阜新市刘家区煤层气开发利用现状

刘亚姣 张 晶 颜 敏

(东北煤田地质局一〇七勘探队，辽宁 123000)

阜新市地处辽宁省西部，介于沈阳、锦州两市之间，刘家区位于阜新市东南5km。2003年3月1日，刘家区地面开采煤层气，已经向阜新市市民供气，日供气规模20000m3(98%CH4)，从而结束了阜新市居民长达十七年燃用煤制气的历史，有6.5万户居民用上了质量好、热值高的煤层气。经过近10年来的运行表明:“供气稳定，安全可靠”。

1 煤层气勘探背景

阜新市煤层气地质工作较早。1996年，由东北煤田地质局一〇七勘探队 (以下简称东煤一〇七队)向中美煤层气公司提交了《阜新煤田煤层气赋存条件》报告，基于对资料的分析、研究，对阜新盆地煤层气资源条件和地质条件作出了评价，提出了刘家区为煤层气开发重点区。

刘家区位于阜新煤田中部，赋存有中生界白垩系下统阜新组煤层。1998～2001年，由国家投资，东煤一〇七队在刘家区进行了煤层气普查勘探工作，共施工4口煤层气参数及试验井，经排采试验，单井日产量最高达7000m3，平均在3000m3左右，甲烷成分98%左右，表明该区具有良好的煤层气开发前景。

基于4口煤层气井取得的资料，2002年由阜新市投资在该区块内又施工了4口煤层气生产井，形成了8口煤层气井网，于2003年3月1日正式向阜新市区供气，平均每天供气约20000m3(98%CH4)左右，实现了商业性开发。目前刘家区已施工煤层气生产井20余口，日供气约50000m3～60000m3(98%CH4)。

2 煤层气地质特征

2.1 煤层气资源条件

东煤一〇七队于1993年提交了“辽宁省阜新市刘家区煤矿勘探报告”，该区煤炭资源储量28195×104t，天然焦储量6223×104t。刘家区阜新组煤层从上到下有水泉、孙家湾、中间、太平、高德5个可采煤层群，煤层埋深在600～1000m，煤层最大累计厚度约100m左右，一般在40～50m，煤类以长焰煤为主，深部有少量气煤。根据钻孔煤层气解吸资料，该区煤层气含量在7～10m3/t，含气量较高，另外邻近的五龙煤矿、恒大煤矿、海州立井均为超瓦斯矿井，均发生过重大瓦斯突出与爆炸事故，也表明该区应有较高的煤层气含量。因此该区具有煤层层数多、厚度大、煤层气含量较高，小而肥的特点。2001年东煤一〇七队提交了《辽宁省阜新市刘家区煤层气普查地质报告》，经中国煤炭地质总局审查批准，全区煤层气资源量52.171×108m3，其中控制资源量32.289×108m3，远景资源量19.882×108m3。

2.2 煤层气地质条件

(1)煤层埋深条件:该区煤层埋藏深度在600～1000m，埋藏深度适中，有利于煤层气的勘探与开发。

(2)构造特征:该区构造中等，以NNE向宽缓的向斜构造形态为主，倾角在5～10°之间，断层稀少，多分布在边缘地段，对煤层气的赋存及开发影响不大。

(3)围岩特征:对煤储层来说，围岩主要指煤层的顶、底板岩石。煤层的顶、底板岩石的性质对煤层气的保存起到了重要的作用。刘家区的围岩性质总的来看比较好，煤层顶底板岩性多为粉砂岩、泥岩、炭质泥岩，岩石密度较大，且裂隙不发育，封闭条件良好，对煤层气的保存比较有利。

(4)岩浆岩:该区岩浆岩主要是第三纪喜山期辉绿岩侵入体。辉绿岩以岩床、岩墙、岩株、岩瘤等形式侵入到岩、煤层中。虽然辉绿岩的侵入，破坏了煤层的连续性，减少了煤炭储量，对煤层气的生成、储集、运移都有很大的影响，但对煤层气也有有利的一面:其一，煤层气的含量随煤变质程度的增高而增加。辉绿岩的侵入使煤产生了接触变质作用，使煤的变质程度大大提高，从而增加了煤的生气能力，既二次生气作用。其二，由于辉绿岩的烘烤和动力作用，改变了煤层的结构与构造，从而增大了煤的渗透性。如辉绿岩墙向两侧依次形成天然焦、高变质煤、多节理煤和正常煤的分带现象，越靠近岩墙，煤的物化性质变化越严重。天然焦和高变质煤是正常煤受接触变质作用的产物，并且孔隙率、渗透率明显增大，因此煤层气的储集方式明显不同于正常煤层。煤层经天然焦化后，大大增强了自身的生、储能力，因此天然焦的分布区域是煤层气富集区，施工在该区域或附近的煤层气钻井产能多数比远离该区域的钻井煤层气产能高，也是刘家区煤层气钻井产能高于其它区的因素之一。

(5)水文地质条件

刘家区共有4个含水层，由上而下为:下白垩统孙家湾组含水层;下白垩统阜新组第一含水层(孙家湾组地层底界～水泉煤层顶界);下白垩统阜新组第二含水层 (水泉煤层底界～孙家湾煤层顶界);下白垩统阜新组第三含水层 (中间煤层以下)。这4个含水层中，阜新组第一、第二、第三含水层对煤层气的影响比较大。在煤层气勘探过程中，钻遇含水层段均出现了不同程度的钻井液漏失现象，给钻井施工和后期的排采工作带来一定的困难。如LJ－2井由于孙家湾煤层顶部含水层固井质量差，使地下水进入到煤层中，从而增大了该井的排水量，也使单井产量降低。

3 煤层气开发利用现状

刘家区地面开采煤层气主要供应市区民用和出租车燃气。阜新市所辖二县五区，其中海州区为燃气的普及区。过去阜新市居民用气是煤气厂提供的水煤气或煤制气，不仅热值低、质量差，而且煤气厂连年亏损，每年市政府给予上千万元的补贴。自从改用煤层气后，不仅居民用上了热值高、质量好的气源，而且也扭转了煤气厂亏损的局面。目前阜新市区用户在10万户左右，需要煤层气120000m3/d(CH434%)左右，刘家区提供地面开采煤层气30000m3/d(CH498%)左右，折合(CH434%)煤层气约90000m3，其余由阜矿集团抽放井下煤层气解决。

2005年4月阜新市煤气厂推行出租车油改气，效果良好，减少了尾气排放对大气造成的污染，又降低了成本，据了解燃气比燃油节省大约在50%左右的资金。目前大约有3000辆出租车改用煤层气，每台车每天加2次气约30m3左右，3000台车每天用气约90000m3(CH498%)，刘家区提供地面开采煤层气不足10000m3(CH498%)，其余大部分由外地运进。

4 未来规划

4.1 煤层气利用规划

(1)市区居民民用气规划

近年来，由于城市经济建设的发展，城市建筑区域逐年扩大，市区内燃气用户随之增加。据阜新市煤气公司统计，目前日用气量约在120000m3，年用气量递增率达到7%左右。根据市区发展的需要，未来5年内阜新市民用气每天将达到159400m3(34%CH4)，折合 (CH498%)煤层气约53000m3。阜新市区燃气用量规划如表1所示。

表1 阜新市区燃气用量规划表

(2)出租汽车用气

根据目前出租汽车3000台左右，每台车每天加2次气约30m3左右，3000台车每天用气约90000m3(CH498%)。

根据未来5年内阜新市民用气将达到159400m3(34%CH4)，折合 (CH498%)煤层气约 53000m3，出租汽车用气约 90000m3(CH498%)，总共用气约143000m3(CH498%)左右。

4.2 供气规划

根据东北煤田地质局一〇七勘探队1998～2002年在刘家区，进行小井网开采煤层气的实践证明，单井平均产气量为3000m3/d。预计在刘家区施工煤层气地面钻井40口，单井开采煤层气按3000m3/d计算，可采煤层气120000m3/d(CH498%)，阜矿集团井下煤层气抽放量可供70000m3/d(CH434%)，折合煤层气 (CH498%)约23000m3，总共供气约143000m3(CH498%)左右，基本满足市场规划的需要。

5 结论

目前，阜新矿区煤层气抽采规模远远达不到市场需求。阜新市区目前居民约30万户，但只有10万户居民用气，还有三分之二户的居民没有用气，加上工业用气量的不断增加，对气源的需求将会更大。加大生产规模即能满足市场需求且带来更大的经济效益，又能减少煤矿瓦斯给煤矿生产造成的危害。

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