沁水盆地安澤區(qū)塊煤層氣藏水文地質(zhì)特征及其控氣作用

徐　銳湯達(dá)禎陶　樹(shù)耿昀光崔　義魏　寧.煤層氣開(kāi)發(fā)利用國(guó)家工程研究中心煤儲(chǔ)層實(shí)驗(yàn)室·中國(guó)地質(zhì)大學(xué) .中國(guó)華能集團(tuán)公司.中國(guó)石油華北油田公司勘探開(kāi)發(fā)研究院

徐銳等.沁水盆地安澤區(qū)塊煤層氣藏水文地質(zhì)特征及其控氣作用.天然氣工業(yè)，2016,36(2):36-44.

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沁水盆地安澤區(qū)塊煤層氣藏水文地質(zhì)特征及其控氣作用

徐銳1湯達(dá)禎1陶樹(shù)1耿昀光1崔義2魏寧3
1.煤層氣開(kāi)發(fā)利用國(guó)家工程研究中心煤儲(chǔ)層實(shí)驗(yàn)室·中國(guó)地質(zhì)大學(xué) 2.中國(guó)華能集團(tuán)公司3.中國(guó)石油華北油田公司勘探開(kāi)發(fā)研究院

徐銳等.沁水盆地安澤區(qū)塊煤層氣藏水文地質(zhì)特征及其控氣作用.天然氣工業(yè)，2016,36(2):36-44.

摘 要在我國(guó)華北地區(qū)，煤層氣藏的水文地質(zhì)條件與煤層氣的運(yùn)移、散失、保存、富集等關(guān)系密切，但過(guò)去很少有學(xué)者采取動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)地下水特征的方式來(lái)分析其對(duì)煤層氣藏的影響。為此，以山西沁水盆地安澤區(qū)塊煤層氣藏為研究對(duì)象，在動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)煤層氣產(chǎn)出水離子濃度、水質(zhì)水型及礦化度變化的基礎(chǔ)上，結(jié)合該區(qū)煤層氣井開(kāi)發(fā)實(shí)際與地下水動(dòng)力場(chǎng)分布特征，討論了不同水文地質(zhì)單元的產(chǎn)氣、產(chǎn)水情況，并利用微量元素檢測(cè)結(jié)果分析了合層排采的井間干擾。最后，結(jié)合構(gòu)造、煤質(zhì)特征探討了水文地質(zhì)條件對(duì)煤層氣富集與產(chǎn)出的控制作用。結(jié)果表明：①該區(qū)主力煤層為下二疊統(tǒng)山西組3號(hào)煤和上石炭統(tǒng)太原組15號(hào)煤，煤層頂?shù)装宕蟛糠譃樯皫r和泥質(zhì)砂巖；②煤層氣產(chǎn)出水離子濃度和礦化度隨排采時(shí)間的增加不斷降低，水型以NaCl型和NaHCO3型為主；③將該區(qū)劃分為弱徑流區(qū)、徑流區(qū)和滯流區(qū)3個(gè)水文地質(zhì)單元，其中徑流區(qū)產(chǎn)氣量最高，滯流區(qū)產(chǎn)氣量最低，合層排采井受15號(hào)煤的干擾較大。結(jié)論認(rèn)為：該區(qū)煤層氣的富集主要受斷層及水動(dòng)力條件的控制， 下一步應(yīng)加大對(duì)煤層氣優(yōu)勢(shì)富集區(qū)的開(kāi)發(fā)力度。

關(guān)鍵詞山西沁水盆地安澤區(qū)塊煤層氣水文地質(zhì)控氣作用礦化度微量元素有利區(qū)預(yù)測(cè)合層排采

煤層氣開(kāi)采是通過(guò)排水降壓來(lái)完成的，產(chǎn)氣過(guò)程與煤層水文地質(zhì)特征息息相關(guān)，煤層水不僅是煤層氣富集的重要影響因素，同時(shí)也作為客觀介質(zhì)對(duì)煤層氣的產(chǎn)出具有重要的作用，直接影響煤層氣的解吸過(guò)程[1-2]。通過(guò)研究，葉建平[3]認(rèn)為地下水系統(tǒng)主要通過(guò)地層壓力對(duì)煤層氣吸附聚集起控制作用，其控氣特征主要包括：水力逸散運(yùn)移作用、水力封閉作用和水力封堵作用3種。秦勝飛[4]在2005年提出了滯流水控氣論，即在水動(dòng)力不活躍或滯流水區(qū)域，煤層氣含氣量較高，瓦斯事故較多；2006年，劉洪林[5]研究得出高煤階煤層氣符合上述理論，而對(duì)于低煤階煤層氣，活躍、低礦化度的地層水更有利于煤層氣的生成。在我國(guó)華北地區(qū)，水力控氣作用分布廣泛，水文地質(zhì)條件與煤層氣的運(yùn)移、散失、保存、富集關(guān)系密切[6]，研究方式也多種多樣，但鮮有學(xué)者采取動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)地下水特征的方式分析其對(duì)煤層氣藏的影響，并且針對(duì)沁水盆地安澤地區(qū)，水文地質(zhì)條件與煤層氣產(chǎn)出關(guān)系的研究也尚不成熟。因此，筆者以安澤區(qū)塊為例，通過(guò)研究揭示該區(qū)煤儲(chǔ)層產(chǎn)水特征與地下水的動(dòng)力環(huán)境及其控氣作用的相互關(guān)系，以期對(duì)該區(qū)煤儲(chǔ)層開(kāi)發(fā)方案及排采制度的確定提供參考。

1　區(qū)域地質(zhì)概況

安澤區(qū)塊位于山西省沁水盆地南部，區(qū)域地層走向北東，傾向南東[7]。依次出露古生界、中生界及新生界[8]。主力煤層為下二疊統(tǒng)山西組3號(hào)煤和上石炭統(tǒng)太原組15號(hào)煤，該地區(qū)物性參數(shù)較差，頂?shù)装宕蟛糠譃樯皫r、泥質(zhì)砂巖[9]。

安澤區(qū)塊山西組3號(hào)煤層和太原組15號(hào)煤層?xùn)|西方向上厚度較厚，連續(xù)性較好，且在井的附近多發(fā)育一系列可采的薄煤層。南北方向上，山西組3號(hào)煤層連續(xù)發(fā)育但厚度變薄，15號(hào)煤層連續(xù)性較差，只在南部發(fā)育連續(xù)可采的煤層[10]。

地區(qū)存在3套含水層系：奧陶系碳酸鹽巖、石炭—二疊系砂巖和第四系松散沉積層。隔水層為上石炭統(tǒng)本溪組鋁質(zhì)泥巖、太原組泥巖或煤層、山西組的泥巖和砂質(zhì)泥巖等[11]。

2　煤層氣產(chǎn)出水水化學(xué)特征分析

2.1離子濃度檢測(cè)結(jié)果

為查明沁水盆地南部安澤區(qū)塊煤層氣產(chǎn)出水的化學(xué)類型、化學(xué)特征及時(shí)間上的演化規(guī)律，確定研究區(qū)地下水的補(bǔ)給、徑流和排泄區(qū)域，筆者分別在2014年3月、6月、9月采集12口煤層氣開(kāi)發(fā)井水樣，動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)水離子濃度及水質(zhì)水型變化特征。其中7口井產(chǎn)層為3號(hào)煤層，4口井為15號(hào)煤層，另有1口井雙層合采（表1），南部井較多（圖1）。

表1　安澤區(qū)塊開(kāi)發(fā)井統(tǒng)計(jì)表

圖1　安澤區(qū)塊開(kāi)發(fā)井井位分布圖

針對(duì)所采水樣，開(kāi)展了安澤區(qū)塊離子全分析、礦化度、水質(zhì)水型等測(cè)試，得出區(qū)塊煤層水中主要含有Cl-、HCO3-、F-、SO42-等陰離子，陽(yáng)離子以Na+、K+、Mg2+、Ca2+、Li+為主，離子濃度和礦化度在3個(gè)周期共7個(gè)月內(nèi)整體上呈現(xiàn)降低的趨勢(shì)，少數(shù)陽(yáng)離子在9月份的檢測(cè)結(jié)果中出現(xiàn)了小幅度的增高（表2）。單井的礦化度主要受井位周圍水體環(huán)境及水的流動(dòng)狀況所控制[12]，AZ-2井和AZ-8井礦化度較高，說(shuō)明其處于相對(duì)封閉的水體環(huán)境，與外界水溝通較少并遠(yuǎn)離補(bǔ)給區(qū)；AZ-9井礦化度較低，說(shuō)明其與外界水流溝通頻繁，周圍斷層封閉性差[13]。

表2　離子濃度檢測(cè)表

2.2水型、水源分析

依據(jù)安澤區(qū)塊單井的離子濃度特征，應(yīng)用stiff圖解[14]來(lái)觀察周期內(nèi)水型的變化，得出：安澤地區(qū)煤層水的水型主要以NaCl型和NaHCO3型水為主，同時(shí)，隨著排采的進(jìn)行，單井的水型也發(fā)生了轉(zhuǎn)變，如AZ-1井和AZ-7井的水型由NaCl型變成了NaHCO3型，AZ-9井的水型由NaHCO3型變成了NaCl型。由NaHCO3型水向NaCl型水的轉(zhuǎn)變?cè)蛑饕幸韵?點(diǎn)：①以HCO3-為主要成分的低礦化度水，在濃縮后由于碳酸鹽類溶解度小，首先沉淀出來(lái)，變?yōu)镾O42-和Cl-—SO42-型中等礦化度的水，再進(jìn)一步會(huì)濃縮變成以Cl-為主的高礦化度水[15]；②地下水化學(xué)成分演化過(guò)程中，在大量堆積蒸發(fā)礦物的地方，地下水由于蒸發(fā)礦物的不斷溶解產(chǎn)生高濃度的鹵水。由NaCl型水向NaHCO3型水的轉(zhuǎn)變主要由于脫硫酸作用使得地下水中SO42-減少至消失，HCO3-增加[16]。

通過(guò)piper圖解進(jìn)一步分析水的來(lái)源（圖2），各口井的分布點(diǎn)與砂巖水較近，代表水的來(lái)源主要以砂巖水為主，隨著排采的不斷進(jìn)行，煤層氣產(chǎn)出水在piper圖上的點(diǎn)位分布有逐漸向外擴(kuò)散的趨勢(shì)，以AZ-1井和AZ-3井最為突出，表明產(chǎn)出水中碳酸鹽水的比重有所增加，而從其水型變化上得知，在排采過(guò)程中，其水型均由NaCl型水向NaHCO3型水變化，碳酸鹽水的注入增加了水中碳酸氫根的含量。因此也造成了水型的轉(zhuǎn)變[17]。

圖2　水樣piper圖

2.3微量元素檢測(cè)結(jié)果

油氣中眾多微量元素不僅可以用于判別油氣的形成環(huán)境（如V、Ni），而且對(duì)于天然氣的成因類型、烴源、成藏過(guò)程的研究具有重要作用[18]。

研究煤層氣井產(chǎn)出水來(lái)源標(biāo)準(zhǔn)模板方法有許多，其中水樣投點(diǎn)法最為直觀，主要包括：交匯法和蛛網(wǎng)法，前者利用兩兩微量元素質(zhì)量濃度之間的相互分布關(guān)系，從單因素角度判識(shí)不同煤層來(lái)源產(chǎn)出水特征微量元素分布范圍；后者集合所有特征微量元素的信息，對(duì)合層排采煤層氣井產(chǎn)出水來(lái)源進(jìn)行綜合判識(shí)[19]。

圖3　煤層氣井產(chǎn)出水特征微量元素分布范圍與標(biāo)準(zhǔn)交匯模板圖

考察安澤地區(qū)煤層水特征微量元素交匯分布特點(diǎn)，分析特征微量元素交匯情況得出：兩個(gè)主煤層產(chǎn)出水特征微量元素均存在程度不等的交際區(qū)域，其中，Li—Sr元素交際區(qū)域最大。合采井的位置在交匯區(qū)域之外，同15號(hào)煤的特征微量元素較接近，并在Li—V圖版中處于15號(hào)煤區(qū)域之中（圖3），說(shuō)明其受15號(hào)煤層流體干擾較強(qiáng)。合采井產(chǎn)出水特征微量元素在蛛網(wǎng)模板上有3個(gè)樣點(diǎn)與15號(hào)煤十分接近（圖4），證實(shí)了其與15號(hào)煤水聯(lián)通較3號(hào)煤層強(qiáng)，水的來(lái)源主要以15號(hào)煤為主。

圖4　合層排采煤層氣井產(chǎn)出水來(lái)源蛛網(wǎng)判識(shí)圖

3　煤層氣產(chǎn)出水水動(dòng)力場(chǎng)分析

結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐中井實(shí)測(cè)煤層氣井的地層壓力數(shù)據(jù)，利用折算水位計(jì)算公式[20]對(duì)安澤區(qū)塊的等折算水位進(jìn)行計(jì)算：

其中，

式中S表示等折算水位，常用絕對(duì)標(biāo)高表示，m；H1表示地層壓力測(cè)試點(diǎn)的絕對(duì)標(biāo)高，m；H2表示基準(zhǔn)面的絕對(duì)標(biāo)高，m；pC表示折算壓力，Pa；p表示實(shí)測(cè)地層壓力，Pa；rrw表示地下水的相對(duì)密度，kg/m3；rrw(H)表示rrw隨深度變化的函數(shù)。

在對(duì)安澤區(qū)塊水樣的實(shí)際計(jì)算過(guò)程中，由于是以海平面作為基準(zhǔn)面，H2=0，同時(shí)，安澤煤層氣井3號(hào)煤層埋深小于1 000 m，水的密度變化不大。據(jù)此可將公式（1）簡(jiǎn)化為，計(jì)算結(jié)果如表3所示。

表3　安澤區(qū)塊折算水位數(shù)據(jù)表

在此基礎(chǔ)上繪制折算水位等值線圖，東西兩側(cè)為水勢(shì)的高值區(qū)，中間紅色部分為水勢(shì)的低值區(qū)，地下水流按照白色箭頭指示方向由高勢(shì)區(qū)向中間的低勢(shì)區(qū)匯聚。根據(jù)折算水位的高低變化趨勢(shì)以及水礦化度特征，將區(qū)塊分成兩側(cè)的徑流區(qū)，中部的滯流區(qū)和過(guò)渡地帶的弱徑流區(qū)[21]（圖5）。

圖5　安澤區(qū)塊折算水位圖（位置見(jiàn)圖1中綠色框）

不同水文地質(zhì)單元由于構(gòu)造、埋深和水動(dòng)力條件的差異，造成煤層氣井的產(chǎn)能動(dòng)態(tài)也不盡相同，結(jié)合區(qū)內(nèi)實(shí)際開(kāi)發(fā)井的產(chǎn)氣產(chǎn)水情況可知：在徑流區(qū)累計(jì)產(chǎn)氣量相對(duì)較高，相應(yīng)的產(chǎn)水量較低，較少的產(chǎn)水量使得煤層氣在排采過(guò)程中很容易排水降壓到臨界解吸壓力之下致使煤層氣流連續(xù)產(chǎn)出，日產(chǎn)氣量相對(duì)較高。中部滯流區(qū)由于水的不斷匯聚使得氣井產(chǎn)水量很高，壓力無(wú)法降至臨界解吸壓力之下。因此產(chǎn)氣量大多很低甚至不產(chǎn)氣。

研究區(qū)內(nèi)滯流區(qū)礦化度高、水勢(shì)小，并且水型以反應(yīng)水體交替滯緩、易于成藏的NaHCO3型水為主，憑借穩(wěn)定的水體環(huán)境，具有較高的含氣量[22]。結(jié)合地區(qū)地層剖面與實(shí)際生產(chǎn)井的產(chǎn)能動(dòng)態(tài)和含氣量數(shù)據(jù)（圖6），發(fā)現(xiàn)安澤滯流區(qū)產(chǎn)水量過(guò)大，無(wú)法形成區(qū)域性的壓降漏斗，即使有較高的含氣量，產(chǎn)氣效果也并不理想。相反，水體較活躍的徑流區(qū)和弱徑流區(qū)則獲得了高產(chǎn)。筆者認(rèn)為，需加強(qiáng)滯流區(qū)的排水工程，形成整體性的區(qū)域排水，加大壓降漏斗規(guī)模，方能形成高產(chǎn)。

圖6　安澤區(qū)塊氣井水文控制模式圖（位置見(jiàn)圖1中藍(lán)色線）

4　水文地質(zhì)條件影響下的有利區(qū)預(yù)測(cè)

地下水動(dòng)力場(chǎng)控制著煤層流體壓力、氣水成分及分布等。主要體現(xiàn)在“補(bǔ)給—徑流—排泄”水動(dòng)力體系對(duì)煤層含氣性的作用上，包括兩個(gè)方面：煤層氣藏的水力破壞和水力保護(hù)。水力破壞作用會(huì)導(dǎo)致煤層氣的逸散，表現(xiàn)為水的運(yùn)移對(duì)氣體的攜帶作用。水力保護(hù)作用包括水力逸散作用、水力封閉作用和水力封堵作用3種。通常，從含煤盆地邊緣到盆地中心，會(huì)依次出現(xiàn)水封堵控氣作用、水溶攜帶控氣作用、徑流逸散控氣作用和水力封閉控氣作用[23]。

水力逸散作用常出現(xiàn)在導(dǎo)水性強(qiáng)的構(gòu)造發(fā)育區(qū)，水力封堵控氣則常見(jiàn)于不對(duì)稱向斜或單斜中。安澤區(qū)塊水文地質(zhì)條件控氣作用主要體現(xiàn)在以上兩個(gè)方面，其控氣方式可以通過(guò)宏觀和微觀兩種角度進(jìn)行判識(shí)，宏觀上考慮煤儲(chǔ)層邊界的物理性質(zhì)，在煤儲(chǔ)層與地下水連通的基礎(chǔ)上分析斷層、巖性、地下水三者組合對(duì)煤層氣藏賦存所起的作用；微觀上則要考慮煤儲(chǔ)層流體的化學(xué)性質(zhì)[24]。

水的流動(dòng)匯聚方式?jīng)Q定了排采井礦化度的高低[25]，依據(jù)礦化度的檢測(cè)結(jié)果，AZ-2井離子濃度高，說(shuō)明其處于一個(gè)相對(duì)閉塞的水體環(huán)境，而AZ-5井則恰恰相反。同時(shí)，由于安澤區(qū)塊周圍應(yīng)力較強(qiáng)的位置集中在北部和東南部地區(qū)，北部高應(yīng)力作用使得區(qū)塊北部地勢(shì)較高，地層逆沖推覆多產(chǎn)生逆斷層，而其與東南部主應(yīng)力段的綜合作用，會(huì)在空間上產(chǎn)生錯(cuò)動(dòng)，對(duì)研究區(qū)東北部進(jìn)行拉張，從而產(chǎn)生開(kāi)放性的正斷層[26]。結(jié)合井周圍礦化度特征，推測(cè)AZ-2井周圍主要為封閉性斷層，AZ-5周邊為開(kāi)放性斷層。綜合安澤地區(qū)的煤層展布特征，得出在單斜煤層分布下，西側(cè)由封閉性斷層進(jìn)行封堵，東側(cè)開(kāi)放性斷層水的不斷注入阻擋氣體逸散，底板泥巖是致密的屏障，頂板在含水砂巖中毛細(xì)管力的作用下會(huì)形成壓力封堵，使得煤層氣良好地保存在其中（圖7）。

圖7　水力封堵模型示意圖

利用煤層水化學(xué)特征及動(dòng)力條件可以分析其控氣作用，預(yù)測(cè)煤層氣富集有利區(qū)。如鄭柏平[27]、田文廣[28]等從煤層水離子類型、礦化度變化及含氣量與水文地質(zhì)單元的耦合關(guān)系出發(fā)，分別探討了鄂爾多斯盆地東部白額勘探區(qū)和保德地區(qū)水文地質(zhì)控氣作用。研究區(qū)AZ-2井與AZ-5井之間，Mg2+、Ca2+的減少和HCO3

-的增加，說(shuō)明其遠(yuǎn)離補(bǔ)給區(qū)，有利于煤層氣的保存[29]。區(qū)塊內(nèi)適中的礦化度和NaHCO3型的水質(zhì)類型反應(yīng)盆地處于半封閉到封閉的狀態(tài)，是水力封堵型煤層氣藏的微觀表征，更有利于水文控氣作用的形成?；谏鲜龇治觯茰y(cè)二者的中間為煤層氣的富集有利區(qū)，即圖1中紅色陰影部分。

此外，安澤地區(qū)煤層的煤級(jí)較高，主要為貧煤—無(wú)煙煤，煤的宏觀煤巖類型以光亮煤和半亮煤為主，半暗煤和暗淡煤很少。煤層埋深與日產(chǎn)水量關(guān)系不大，研究區(qū)高產(chǎn)水井位十分集中，均分布在AZ-4井周邊，區(qū)域性的產(chǎn)水量過(guò)大說(shuō)明安澤區(qū)塊煤層水的流動(dòng)不僅受水頭控制，同時(shí)受斷層影響更加嚴(yán)重。進(jìn)一步考慮煤層的水敏特征：沁南地區(qū)煤巖樣品水敏損害率介于5.6%～63.63%，平均值為23.69%，水敏損害程度以弱敏感為主，占總樣品的77.8%，其余22.2%的煤巖樣品水敏損害程度為中等偏強(qiáng)，未出現(xiàn)強(qiáng)水敏[30]。中等偏弱的敏感性使得煤層水的流動(dòng)不會(huì)對(duì)滲透率造成過(guò)大的影響，對(duì)煤層氣的開(kāi)發(fā)和保存十分有利。

5　結(jié)論

1）安澤區(qū)塊地層走向北東,傾向南東。依次出露古生界、中生界及新生界。主力煤層為下二疊統(tǒng)山西組3號(hào)煤和上石炭統(tǒng)太原組15號(hào)煤，煤層頂?shù)装宕蟛糠譃樯皫r、泥質(zhì)砂巖。

2）安澤區(qū)塊煤層水中主要含有Cl-、HCO3-、F-、SO4

2-等陰離子，陽(yáng)離子主要為Na+、K+、Mg2+、Ca2+、Li+等，水型以NaCl型和NaHCO3型為主。煤層水的礦化度隨排采的進(jìn)行不斷降低，水型也發(fā)生變化。合采井受15號(hào)煤的影響相對(duì)較大。結(jié)合地下水流動(dòng)情況劃分為弱徑流區(qū)、徑流區(qū)和滯流區(qū)3個(gè)水文地質(zhì)單元，其中徑流區(qū)產(chǎn)氣最高，滯流區(qū)產(chǎn)氣最低。

3）從構(gòu)造、水動(dòng)力及水化學(xué)特征分析得出，水文地質(zhì)條件是影響安澤區(qū)塊煤層氣富集條件的主要因素，應(yīng)加大對(duì)煤層氣優(yōu)勢(shì)富集區(qū)的開(kāi)發(fā)力度，以獲得更高的效益。

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（修改回稿日期 2015-12-14 編輯 羅冬梅）

四川盆地中部天然氣儲(chǔ)量規(guī)模超1萬(wàn)億立方米

日前從中國(guó)石油西南油氣田公司獲悉，該公司在四川盆地川中古隆起相繼發(fā)現(xiàn)9個(gè)氣藏，已獲天然氣探明儲(chǔ)量6 574.64×108m3，探明儲(chǔ)量、預(yù)測(cè)儲(chǔ)量、控制儲(chǔ)量之和超過(guò)1×1012m3，“十三五”末該區(qū)年產(chǎn)氣量要達(dá)到130×108m3，相當(dāng)于一個(gè)原油年產(chǎn)量超過(guò)1千萬(wàn)噸的大油田。

川中古隆起面積約為7 000 km2，位于四川盆地中部，主要包括高石梯區(qū)塊、磨溪區(qū)塊、龍女寺區(qū)塊。20世紀(jì)60年代中期，中石油在川中古隆起發(fā)現(xiàn)了一個(gè)天然氣聚集地——威遠(yuǎn)區(qū)塊震旦系氣藏，獲天然氣探明儲(chǔ)量400×108m3。這是新中國(guó)發(fā)現(xiàn)的第一個(gè)大型氣藏，成都等地從此進(jìn)入天然氣時(shí)代。

繼威遠(yuǎn)氣田震旦系氣藏之后，研究人員的視線一直沒(méi)離開(kāi)過(guò)川中古隆起。經(jīng)過(guò)多輪攻關(guān)，發(fā)現(xiàn)“古今構(gòu)造疊合區(qū)”為勘探有利區(qū)帶，并于2010年8月開(kāi)始高石1井等探井的鉆井作業(yè)。2011年7月，高石1井完井，獲測(cè)試日產(chǎn)氣量138×104m3，發(fā)現(xiàn)高石梯區(qū)塊震旦系燈影組氣藏。2015年12月，高石梯區(qū)塊燈影組四段，勘探施工作業(yè)和研究完成，獲天然氣探明儲(chǔ)量2 170.81×108m3。

在勘探高石梯區(qū)塊過(guò)程中，高石6井發(fā)現(xiàn)高石梯區(qū)塊下寒武統(tǒng)龍王廟組氣藏，高石18井發(fā)現(xiàn)高石梯區(qū)塊下二疊統(tǒng)棲霞組氣藏。經(jīng)過(guò)綜合研究，高石梯區(qū)塊龍王廟組氣藏、棲霞組氣藏勘探前景良好。

磨溪8井距高石1井約為30 km，2012年9月完井，測(cè)試日產(chǎn)氣量191×104m3，發(fā)現(xiàn)磨溪區(qū)塊龍王廟組氣藏、燈影組氣藏。2013年12月，磨溪區(qū)塊龍王廟組氣藏獲探明儲(chǔ)量4 403.83×108m3，為國(guó)內(nèi)迄今為止最大的海相整裝氣藏。目前，這個(gè)氣藏正大規(guī)模開(kāi)發(fā)，截至2016 年2月15日，已累計(jì)產(chǎn)氣105×108m3。

在磨溪區(qū)塊，磨溪42井發(fā)現(xiàn)了磨溪區(qū)塊棲霞組氣藏。

龍女寺區(qū)塊，以1976年8月鉆成國(guó)內(nèi)第一口超過(guò)6 000 m的超深井而聞名于世。中國(guó)石油西南油氣田公司組織鉆探磨溪39井，發(fā)現(xiàn)龍女寺區(qū)塊下二疊統(tǒng)茅口組氣藏；鉆探磨溪23井，發(fā)現(xiàn)龍女寺區(qū)塊寒武系龍王廟組氣藏、洗象池組氣藏。

隨著川中古隆起不斷發(fā)現(xiàn)氣藏，中國(guó)石油西南油氣田公司對(duì)其開(kāi)展了一系列綜合地質(zhì)研究。初步成果表明，高石梯區(qū)塊龍王廟組、磨溪區(qū)塊燈影組等7個(gè)氣藏的天然氣控制儲(chǔ)量、預(yù)測(cè)儲(chǔ)量超過(guò)8 000×108m3。因此川中古隆起成為該公司“十三五”勘探開(kāi)發(fā)的主戰(zhàn)場(chǎng)。

（天工 摘編自天然氣工業(yè)網(wǎng)）

Hydrogeological characteristics of CBM reservoirs and their controlling effects in Block Anze,Qinshui Basin

Xu Rui1,Tang Dazhen1,Tao Shu1,Geng Yunguang1,Cui Yi2,Wei Ning3
(1.Coal Reservoir Laboratory of National CBM Engineering Center,China University of Geosciences,Beijing 100083,China; 2.China Huaneng Group,Beijing 100031,China; 3.Exploration and Development Research Institute of Petro-China Huabei Oilfield Company,Renqiu,Hebei 062552,China)

NATUR．GAS IND．VOLUME 36，ISSUE 2，pp.36-44，2/25/2016．(ISSN 1000-0976；In Chinese)

Abstract:In North China,coalbed methane (CBM) reservoirs are hydrogeologically related with the CBM gas migration,dispersion,preservation and enrichment,but groundwater dynamic monitoring technology was seldom used to analyze the effects of hydrogeological conditions on CBM reservoirs.In this paper,the water produced from CBM reservoirs in Block Anze,Qinshui Basin,was monitored in terms of ion concentration,water quality and salinity.Then,combined with the actual production data of CBM wells and the hydrodynamic field distribution characteristics of the groundwater,gas and water production rates of different hydrogeological units were discussed.Well interference during commingled production was also analyzed by use of trace element test results.And finally,the controlling effects of hydrogeological conditions on CBM enrichment and production were probed in terms of reservoir structures and coal characteristics.Results show that the major coalbeds are No.3 coalbed of the Lower Permian Shanxi Fm and No.15 coalbed of the Upper Carboniferous Taiyuan Fm,with their roofs and bases mostly composed of sandstones and argillaceous sandstones.The water produced is mainly of NaCl and NaHCO3types and its ion concentration and salinity drop continuously with the proceeding of the production.This area is divided into three hydrogeological units,i.e.weak runoff zone,runoff zone and retaining zone.In particular,the runoff zone provides the highest gas production,while the retaining zone reveals the lowest.Commingled producing wells are mainly interfered by No.15 coalbed.It is concluded that CBM enrichment in this area is mainly controlled by faults and hydrodynamic conditions.So it is necessary to strengthen the development of CBM dominant enrichment zones.

Keywords:Shanxi; Qinshui Basin; Block Anze; CBM; Hydrogeology; Gas control; Salinity; Trace elements; Favorable zone prediction; Commingled production

作者簡(jiǎn)介：徐銳，1990年生，碩士研究生；從事煤層氣產(chǎn)出水水文地質(zhì)研究工作。地址：（100083）北京市海淀區(qū)學(xué)院路29號(hào)中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）。ORCID:0000-0002-6789-7006。E-mail:362155603@qq.com

基金項(xiàng)目：國(guó)家科技重大專項(xiàng)子課題“山西沁水盆地煤層氣水平井開(kāi)發(fā)示范工程”（編號(hào)：2011ZX05061）、國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“中高煤階煤儲(chǔ)層煤層氣產(chǎn)出的煤巖學(xué)控制機(jī)理研究——以沁南和韓城地區(qū)為例”（編號(hào)：41272175）、中國(guó)博士點(diǎn)基金項(xiàng)目“高煤階煤儲(chǔ)層物性綜合敏感性及產(chǎn)能響應(yīng)”（編號(hào)：20130022110010）。

DOI:10.3787/j.issn.1000-0976.2016.02.005