貴州織金平橋向斜煤層氣儲層地質(zhì)特征及有利開發(fā)層優(yōu)選

蔡 路，姚艷斌，全貴龍，陳 華，陳慶剛，李 勇，杜勝江

(1.貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局115地質(zhì)大隊，貴州 貴陽 550000；2.中國地質(zhì)大學煤層氣國家工程中心煤儲層實驗室，北京 100083；3.貴州省地質(zhì)調(diào)查院，貴州 貴陽 550000)

貴州織金平橋向斜煤層氣儲層地質(zhì)特征及有利開發(fā)層優(yōu)選

蔡 路1，姚艷斌2，全貴龍1，陳 華1，陳慶剛1，李 勇1，杜勝江3

(1.貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局115地質(zhì)大隊，貴州 貴陽 550000；2.中國地質(zhì)大學煤層氣國家工程中心煤儲層實驗室，北京 100083；3.貴州省地質(zhì)調(diào)查院，貴州 貴陽 550000)

基于平橋向斜地面地質(zhì)調(diào)查，PQT-1井鉆、錄、測井及取芯測試資料的分析，對該區(qū)煤儲層地質(zhì)特征進行了總結(jié)，并深入探討了有利開發(fā)層與煤厚、煤間距、顯微組分、灰分產(chǎn)率和含氣性特征之間的對應(yīng)關(guān)系。研究結(jié)果表明：PQT-1井縱向上8套主力煤層呈“厚度小、層數(shù)多、間距近”的特征，適合“分層壓裂，多層合采”的開發(fā)工藝。其中，C14與C16組合煤厚大、含氣量適中、灰分產(chǎn)率較低、解吸壓差較小，為最有利煤層氣開發(fā)層；C30與C32組合、C17與C20組合受制于煤厚，為第二、第三有利煤層氣開發(fā)層。

貴州織金；平橋向斜；PQT-1井；煤層氣；有利開發(fā)層

1 地質(zhì)背景

織納煤田位于揚子板塊(Ⅰ級)—川黔滇盆地(Ⅱ級)—黔北斷拱(Ⅲ級)西部南緣(圖1)，煤系地層蓋于燕山運動形成的褶皺之上，此類褶皺形態(tài)寬緩且延伸距離短，使一系列短軸式向斜、背斜成為控煤構(gòu)造的主體。構(gòu)造上織金縣境內(nèi)主要發(fā)育2組NE向、NW向的構(gòu)造線，NE向的構(gòu)造線以三塘向斜、阿弓向斜、官寨向斜、珠藏向斜、桂果背斜、牛場向斜、大貓場向斜為代表；NW向的構(gòu)造線以比德向斜、加夏向斜、水公河向斜為代表。

圖1 織納煤田構(gòu)造剛要圖(湯良杰等，2008)

圖2 PQT-1井地理位置圖

2 煤厚及煤層間距

PQT-1井自上而下鉆遇第四系浮土、三疊系上統(tǒng)飛仙關(guān)組、二疊系上統(tǒng)大隆組、二疊系上統(tǒng)長興組、二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M。鉆井過程總體順暢，未見大型斷層。通過現(xiàn)場巖芯觀測，研究區(qū)龍?zhí)督M為一套以煤、砂巖、粉砂巖、泥頁巖及灰?guī)r頻繁互層的煤系地層。煤系地層總厚239 m，含煤22層，煤層累計厚度23.59 m；具有煤層氣商業(yè)開發(fā)價值(單層厚度大于1 m)(孟召平等，2013)的煤層共8套，分別為C14、C16、C17、C20、C23、C27、C30和C32，這8套煤的累計厚度為15.87 m，其中，單層厚度最大的為C14，厚度為4.87 m(圖3)。

整體上，PQT-1井呈現(xiàn)“煤層層數(shù)多、單層煤厚小”的特征，單層厚度小于1 m的煤層占63.6%；單層厚度大于1 m的主力煤層占26.4%，其中，僅C14與C16的單層厚度大于2 m，占層位總數(shù)的9.1%(圖4)。因此，由于單層煤厚較小的限制，獨立開采某一煤層的難度較大。

但PQT-1井8套主力煤層的間距較小，累計間距為124.16 m，平均間距17.74 m。其中，C16與C17煤層間距最小，為10.47 m；C14與C16煤層間距最大，為29.09 m(圖5)。開發(fā)過程中可考慮采用“多層合采”的方式開采該區(qū)煤層氣，以彌補單層煤厚較小的劣勢。

3 煤巖學特征

3.1 鏡質(zhì)體反射率及顯微組分

圖3 PQT-1井龍?zhí)督M煤系地層綜合解釋圖

圖4 煤層厚度區(qū)間頻率直方圖

圖5 主力煤層累計間距圖

3.2 灰分產(chǎn)率

灰分產(chǎn)率是煤在徹底燃燒后所剩下的殘渣，它主要來源于礦物質(zhì)，在一定程度上可反映煤中礦物的含量。礦物含量偏高會在一定程度上降低煤儲層的吸附性能(劉貝等，2014)，但它可以改變煤儲層的巖石力學性質(zhì)，使得煤層的脆性增大，壓裂過程中煤層更容易破碎形成明顯的主縫，改善煤儲層的水力壓裂效果(陳揚等，2014)。

4 含氣性特征

4.1 現(xiàn)場解吸

圖6 主力煤層灰分含量直方圖

表1 現(xiàn)場解析結(jié)果表

圖7 樣品深度與總含氣量和甲烷含量關(guān)系圖

Fig.7 Sample depth and relation between sample total content and mathane content

4.2 等溫吸附

5 有利開發(fā)層優(yōu)選

通過上述分析，結(jié)合煤層氣“分層壓裂，多層合采”的工藝要求，本次研究從PQT-1井的8套主力煤層劃分出3組有利開發(fā)層(表3)。

表2 等溫吸附結(jié)果表

注：壓差=靜水柱壓力-臨界解吸壓力。

表3 PQT-1井主力煤層地質(zhì)參數(shù)綜合評價表

第一組：C14與C16組合，這兩層煤的厚度最大，解吸氣量均高于開發(fā)下限，煤層氣資源潛力最大；同時鏡質(zhì)組含量高，有利于煤中裂隙的發(fā)育；灰分產(chǎn)率較低，煤對甲烷的吸附能力較強；解吸壓差較小，見氣時間較快。綜合考慮煤厚、間距、含氣性特征、煤巖學特征，認為C14與C16組合是PQT-1井最有利煤層氣開發(fā)層。

第二組：C30與C32組合，這兩層煤層間距較小、解吸氣量較高，C30解吸潛力大、解吸時間短，適合多層合采的地質(zhì)條件。但其煤厚較小，煤層氣資源潛力有限。分析認為C30與C32組合是PQT-1井第二有利煤層氣開發(fā)層。

第三組：C17與C20組合，這兩層煤間距最小，解吸氣量與臨界解吸壓力均適中，C17解吸壓差小，見氣時間快。但其煤厚小，分析認為C17與C20組合是PQT-1井第三有利煤層氣開發(fā)層。

6 結(jié)論

(1)PQT-1井揭示了平橋向斜龍?zhí)督M煤儲層的基本地質(zhì)特征。該井共鉆遇8層厚度大于1的煤層，分別為C14、C16、C17、C20、C23、C27、C30和C32，縱向上總體表現(xiàn)為“煤層層數(shù)多、單層煤厚小，煤層間距近”的特征，適合采用“分層壓裂，多層合采”的方式開發(fā)該區(qū)煤層氣。

(4)綜合考慮煤厚、間距、含氣性特征、煤巖學特征等因素，優(yōu)選出3組煤層氣有利開發(fā)層。其中，C14與C16組合為最有利煤層氣開發(fā)層；C30與C32組合、C17與C20組合受制于煤厚，為第二、第三有利煤層氣開發(fā)層。

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Geological Characteristics of Coal Reservoir in PingQiao Syncline of Zhijin， Guizhou Province and Favorable Horizons Evaluation

CAI Lu1，YAO Yan-bin2，QUAN Gui-long1，CHEN Hua1，CHEN Qing-gang1，LI Yong1，DU Sheng-jiang3

(1.No.115GeologicalParty,BureauofGeologyandMineralExplorationandDevelopmentofGuizhouProvince，Guiyang550000，Guizhou，China；2.CoalReservoirLaboratoryofNationalCBMEngineeringCenter，ChinaUniversityofGeosciences，Beijing100083China；3.GuizhouGeologicalSurvey，Guiyang550000，Guizhou，China)

Based on the geological survey in Pingqiao syncline, this paper analyzes the drilling, logging date and Coring test data of the Well PQT-1 to summarize the geological characteristics of coal reservoir in the area. Furthermore, the relationship between favorable formation for development and key parameters were deeply discussed，including coal thickness, coal pitch, micro components, ash yield and gas content. The results show that eighth sets of main seam featured “small thickness, multi layers, close interval” in vertical of Well PQT-1, which make it suitable forthe development process of separate fracturing and co-production. Among the eighthsets, theC14 and C16stratas characterized with great thickness coal, moderate gas content, low ash yields and small desorption pressure were evaluated the most favorable layers. Limited to the coal thickness, theC30 , C32 two strata and the C17 , C20 two stratas take the second and the third place respectively.

Zhijin GuiZhou Province; Pingqiao syncline; PQT-1; CBM; Favorable horizons evaluation

國家自然科學基金“煤儲層流體微觀相互作用的動態(tài)地質(zhì)效應(yīng)”(41472137)；貴州省科技計劃社會攻關(guān)項目“煤系非常規(guī)天然氣(煤系氣)富集規(guī)律研究”(黔科合[2016]支撐28074)。

蔡路(1989—)，男，湖北荊州人，碩士，助理工程師，主要從事煤層氣地質(zhì)與開發(fā)的研究工作。

P618.13

A

1000-5943(2016)04-0278-06

[收購日期]2016-09-01