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★加工转化★平顶山矿区煤层气开发利用模式探讨王许涛1,2 赵兴涛2 张百良1(11河南农业大学农业部可再生能源重点开放实验室,河南省郑州市,450002;21平顶山工学院,河南省平顶山市,467001) 摘 要 结合平顶山矿区的煤层气资源分布状况及平顶山燃气供需的实际,对平顶山煤层气可能的发展模式进行了探讨。
关键词 煤层气 开发利用 模式 平顶山矿区东起洛岗正断层,西北至郏县正断层,东北到襄郏正断层,南至煤层露头,东西长40km,南北宽16km,面积约650km2,拥有丰富的煤炭资源和煤层气资源。
煤炭保有储量近80亿t,可采煤层气资源量达652亿m3,2004年煤炭产量达到3000万t。
平顶山矿区煤田与美国黑勇士盆地类似。
煤田中部区块煤层埋深适中,含气量丰富,平均资源丰度达1155亿m3/km2,且渗透率高达1～5毫达西,具有良好的煤层气勘探开发潜力。
其煤层含气量如表1所示。
表1 平顶山矿区煤层含气量及甲烷百分比含量层 号煤层含气量/m3・t-1甲烷含量/%丁5-6-1013364113丁7-1012444106戊8-1917398138戊8-2218698118戊9-10-1511097199戊9-10-2511297196戊9-10-3617798137己1715575196己2716980166己3712458196己4810772130己54104731411 煤层气开发利用原则 在煤层气开发利用时一定要结合各矿实际,做到因地制宜、短期与长期相结合,统筹规划整个矿区煤层气的开发和利用;地面抽采与井下抽采相结合,做到瓦斯防治与煤层气利用相结合,坚持采煤采气一体化,不断提高抽采率和利用率;要坚决依靠先进的开采技术来开发煤层气,坚持自主开发与对外合作相结合;就近利用与余气外输相结合,在开采初期煤层气产量较少时自用,在开采中期产量较大时可以考虑结合河南的长输管线向华东供气;居民利用与工业应用相结合;企业开发与国家扶持相结合。
从河南平顶山地区被掩覆煤系现象谈推覆体下找煤方向摘要：通过对平顶山煤田逆掩矿区地质构造特征的分析，对横跨豫皖的逆冲推覆构造带的有利区域进行宏观评价，为在华北地区推覆体下寻找可能赋存供经济开发煤炭资源提供参考。
关键词：逆冲推覆构造；平顶山煤田；推覆体；找煤方向中图分类号：TD82 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2010）09-0026-020 引言随着时代的发展，人们对能源的需求越来越大。
而在我国，作为主要能源之一的煤炭，经过千百年的开采[1]，特别是改革开放以来，煤炭开采机械化程度的提高，开发量逐年迅速提高，到2008年，年产量已超过27亿吨/年[2]。
如此高强度的开采，不仅使我国煤炭储备资源量迅速减少，还使我国在2009年从煤炭出口国成为煤炭进口国，全年煤炭净进口量达到8700万吨[3]，如此下去将会危机到我国建设与经济发展步伐。
为保障煤炭后备资源量底线，近年来，国家拿出了大量资金用于寻找新的煤炭资源地。
从这些年寻找煤炭新资源的思路看，虽有很多领导人、专家提出要在“推覆体下、红层下、火成岩下找煤”，但多数人还是习惯沿用传统的思路——在浅部有煤系地层赋存地区找煤，而在这种地区寻找煤炭的埋深基本都处在1000m以深了。
在华北地区，按照“见到二叠系就有煤，见到灰岩就停钻”的思路，总体是正确的。
然而，除上述规律外，还应注意华北地台南缘构造接触带的一些构造复杂、老地层覆盖的地区，有可能存在一些可供开发的煤炭资源。
其实，早在二十年前河南省煤田老一代地质工作者就发现并指出：“在河南的韩梁、汝阳、宜洛、渑池和三门峡的南缘以及临汝镇至伊川白杨镇一带、平顶山至宝丰和朝川一带，均有希望在老地层或新生代下找到被掩覆的煤层”[4]。
在这个指导思想下，在平顶山韩梁地区老地层下发现被掩覆的煤系并建成韩梁矿；此后，又在平顶山煤田十一矿井田的寒武系下发现了被掩覆的石炭系[5]，再次证明上述预言的正确性。
为了寻找老地层掩覆煤系地层的规律，从平顶山煤田区域宏观构造及地质特征方面来进行分析。
邢台含煤区煤储层物性特征及煤层气资源潜力高亮;上官拴通;张国斌;李英英;闫家栋【摘要】为了评价邢台含煤区煤层气开发潜力,采集不同矿井的2、8、9号煤样进行了煤岩组分、孔裂隙分布、等温吸附及水单相渗透率实验分析,采用体积法和综合排队系数法对底板标高-2000 m以浅的煤层气资源量进行了预测和评价.结果表明:区内目的煤层厚度、煤级适中,具有较好的生储条件;煤岩的镜质组、惰质组和壳质组含量依次减少,水分随煤化程度的增加呈现先减小后增大,挥发分随煤化程度的增加而减少;孔隙度随煤化程度增大而增大,且孔径分布不均匀,微孔的孔容和比表面积所占比例最大;显微裂隙密度级别为一级,部分裂隙被脉状方解石和粒状黄铁矿充填;煤的吸附量受煤级控制,且在一定压力范围内,吸附量随压力增加而增大,吸附能力随压力增加而减小;煤层渗透率离散性较大,属中~高级渗透率.估算底板标高-2000m以浅潜在的煤层气资源量为427.31亿m3,优选出中等有利区块6个,其中FY区、QHY区、GZ区为煤层气勘探首选区块.%To assess CBM exploitation potential in the Xingtai coal-bearing region, collected coal samples from coal seam Nos. 2, 8 and 9 in different coalmines, carried out experimental analysis of coal lithotype, pore and fissure distribution, isothermal adsorption and wa-ter single-phase permeability. Through the volumetric method and integrated queuing coefficient method carried out prediction and as-sessment of CBM resources above floor elevation-2000 m. The result has shown that the target coal thickness and coal rank are moder-ate, thus have better CBM generation and preservation conditions. Contents of coal macerals vitrinite, inertinite and exinite are sequen-tiallydeceasing;moisture content increasing along with coalification degreeincreasing presents deceasing first than increasing;volatile matter decreasing along with coalification degree increasing. Porosity is increasing along with coalification degree increasing, and pore diameter inhomogeneously distributed;pore volume and specific surface area of micropores occupied largest proportion. Microfissure density belongs to grade I, part of fissures have filled with vein calcite and granular pyrite. Coal adsorptive capacity is controlled by coal ranks, within a certain pressure range, the capacity increasing along with the pressure increasing, while the adsorptivity deceasing along with the pressure increasing. Coal permeability has large discreteness, belongs to medium to high grade permeability. Estimated potential CBM resources above floor elevation-2000 m have 42.731 billion m3, optimized 6 moderate favorable blocks, among them, the blocks FY, QHY and GZ are preferred for CBM exploration.【期刊名称】《中国煤炭地质》【年(卷),期】2017(029)002【总页数】7页(P40-45,52)【关键词】煤层气;储层物性;资源量评价;区块优选【作者】高亮;上官拴通;张国斌;李英英;闫家栋【作者单位】河北省煤田地质局第二地质队,河北邢台 054000;河北省煤田地质局第二地质队,河北邢台 054000;河北省煤田地质局第二地质队,河北邢台 054000;河北省煤田地质局第二地质队,河北邢台 054000;河北省煤田地质局第二地质队,河北邢台 054000【正文语种】中文【中图分类】P618.11煤层气是一种新型洁净能源，其勘探开发已受到我国各级政府的高度重视[1]。
平顶山矿区戊、己煤层瓦斯特征及其赋存条件分析作者：常军敏来源：《硅谷》2009年第14期[摘要]主要对河南省平顶山矿区瓦斯赋存情况的分析研究，以指导煤矿预防瓦斯事故及合理开发利用提供科学依据。
[关键词]瓦斯分析处理利用中图分类号：TQ53 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2009）0720002－01一、概况平顶山矿区位于河南省中部，是我国中南地区最大的炼焦煤基地，含煤面积650km2。
矿区以李口向斜为主体构造，向斜呈北西向枢纽倾伏的箕形宽缓褶曲，两翼基本对称。
含煤地层为石炭系和二叠系，含煤7组60～88层，主要可采煤层10层，自上而下分别为：二叠系的丙3、丁5、丁6、戊8、戊9、戊10、己15、己16、己17和石炭系的庚20煤层，其中戊、己组煤层厚度大、分布广、储量丰富，是本矿区目前开采的主要煤层，而且瓦斯含量高、资源量丰富，因此通过对本区戊、己组煤层瓦斯资料进行收集、整理、分析，具有必要性又有可行性，可以为矿区在向深部开发过程中的瓦斯治理以及瓦斯作为洁净能源进行开发提供参考依据。
二、煤层瓦斯特征（一）煤层瓦斯成分。
本区戊、己组煤层瓦斯中含有二氧化碳（CO2）、氮气（N2）、甲烷（CH4）、乙烷（C2H6）、丙烷（C3H8）等气体，其主要成分为甲烷（CH4）。
由于本区勘探阶段采样点主要位于矿区中深部，CH4气体多数大于70～80%，CO2、N2相对较低。
根据瓦斯分带划分标准，对瓦斯带内的瓦斯样品点资料进行统计分析（见表1），可以进一步发现本区戊、己煤层瓦斯成分的特点：CH4气体占绝对优势，其平均值：戊组为87.44%，己组为84.39%，个别样品点CH4值更高，达到95%以上。
另一个特点是本区煤层瓦斯成分中，含有重烃气体，不仅含量较高，而且种类齐全，己组煤中表现更为明显。
如20-12孔，煤层瓦斯中含有C2H6、C3H8，C2H6高达28.42%，C3H8为4.48%。
（二）煤层瓦斯含量。
平顶山矿区煤层气资源及开发前景
梁尤平;胡菊;蔡海田
【期刊名称】《中国煤层气》
【年(卷),期】1995(000)001
【摘要】为了开发平顶山矿区的煤层气资源，1993年美国银龙勘探公司在平顶山施工了一个1511勘探孔，平顶山矿区1000m以浅内煤层气资源约1720亿
m3。
本文介绍了平顶山煤田的地质条件，分析了该煤田的煤层气赋存条件，描述了估算该煤田煤层气资源的计算方法，指出了平顶山煤田具有优越的开发前景。
【总页数】5页(P30-34)
【作者】梁尤平;胡菊;蔡海田
【作者单位】不详;平顶山矿务局局长。
河南省平顶山市467000
【正文语种】中文
【中图分类】TD712
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3.乌鲁木齐县塔拉德萨依矿区煤层气资源及开发前景 [J], 苏泽奎
4.乌鲁木齐县塔拉德萨依矿区煤层气资源及开发前景 [J], 苏泽奎
5.鹤岗矿区煤层气资源评估与开发前景预测 [J], 赵钧;王佑安
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平顶山矿区煤层气资源量预测浅探
李雪雁;吴亮;陈俊亮
【期刊名称】《中州煤炭》
【年(卷),期】2004(000)001
【摘要】通过对平顶山矿区的煤炭资源状况和地质条件分析,利用平顶山矿区所获得的样品,运用新的含气量测试方法,对平顶山矿区的各煤层含气量进行了对比、研究,认为戊煤组和己煤组具有煤层气勘探开发价值.
【总页数】2页(P17-17,27)
【作者】李雪雁;吴亮;陈俊亮
【作者单位】中国石化华北分公司勘探开发研究院,河南,郑州,450006;中国石化华北分公司勘探开发研究院,河南,郑州,450006;中国石化华北分公司勘探开发研究院,河南,郑州,450006
【正文语种】中文
【中图分类】P618.11
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第32卷第2期地球科学———中国地质大学学报Vol.32 No.22007年3月Earth Science —Journal of China University of G eosciencesMar. 2007基金项目:国家自然科学基金项目(No.40572091);国家重点基础研究发展计划课题(No.2002CB211702);中国地质调查局资助项目(No.20021010004);国家重点基础研究发展计划课题(No.2006CB202202).作者简介:姚艳斌(1978-),男,博士研究生,从事油气及煤层气地质研究工作.E 2mail :yaoyanbin @平顶山煤田煤储层物性特征与煤层气有利区预测姚艳斌1,刘大锰1,汤达祯1,唐书恒1,黄文辉1,胡宝林2,车 遥11.中国地质大学能源学院,北京1000832.安徽理工大学资源和环境系,安徽淮南232000摘要:通过对平顶山煤田采集煤样的煤质、煤岩显微组分、煤相、煤岩显微裂隙分析,低温氮比表面及孔隙结构和压汞孔隙结构测试,研究了该区的煤层气赋存地质条件、煤层气生气地质条件和煤储层物性特征.并采用基于GIS 的多层次模糊数学评价方法计算了该区的煤层气资源量,预测了煤层气资源分布的有利区.研究结果表明,该区煤层气总资源量为786.8×108m 3,煤层气资源丰度平均为1.05×108m 3/km 2,具有很好的煤层气资源开发潜力.其中,位于煤田中部的八矿深部预测区和十矿深部预测区周边地区,煤层累计有效厚度大,煤层气资源丰度高,煤层埋深适中,同时由于该受挤压构造应力影响,煤储层孔裂隙系统发育、渗透性高,是该区煤层气勘探、开发的最有利目标区.关键词:煤层气;平顶山煤田;储层物性;有利目标区.中图分类号:P618.130.2+1 文章编号:1000-2383(2007)02-0285-06 收稿日期:2006-05-20Coal R eservoir Physical Characteristics and Prospective Areas forCBM Exploitation in Pingdingshan Coalf ieldYAO Yan 2bin 1,L IU Da 2meng 1,TAN G Da 2zhen 1,TAN G Shu 2heng 1,HUAN G Wen 2hui 1,HU Bao 2lin 2,C H E Yao 11.Facult y of Energ y Resources ,China Universit y of Geosciences ,Bei j ing 100083,China2.Department of Resources and Environmental Engineering ,A nhui Universit y of Science and T echnology ,Huainan 232000,ChinaAbstract :Based on the elemental ,maceral ,micro 2fracture ,coal facies ,liquid nitrogen adsorption/desorption and mercury injection analyses ,the coalbed methane (CBM )geological characteristics ,coal reservoir physical characteristics ,CBM re 2sources and its exploration and exploitation prospect in Pingdingshan coalfield were systematically studied.The in 2place CBM resource was calculated using the f uzzy mathematics and stacking analysis of GIS (geographic information system )method.The results show that the in 2place CBM resources and the resources abundance in Pingdingshan coalfield are about 786.8×108m 3and 1.05×108m 3/km 2respectively ,which are very favorable for CBM exploration and development.The optimum target areas in this coalfield are the deep prediction districts of No.8and No.10coal districts ,where the coal reser 2voirs have higher coal thickness and CBM resource abundance ,good burial depth ,well connected pore 2cleat systems ,and higher permeability resulting f rom the tectonic stress.K ey w ords :coalbed methane ;Pingdingshan coalfield ;coal reservoir characteristics ;prospective and target area. 平顶山煤田位于河南省平顶山市,横跨宝、叶、襄、郏4县.东起洛岗正断层,西北至韩梁矿区,东北到襄郏正断层,南至煤层露头,整个煤田的勘探矿区和预测区面积约980km 2,煤炭探明储量和预测储量共计92亿t ,煤层气资源量786.8×108m 3,资源丰度平均为1.05×108m 3/km 2,具备良好的煤层气资源潜力.同时该区也是我国煤与瓦斯突发事故严重矿区,开发利用该区的煤层气具有充分利用资源、保地球科学———中国地质大学学报第32卷表1 平顶山煤田煤样煤质、煤岩显微组分和煤相分析T able1Elemental and maceral analyses of selected coals in Pingdingshan coalfield样品采样点煤层R o,m(%)煤质分析煤岩显微组分分析M ad(%)A ad(%)C ad(%)H ad(%)C/HV(%)I(%)Q(%)M(%)煤相Bk1八矿己组 1.090.6610.0379.12 4.32 1.3156.242.70 1.1干燥泥炭沼泽相Bk3八矿己组 1.120.6512.9876.18 4.14 1.3170.52900.5潮湿森林沼泽相Bk5八矿己组 1.130.6210.7177.66 4.2 1.3257.140.30 2.6干燥泥炭沼泽相Bk2-1八矿戊组0.980.8417.9270.91 4.02 1.2669.922.67.20.3活水泥炭沼泽相Bk2-3八矿戊组0.930.94 6.881.38 4.55 1.2882.913.8 3.3-活水泥炭沼泽相G z1高庄矿己组0.86 1.4717.9368.26 3.7 1.3213.972.311.9 1.9干燥泥炭沼泽相G z3高庄矿己组0.82 1.348.1277.48 4.57 1.2155.831.710.1 2.4干燥泥炭沼泽相G z5高庄矿己组0.74 1.4312.2474.32 3.97 1.3449.233.112.4 5.3干燥泥炭沼泽相Lk1六矿丁组10.9435.2254.18 3.24 1.1963.27.28.820.8活水泥炭沼泽相Lk3六矿丁组0.94 1.1537.1651.96 3.3 1.127.425.49.158.1活水泥炭沼泽相Lk5六矿丁组0.94 1.1111.9674.82 4.68 1.147710.111.7 1.2活水泥炭沼泽相证煤矿安全、保护环境等多重经济效益和社会效益.“九五”—“十五”期间,科研工作者对该区的煤层气资源条件和煤层气资源分布特征作过一定的研究(王洪林等,2000;苏复义等,2001),同时多家单位已在该区进行过煤层气的选区评价或勘探开发试验工作,但限于以往的认识水平及开发技术条件,没有在该区取得煤层气开发试验的突破(张遂安,2004).失败的主要原因之一是对该区煤层气气藏的不均一性认识不足,造成在井位选择和开发方案上出现了偏差.煤层气藏不均一性产生的主要原因是煤储层的不均一性,实践证明我国的煤储层不能套用美国煤层气开发的理论,我国的煤储层普遍存在“三低一高”的现象(汤达祯等,2003),从勘探选区到井网布置,甚至到煤层气储量评价,开展煤储层的精细定量描述工作势在必行(王生维等,2000,2004).本文通过对平顶山煤田煤储层的生气地质条件、煤储层物性特征及煤层气资源量分布发育特征的研究,评价了该区煤层气资源开发潜力,预测了煤层气资源有利区的分布.1 煤层气赋存地质条件平顶山煤田总体构造形态为宽缓的复式向斜,即李口向斜.向斜轴向NW2SE,向NW倾伏,两翼地层基本对称,地层走向290°～310°,倾角5°～20°,向斜轴部地层倾角变缓.发育次级褶皱及2组断层.本区经历了印支、燕山早期、燕山晚期及喜山4次构造运动.煤田构造变形受秦岭褶皱带演化的控制,煤田内均发育有由秦岭造山带指向地台内部的逆冲推覆构造.石炭系和二叠系地层为本区主要含煤地层,共含煤9组,计88层,一般40余层,总厚度近800m.煤层可采有效厚度一般为6～20m,具有西厚东薄、南厚北薄的特点.其中主要可采煤层为山西组的二1 (己16-17)煤和下石盒子组的三9(戊9-10)煤.二1煤厚度为0.14～20.54m,平均4.00m;煤层平均埋深在400～1200m,中部埋深较大,最深可达1500m;底板岩性主要为泥岩,分布在李口向斜的轴部及两翼的深部,其次为砂质泥岩和粉砂岩,在向斜北翼浅部连续分布,在向斜南翼呈3个不连续的朵状分布,砂岩盖层以条带状伸入砂质泥岩和粉砂岩分布区,分布范围非常有限(桑树勋等,1999);顶板一般为砂质泥岩和细砂岩.三9煤厚0～8.9m,平均为1.5m,埋深在200～1200m,中部埋深较大,最深可达1400m;顶板为泥岩、砂质泥岩和细砂岩,分布规律与二1煤类似;底板一般为泥岩.这2层煤在整个煤田内发育较稳定.从该区煤层的煤厚、埋深、煤层发育及赋存特征来看,除部分地区由于受到构造破坏而导致煤层气的逸散外,大部分地区有利于煤层气的富集.特别是在煤田的中部向斜轴部地区,地层倾角较缓,地质构造较简单,有效覆盖层厚,是煤层气开发选区的有利目标带.2 煤层气生气地质条件区内主采煤层煤岩镜质组最大反射率R o,m一般都在0.8%～1.2%之间(表1),为基本上未受叠加热场影响的深成变质煤,煤变质程度呈自西而东,由682 第2期 姚艳斌等:平顶山煤田煤储层物性特征与煤层气有利区预测南向北,由浅部到深部逐渐增高的趋势.整个煤田以1/3焦煤为主,肥、气煤次之.据井下观察和实验室分析测试,区内主采煤层以光亮-半亮型煤为主,其次为半暗型与暗淡型.煤层结构为条带状、均一状、线理状或其他结构,具块状及层状结构.煤岩显微组分中以镜质组(V)为主,一般都在50%～80%之间,其次是惰质组(I),含量一般在15%～40%之间,壳质组(Q)和矿物质(M)含量较少(表1).总体上,由浅到深,由北向南,煤岩镜质组含量逐渐增高,煤岩类型逐渐接近于光亮煤.元素分析结果表明,该区碳含量较高,一般在50%～80%之间,平均71%;氢含量一般3.3%～4.5%,平均4.1%;碳氢原子含量比一般1.12～1.34;煤中水分含量一般0.6%～1.5%,灰分含量一般7%～37%(表1).煤相分析结果表明,该区主采煤层的煤相主要为活水泥炭沼泽相和潮湿森林沼泽相,部分为干燥森林沼泽相,其中山西组和下石盒子组底部煤层主要为活水泥炭沼泽相,中部以潮湿森林沼泽相和活水泥炭沼泽相互层为主,而顶部煤组多为干燥森林沼泽相(表1).总的来看,该区的煤岩、煤质及煤级特征与美国已经成功实现商业化开发的黑勇士盆地类似(He2 witt,1984;Pashin,1998),该区分布较多的活水泥炭沼泽相和潮湿森林沼泽相也说明该区具有良好的生气地质条件.3 煤层气储层物性特征3.1 煤储层显微裂隙发育特征显微裂隙是沟通孔隙与宏观裂隙的桥梁,其发育程度影响储层的渗透性能.本次研究中,采用了德国L EITZ公司生产的LABORLXE12POL的荧光显微镜(50倍物镜)对采集的样品进行了显微裂隙研究.研究发现,该区煤储层显微裂隙非常发育,平均裂隙密度一般达到2～52条/cm2,尤其是该区的二1煤和三9煤,其裂隙密度大部分都在17条/cm2以上,有的甚至达到50条/cm2以上,这在华北其他区煤储层中是罕见的(姚艳斌等,2006).从裂隙发育类型来看,以宽度<5μm且长度≤300μm的裂隙最发育,约占54.3%～94%,平均76.5%;其次是宽度<5μm且300μm<长度≤1mm的裂隙,约占5.1%～46.4%,平均19.3%;而宽度>5μm的宏观图1 平顶山煤田煤样压汞曲线Fig.1Mercury2injection curves of selected coals in Ping2 dingshan coalfield图2 平顶山煤田煤样低温氮吸/脱附曲线Fig.2Liquid nitrogen isotherm adsorption/desorption on se2 lected coals in Pingdingshan coalfield能辨认的裂隙较少.该区广泛发育显微裂隙,可能是由于煤层受后期挤压应力改造而造成的(Li,2001; Li and Ogawa,2001;郭德勇等,2002).3.2 煤储层孔隙系统发育特征3.2.1 压汞孔隙特征 压汞测试由中石油廊坊分院储盖层实验室采用S Y/T534621994标准,在9410型全自动压汞仪上测试获得.据压汞孔隙度实测结果,该区煤储层孔隙度变化较大,一般都在4%～10%之间;驱排压力在1.65～13.62M Pa,平均为7.93MPa,退汞效率为38.72%～89.23%,平均为72.95%.从区域分布来看,西部较东部高,北部较南部高.据4块样品的压汞实验测试曲线观察(图1),孔隙结构最好的是高庄矿的G z1号样,反映了各级别孔隙均较发育,孔喉之间的连通性好,有利于煤层气的聚集、运移和解吸;其次是八矿的Bk4号样,孔隙类型以小孔为主,其他孔较少,小孔与大、中孔之间的连通性差.该类孔隙类型对煤层气的聚集和运移的贡献为中等;其782地球科学———中国地质大学学报第32卷表2 平顶山煤田2000m以上煤层气资源量计算结果Table2CBM resources above2000m in Pingdingshan coalfield矿区累计煤厚(m)面积(km2)煤炭储量(108t)煤层气资源量(108m3)资源丰度(108m3/km2)勘探区/预测区累计煤厚(m)面积(km2)煤炭储量(108t)煤层气资源量(108m3)资源丰度(108m3/km2)十一矿15.5 3.8 1.3 5.2 1.39韩梁勘探区22.163 4.4235.40.56九矿16.20.80.070.30.35宝丰预测区2274 2.9123.20.31五矿16.77.5 1.2 4.80.64百牛岗预测区14.2480.577.10.15七矿16.310.1 1.34 5.40.53首山预测区7.914011.671401六矿17.210.3 1.54 6.20.6八矿深部预测区14.122 4.2735 1.59四矿18.5 5.8 1.18 4.70.82十矿深部预测区14.122 4.3735 1.59二矿18.5 2.10.27 1.10.51一四六矿深部预测区14.736 5.1133.20.92三矿18.5 2.10.160.70.31滑角一井预测区156313.29160.8 2.55一矿1712.5 2.39.20.74滑角二井预测区15.55211.25123.8 2.38十矿15.88.30.9740.48堂街预测区 5.61208.4872.90.61十二矿15.80.80.93 3.7 4.95冢头预测区7.3171 4.5218.10.11八矿15.840.3 5.4832.90.82九宫山井田9.664 3.7321.20.33红旗矿14.1 3.80.79 3.10.84平顶山煤田煤层气资源量合计:786.8×108m3他2个样为六矿的L k3号样和Bk221号样,这2个样品的孔隙以微小孔为主,小孔与大、中孔间连通性差,不利于煤层气的聚集和扩散、运移.3.2.2 低温氮孔隙特征 煤储层孔比表面积及孔径分布采用低温氮吸附仪(ASA P2000型)测定,测试单位为中石油廊坊分院储盖层实验室,测试标准为S Y/T615421995.据测试结果,研究区主采煤层的B ET比表面积为0.35～3.91m2/g,平均为0.68m2/g,BJ H总孔体积在2.14～14.4mL/g,平均5.52mL/g.据4块样品的低温氮吸附及脱附测试曲线,该区孔隙类型主要有3种.第1种为高庄矿的Gz1号样(图2a),特点是孔隙最大吸附量非常大,达到9.6mL/g,压力的增大开始时增长平缓,在压力接近P0时开始迅速增加.反映孔隙类型为:从微孔到大孔各个孔径段的孔隙均较发育且连通性较好的孔隙结构,这种孔隙对煤层气的聚集和开发最有利.第2种是六矿的L k3号样(图2b),特点是最大吸附量约2mL/g,吸附线稳定上升,解吸线在中间压力段出现滞后环.反映的孔隙类型为:孔隙发育以微孔为主,微孔是开放型的“墨水瓶”孔,这种孔隙利于煤层气的聚集,但因为存在瓶颈孔隙,所以对开发不利.第3种是八矿的Bk4和Bk221号样(图2b),最大吸附量约1.5mL/g,吸附线和解吸线平行,在开始段几乎不上升,在压力接近P0时才急剧上升.反映的孔隙类型是微孔(或小孔)发育且占绝对优势,其他孔不发育,多为连通性不好的死孔隙,这种孔隙对煤层气的开发不利.3.2.3 孔隙结构类型 压汞法一般用于测量孔径大于3.75nm以上范围内的孔隙结构特征,低温氮法所测定的孔径范围为1.7～300nm之间.为了精确得出该区煤储层的孔隙结构特征,笔者将这2种方法相结合,分析得出了该区的孔隙结构分布特征.该区煤储层的孔隙结构特征区域非均质性较大,在煤田西南部的六矿以微孔为主,约占64%;小孔其次,约占30%;在煤田中南部的八矿以小孔为主,约占76%;微孔其次,约占13%;而位于西北部的高庄矿以小孔为主(微孔20%,小孔50%,中孔24%,大孔6%),而各级别孔隙均发育.从孔隙结构来看,高庄矿最有利,八矿和六矿相对稍差.3.3 煤储层渗透率据研究区12件煤岩样品实验室渗透率测定结果,该区的煤储层的渗透率值级差较大,其中三9煤层渗透率为(0.806～27.7)×10-3μm2,平均为5.7×10-3μm2;二1煤为(0.001～10.02)×10-3μm2,平均5.08×10-3μm2.由于测试样品较少,不能完全确定该区的渗透率好坏,但从几个样品的测试来看,确实存在一部分高渗透率区域.从井下观察来看,该区的煤岩体结构类型多为原生-破裂结构,糜棱煤少见.顺层构造滑动造成该区的构造煤呈层发育,在剖面上形成特征的硬煤-软煤-硬煤“三层结构”即“两硬夹一软”的特征(Li, 2001;郭德勇等,2002).煤层中间的软煤带(又称碎裂煤)是瓦斯高突煤层.同时由于受构造及挤压应力的作用,煤层甲烷含量高、孔裂隙系统发育、渗透性强.这些软煤带除部分受构造破坏严重而形成882 第2期 姚艳斌等:平顶山煤田煤储层物性特征与煤层气有利区预测图3 平顶山煤田煤层气勘探开发有利区分布区块Fig.3Prospective and target areas for CBM exploitation and exploration in Pingdingshan coalfield糜棱煤外,均是煤层气开发的有利目标层(Li ,2001;Li and Ogawa ,2001).4 煤层气资源量评价煤层气的勘探开发,首先要求勘探区煤层中赋存足够的煤层气资源作保证.因此,煤层气资源量成为勘探开发决策的重要依据之一.前人(叶建平等,1998;张新民等,2002)对该区的煤层气资源评价均建立在大区评价的基础上,这样的煤层气资源量计算结果对于单个矿区来看显得精度不够,不能够指导研究区内煤层气资源勘探开发选区,因此笔者对该区的资源量进行了重新计算.本次资源评价在原来煤田内各矿区、勘探区和预测区的基础上,又进行了进一步的网格细分,采用1km ×1km 划分单元网格,在地理信息系统的数字平台下(采用美国MA PInfo 公司的桌面地理信息系统软件MA PInfo Professional 7.0)进行了网格叠加计算(姚艳斌等,2005),求得了该区内各矿区(井田)、勘探区、预测区的资源量、资源丰度等数据(表2).平顶山煤田(包括韩梁矿区)煤层气资源量共计约786.8×108m 3,资源量最大的地区分布在中部的首山预测区、滑一井预测区等地区;该区煤层气资源丰度约(0.3～4.9)×108m 3/km 2,平均1.05×108m 3/km 2,高丰度区也主要分布在矿区的中部地区.5 煤层气资源有利区预测从该区煤层气赋存条件、煤层气生气地质条件、煤层气储层物性特征、煤层气资源量等4项条件来看,该区的大部分开发条件虽然比我国目前进入商业化试开发的沁水盆地南部地区略差,但是相对华北其他区域较好,从治理瓦斯事故同时开发利用煤层气的角度,应该加快投入煤层气资源的开发.为了在平顶山煤田确立合理的目标区,笔者采用“基于GIS 的多层次模糊数学方法”,从煤储层地质特征、煤储层物性特征、煤层气封盖特征三大项,煤厚、煤级、孔隙度、渗透率、埋深、构造地质条件等12小项,对该区煤层气有利区域进行了综合评价和预测(姚艳斌等,2005).预测结果表明,该区最有利的地区为煤田中南部(李口向斜的南部)的十矿和八矿深部预测区周围,较有利区主要分布在煤田东南部首山预测区及煤田中部的滑一井预测区的东部地带;其他为较不利区和不利区(图3).选择八矿和十矿深部预测区作为最有利的目标区,主要有以下原因:第一,该区位于李口向斜的南部,地质条件稳定,地层倾角小,有效煤厚一般为11～15m ,具备良好的煤层气赋存条件;第二,煤变质条件中等,镜质组最大反射率约1.3%,煤岩以镜煤为主,镜质组含量约68%左右,具备良好的生气潜力;第三,煤层甲烷含量高、煤层气资源丰度高,具备良好的资源条件.最后,目标区煤层埋深适中,两主采煤层一般都在600～800m 之间,且煤层孔裂隙系统发育,渗透性好,是该区煤层气资源开发的最有利地带.982地球科学———中国地质大学学报第32卷R eferencesGuo,D.Y.,Han,D.X.,Zhang,J.G.,2002.Research on the occurrence and distribution of structural coal in Ping2 dingshan coal district.J ournal of China Coal S ociet y, 27(3):249-253(in Chinese with English abstract). 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