抚顺矿区煤层气资源条件综合分析

Vol.21 No.5 Journal of Liaoning Technical University Oct. 2002

文章编号：1008-0562(2002)05-09-03

抚顺矿区煤层气资源条件综合分析

饶孟余１，胡爱梅２，李明宅２　

（1．石油大学 资源与信息学院，山东 东营，257061；2．北京中联煤层气研究中心 北京100011）

摘 要：通过对抚顺矿区煤层气地质特征、储层特征及煤层气资源量的系统而深入分析，认为该区煤层气资源条件良好，主煤层巨

厚而集中、煤阶相对较高、煤岩类型有利于煤层气的生成、主煤层顶板的巨厚油页岩有利于煤层气的保存、且含气量相对较高、渗透性好、1200m以浅的煤层气资源量还有41.65×108m3。同时对矿区井下瓦斯抽放利用和煤层气利用的下游市场进行了评述，指出抚顺矿区是使我国煤层气产业走出困境，寻求突破的最佳试验战场。

关键词：抚顺矿区；煤层气；资源条件

中图号：TD 98 文献标识码：A

０　　引　　言　

抚顺矿区位于辽宁省抚顺市浑河南岸，走向NEE，南北倾斜，其范围西起古城子河，东止东洲河，走向长18km，宽2km，面积36km2。下辖龙凤矿、老虎台矿、胜利矿、西露天矿及东露天井田和古城子井田，煤炭生产能力为870×104t/a，近年来由于“限采保城”的需要，龙凤矿和胜利矿相继关闭。抚顺矿区是我国煤矿瓦斯抽放最早的矿区，目前井下瓦斯抽放量和利用量均居全国第一位。抚顺矿区虽然面积不大，由于其特殊的煤层气地质条件和储层条件，一直受到人们的普遍关注。我国煤层气藏普遍具有低压(压力系数<0.8)、低渗（<1mD）、低饱和(<70%)等三低现象，而抚顺矿区则有别于其它地区，其根本原因是什么？本文对此进行深入系统的探讨和分析，并对其开发利用前景进行评价。

存气体的多少，取决于煤层自身的性质和保存条件，煤层气地质特征和储层特征对煤层气资源的开采潜能和开发前景有着不同程度的影响，而资源量是煤层气开发的基础，所以，煤层气地质特征、储层特征和煤层气资源量是煤层气资源条件的具体体现。

１．１　　抚顺矿区煤层气地质特征分析　

抚顺矿区的煤系地层为新生界下第三系的老虎台组、栗子沟组和古城子组，分别赋存了Ｂ层煤、Ａ层煤和本层煤。煤层埋深多在１　０００ｍ以浅，其中本层煤厚度巨大，是矿区的主要可采煤层，也是煤层气的目标煤层。本层煤是由５～３８个煤分层组成的复合煤层，最厚达１３４ｍ，一般５０ｍ左右。富煤带方向与盆地长轴和地层等厚线方向一致，呈ＥＷ向展布（图１）。　

１　　抚顺矿区煤层气资源条件分析　

煤层既是生气源岩，又是储气层，煤层现今保

　 利 矿 胜　

露 天 西 露 天矿 矿

老 虎 台 矿

龙 凤 矿

东 露 天 矿

1—煤厚大于80m； 2—60～80m； 3—40～60m； 4—20～40m； 5—煤厚小于20m

图１　　抚顺矿区本层煤厚度变化图　

Fig.1 the outline of the thickness of seam in Fushun mine field　

收稿日期：2001-09-28

作者简介：饶孟余（1967-），男，安徽 全椒人，博士生。本文编校：孙树江

550 辽宁工程技术大学学报 第 21卷 富煤带分布于西露天矿、老虎台矿和东露天矿，煤厚超过６０ｍ和８０ｍ（韩德馨等，１９８０），这为煤层气资源的高度集中提供了丰富的物质基础。　抚顺矿区形成的年代虽然很新，但其主煤层的煤阶却达到了长焰煤和气煤阶段，镜质组最大反射率值为０．５２５％～０．７６０％，具有一定的热解生气能力；而中国其它地区第三纪煤层均为褐煤，属生物气阶段。究其原因，该区现今地温梯度高达３．６～４．５７ｏＣ／１００　ｍ，高于正常地温梯度（２．５～３　ｏＣ／１００　ｍ）。除了上覆地层所产生的正常地热场外，还有浅成、高温、作用时间短的岩浆热变质（庄新国等，１９９３）；另外，主煤层厚度大，具有较大的热容量和较小的热导率，是很好的聚热层；主煤层上部是导热性差的页岩与油页岩，构成良好的热盖层；主煤层下部砂岩、玄武岩及基底变质岩的热导率较高，加之正断层的发育，构成较好的热导层，有利于下部热向上部传导。这些是该区煤阶相对较高的主要原因。也是抚顺矿区煤层气含量高的原因所在。　

抚顺矿区本层煤的宏观煤岩类型主要为光亮型和半亮型，其含量大多在９０％以上，半暗型和暗淡型一般为１０％左右。这样的煤岩类型割理系统通常较发育，煤储层的渗透性好。抚顺矿区显微煤岩组分中镜质组占绝对优势，平均含量为９０．３７％，壳质组为６．０９％，惰质组仅占３．５３％。如此高的镜质组，并且壳质组含量高，惰质组含量低，这在我国中、新生代煤层中也是十分少见的。这样的煤岩组分对煤层气的生成是非常有利的。　

抚顺矿区主煤层顶板是平均厚度为110　m、分布广泛而稳定的巨厚油页岩，此油页岩具有很好的聚热、储热性能，对煤层气有多种封闭作用（孙茂远等，１９９８）。其一是油页岩的页理结构使得中、小型正断层到此即尖灭或终止，具有阻止断层延伸的作用，同时封闭了煤层气逸散的通道；其二是油页岩的细粒结构与低的孔隙率，使得它成为良好的隔水隔气层，具岩性封闭作用；其三是油页岩本身也是生烃母岩，对主煤层中的煤层气具有烃浓度封闭作用。巨厚油页岩盖层的存在是抚顺矿区煤层气保存好的重要条件。

１．２　　抚顺矿区煤层气储层特征分析　

抚顺矿区主煤层煤体结构的重要特征是原生结构比例大，煤层的成块率高，井下有时也可见到粉煤（当地俗称炉灰煤包括碎粒煤和糜棱煤），但

粉煤不具一定层位，沿走向和倾向均无规律分布，

范围很有限，对煤层整体上的渗透率和成块率影响不大。

实测主煤层的含气量平均为6.78　m3/t~8.37　m3/t（深度为836.50-911.10　m）。相对于气煤而言，这样的含气量仍然是较高的，加上煤层厚度巨大，煤层气资源丰度达到了6.5×108　m3/km2。在国内各煤矿区是名列前茅的。

抚顺矿区主煤层的渗透率高，一般在0.~3.8×10-3μm 2，比国内其它煤层的渗透率大10~1　000倍，这是抚顺矿区煤储层又一重要特征（孙茂远等，１９９８）。分析其原因主要是抚顺煤田形成的地质年代新，煤层经历的压实成岩作用小、时间短，因而保存了相对较多的原生粒间孔隙和植物细胞腔结构，煤的孔隙率高；其次是煤层以原生结构为主，割理发育；再次是张性和张扭性正断层致使煤层中的外生裂隙比较发育。

抚顺矿区煤层气参数井探2井所做的试验表明，Langmuir体积为17.85m3/t，Langmuir压力为3.48　MPa（图2），反映煤层的吸附能力较强。据秦勇等（1996）、叶建平等（1998）研究认为，吸附能力强的煤层，在进行煤层气开发时，对稳定产气是十分有利的。同时临界解吸压力变化于2.69~4.46　MPa，表明临界解吸压力较高，这对煤层气的开采是较为有利的。

在抚顺矿区煤层气参数井探2井中，井深926　m处，实测储层压力为8.2　MPa，压力梯度为0.88　MPa/100　m，略低于静水压力，说明该区煤储层为微欠压储层或近正常压力储层，有利于煤层气储集及产出速率的提高。

)20.00 1-f ad15.00 1-.g ml.(/ V10.00 ASH(%)=12.5 量moisture(%)=6.1 附吸temperature=35.0℃

5.00 V=17.8*P/(P+3.48) 0.00 0 2 14

4 6 8 10

12 压力 P/MPa

图2 抚顺矿区主煤层等温吸附曲线图

Fig.2 the isothermal adsorption curve of the goal coal seam in Fushun

mine field

第5期 饶孟余等：抚顺矿区煤层气资源条件综合分析 １．３　　煤层气资源量　

煤炭科学研究总院西安分院对抚顺矿区煤层气资源量进行过计算，结果是：1　200　m以浅累计资源量为41.65×108　m3，说明该区煤层气资源量偏少，主要原因是煤炭资源经多年开采，所剩不多。尽管如此，如果把抚顺向斜轴部1　200　m以深的煤层气资源量加上，该区的煤层气开发利用仍然具有较好的物质基础。

551

础好、用户量大，而且根据抚顺矿区“限采保城”的需要，还有2.4×108　t煤炭资源压在城市地下不能开采，用垂直井地面开发煤层气不仅具有煤矿转产、洁净能源开发、环境保护等重要意义，而且可以解决一系列运输等社会问题，是一举多得的事业。如果本区煤层气一旦开发成功，形成商业性煤层气工业体系，不愁没有用户，而且预测经济效益将会很好。

２　　矿区瓦斯抽放利用情况　

抚顺矿区是我国进行井下瓦斯抽放最早的矿区，目前抽放量和利用量均具全国第一位，1999年实际抽放量为14　461.8×104　m3，瓦斯抽放利用量为12　619.0×104　m3，抽放瓦斯甲烷浓度平均为47.6%，利用率达87%。抚顺矿区瓦斯的抽放方法主要有：采前抽放、边采边抽以及采空区抽放。瓦斯利用主要有以下几个方面：①民用，抚顺市居民使用矿区抽放瓦斯用户目前已达17万户，矿区内居民也有5万户在使用（以福利形式供气）；②生产炭黑和甲醛，据资料，1952年至1978年的27年间共向炭黑厂提供6.5×108　m3瓦斯气，生产炭黑8 770t，1970年建立了甲醛厂，日生产甲醛0.8~1.7　t；③发电，1990年矿区引进了挪威燃沼气发电机组，发电能力为1　500　kw。另外，矿区还准备向沈阳市供气，目前输气管道已开始建设。

４　　结论与建议　

①抚顺矿区煤层巨厚、埋深适中，其煤阶、煤岩组分对煤层气的生成非常有利，且煤层顶板巨厚的油页岩对煤层气有多种封闭作用。

②抚顺矿区具有煤层气资源丰度高、煤储层渗透率高以及解吸压力高等“三高”的有利条件。

③抚顺矿区煤层气资源量为41.65×108　m3，具“小而肥”的特点，煤层气开发利用前景广阔。

④抚顺矿区具有井下瓦斯抽放和利用的成功经验，而在城市中地面开发煤层气多少受到场地和建筑物的，建议在该区开发煤层气应充分考虑地面和井下相结合，进行设计优化和工艺完善。

⑤抚顺矿区的煤层气资源条件表明，该区是使我国煤层气产业走出困境，寻求突破的最佳试验战场，建议在该区尽快建立煤层气开发利用工程项目，以加速我国煤层气产业的发展。 参考文献：

[1] 孙茂远，黄盛初. 煤层气开发利用手册[S].北京：煤炭工业出版社, 1998. [2] 庄新国，李思田，吴冲龙，等. 抚顺煤田煤变质特征[J].煤田地质与

勘探,1993，21(1)：28-31.

[3] 秦 勇，曾 勇. 煤层甲烷储层评价及生产技术[M].徐州：中国矿

业大学出版社，1996.

[4] 韩德馨，杨 起. 中国煤田地质学(下册)[M].北京：煤炭工业出版社，

1980.

[5] 叶建平，秦 勇，林大洋.中国煤层气资源[M]. 徐州：中国矿业大

学出版社，1999.

３　　煤层气开发利用前景　

抚顺矿区地质条件稳定，煤层气生、储、盖、

保条件组合极佳，煤层气开发的各种储层参数有利，开发效果良好是目前国内其它地区无法比拟的。同时抚顺、沈阳等大、中城市座落在矿区的周边，区内交通方便、工业发达、人口众多、经济基

Evaluation of coalbed methane resource in Fushun mine field

RAO Meng-yu, HU Ai-mei, LI Ming-zhai

(Department of Petroleum Resources Science ,University of Petroleum, Dongying 257061,China) Abstract：On the basis of the synthetical analysis of the coalbed methane geology characteristics, the reservoir qualification and the estimate of the reserve in Fushun mine field, this paper thinks that the coalbed methane resource condition in this field is very good. In this field, the goal coal seam is thick and mass, the coal rank is relatively higher, the coal type is favorable to the gas generation, the seam top which is composed of oil shale is favorable to save the coalbed methane, the gas content is high, the permeability is good, and the coalbed methane reserve above 1200m deep can reach to 41.65×108m3. Also, this paper evaluates the underground recovery situation and the utilization status in this field. This paper consumes that Fushun mine field will be the best pilot field for coalbed methane recovery in China.

Key words：Fushun mine field；coalbed methane；resource condition