD(赵有洲等,2004)。煤层渗透性较差,16#煤层两井所得渗透率相差一个数量级,表现出强烈的非均质性。随埋深增加,渗透率反而增大,根据取芯资料推测可能是煤体结构变化所致。9#,16#煤层受构造破坏严重,多出现糜棱煤结构下部煤层煤体结构较上部完整,以原生结构、碎裂结构为主,故渗透性较好。

3 含气性及控气因素

3.1 含气性

该区煤层气含量较高,且随埋深增加而增加。9#煤层甲烷含量3.72~14.54m3/t(干燥无灰基,即可燃基下同)平均为8.68m3/t。16#煤层甲烷含量为3.92~21.98m3/t,平均为10.20m3/t。21#煤层甲烷含量为4.50~16.36m3/t,平均为10.69m3/t。除甲烷外还含有少量的CO2,N2以及重烃气(表1)。

表1 恩洪矿区部分煤层含气量及气体成分统计表

从平面上看,该区煤层气分布明显受向斜、背斜褶皱构造控制,一般自向斜两翼向轴部随埋深增加,甲烷含量增高,两者呈“对数型”相关关系。含气量等值线的分布与煤层底板等高线走向基本一致(图3)。

图3 恩洪矿区9号煤层含气量等值线图

从垂向上看,自上而下按其成分不同,可分为三个带(聂俊丽等,2007):

(1)氮气带:N2≥70%,CO2≤20%,CH4≤10%,煤层埋深一般约0~100m。

(2)氮气-甲烷带:N243/g),埋深100~140m。

(3)甲烷带:CH4≥70%,一般埋深>140m。

3.2 控气因素

3.2.1 埋藏深度

埋深可对煤层气富集起到两方面的影响:一是随着煤层埋深加大储层压力增大,煤对

甲烷的吸附能力增强,但两者并非简单的线性关系,在浅部煤层,甲烷含量随埋深而变化的梯度较大,越往深部埋深对煤层气含量的影响程度越小。二是随埋深增大煤层气的保存条件逐渐变好。浅部煤层往往由于遭受风化剥蚀,而使煤层气一般在140m以浅,甲烷含量随深度变浅而减少。不同地质背景下瓦斯风化带的深度也不一样,如与恩洪矿区毗邻的老厂矿区,风化带最大深度可达600m以上,而恩洪矿区清水沟井田,由于其上倾方有断层隔挡,风化带深度仅为50~80m。

仅从埋深因素考虑,恩洪矿区开发煤层气的深度一般以250~1000m为宜,小于250m难以完全避开风氧化带影响,1000m以下的深部煤层由于渗透率极低,煤层气开采难度很大。

3.2.2 构造地质条件

构造地质条件对含气性的影响是很复杂的问题,该区在喜山运动后,前形成的含煤盆地遭到破坏,形成一些以向斜或复向斜构造为主的不连续褶皱和部分断块,背斜较少,对煤层气的保存有利。

资料研究表明,该区煤层气含量在随埋深变大而增高总趋势背景下,富气构造部位一般在次级褶曲及断裂带的高点部位,即煤层气含量有自向斜轴部向翼部增高的趋势富集带出现在封闭型断裂交汇处及背斜核部、或地垒断块上,如老书桌井田、清水沟井田东部的9号煤层含气量>11m3/t的几个高值区。此外,在一些小型背斜和张裂带,特别在煤层受挤压、构造裂隙发育、煤层突然增厚地段,瓦斯涌出量成倍增高,形成“瓦斯包”,而在较大规模张性断裂带附近,因开启性裂缝发育,使气散失,含气量异常降低。

总之,构造的渗透性和封闭性决定了煤层气是富集还是逸散。无论是向斜、背斜、或是单斜、断层,渗透性较差者,煤层气的逸失或运移程度差,富气部位受埋深控制较明显,富气区易集中在向斜轴部和单斜向下转弯处渗透性较好时,有利于煤层气运移,在封闭性好构造高点处,形成局部富集区,如顶部无开启性断裂的次级背斜轴部、封闭型的断块高处等特定构造部位。

3.2.3 煤变质程度

煤层含气量随煤阶增加呈急剧增高→缓慢增高→急剧增高→急剧降低的阶段性演化特征(傅雪海等,2007)。该区煤阶以中煤级的焦煤、瘦煤为主,正处于煤化作用出现第二次跃变的阶段,含气性随煤阶缓慢增加。煤体孔隙率和孔比表面积进一步增大,生气作用和吸附能力较强,有利于煤层气的富集。煤级分布有明显的规律性,自西北向东南煤级升高,垂向上各煤层层位越老变质程度越高(易同生,2007)。

3.2.4 煤层厚度

恩洪矿区具有典型的多煤层特征,且以薄煤层一中厚煤层为主,单层厚度一般不超过5m。煤层之间的夹层岩性以泥岩、砂质泥岩为主。开采时可将距离较近的煤层看作一个煤层组(易同生,2007),这样做有两个优点:一是累计厚度变大,增加了煤层气的可开采量。二是煤层之间以砂、泥岩为主的夹层可以对各开采层起到很好的支撑作用,也便于保持煤层压力和增加封闭性。对储层进行强化时可对一个煤层组进行统一处理,也可根据“虚拟产层”概念直接对煤层组中间的夹层进行压裂,可能会收到更好的效果。

3.2.5 煤层顶底板和盖层

煤层顶底板岩性和裂隙发育情况对煤层含气量影响很大。与砂岩和灰岩相比,泥岩、砂质泥岩对煤层封闭作用强,有利于煤层气的保存断层或顶底板裂缝发育的煤层含气量远低于断层或顶底板裂缝不发育的煤层。据该区的统计,同一煤层和岩性相似的顶底板,有张性断裂切割和无断层切割两种情况,后者煤层含气量为前者的3~12倍。

该区上二叠统含煤地层主要依靠泥质岩和泥质粉砂岩类作盖层,下伏地层为厚近几百米的峨眉山玄武岩,煤层气保存条件良好。

3.2.6 水文地质条件

按岩性、岩溶裂隙发育程度及富水性,该矿所处地区自下而上可划分出6套含水层,但各层之间水力联系不大。浅部露头区为裂隙潜水,地下水交替强烈,但受地层岩性影响,垂深一般在50m以内,在向向斜深部径流过程中逐渐过渡为弱裂隙承压水。

水文地质资料显示,该区中段南部的老书桌井田、清水沟井田、中部南端勘查区地下水条件良好,地下水由两翼向向斜核部运移,对煤层气形成了水力封堵作用,含气量较高。此外,7井田和9井田的承压水区也有利于煤层气的保存。

4 勘探开发建议

4.1 勘探方向

作为滇东黔西煤层气富集区的重要组成部分,前人已对恩洪矿区的煤层气资源评价及勘探方向做了大量工作。桂宝林等曾从煤层气系统的角度对滇东黔西含煤盆地进行了深入研究,认为恩洪矿区是滇东地区煤层气勘探开发的重点试验区。

综合考虑该区地质条件、资源赋存状况、储层物性条件、交通及市场条件等诸多因素,认为老书桌井田、中段南部普查区、7井田、清水沟井田(东部)、9井田、10井田及大坪普查区是恩洪矿区煤层气勘探开发的最优区块(聂俊丽等,2007)。

4.2 开发建议

该区目前还处于勘探及试验阶段,只有为数不多的参数井和生产试验井,尚未实现大规模的商业开发。根据已掌握的矿区资料,结合我国其他地区的成功经验,可为今后该区煤层气开发提出以下建议:

(1)该区煤层含气量高,资源丰度大,但煤层众多,单层厚度不大,因此需考虑采用适合多煤层开采的钻完井方式,配合适当的储层强化措施和增产改造措施。根据国内外的生产实践经验,套管压裂完井方法和极短半径水平井均适合在多煤层环境下开采煤层气,应作为该区煤层气的主要开发方式。在局部地应力较小、煤体强度高、渗透性好的地区也可以探索裸眼完井开发方式,但需特别注意风险性。多分支水平井技术适合在单一厚煤层中应用,且有一定钻井难度,不建议在该区煤层气开发中大规模应用。

(2)该区地质构造条件复杂,拉张性、张扭性小断层极为发育,浅部煤层所受构造运动改造强烈,构造煤较发育,渗透性差,且位于瓦斯风化带之上,含气量低,因此不适合开采煤层气而较深部煤层(500~1000m)煤体结构以原生或碎裂结构为主,渗透性相对较好,含气量高,地应力小,适合煤层气的开采。

(3)与晋城相比,该区煤级较低,煤体强度小,吸水性强且吸水后容易变软。因此,其他地区应用较多的水力加砂压裂完井技术在该区的适用性还有待于进一步研究。根据中联煤层气公司此前的气井压裂结果显示(王建中,2010),产气效果不佳,应考虑采用高能气体压裂、“虚拟储层”等其他增产措施来提高煤层气开发的成功率。

5 结论

(1)总体来看,恩洪矿区煤层顶底板封盖能力好,煤层孔隙吸附能力强,水文地质条件简单,地下水沿两翼向向斜核部运移,对煤层甲烷有水力封堵作用。虽然受构造条件复杂所限,煤层非均质性强烈,渗透性差,但含气量、渗透率、煤体结构均与埋深呈正相关关系,因此适合在500~1000m的煤层中开采煤层气。

(2)埋深和构造条件是控制该区含气量的两个主要因素。煤层气含量在随埋深增大而增高总趋势背景下,受构造条件的控制作用明显,在封闭条件好的地区富集,在封闭条件差的地区逸散。水文地质条件、顶底板岩性、煤体吸附能力也是影响该区含气量的重要因素。

(3)该区煤储层非均质性强、渗透性差、煤体强度小,煤层厚度小且层数众多。从开发风险和投资成本方面考虑,不宜采用裸眼完井方式和多分支水平井方式开采煤层气。套管压裂完井和极短半径水平井对煤储层适应能力较强,适合作为该区开采煤层气的主要开发方式。

参考文献

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工业成分分析：挥发分、固定碳、水分、灰分。

化学成分分析：碳、氢、氧、氮、硫、水分、灰分。

成分指标一般有：发热量（Qnet，ar）、全硫（St，d%）、灰分（Ad%）、挥发份（Vd%）、全水份（Mt%）、固定碳（Fc）、焦渣特征。

①挥发分。是判明煤炭着火特性的首要指标。挥发分含量越高，着火越容易。根据锅炉设计要求，供煤挥发分的值变化不宜太大，否则会影响锅炉的正常运行。如原设计燃用低挥发分的煤而改烧高挥发分的煤后，因火焰中心逼近喷燃器出口，可能因烧坏喷燃器而停炉；若原设计燃用高挥发分的煤种而改烧低挥发分的煤，则会因着火过迟使燃烧不完全，甚至造成熄火事故。因此供煤时要尽量按原设计的挥发分煤种或相近的煤种供应。

②灰分。灰分含量会使火焰传播速度下降，着火时间推迟，燃烧不稳定，炉温下降。

③水分。水分是燃烧过程中的有害物质之一，它在燃烧过程中吸收大量的热，对燃烧的影响比灰分大得多。

④发热量。为的发热量是锅炉设计的一个重要依据。由于电厂煤粉对煤种适应性较强，因此只要煤的发热量与锅炉设计要求大体相符即可。

⑤灰熔点。由于煤粉炉炉膛火焰中心温度多在1500℃以上，在这样高温下，煤灰大多呈软化或流体状态。

⑥煤的硫分。硫是煤中有害杂质，虽对燃烧本身没有影响，但它的含量太高，对设备的腐蚀和环境的污染都相当严重。因此，电厂燃用煤的硫分不能太高，一般要求最高不能超过2.5%。

煤炭五大常用指标：

第一个指标：水分。

煤中水分分为内在水分、外在水分、结晶水和分解水。

第二个指标：灰分

指煤在燃烧的后留下的残渣。不是煤中矿物质总和，而是这些矿物质在化学和分解后的残余物。灰分高，说明煤中可燃成份较低。发热量就低。同时在精煤炼焦中，灰分高低决定焦炭的灰分。

第三指标：挥发份（全称为挥发份产率）V

指煤中有机物和部分矿物质加热分解后的产物，不全是煤中固有成分，还有部分是热解产物，所以称挥发份产率。

第四个指标：固定碳

不同于元素分析的碳，是根据水分、灰分和挥发份计算出来的。

第五个指标：全硫St

是煤中的有害元素，包括有机硫、无机硫。1%以下才可用于燃料。部分地区要求在0.6和0.8以下，现在常说的环保煤、绿色能源均指硫份较低的煤。

扩展资料：

煤炭的用途十分广泛，可以根据其使用目的总结为三大主要用途：动力煤、炼焦煤、煤化工用煤，主要包括气化用煤，低温干馏用煤，加氢液化用煤等。

动力煤

（1）发电用煤：中国约1/3以上的煤用来发电，平均发电耗煤为标准煤370g/（kW·h）左右。电厂利用煤的热值，把热能转变为电能。

（2）蒸汽机车用煤：占动力用煤3%左右，蒸汽机车锅炉平均耗煤指标为100kg/（万吨·km）左右。

（3）建材用煤：约占动力用煤的13%以上，以水泥用煤量最大，其次为玻璃、砖、瓦等。

（4）一般工业锅炉用煤：除热电厂及大型供热锅炉外，一般企业及取暖用的工业锅炉型号繁多，数量大且分散，用煤量约占动力煤的26%。

（5）生活用煤：生活用煤的数量也较大，约占燃料用煤的23%。

（6）冶金用动力煤：冶金用动力煤主要为烧结和高炉喷吹用无烟煤，其用量不到动力用煤量的1%。

参考资料来源：百度百科-煤炭