贵州西部上二叠统煤层气分布特征分析

摘 要：贵州省煤层气资源主要集中于贵州西部，相应开展的煤层气勘探开发工作较多，但受制于地质认识不清，尚未找到适合本地区的开采工艺，导致效果不明显。此次研究，根据贵州西部地区不同向斜的煤层气钻井及相关测试资料，从煤层气及其组分分布、煤储层特征等方面分析了该区煤层气分布规律。研究表明，区内上二叠统煤层含气量较高，所有样品平均含气量为14m3/t，总体上六盘水<毕节<遵义。煤层兰氏体积较高，平均21.12m3/t。六盘水地区煤层含气饱和度、临储比与含气量呈很好的正相关性，为后续的勘探开发提供了很好的启示。

关键词：贵州西部 煤层气 饱和度

中图分类号：P618.13 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）07（c）-0069-03

煤层气为一种自生自储型非常规天然气资源，主要以吸附状态赋存在煤基质内的大量微纳米孔隙中[1-2]，储层具有双重介质特征[3-5]。贵州省煤层气资源主要赋存于贵州西部地区，且主要集中在黔北、六盘水及织纳3个煤田，三者之和为2.83×1012m3，占全省煤层气地质资源总量的92.57%，为本文主要研究区域涉及到长岗、黄泥塘、金盆、比德-三塘、大河边等向斜。其中又以六盘水煤田最高，占全省地质总资源量的45.47%[6]。

对于贵州省煤层气地质条件、控气地质规律，尽管前人从构造、地层、水文、沉积、地球化学等方面做过较多研究[7-10]，但了解深度仍较低，工作主要停留在区域分析，未形成一套有效指导勘探开发的技术体系。

基于研究区18口井的煤层气含气量分析测试结果，包括150个含气量和气组分测试样品和相应的等温吸附试验，分析区内煤层气的空间分布特征和规律、煤储层吸附能力的影响因素等，为区内下步煤层气勘探开发提供一定指导。

1 煤层气含量分布特征

为方便对比，分地区、分井位对各井的平均煤层气含量分布特征展开对比、研究。各地区分析测试数据量为毕节83个、六盘水47个、遵义20个。

统计各口井的煤层气平均含量，发现各井差别较大，最低为ZS-101井的5.9m3/t，最高为FX-1井的19.2m3/t，所有样品含气量的加权平均为14m3/t，属于中高含气量等级。三大地区中，毕节地区含气量分布基本稳定，大多位于12～15m3/t之间，区内的三个向斜，以支塘向斜、禹馍向斜和黄泥塘向斜具有类似的构造背景，均位于黔北隆起带，演化程度也都较高，达到无烟煤阶段。遵义地区含气量分布也较为稳定，位于18～19.2m3/t之间，含气量最高，所在向斜为长岗向斜，其位置也最靠东部，构造背景与前三个向斜类似。六盘水地区含气性表现出的最大的特征为含气量差异化严重，大致可分为三大等级：比德-三塘次向斜的比德区块、比德-三塘次向斜的牛场区块、大河边向斜西翼，含气量依次逐渐降低。推断六盘水地区各个区块含气量差别较大的原因为该区处于各大主要构造带的交界处，煤层的热演化程度差异较大。

三大地区煤层含气量汇总结果分别为：六盘水地区总平均含气量为12.38m3/t，毕节地区总平均含气量为13.71 m3/t，遵义地区总平均含气量为18.85m3/t。

2 兰氏体积

通常用等温吸附的兰氏（Langmuir）参数来评价煤储层的吸附性能。煤层甲烷主要以吸附状态赋存于煤的孔隙系统中，因此煤的吸附能力不仅是影响煤层含气量的关键因素之一，而且对煤层气的采收率具有决定性作用，直接影響煤层气井的产能[11-12]。

经统计发现，贵州西部地区上二叠统煤层吸附能力普遍较高，原因为黔西滇东地区以中高煤级为主，这也是导致研究地区含气量普遍较高的一个原因。该区原煤兰氏体积在8.61～37.28m3/t，平均为21.12m3/t，其中VL在14～26m3/t之间占了绝大部分，为兰氏体积分布的主峰区间（见图1）。各地区（盆地）吸附能力有一定的差异，且与研究区聚煤规律及变质程度的分布有一定的关系。

由图2可以看出，煤层含气量除了受其生气能力和构造保存条件影响外，其吸附能力更是在其中具有决定性的控制作用。通过对含气量与兰氏体积的关系分析，我们发现，含气量大多与兰氏体积呈较好的正相关关系。大多数煤层测试点位于饱和度在50%～100%之间，为中等饱和区域，少量点位于小于50%和大于100%的区域，即处于低饱和区域和过饱和区域。

3 含气饱和度和临储比

煤层含气饱和度是指煤层孔隙被气体充满的程度。通常从吸附等温曲线上求得，即含气饱和度等于实测含气量与原始储层压力在吸附等温曲线上所对应的理论含气量的比值。亦可用下列公式计算煤层含气饱和度。

Sg=（V/VL）[（PL+Pr）/Pr] （1）

以六盘水地区为例，发现含气饱和度的分布趋势与实测含气量一致，相关系数很高，即随实测含气量的升高而稳步增大。可见在贵州西部地区，特别是六盘水地区含气量是决定含气饱和度的重要因素之一。

含气量对含气饱和度的影响机制可以从吸附解吸原理加以考虑。由上述的分析知含气饱和度的大小就取决于实测含气量和煤储层总的吸附容积的比值。分析样品中代表的所有钻井位于稳定褶皱，断层的封闭性能良好、构造稳定，从而使煤储层圈闭条件和储层物性条件在横向上较为稳定，这样其最大吸附容积就基本为一固定值。实际上，含气量的高低也决定了含气饱和度的大小，或者说含气饱和度在宏观上的表现就为煤层的总含气量。

含气饱和度和煤层的临储比，反映了煤层的饱和程度和降压解析见气的相对难易程度。将六盘水地区几口探井的煤层测试数据展开分析，发现煤层的临储比与其含气量呈很好的正相关关系，相关度较高，并在低饱和度阶段为线性关系（见图3）。六盘水地区煤层含气量与其吸附能力和饱和度的良好关系，含气高丰度地区即为理论上相对更易降压解析的地区，为后续的勘探开发提供了很好的启示。

4 结语

（1）贵州西部地区上二叠统煤层含气量较高，各井含气量分布于5.9～19.2m3/t，所有样品平均含气量为14m3/t，总体上六盘水<毕节<遵义。煤层气组分甲烷体积百分含量平均96.12%，全区水文保存条件较好。

（2）煤层兰氏体积较高，为8.61～37.28m3/t，平均21.12m3/t，兰氏体积与煤层热演化程度等自身物化性质有关，与含气量大致正相关。

（3）六盘水地区煤层含气饱和度、临储比与含气量呈很好的正相关性，为后续的勘探开发提供了很好的启示。

参考文献

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