試論煤層氣開采中水文地質(zhì)條件的影響

何謙(中石油煤層氣有限責(zé)任公司韓城分公司，陜西 韓城 715400)

試論煤層氣開采中水文地質(zhì)條件的影響

何謙(中石油煤層氣有限責(zé)任公司韓城分公司，陜西 韓城 715400)

煤層氣開采和水文地質(zhì)條件緊密相連，在開采過程中，水文地質(zhì)問題頻繁出現(xiàn)，這已成為煤層氣開采企業(yè)關(guān)注的一大焦點問題。煤層氣開采企業(yè)必須客觀分析水文地質(zhì)條件，準(zhǔn)確把握二者影響情況，科學(xué)開采煤層氣，最大化提高煤層氣開采效率與質(zhì)量。因此，本文從不同角度入手客觀分析了煤層氣開采中水文地質(zhì)條件的影響。

煤層氣開采;水文地質(zhì)條件;影響

在經(jīng)濟發(fā)展過程中，作為優(yōu)質(zhì)的無污染能源，煤層氣已被廣泛應(yīng)用到多個領(lǐng)域中，發(fā)電、汽車燃料等。在礦區(qū)，煤層氣資源的“生成、富集、運移”和地層含水量、底層水離子成分等密切相關(guān)，在不同水文地質(zhì)條件作用下，煤層氣的“生成、富集、運移”有著本質(zhì)上的區(qū)別。在開采煤層氣過程中，開采企業(yè)必須以水文地質(zhì)條件為基點，優(yōu)化煤層氣開采各環(huán)節(jié)，科學(xué)開采煤層氣，提高利用價值。

1 煤層氣開采區(qū)域概況

在了解煤層氣開采過程中水文地質(zhì)條件的影響之前，開采企業(yè)要客觀分析煤層氣開采區(qū)域地質(zhì)整體構(gòu)造，是否出現(xiàn)斷裂構(gòu)造，煤層具體厚度、含水層埋深、含水層巖石組成、巖層分布情況以及巖層水補給情況。同時，開采企業(yè)要準(zhǔn)確把握煤層氣開采地區(qū)煤儲層壓力，即作用到煤裂隙-空隙二者間的具體流體壓力，比如，水壓、氣壓。在開采礦區(qū)煤層氣過程中，會受到水文地質(zhì)條件影響，影響動液面測試分析情況，導(dǎo)致其和試井分析結(jié)果存在較大誤差。在分析水文、地質(zhì)兩大影響因素中，開采企業(yè)要以儲層壓力與梯度為基點，客觀分析煤儲層壓力，科學(xué)解決煤層氣開采中出現(xiàn)的各類問題，確保各項煤層氣開采工作順利進行。

2 煤層氣開采中水文地質(zhì)條件的影響

2.1 影響

在分析過程中，開采企業(yè)可以根據(jù)地下水對地區(qū)煤層存儲具體影響，客觀分析水文、地質(zhì)二者分別對地區(qū)煤層氣的具體影響，從煤儲層、圍巖兩個角度入手，準(zhǔn)確把握煤層滲透性、含水性、原始水壓等煤儲層水文地質(zhì)參數(shù)，頂?shù)装搴?、水力?lián)系等圍巖水文地質(zhì)參數(shù)，明確一系列影響因素以及之間的關(guān)系。在此基礎(chǔ)上，開采企業(yè)要采用先進技術(shù)手段，科學(xué)模擬地下水疏降流場，在Visual Modflow軟件作用下，客觀分析開采礦區(qū)煤層氣過程中各水文地質(zhì)條件作用下煤儲層壓力傳遞情況，明確傳遞規(guī)律，科學(xué)開采礦區(qū)煤層氣。在此過程中，開采企業(yè)要科學(xué)構(gòu)建數(shù)學(xué)模型，利用Visual Modflow軟件，全面、深入分析煤層氣開采地區(qū)地下水流場動態(tài)變化規(guī)律以及水文地質(zhì)三維立體模型結(jié)構(gòu)，明確各方面水文地質(zhì)參數(shù)，含水層參數(shù)、煤層滲透參數(shù)等。此外，在分析水文地質(zhì)條件中，開采企業(yè)要客觀分析頂?shù)装鍧B透率條件作用下煤儲層壓力變化情況，將其擴大10、20、30倍等情況下，模擬對應(yīng)的滲流場。會發(fā)現(xiàn)煤層滲透率、頂?shù)装鍧B透率緊密相連，如果前者不小于后者，在頂板滲透率提高的同時，煤層供液面量持續(xù)增加，其他含水層補給減少，煤層壓力具體傳遞范圍縮小。同時，煤層氣開采也會影響礦區(qū)的水文地質(zhì)，鉆井中，鉆壓會持續(xù)增加，鉆頭持續(xù)震動會對礦區(qū)含水層造成不同程度的破壞，出現(xiàn)斷裂等情況，鉆井中會應(yīng)到鉆井液，即低固相結(jié)鉆液、無固相鉆井液，會對含水層、巖層造成不同程度的污染，地層孔隙、地層裂縫等被鉆井液中的固體物質(zhì)堵塞，導(dǎo)致含水層水源無法順利流通。

2.2 優(yōu)化途徑

在開采煤層氣過程中，開采企業(yè)需要多層次準(zhǔn)確把握煤層及其頂?shù)装鍑鷰r石在力學(xué)性質(zhì)、水文地質(zhì)方面存在的巨大差異性，要以水力壓裂為基點，科學(xué)改造煤層，最大化提高礦區(qū)煤層開采率、煤儲層具體滲透率。在此基礎(chǔ)上，開采企業(yè)要將導(dǎo)水裂隙科學(xué)設(shè)置在頂板、井孔一側(cè)，控制好二者間距離。此外，開采企業(yè)要根據(jù)煤層氣鉆井的具體情況以及影響因素，將清水作為換漿液，避免開采中煤層氣被污染，降低對巖層、含水層造成的污染程度，最大化提高水層的流通性能，避免廢棄鉆井液流入地表，導(dǎo)致地表土壤出現(xiàn)板結(jié)問題，植物根系被腐蝕，附近農(nóng)田、地表水體被污染。開采企業(yè)要根據(jù)開采中煤氣層開采、礦區(qū)水文地質(zhì)二者影響情況，優(yōu)化礦區(qū)煤層氣開采方案、開采手段、開采方法等，明確開采流程、開采工藝以及應(yīng)用其中的機械設(shè)備，科學(xué)開采礦區(qū)煤層氣，降低煤層氣資源污染程度，最大化科學(xué)開采煤層氣資源。

3 結(jié)語

總而言之，在開采煤層氣過程中，開采企業(yè)要準(zhǔn)確把握煤層氣開采、水文地質(zhì)條件二者關(guān)系，客觀分析彼此影響情況，盡可能降低負(fù)面影響程度，優(yōu)化利用開采方法和手段，科學(xué)開采煤層氣，也降低開采過程中對礦區(qū)附近水文地質(zhì)影響程度。以此，最大化提高開采的“經(jīng)濟、社會、生態(tài)”效益，有效滿足地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展對煤層氣需求量。

[1]呂瑞,陳培元,田佳麗等.煤層氣成藏機理、開采技術(shù)及研究方向[J].石油化工應(yīng)用,2013,32(7):21-25.

[2]連會青,尹尚先,李小明等.煤層氣田水文地質(zhì)參數(shù)與煤層氣井產(chǎn)能相關(guān)性分析[J].遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版）,2013,(5):591-591.

[3]劉傳厚.水文地質(zhì)條件對煤層氣賦存的控制作用[J].現(xiàn)代經(jīng)濟信息,2014,(16):397-397.