沁水盆地煤层气资源量评价与勘探预测

加工转化

沁水盆地煤层气资源量评价与勘探预测

薛 茹1 毛灵涛2

(1 郑州航空工业管理学院建筑工程管理系,450015;

2 中国矿业大学(北京)煤炭资源与安全开采国家重点实验室北京100083)

摘 要 根据 煤层气资源/储量规范(试行) 中的容积法对沁水盆地煤层气资源进行

计算,提出了综合考虑区域构造单元、含煤地层沉积特征和实际分布范围来划分计算单元的

划分原则,并对沁水盆地煤层气资源的勘探进行了预测分析。

关键词 煤层气 资源评价 沁水盆地 盖层 气藏

1 沁水盆地地质概况

沁水盆地位于山西省中部及东南部,东以平定-昔阳-左权-长治-晋城一线的煤层露头线为界,西至霍山隆起以东煤层露头线与汾河地堑的东部边界,南起阳城,北抵盂县、寿阳。盆地长轴总体呈NNE向延伸,南北长约320km,东西宽约180km,有效含煤面积31100km2。

盆地的沉积盖层自下而上依次为本溪组、太原组、山西组、下石盒子组、上石盒子组和石干峰组。其岩性以含砾砂岩、砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩、粉质泥砂岩、泥岩及煤层等,其中能够对煤层气起到封盖作用的岩性主要是泥质岩类,包括粉砂岩、泥质粉砂岩、粉沙泥质岩及泥岩。就含煤层段而言,泥质岩很发育,山西组泥岩百分含量在60%左右,太原组泥岩百分含量在50%以上,且变化范围不大,全区稳定发育,是煤层气吸附储集的良好盖层。

煤层不仅是煤层气藏的源岩,同时又是煤层气藏的储层。煤层的稳定发育并具有一定的厚度和规模是煤层气富集的基础。沁水盆地稳定发育的主要可采煤层主要是太原组和山西组,煤层总厚度变化在3 65~18 5m之间。其平面展布规律,在南北方向上是由北向南煤层增厚,在东西方向上是由西向东煤层变厚。

2 煤层气资源评价

2 1 资源量计算方法的确定

煤层气资源量的大小、分布是煤层气地质评价的重要内容,也是煤层气开发前经济预算的主要依据。煤层气资源量计算的准确与否直接影响到煤层气开发的经济效益。所以,煤层气储量计算单元的划分、资源量计算方法及计算参数的确定等问题,是当前煤层气科技工作者的工作重点。

目前,国内外普遍的作法是以煤样的含气量和煤炭储量的乘积求出煤层气资源量[8]。其中含气量以混合气体含气量来计算,煤炭储量以可开采煤层计算。然而,有实例证明,这种计算方法所得计算结果往往与气井的实际产量相矛盾。鉴于煤层气与天然气的明显差异,本文在进行沁水盆地煤层气资源计算时根据 煤层气资源/储量规范(试行) 中的容积法,对全盆地范围内的煤层气资源量进行计算。

所谓容积法,即:

Q i=C i H i D 10-2(1) G j=Q j A j(2) G= G j(3)式中:Q j I单元资源丰度,108m3/km2;

C i I单元的煤层气含量,m3/t;

H i i单元煤层厚度,m;

G i i单元煤层气资源量,108m3;

D i单元煤层平均容重,m3/t;

A i i单元资源量计算面积,km2;

G 煤层气总资源量,108m3。

2 2 资源量的计算

2 2 1 计算过程

66中国煤炭第33卷第5期2007年5月

(1)划分区块及计算单元。综合考虑矿区划分、构造单元、自然边界与边界构造等因素,将盆地划分为13个区块,再据3煤和15煤的埋深将每个区块划分为3个计算单元。

(2)划分计算微元。在划分计算单元的基础上,据丰度等值线图细化为各计算微元。

(3)求取各计算微元的煤层气资源丰度平均值及微元面积,用公式(2)计算出各计算微元的煤层气资源量。

(4)用公式(3)累加出沁水盆地的煤层气资源量总量。

2 2 2 确定区块边界,划分资源量计算块段

据沁水盆地的地层产状及煤炭开采情况,并与有关地区的资料类比,推测甲烷风化带深度为300m,所以资源量计算面积只涉及煤层埋藏深度大于300m的煤层分布区。参与计算的煤层,包括大于可采厚度的所有山西和太原组煤层。

沁水盆地煤层气资源量计算的单元是考虑区域构造单元、含煤地层沉积特征和实际分布范围来划分的,划分原则如下。

(1)按边界:综合考虑构造边界、自然边界、井田边界、深度边界等因素。

(2)分煤层:由于山西组3号、太原组15号煤层是沁水盆地的主要可采煤层,同时又是煤层气开发的主要目标煤层,因此,资源量计算除计算全盆地所有可采煤层的煤层气资源总量外,还单独计算了3号煤层和15号煤层的煤层气资源量。

实际计算中,首先按盆地中轴线将盆地划为东西两部分,再考虑边界因素由北向南沿盆地顺时针方向划分为13个计算区块。同一区块内再按埋深(风化带~900m,900~1500m,>1500m)划分为3个计算单元。

2 2

3 计算参数的确定

计算沁水煤层气田的探明地质资源量、控制地质资源量及预测地质资源量,所需计算参数主要有含气量、含气面积、煤层厚度、煤的密度(容重)、资源丰度等。对于勘探程度较高的地区,计算煤层气资源量所需的参数一般都能得到,可直接进行计算。对于资料欠缺的地区,可采用间接法或类比法加以确定。如可以利用含气量与埋深(或压力)的关系推测深部煤层的含气量,或通过未知区与已知区煤层气地质条件的对比分析,估算未知区的煤层气含量等。2 2 4 计算结果

各主要煤层的煤层气资源量计算结果见表1。由表1可知,通过对沁水盆地划分的13个区块共计31个计算单元进行煤层气资源量的计算,在煤层埋深风化带以深区域内,计算面积750410 2km2,煤层气资源量共计69235 477 108m3。其中:3号煤层为:15006 892 108m3;15号煤层为:18696 067 108m3。

表1 沁水盆地各主要煤层的煤层气资源量计算表

埋深/m

煤层气资源量

3煤层

/108m3

15煤层

/108m3

总煤

/108m3 300~9008620 3638041 78225709 760

900~15004331 575499 04118813 078

>15002055 0065155 24324712 640

合 计15006 9418696 0769235 48

3 沁水盆地煤层气勘探潜力分析

实测资料统计表明,沁水盆地煤层含气量总体比较高。由晋城煤业集团与美国美中能源公司联合进行的潘庄煤层气试验区已钻成7口试验井,实测含气量3号煤层平均为13m3/t,15号煤层平均为18m3/t。中联煤层气公司在屯留和枣园煤层气试验区,实测含气量3号煤层平均为14 98m3/t,15号煤层平均为16 62m3/t,经过几年的排水试气工作,煤层气单井产量可达4300m3/d以上,这些均显示了沁水盆地煤层气资源具有良好的勘探前景。

从资源量及实测资料来看,沁水盆地的煤层气资源比较丰富,有较大的开采价值。

参考文献:

[1] 张全国 国内外煤层气的开发与进展[J] 中国沼气,1999(2)

[2] 邢平伟,景玉海 煤层气开发与利用现状[J] 山西煤炭,2001(2)

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[4] 王海生 山西沁水煤田南段煤层气资源[J] 煤, 2003(4)

[5] 赵庆波等 中国煤层气研究与勘探进展 徐州:中国矿业大学出版社,2001

[6] 洪峰,宋岩,赵孟军等 沁水盆地盖层对煤层气富集的影响[J] 天然气工业,2005(12)

[7] 孙茂远 煤层气开发利用手册 北京:煤炭工业出版社,1998(责任编辑 康淑云)

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