高煤階地區(qū)的煤層氣勘探理論與實(shí)踐

陳倩倩王凱馮建秋（．中石油煤層氣公司臨汾分公司，山西 臨汾 04000；．中石油煤層氣公司三交聯(lián)合項(xiàng)目部，山西 呂梁 03399）

高煤階地區(qū)的煤層氣勘探理論與實(shí)踐

陳倩倩1王凱2馮建秋2（1．中石油煤層氣公司臨汾分公司，山西 臨汾 041000；2．中石油煤層氣公司三交聯(lián)合項(xiàng)目部，山西 呂梁 033299）

在我國(guó)煤炭資源中，高煤階煤炭資源儲(chǔ)量十分豐富，為我國(guó)煤層氣資源總量的30%以上。但是我國(guó)在進(jìn)行高煤階地區(qū)的煤層氣勘探過程中由于長(zhǎng)期受到美國(guó)煤層氣勘探理論的深遠(yuǎn)影響，對(duì)高煤階地區(qū)的煤層氣自身演變過程、割理發(fā)育、滲透率等方面的研究不夠深入，忽視了對(duì)高煤階地區(qū)的煤層氣開發(fā)和應(yīng)用。進(jìn)入新世紀(jì)以來，隨著我國(guó)煤炭開發(fā)機(jī)構(gòu)對(duì)高煤階地區(qū)的煤層滲透率演變的研究不斷深入，對(duì)高煤階地區(qū)的煤層結(jié)構(gòu)和發(fā)育認(rèn)識(shí)更加全面，在高煤階地區(qū)的煤層氣勘探開發(fā)過程中積累了很多有用的理論經(jīng)驗(yàn)，并且很好的應(yīng)用到實(shí)踐中。最近幾年，以高煤階地區(qū)的煤層氣勘探逐漸受到重視，本文主要結(jié)合實(shí)際情況，就高煤階地區(qū)的煤層氣勘探理論和實(shí)踐進(jìn)行了研究和分析，希望通過本次研究對(duì)同行有所助益。

高煤階地區(qū)；煤層氣；勘探；理論；實(shí)踐

一般情況下，一般貧煤以上的煤階稱之為高煤階層，我國(guó)高煤階層煤炭資源儲(chǔ)量十分巨大，在高煤階層地區(qū)煤層氣的儲(chǔ)備量是十分豐富的。在早期對(duì)高煤階地區(qū)的煤層勘探研究過程中，以美國(guó)為首的國(guó)家在高煤階地區(qū)的煤層氣勘探方面率先取得了成就。其所獲得的含煤盆地煤階都為中低煤階，而在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，國(guó)內(nèi)外很多學(xué)者都高煤階層演化程度都比較高，割理不發(fā)育，所以認(rèn)為煤層的滲透率比較較低，從而低估了高煤階地區(qū)的煤層氣勘探前景。但是通過最近幾年我們不斷探索實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，我國(guó)的地質(zhì)條件更復(fù)雜，含煤盆地構(gòu)造和活動(dòng)要比美國(guó)復(fù)雜的多，高煤階地區(qū)的煤層生成和富集尤其自身獨(dú)特的特點(diǎn)。

1 高煤階地區(qū)的煤層氣勘探理論分析

我國(guó)高煤階地區(qū)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)展和美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家存在著顯著的差異性，通常情況下會(huì)經(jīng)歷兩次以上的煤化作用，所以在高煤階地區(qū)表現(xiàn)出割理發(fā)育不明顯，煤級(jí)整體上處于較高狀態(tài)，在煤層氣開發(fā)過程中表現(xiàn)為明顯的弱勢(shì)。但是在兩次生氣高峰的作用下，高煤階地區(qū)的煤層氣資源儲(chǔ)量十分豐富，特別是在異常高溫作用下，區(qū)域煤層氣儲(chǔ)備量異常豐富。通過對(duì)高煤階地區(qū)地址結(jié)構(gòu)發(fā)展歷程分析可以發(fā)現(xiàn)，在地殼處于穩(wěn)定演變的狀態(tài)下，高煤階地區(qū)的煤層氣保存效果更佳穩(wěn)定和理想，而在地殼發(fā)展不穩(wěn)定的區(qū)域內(nèi)，雖然高煤階地區(qū)的煤層氣保存會(huì)受到一定程度的影響，但是在今后地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)作用下，煤層的滲透性會(huì)極大的得到改善和發(fā)展，這就在一定程度上有利于高煤階地區(qū)的煤層氣勘探和開采工作的進(jìn)行，高煤階地區(qū)的煤層氣的價(jià)值顯著提升。所有我國(guó)高煤階地區(qū)的煤層氣勘探工作的進(jìn)行要結(jié)合煤層生烴史和地質(zhì)構(gòu)造之間的發(fā)展關(guān)系進(jìn)行，只有保證兩者之間的發(fā)展關(guān)系達(dá)到最佳匹配效果之后，才能更好的對(duì)高煤階地區(qū)的煤層氣富集區(qū)域進(jìn)行勘探定位，同時(shí)，在高煤階地區(qū)的煤層氣進(jìn)行勘探過程中，要充分認(rèn)識(shí)到準(zhǔn)確判定高煤階地區(qū)的煤層高滲透率的區(qū)的重要性，結(jié)合對(duì)一個(gè)區(qū)域煤層高滲透率的預(yù)測(cè)結(jié)果可以準(zhǔn)確盤判斷出高煤階地區(qū)的煤層氣高產(chǎn)和富集區(qū)域，從而更好提升勘探效率和勘探質(zhì)量，為接下來的開采工作奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

2 高煤階地區(qū)的煤層氣勘探實(shí)踐分析

位于山西省沁水盆地南部中的沁水煤層氣田是一個(gè)十分典型的富煤區(qū)，整體結(jié)構(gòu)上以單斜構(gòu)造形態(tài)為主，斷層表現(xiàn)出不正常發(fā)育的特點(diǎn)，其中斷距在20m以上斷層分布十分稀少，在地質(zhì)構(gòu)造方面除了底層少量當(dāng)志留紀(jì)和泥盆紀(jì)之外，幾乎包含了從上古元代到第四紀(jì)的地質(zhì)構(gòu)造類型，在整個(gè)煤氣田中廣泛儲(chǔ)存了石炭系山西組3號(hào)煤和二疊系太原組15號(hào)煤，煤層的埋深主要位于地下200～1000m之間?？碧竭^程中發(fā)現(xiàn)在燕山期古地溫場(chǎng)極高溫度的作用下，該地區(qū)確定為高煤階地區(qū)，并且這個(gè)地區(qū)受到地下侵入巖體的影響，表現(xiàn)出從東向西逐漸縮減的質(zhì)變趨勢(shì)。20世紀(jì)90年代末期在，在對(duì)這個(gè)地區(qū)進(jìn)行勘探過程中認(rèn)為該高煤階地區(qū)煤層生烴類演變史和構(gòu)造史的匹配程度比較高，開發(fā)條件比較理想，該高煤階地區(qū)具備煤層氣開采的先決條件，并且已經(jīng)探明的煤層氣規(guī)模比較理想，具備很強(qiáng)的開發(fā)價(jià)值。隨著對(duì)該高煤階地區(qū)進(jìn)行進(jìn)一步勘探發(fā)現(xiàn)，該高煤階地區(qū)在燕山-喜山期應(yīng)力場(chǎng)的作用之下，高煤階地區(qū)煤層裂縫體系得到了進(jìn)一步的推動(dòng)和發(fā)展，整個(gè)地區(qū)的整體滲透率得到了大幅度提升，通過這一現(xiàn)象就可以明確在該高煤階地區(qū)可以定位為煤層氣高產(chǎn)富集區(qū)，從而進(jìn)一步驗(yàn)證了該高煤階地區(qū)的開采價(jià)值。

為了驗(yàn)證勘探結(jié)果的正確性，從20世紀(jì)90年代中期到21世紀(jì)初期，先后該高煤階地區(qū)的潘莊井田和棗園地區(qū)進(jìn)行鉆井排采，利用區(qū)域探井、參數(shù)井和生產(chǎn)試驗(yàn)井進(jìn)行勘探開采，通過對(duì)煤心進(jìn)行含氣量測(cè)試發(fā)現(xiàn)該地區(qū)的含氣量可達(dá)15～35立方米每噸，氣體飽和度維持在0.8～1.05之間，其中甲烷含量超過了95%，開采過程中滲透率也比較理想。在選擇的開采地點(diǎn)均能夠體現(xiàn)出穩(wěn)定的工業(yè)氣流，并且每個(gè)勘探的單井產(chǎn)氣量最高能夠達(dá)到每天6000立方米左右。目前該高煤階地區(qū)已累計(jì)產(chǎn)出煤層氣高達(dá)7.0*1010立方米。通過進(jìn)一步對(duì)勘探數(shù)據(jù)進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，在該高煤階地區(qū)成功勘探出煤層氣具有較強(qiáng)的可行性，這對(duì)于進(jìn)一步提升我國(guó)煤層氣資源的勘探和開采能力具有十分重要的作用。

3 結(jié)語

通過對(duì)實(shí)際的高煤階地區(qū)進(jìn)行實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，在高煤階地區(qū)結(jié)合煤層生烴史和地址構(gòu)造史的匹配關(guān)系對(duì)區(qū)域內(nèi)滲透率進(jìn)行判斷，并在此基礎(chǔ)上利用主曲率的方法對(duì)高煤階地區(qū)滲透率進(jìn)行進(jìn)一步明確，從而可以有效確定高煤階地區(qū)煤層氣的富集區(qū)域，從而在開采過程中能夠保證氣體開采的連續(xù)性和穩(wěn)定性。高煤階地區(qū)煤層氣實(shí)踐探究的成功，為我國(guó)高煤階地區(qū)煤層氣開采提供了一條全新有效途徑，對(duì)促進(jìn)我國(guó)煤企開采有著顯著的促進(jìn)作用。

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