煤層氣開發(fā)中井田構造分析
——基于大佛寺井田

王 謙 李寶印

?

煤層氣開發(fā)中井田構造分析
——基于大佛寺井田

王 謙 李寶印

基于彬長礦區(qū)大佛寺井田煤層氣開發(fā)過程中獲取的煤儲層參數(shù)，氣井排采參數(shù)以及勘探地質資料，就大佛寺井田地質構造格局對于煤儲層厚度、含氣性現(xiàn)狀的相關性和井田地質構造大環(huán)境下所孕育的煤儲層格局對于該井田煤層氣開發(fā)規(guī)劃的指導意義做以分析。結果表明該井田煤儲層厚度格局主要受聚煤期前的北東東向隆起與凹陷格局影響；煤儲層含氣量格局顯現(xiàn)出褶皺控氣，高含氣量條帶受喜山早期形成的北東東向次生褶皺B1、B2、B3 、B4、B5、B6、B7、B8影響而呈現(xiàn)串珠狀分布；聚煤期后期的喜山早期應力場作用的次生褶皺構造可對前期向斜構造運動形成的低滲透性煤儲層進行良性改造，從而形成有利開發(fā)區(qū)，對煤層氣開發(fā)規(guī)劃具有重要指導意義。

前人研究表明，在一定的煤層埋藏深度范圍即或一定的成煤時期、沉積環(huán)境、相似變質程度的煤儲層，一個區(qū)域煤層氣資源是否有開采價值且有高采收效率，一方面受地質構造復雜程度、水文地質條件，煤儲層滲透率、煤儲層厚度及煤儲層噸煤含氣量、氣田規(guī)模等的影響，另一方面受煤層氣開發(fā)工藝，如煤層氣井井位部署、儲層保護、增產措施、排采制度等的影響。本文就大佛寺井田地質構造格局對于煤儲層厚度、含氣性現(xiàn)狀的相關性加以分析，并就井田地質構造大環(huán)境下所孕育的煤儲層格局對于該井田煤層氣開發(fā)規(guī)劃的指導意義做以分析。

大佛寺井田地質構造格局控制

大佛寺井田地質構造格局與煤儲層厚度之間的關系

大佛寺井田地處渭北隆起帶西部的彬長坳褶帶內，位于路家小靈臺背斜與彬縣背斜之間，總觀為一波狀起伏的單斜構造，其上發(fā)育了一系列北東東和北北西向的褶皺構造，相互交織，其中以北東東向的師家店向斜、祁家背斜、安化向斜為主（見圖1）。煤系沉積之前，海西—印支運動使煤系基底呈現(xiàn)出明顯的北東東向隆起與凹陷格局，煤系沉積過程中，同沉積褶皺作用較為明顯，聚煤期后到早白堊世末期，晚燕山運動鄂爾多斯盆地邊部經歷了強烈的擠壓逆沖、抬升剝蝕作用，作用時間長，受到NNWSSE向擠壓應力場，喜山早期NE-SW向的擠壓應力場，在井田產生了NNW-SSE方向的褶皺構造，并與北東東向褶皺發(fā)生復合。

聚煤期前的基底格局及聚煤期同沉積運動奠定了大佛寺井田煤層賦存基本格局，決定了煤層厚度分布，聚煤期后期NNW-SSE方向的褶皺構造對整體煤儲層賦存影響相對較小。若將大佛寺井田中心為原點建立平面直角坐標系，則第一象限區(qū)域為相對厚煤層區(qū)域，煤層厚度在（D75）3.56m～（D6）19.58m，平均厚度在約14.5m，且第一象限北部和東部是井田煤層高厚區(qū)，平均厚度約達18m；第四象限為相對次厚度區(qū)域，煤層厚度在（D19）1.91m～（DFS-C02）17.3m，平均厚度在約10.6m，且第四象限西北部為相對高厚度區(qū)，平均厚度達13.6m；第二象限和第三象限為相對低厚度區(qū)，且煤層厚度增減趨勢都為向x軸側趨向于原點厚度增大，總體評價大佛寺井田煤層厚度呈現(xiàn)北東東向擴張式厚度遞增（見圖2）。

同樣在大佛寺井田平面直角坐標系內，在第一象限及第四象限內，向x軸側趨近并包含時，煤層底板埋藏深度遞增，且第四象限東南南方向煤層底板埋藏深度增加（圖3），結合大佛寺井田煤層厚度分布規(guī)律，可明顯得出煤層底板埋深遞增區(qū)域與煤層厚度遞增區(qū)域基本吻合，進一步證實了聚煤期前基底格局及同沉積運動造就該井田煤層賦存基本格局。

圖1　大佛寺礦井田構造示意圖

圖2　大佛寺礦井田煤層厚度等值線圖

大佛寺井田地質構造格局與煤儲煤層氣含氣量之間的關系

大佛寺井田安化向斜、祁家背斜、師家店向斜為該井田的主控褶皺構造，從鉆孔勘探獲取的煤儲層噸煤含氣量等值線與相應位置的井田褶皺構造圖（圖4）可明顯得出：師家店向斜軸部至兩翼轉折端區(qū)域內，特別是其D20勘探鉆孔與D81勘探鉆孔之間為高含氣量區(qū)域，且整體師家店向斜軸部高含氣量條帶受喜山早期形成的北東東向次生褶皺B1、B2、B3 、B4、B5、B6、B7、B8影響而呈現(xiàn)串珠狀分布；祁家背斜軸部至兩翼轉折端區(qū)域內煤儲層含氣性沒有明顯規(guī)律的分布，只是在以D37勘探鉆孔為界的軸部西段以北有相對較好的煤儲層含氣性；安化向斜井田控制相對小，勘探孔獲取參數(shù)也少，沒有明了規(guī)律。實際開發(fā)過程中的DFS-C02井（最高日產氣量32000m3）、DFS-02井（最高日產氣量16800m3）、DFS-05井（最高日產氣量12000m3），這三口高產井均在師家店向斜D20勘探鉆孔與D81勘探鉆孔之間斜軸部至兩翼轉折端區(qū)域內，基本證實了上述煤儲層含氣量分布規(guī)律，并且顯示出向斜控氣的典型特征。

圖3　大佛寺礦井田煤層底板等高線圖

圖4　大佛寺井田煤層氣噸煤含氣量等值線圖

井田煤層氣井井位優(yōu)選意見

大佛寺井田自2009年至2014年共完成38口（組）煤層氣井，取得了一定成果，從先期完成的煤層氣井中選取具有代表性的6口井（表1），做以對比分析。DFS-02VR1井、DFS-C02井、DFS-05井位于D20勘探鉆孔與D81勘探鉆孔之間的高噸煤含氣量區(qū)域中部與井田煤層厚度平面象限劃分的第四象限西北部相對高厚度區(qū)的疊合區(qū)；且位于井田向斜軸部和次生褶皺B6背斜影響區(qū)內，也即在向斜構造控氣但造就低滲透物性的煤儲層之后由后期次生褶皺B6背斜進行滲。

表1　大佛寺井田煤層氣井數(shù)據表

透性良性調節(jié)，使此3口井在依托較高煤儲層厚度、噸煤含氣量之下，再借助改良的煤儲層滲透率而達到較好的產能。相比之下DFS-C03井、DFS-C04井處于D20勘探鉆孔與D81勘探鉆孔東南邊緣瓦斯等值線最外圍一般含量區(qū)域；并且位于井田平面象限劃分第四象限南部的一般厚度區(qū)，而且此兩口煤層氣井控制區(qū)域與師家店向斜軸部以及B4背斜軸部相對較遠，受向斜控氣及后期次生褶皺改良作用量極小，因而產能表現(xiàn)較差。

也就是說厚度、噸煤含氣量、構造控氣、改造效應對大佛寺井田煤層氣開發(fā)中井位優(yōu)化、氣井產能有重要影響；特別是在儲層厚度明了情況下，構造控氣及后期次生褶皺改良效應對于井位優(yōu)化具有重要意義：向斜控氣，然而向斜構造造就低滲透物性的煤儲層，但后期次生褶皺對形成的低滲透性煤儲層進行良性改造。

結語

通過煤層底板等高線與煤層厚度等值線的耦合，驗證了聚煤期前的海西—印支運動構建的北東東向隆起與凹陷格局，確定了目前煤層厚度分布格局，后期NNWSSE方向的褶皺構造對整體煤儲層賦存影響相對較小。

大佛寺井田褶皺控氣有表現(xiàn)區(qū)域，并且顯示出向斜控氣的典型特征。

向斜控氣軸部的低滲透物性的煤儲層受后期次生褶皺的良性改造，并形成布井有利區(qū)。

王 謙 李寶印

1.陜西省煤層氣開發(fā)利用有限公司；2.陜西新泰能源有限公司

10.3969/j.issn.1001-8972.2016.11.004