論深部煤層氣基本地質(zhì)問(wèn)題

谷麗男(中聯(lián)煤層氣有限責(zé)任公司晉城分公司， 山西 晉城 048000)

論深部煤層氣基本地質(zhì)問(wèn)題

谷麗男(中聯(lián)煤層氣有限責(zé)任公司晉城分公司， 山西 晉城 048000)

近年來(lái)，隨著人們對(duì)能源需求量的不斷上升，能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也蒸蒸日上。在此背景下，我國(guó)正不斷加強(qiáng)對(duì)深部煤層氣的勘探開發(fā)工作，現(xiàn)已取得了一定的成果、積累了一定的經(jīng)驗(yàn)。但是，從總體上而言，深部煤層氣的開發(fā)仍然是一項(xiàng)難題，尤其是一些基本地質(zhì)問(wèn)題仍有待解決。深部煤層氣儲(chǔ)層具有較高的地應(yīng)力和地層溫度，因此導(dǎo)致可壓縮性高、滲透性低以及彈性低。所謂“深部”，既是指的深度，也是指的一種狀態(tài)。未來(lái)，對(duì)于深部煤層氣的開發(fā)，重點(diǎn)就在于解決諸多地質(zhì)問(wèn)題。本文主要淺析了深部煤層氣基本地質(zhì)問(wèn)題。

深部煤層氣；基本地質(zhì)問(wèn)題

煤層氣是指的賦存于煤層當(dāng)中的自生自儲(chǔ)的天然氣，煤層氣儲(chǔ)層與普通的天然氣儲(chǔ)層相比，其不但是天然氣的儲(chǔ)集層和氣源巖，同時(shí)也是天然氣的產(chǎn)出層。我國(guó)的煤層氣資源十分豐富，而其中有很大一部分屬于深部煤層氣。據(jù)相關(guān)調(diào)查顯示，我國(guó)埋度在1500～3000m的深部煤層氣是埋度在1500m以下的淺部煤層氣的地質(zhì)資源量的2倍。目前，我國(guó)正在重點(diǎn)研究深部煤層氣的地質(zhì)條件與開采技術(shù)，并已取得了一定的成果，但與此同時(shí)，也揭示出諸多基本地質(zhì)問(wèn)題亟需解決。筆者結(jié)合實(shí)際淺析了深部煤層氣基本地質(zhì)問(wèn)題，僅作拋磚引玉之用。

1 深部煤層氣儲(chǔ)層地質(zhì)條件的特殊性

對(duì)于深部煤層氣而言，其臨界深度是一種特殊的狀態(tài)，其具體可表征為地應(yīng)力狀態(tài)，也可表征為地層溫度狀態(tài)，還可表征為煤層氣儲(chǔ)層狀態(tài)的函數(shù)。其中地應(yīng)力狀態(tài)和地層溫度狀態(tài)屬于外在地質(zhì)影響因素，煤層氣儲(chǔ)層狀態(tài)的函數(shù)則屬于內(nèi)在地質(zhì)影響因素。根據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，深部煤層氣儲(chǔ)層主要有三項(xiàng)特殊性：一者是由煤巖力學(xué)性質(zhì)變化所引起的滲透率突變；二者是由地層溫度增高所引起的煤層含氣量“臨界深度”；三者是由較高地層溫度和地層壓力所引起的煤層氣儲(chǔ)層與含煤層氣系統(tǒng)非均質(zhì)性變?nèi)酢?/p>

2 近期需解決的深部煤層氣基本地質(zhì)問(wèn)題

(1)深部煤層氣資源潛力深化評(píng)價(jià)問(wèn)題 對(duì)于深部煤層氣資源潛力的評(píng)價(jià)，應(yīng)當(dāng)是一項(xiàng)重要問(wèn)題。其評(píng)價(jià)目的其一是為了對(duì)深部煤層氣的資源潛力取得再此認(rèn)識(shí)，即對(duì)于深部地質(zhì)條件的較高地層壓力及地層溫度等基本特點(diǎn)，分析煤層氣儲(chǔ)層的應(yīng)力、含氣性、含水性等受埋深度影響的變化，挖掘深部煤層氣的特殊地質(zhì)條件特性；其二是為了對(duì)深部煤層氣的解吸特性進(jìn)行客觀認(rèn)識(shí)，包括解吸過(guò)程、滲透性的耦合控制過(guò)程、滲流特點(diǎn)以及其他因素等；其三是為了發(fā)展與深部煤層氣儲(chǔ)層特性相適應(yīng)的高分辨探測(cè)技術(shù)方法，并建立深部煤層特性預(yù)測(cè)模型；其四是為了對(duì)典型的盆地深部煤層氣的勘探開發(fā)潛力進(jìn)行評(píng)價(jià)，預(yù)測(cè)近期可開發(fā)的戰(zhàn)略區(qū)塊。

(2)深部煤層氣儲(chǔ)層可改造性問(wèn)題 首先需要關(guān)注深部煤層氣儲(chǔ)層地質(zhì)條件的特殊性，根據(jù)其特殊的質(zhì)條件來(lái)研究地質(zhì)影響因素、煤巖力學(xué)性質(zhì)、地質(zhì)改造中的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律等，并建立力學(xué)性質(zhì)動(dòng)態(tài)描述模型；其次要關(guān)注深部煤層氣儲(chǔ)層的工程力學(xué)性質(zhì)，對(duì)現(xiàn)有的物理探測(cè)方法對(duì)深部煤體結(jié)構(gòu)探測(cè)的靈敏性進(jìn)行分析，并不斷研究新的物理探測(cè)原理及方法，發(fā)展與之相適應(yīng)的高分辨率探測(cè)技術(shù)，建立力學(xué)性質(zhì)評(píng)價(jià)方法；第三要通過(guò)分析深部煤層氣儲(chǔ)層改造效果的影響因素，建立與深部地質(zhì)條件相適應(yīng)的煤層氣儲(chǔ)層可改造性評(píng)價(jià)方法。

(3)深部煤層氣開采技術(shù)的新原理問(wèn)題 為了對(duì)深部煤層氣進(jìn)行有效開采，需要運(yùn)用到一些與之相適應(yīng)的新技術(shù)。對(duì)于現(xiàn)行的技術(shù)，應(yīng)當(dāng)要進(jìn)行適當(dāng)?shù)母脑?，并明確其原理，分析其對(duì)深部煤層氣儲(chǔ)層地質(zhì)條件的適應(yīng)性，尤其要對(duì)現(xiàn)有的壓裂、卸壓、置換以及電脈沖等技術(shù)原理進(jìn)行分析，從而為技術(shù)上的革新提供科學(xué)的依據(jù)與參考；另外還要低深部煤層氣開采技術(shù)的新原理對(duì)深部煤層氣儲(chǔ)層條件的可行性進(jìn)行研究，如深部煤層氣儲(chǔ)層中的天然氣、水、各種有機(jī)質(zhì)以及各類礦物質(zhì)之間的相互作用，深部應(yīng)力場(chǎng)和溫度場(chǎng)下各種方式對(duì)煤層氣儲(chǔ)層的改造效果及其地質(zhì)控制機(jī)理，從而發(fā)展造縫、解堵、促解吸等技術(shù)新原理。

(4)深部煤儲(chǔ)層三氣共生及共采問(wèn)題 深部煤儲(chǔ)層三氣具體指的是煤層氣、頁(yè)巖氣以及砂巖；另外若是在賦存條件下，還會(huì)在三氣的基礎(chǔ)上包括游離氣、混態(tài)氣以及吸附氣等。通過(guò)深部煤儲(chǔ)層三氣共采，可以有效提高深部煤層氣開發(fā)力度和單井產(chǎn)量，促進(jìn)非常規(guī)天然氣產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。所以，深部煤儲(chǔ)層三氣共采一直都深受業(yè)內(nèi)的關(guān)注和重視。在這方面，主要需要解決的基本地質(zhì)問(wèn)題有三點(diǎn)：第一，要對(duì)深部煤儲(chǔ)層三氣的共生特性進(jìn)行充分理解，包括三氣疊層成藏的共生規(guī)律、開采可控地質(zhì)條件、多層含氣系統(tǒng)的流體壓力等；第二，發(fā)展針對(duì)深部煤儲(chǔ)層三氣共生特點(diǎn)的共探方法，從而有效識(shí)別三氣疊置含氣系統(tǒng)、產(chǎn)氣來(lái)源以及產(chǎn)氣貢獻(xiàn)等；第三，對(duì)與深部煤儲(chǔ)層三氣相適應(yīng)的共采工藝技術(shù)的相應(yīng)地質(zhì)條件進(jìn)行分析，研究共采優(yōu)化技術(shù)與地質(zhì)診斷方法，實(shí)現(xiàn)共采地質(zhì)技術(shù)，以為深部煤層氣的勘探開發(fā)提供有力的支持。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，深部煤層氣儲(chǔ)層地質(zhì)條件具有一定的特殊性，近期需解決的基本地質(zhì)問(wèn)題主要是深部煤層氣資源潛力深化評(píng)價(jià)問(wèn)題、深部煤層氣儲(chǔ)層可改造性問(wèn)題、深部煤層氣開采技術(shù)的新原理問(wèn)題以及深部煤儲(chǔ)層三氣共生及共采問(wèn)題。

[1]秦勇，申建.論深部煤層氣基本地質(zhì)問(wèn)題[J].石油學(xué)報(bào)，2016，(01):125-136.

[2]秦勇，申建，沈玉林.疊置含氣系統(tǒng)共采兼容性——煤系“三氣”及深部煤層氣開采中的共性地質(zhì)問(wèn)題[J].煤炭學(xué)報(bào)，2016，(01):14-23.

[3]郭廣山，柳迎紅，呂玉民.中國(guó)深部煤層氣勘探開發(fā)前景初探[J].潔凈煤技術(shù)，2015，(01):125-128.

谷麗男(1988-),女，河北石家莊人，助理工程師，本科，從事煤層氣勘探與開發(fā)工作。