张庆龙 吴财芳
( 1. 中国矿业大学资源与地球科学学院 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: 六盘水是我国南方重要的煤层气富集区，处于黔西、滇东、川南晚二叠世上扬子聚煤盆地的富煤中心地带。在对六盘水煤层气地质特征研究的基础上，分析断层、褶皱、埋深对该区煤层含气量的影响，同时结合煤层气资源量计算方法算出埋深范围、平均煤层厚度、含气量，采用国土资源部 2006年组织的 “全国新一轮煤层气资源评价”项目的标准来评价煤层气资源类别，将煤层气资源分为Ⅰ类、Ⅱ类和Ⅲ类三个资源类别。用此方法对本区其他向斜进行资源评估，得出该区 1000 m 以浅多为Ⅰ类资源，并且资源级别随着埋深的增加呈降低趋势。
关键词: 煤层气 地质控因 资源评价 六盘水
The Coal Geological Factors for the Storage of Gas and Coal- bed Methane Resources Evaluation Research to Liupanshui
ZHANG Qinglong Wu Caifany
( 1. The scholl of Resources and Earth Science，China University of Mining and Technology， Xuzhou 221008，China 2. Key Laboratory of coalbed Methane Resources and Reservoir Formation， Xuzhou 221008，China) .
Abstract: Liupanshui is an important coal bed methane-rich region in western Guizhou， eastern Yunnan，which located in southern Sichuan Yangtze Late Permian coal basins of southern China in coal- rich center of the world. Geological characteristics of coal-bed methane in the study of Liupanshui， based on analysis of faults，folds，depth of coal seam gas content in the area of influence，combined with calcu- lation of CBM resources calculated depth range，the average coal seam thickness，containing gas，organ- ized by Ministry of Land Resources in 2006 . Launch “ National new round of coal-bed methane resources evaluation”project to evaluate the coal-bed methane resources in the standard category，divided the coal- bed methane resources into Ⅰ ，Ⅱ and Ⅲ Category of three resource categories. With this method on the other syncline to resource assessment， drawn to the area down below 1000 m named as Category Ⅰ re- sources，and depth with the increase in resource level is decreasing.
Keywords: CBM; Reasons of geology control ; resource assessment; Liupanshui
煤层气富集的必要前提是生成、储集、封盖、保存等条件及其动态发展过程的有利配置，是构造因素控制之下诸多地质因素综合作用的结果［1］。本文以六盘水部分地区主要含气煤层为例，在分析断层、褶皱、顶板岩性、埋深对该区煤层含气量的影响的基础上，采用国土资源部2006年组织的“全国新一轮煤层气资源评价”项目的标准来评价煤层气资源类别，为研究区煤层气勘探开发提供了依据。
1 研究区控气地质因素分析［2］
1.1 断层、褶皱对煤层气赋存的影响
1.1.1 断层对煤层气赋存的影响
地质构造中的断层破坏了煤层的连续完整性，使煤储层煤层气条件发生了变化。不同性质的断层构造对煤储层煤层气的保存与释放是截然不同的。挤压应力产生的压扭性断裂与裂隙一般闭合程度高，煤层气运移十分困难，同时由于挤压作用，围岩及煤层变的更加致密而有利于煤层气保存。张应力则形成张性的裂隙和断层，有利于煤层气的释放。压性及压扭性断层对突出的控制作用及其分布特征与断层带的应力状态是相对应的。断层带的应力状态相对比较低，而在断层两侧其应力状态会发生显著变化，不但应力值显著增加，且主应力的作用方向也有明显的变化，在距断层一定的距离以外，其应力状态才逐渐恢复到正常的应力状态。
有的断层有利于煤层气排放，也有的断层对煤层气排放起阻挡作用，成为煤层气逸散的屏障。前者成为开放性断层;后者为封闭性断层。断层面附近由于构造应力释放而成为低压区，煤层甲烷大量解吸，并从断层面逸散，使煤层含气量急剧下降。但在远离断层面(150～250m)的两侧一般形成两个平行断层呈对称的条带状构造应力高压区，煤层甲烷含量相对升高，成为阻止煤层甲烷进一步向断层运移的天然屏障，高压区过后仍为原压带(图1)。
图1 断层构造与煤层含气量关系示意图［3］
六盘水属于扬子沉积盆地黔西坳陷的一部分，称为六盘水断坳。受水城—紫云断裂带、师宗—贵阳断裂带、盘县—水城断裂的控制，使六盘水断坳成为向东凸出的三角地带。水城—紫云断裂带，走向北西，长300km以上。师宗—贵阳断裂带南西起云南师宗、弥勒，北东至贵阳、瓮安一带，长350km以上，与上述垭都—紫云断裂是同一应力发生的一组交叉断裂。盘县—水城断裂位于贵州西部盘县、水城、赫章一带，南北向展布。
1.1.2 褶皱对煤层气赋存的影响［4］
背斜构造的两翼与轴部中和面以下表现为压应力，特别是中和面以下出现明显的应力集中，这些部位为高压区。背斜轴部中和面以上表现为拉张应力，产生大量的张性裂隙或正断层，应力快速释放，为低压区。煤层气在背斜的两翼能较好地封存，在轴部就要看煤层与中和面的关系，中和面以上煤层气逸散，中和面以下煤层气聚集。但当煤层埋深较大且顶板为厚层泥岩时，上覆地层应力使泥岩封盖层表现为塑性，拉张应力只会加大塑性变形，不会产生开放性裂隙，顶板保持良好的覆盖性能，两翼煤层中的甲烷也会向轴部运移，造成煤层的高含气性，此时中和面以上仍富集煤层甲烷，且游离气占相当大的比例。向斜构造两翼与轴部中和面以上表现为压应力，中和面以上表现为明显的应力集中，为高压区;中和面以下表现为拉张应力，由于煤层往往埋深较大，只产生少量开放性裂隙，释放部分应力，形成相对低压区。向斜的两翼和轴部中和面以上是有利于煤层气封存和聚集的部位，特别是向斜的轴部是煤层气含量高异常区。当煤层埋深较大，顶板为厚层泥岩时，中和面以下也会出现煤层甲烷聚集［2］(图2)。
图2 褶皱构造与煤层含气量关系示意图［2］
六盘水地区面积115×104km2，属于黔西、滇东、川南晚二叠世上扬子聚煤沉积盆地的一部分。现今的聚煤—煤层气盆地即是其中的向斜和复式向斜(即聚煤—煤层气构造盆地)，这些盆地的面积达5000余平方千米。对煤层气富集高产起控制作用的重要向斜有:盘县复向斜、六枝向斜、郎岱向斜、格目底向斜、补郎向斜青山向斜(图3)。
由图4看出在六盘水向斜及其附近含气量较其他地方大，威舍向斜和青山向斜尤其明显。对煤层气富集高产起控制作用的重要向斜有:盘县复向斜、六枝向斜、郎岱等向斜。
1.2 煤层埋深对煤层气赋存的影响
大量实际资料表明，在一定深度范围内，煤层的含气量随埋藏深度增大而增加。主要是由于煤化作用的程度与煤层埋藏深度密切相关，而成岩过程中瓦斯的生成和逸散也与煤层埋藏深度有关。
图3 六盘水主要聚煤—煤层气盆地、向斜分布图
图4 六盘水各向斜的煤层气资源量
对六盘水地区16个向斜埋深200～1500m内的煤层气含气量进行分析，由于六盘水地区埋深200m以浅的煤层气含量较低，一般小于5m3/t，100～1500m的煤层气含气量大致分布在10m3/t以上，而1500m以深的煤层气含量虽高但不易解吸，因此影响了煤层气资源有效的开发和利用［5］(图5)。
图5 选区埋深与含气量的关系
2 研究区煤层气资源评价
2.1 资源评价基本参数
对选区煤层气的主要赋存条件进行分析，结合体积法、气藏数值模拟法、类比法得出选区四个向斜构造的数据。根据选区的地质构造、煤层赋存情况，发现背、向斜控气作用明显，煤层气具有很强的分区分带特征，计算块段划分比较容易。该区煤层气资源量计算采用体积法［6］。由于勘查条件所限，只能得到埋深范围、平均煤层厚度、含气量的数据(如表1)。
表1 选区埋深范围、平均煤层厚度、含气量的数据
2.2 煤层气资源类别评价标准
为与全国评价结果接轨，采用国土资源部2006年组织的“全国新一轮煤层气资源评价”项目的标准来评价煤层气资源类别。将煤层气资源分为Ⅰ类、Ⅱ类和Ⅲ类三个资源类别。煤层气资源类别主要由单层煤厚、含气量、煤层埋深、煤层渗透率和煤层压力特征等五项参数决定。各参数赋分标准见表2，五项参数分值相加，得到资源的评价总分。
表2 煤层气资源类别评价参数取值标准
考虑不同的勘探程度，分以下三种情况确定资源类别:
(1)当五项因素同时参与评价时，Ⅰ类资源:积分>180分;Ⅱ类资源:180～140分;Ⅲ类资源:<140分。
(2)当缺乏某一参数时，Ⅰ类资源:>160分;Ⅱ类资源:160～120分;Ⅲ类资源:<120分。
(3)当缺乏某两项参数时，Ⅰ类资源:>110分;Ⅱ类资源:110～70分;Ⅲ类资源:<70分。
2.3 研究区资源评价结果
根据表2以及第(3)条的要求来对四个矿区进行打分(表3)。
表3 选区资源评价的计算结果
根据上表得出，威舍向斜、青山向斜、土城向斜1000m以浅均为Ⅰ类资源，四个分区1000～1500m均为Ⅱ类资源。用此方法对本区其他向斜进行资源评估，得出该区1000m以浅多为Ⅰ类资源，随着埋深的增加资源级别呈降低趋势。
3 结论
通过对六盘水煤区断层、褶皱、顶底板岩性、煤层埋深进行分析，结合埋深范围、平均煤层厚度、含气量等参数，计算了研究区不同深度不同区域煤层气资源量。按照煤层气资源类别评价的方法，将煤层气资源分为Ⅰ类、Ⅱ类和Ⅲ类三个资源类别。同一个向斜的分值随埋深的增加呈减少的趋势，相应的资源级别也就降低;同时用此种方法对本区其他的向斜也进行资源评估，得出该区1000m以浅多为Ⅰ类资源，且都有随着埋深的增加资源级别呈降低趋势。
参考文献
〔1〕桂宝林.1999.六盘水地区煤层气地质特征及富集高产控制因素.石油学报，3(20):32～37
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〔3〕桑树勋，范炳恒，秦勇.1999.煤层气的封存和富集.石油与天然气地质，(20):104～107
〔4〕傅雪海，秦勇，韦重韬.2007.煤层气地质学.徐州:中国矿业大学出版社，56～58
〔5〕罗斌，张俊凡.2010.贵州省六盘水市钟山区第五煤矿矿井瓦斯地质图编制.1～8
〔6〕陈本金，温春齐.2008.六盘水地区煤层气开发利用前景.贵州地质，(25):270～274