韓城礦區(qū)煤儲(chǔ)層特征及煤層氣資源潛力

伊 偉 熊先鉞 卓 瑩 季 亮 王 客 耿 虎 劉 清

( 中石油煤層氣有限責(zé)任公司 )

韓城礦區(qū)煤儲(chǔ)層特征及煤層氣資源潛力

伊 偉 熊先鉞 卓 瑩 季 亮 王 客 耿 虎 劉 清

( 中石油煤層氣有限責(zé)任公司 )

為了加強(qiáng)韓城礦區(qū)煤層氣資源的系統(tǒng)評(píng)價(jià)工作,以覆蓋全區(qū)的煤層氣探井獲取的原始資料為基礎(chǔ),對(duì)韓城礦區(qū)地質(zhì)條件、煤儲(chǔ)層特征、煤層含氣性等方面進(jìn)行了研究,并運(yùn)用逐步回歸分析的數(shù)學(xué)方法建立了煤層氣資源量的計(jì)算模型,最終對(duì)煤層氣資源量進(jìn)行計(jì)算.研究結(jié)果表明:該區(qū)主要的含煤地層為二疊系山西組和太原組,主力煤層3號(hào)、5號(hào)和11號(hào)煤層分布穩(wěn)定,鏡質(zhì)組含量較高,煤變質(zhì)程度高,吸附煤層氣的潛力較大;影響煤層含氣量的主控因素為埋藏深度、構(gòu)造條件、水文地質(zhì)條件、鏡質(zhì)組反射率、灰分含量、顯微組分及蓋層條件;煤層含氣量較高且含氣飽和度高,但煤層滲透率相對(duì)較低,小于0.5mD,后期開發(fā)需要加強(qiáng)對(duì)煤儲(chǔ)層的改造.煤層氣資源量預(yù)測結(jié)果表明:該區(qū)煤層氣總資源量為858.25X108m3,資源豐度為0.93X108m3/km2,其中煤層埋深小于1200m的煤層氣資源量為672.32X108m3,資源豐度為1.08X108m3/km2.

煤層氣;含氣量;資源量;變質(zhì)程度;勘探開發(fā)潛力;韓城礦區(qū)

韓城礦區(qū)煤炭資源豐富,據(jù)詳查埋藏深度小于800m的煤炭預(yù)測儲(chǔ)量為76.0X108t,20世紀(jì)90年代開始進(jìn)行煤層氣的勘探開發(fā)試驗(yàn),試采資料顯示該區(qū)煤層氣資源豐富,具有較大的開發(fā)潛力.自2009年以來,中國石油在該區(qū)進(jìn)行大規(guī)模的煤層氣勘探開發(fā),目前已成為中國中-高階煤層氣勘探開發(fā)的重點(diǎn)地區(qū).查閱文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn),許多學(xué)者對(duì)韓城礦區(qū)的煤層氣成藏條件和煤儲(chǔ)層特征方面進(jìn)行了研究[1-8],但僅限于東部的示范區(qū),且對(duì)煤層氣資源量評(píng)價(jià)沒有進(jìn)行深入的研究.陳振宏[3]等從煤層厚度、煤階、埋藏深度和保存條件等4個(gè)方面對(duì)示范區(qū)的成藏條件進(jìn)行了評(píng)價(jià),認(rèn)為煤層厚度大、煤變質(zhì)演化程度高、保存條件好,易形成良好、富集的高產(chǎn)煤層氣藏;薛光武等分析了該區(qū)煤儲(chǔ)層地質(zhì)條件、煤儲(chǔ)層物性特征,認(rèn)為該區(qū)地質(zhì)條件和煤儲(chǔ)層特征參數(shù)有利于煤層氣富集和高產(chǎn).受勘探進(jìn)度和探井基礎(chǔ)資料的限制,前人對(duì)該區(qū)煤儲(chǔ)層地質(zhì)條件和資源方面的研究僅利用了示范區(qū)的資料,并且大多數(shù)只進(jìn)行了定性研究,定量方面的研究較少.煤儲(chǔ)層具有很強(qiáng)的非均質(zhì)性,所以僅利用示范區(qū)資料進(jìn)行研究存在一定的局限性,嚴(yán)重制約了煤層氣的進(jìn)一步高效開發(fā).目前,該區(qū)的勘探工作已基本完成,探井遍布全區(qū),所以獲取的地質(zhì)資料更為全面和豐富.本文在全區(qū)煤層氣探井的地質(zhì)資料和煤巖測試資料的基礎(chǔ)上,結(jié)合前人研究成果,系統(tǒng)研究了煤儲(chǔ)層特征和含氣性特征,明確了含氣量主控因素,并建立了基于地質(zhì)主控因素約束的煤層含氣量計(jì)算模型和基于煤層水分含量影響的煤層氣資源量計(jì)算模型,進(jìn)而對(duì)該區(qū)的煤層氣資源量進(jìn)行了定量評(píng)價(jià),為鄂爾多斯盆地其他地區(qū)中-高階煤層氣的研究提供指導(dǎo)和參考.

1 地質(zhì)背景

1.1 區(qū)域構(gòu)造特征

韓城礦區(qū)位于鄂爾多斯盆地渭北煤田的東北緣(圖1),渭北煤田的構(gòu)造位置隨不同地質(zhì)歷史時(shí)期的區(qū)域大地構(gòu)造背景的演化而變化.韓城礦區(qū)整體為一走向北東、傾向北北西的單斜構(gòu)造,在單斜構(gòu)造之內(nèi),受后期伸展斷裂切割破壞,其軸部及東南翼沉降歸并于汾渭地塹中,西北翼局部殘存,形成現(xiàn)今的單斜構(gòu)造[3-9](圖1).礦區(qū)內(nèi)斷層以小斷層為主,主要為3級(jí)斷層和4級(jí)斷層,正斷層多,逆斷層少;礦區(qū)中部發(fā)育一條由東西向逐漸過渡到北東向展布的正斷層,規(guī)模較大,將礦區(qū)大體分為北區(qū)與南區(qū)兩部分.北區(qū)斷層發(fā)育較少,主要發(fā)育3條小斷層,斷裂多呈北西向展布;南區(qū)構(gòu)造相對(duì)復(fù)雜,斷層構(gòu)造較為發(fā)育,除礦區(qū)西南部發(fā)育一條近南北走向的逆斷層外,其余斷裂均呈東西向展布.

圖1 韓城礦區(qū)位置(左)及構(gòu)造綱要(右)圖

1.2 煤層分布特征

韓城礦區(qū)的主要含煤地層為二疊系山西組和太原組.

韓城礦區(qū)東北部邊緣煤層出露地表,向西南方向逐漸加深,受成煤環(huán)境影響,局部地區(qū)煤層尖滅.地質(zhì)資料顯示,韓城礦區(qū)煤層最大埋深可達(dá)2100m,其中東北部和東南部邊緣埋藏淺,西南部埋藏最深,西北部次之.整體上主力煤層的埋藏深度有利于煤層氣的生成和富集.

對(duì)韓城礦區(qū)27口井煤層厚度的統(tǒng)計(jì)表明,煤層累計(jì)厚度為4.5～16.1m,其中主力煤層3號(hào)、5號(hào)和11號(hào)煤層的累計(jì)厚度為5.5～13.3m.從全區(qū)煤層發(fā)育情況來看(圖2),受成煤時(shí)期地面環(huán)境的影響,由東部邊緣桑樹坪地區(qū)、板橋地區(qū)向薛峰地區(qū)、林源地區(qū),煤層發(fā)育厚度逐漸增大;厚度大于6m的煤層主要分布在林源地區(qū)、薛峰地區(qū)和喬子玄地區(qū),桑樹坪地區(qū)和板橋南部地區(qū)煤層發(fā)育相對(duì)較差,厚度一般小于4m.3套主力煤層的發(fā)育略有差異,3號(hào)煤層在板橋地區(qū)最為發(fā)育,最厚可達(dá)5.6m,向西北部和西南部逐漸變薄至尖滅;5號(hào)煤層和11號(hào)煤層在全區(qū)范圍內(nèi)均有發(fā)育,受物源影響,平面上煤層厚度由東北部和西南部向中部逐漸變薄;3套煤層的頂?shù)装寰鶠楹穸仍?0m以上的泥巖、碳質(zhì)泥巖和泥質(zhì)砂巖,尤其是11號(hào)煤層頂部的石灰?guī)r,致密堅(jiān)硬、厚度大且全區(qū)分布.

1.3 煤巖煤質(zhì)特征

韓城礦區(qū)煤巖顯微組分包括鏡質(zhì)組、惰質(zhì)組和礦物質(zhì)三部分,其中礦物質(zhì)以黏土礦物為主.主力煤層煤巖顯微組分以鏡質(zhì)組為主,含量為46.47%～87.54%,平均為76.94%;其次為惰質(zhì)組,含量為6.54%～35.21%,平均為15.39%(表1).從垂向上看,鏡質(zhì)組隨煤層埋深的增加有減小的趨勢,3號(hào)、5號(hào)、11號(hào)煤層的鏡質(zhì)組含量分別為77.98%、77.59%、75.83%;而惰質(zhì)組含量隨煤層埋深增大呈現(xiàn)先減小后增大的趨勢,3號(hào)、5號(hào)、11號(hào)煤層的惰質(zhì)組含量分別為14.50%、14.10%、16.87%.

圖2 韓城礦區(qū)煤層累計(jì)厚度等值線圖

表1 韓城礦區(qū)煤巖特征分析數(shù)據(jù)

對(duì)韓城礦區(qū)煤層氣井煤質(zhì)測試數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析表明:區(qū)內(nèi)各煤層的水分含量分布具有較好的一致性,以0.3%～1.0%為主;各煤層的灰分含量分布范圍較寬,為9.87%～39.79%,平均為19.94%,3號(hào)煤層和11號(hào)煤層主要為中灰煤,5號(hào)煤層主要為低灰煤和中灰煤;各煤層的揮發(fā)分含量主要分布在8.59%～15.19%之間.煤巖灰分含量和水分含量在平面上呈現(xiàn)南高北低的趨勢,而揮發(fā)分含量則呈現(xiàn)北高南低的趨勢;縱向上,灰分含量和揮發(fā)分含量隨煤層埋深增加而增加,水分含量則呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢.由此可以看出韓城礦區(qū)的煤主要為低含水低揮發(fā)分的低-中灰煤.煤巖鏡質(zhì)組反射率介于1.83%～3.05%之間(表1),煤階變化較大,全區(qū)分布有瘦煤、貧煤和無煙煤,主要以貧煤為主(圖3).從煤層的鏡質(zhì)組反射率來看,韓城礦區(qū)主要分布中-高煤階煤,這有利于煤層氣的生成.

1.4 煤巖滲透性

煤儲(chǔ)層滲透率是進(jìn)行煤層氣滲流分析的重要參數(shù)[10],在煤層氣資源已查明的前提條件下,煤儲(chǔ)層滲透率又是制約煤層氣資源開發(fā)成效的關(guān)鍵因素之一.

圖3 韓城礦區(qū)煤階分布圖

韓城礦區(qū)注入壓降法[11]試井滲透率為0.02～0.48mD(表2),平均為0.1425mD,為低滲透儲(chǔ)層.W7井5號(hào)煤層滲透率為0.48mD,而W9井11號(hào)煤層滲透率為0.02mD,可見不同煤層滲透率高低變化懸殊.在區(qū)域方面,W7井所在的板橋地區(qū)滲透率較好,可達(dá)0.48mD;而W9井所在的林源地區(qū)滲透率較差,只有0.02mD,由此推測雖然西北部地區(qū)煤層氣含量占優(yōu)勢,但是由于受滲透率限制,后期開發(fā)難度可能較大.

表2 韓城礦區(qū)參數(shù)井測試參數(shù)統(tǒng)計(jì)表

2 煤層含氣性

2.1 含氣量分布特征

據(jù)煤心解吸數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)(表3),韓城礦區(qū)煤層含氣量介于5.87～19.73m3/t之間,平均為13.43m3/t,主要分布在9～13m3/t和15～17m3/t區(qū)間,其中3號(hào)煤層含氣量最高,其次為11號(hào)煤層,5號(hào)煤層最低.

在平面分布上,區(qū)內(nèi)3套主力煤層的含氣量分布特征類似,本文以11號(hào)煤層為例來研究煤層含氣量的平面分布規(guī)律.整體上,受水文地質(zhì)條件的影響,11號(hào)煤層含氣量由礦區(qū)邊緣向中部呈現(xiàn)增高的趨勢,在北部和南部地區(qū)分布兩個(gè)煤層含氣量的高值區(qū)域,煤層含氣量均大于16m3/t,表明該礦區(qū)煤層氣儲(chǔ)量具有一定的規(guī)模(圖4).縱向上,煤層含氣量和深度沒有明確的線性關(guān)系,這可能與煤層含氣量除了受埋深影響外,還受水文地質(zhì)及圍巖條件等影響有關(guān).

表3 韓城礦區(qū)煤層氣吸附特征數(shù)據(jù)

等溫吸附實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,韓城礦區(qū)不同煤階煤的吸附能力差別較大,無煙煤的吸附能力大于瘦煤和貧煤,煤層朗格繆爾體積為10.07～32.11m3/t,平均為23.12m3/t,朗格繆爾壓力為1.07～3.51MPa,煤巖朗格繆爾體積普遍較大,反映吸附能力較強(qiáng).

韓城礦區(qū)煤層氣含氣飽和度介于32.00%～92.97%之間,平均為63.84%;臨界解吸壓力為0.59～6.64MPa,平均為2.59MPa(表3).

2.2 含氣量控制因素

圖4 韓城礦區(qū)11號(hào)煤層含氣量等值線圖

煤層含氣量不但是評(píng)價(jià)煤層含氣性的主要地質(zhì)依據(jù),而且是煤層氣資源量計(jì)算的重要參數(shù).影響煤層含氣量的因素很多,包括難以量化的構(gòu)造形態(tài)、圍巖條件和水動(dòng)力強(qiáng)弱等因素,以及可以量化的煤層埋深、灰分含量、煤巖鏡質(zhì)組反射率、水分含量、鏡質(zhì)組含量、儲(chǔ)層壓力、儲(chǔ)層溫度、儲(chǔ)層滲透率等參數(shù)[12-26].為了保證分析結(jié)果的客觀性,通過分析它們的相關(guān)性關(guān)系,最后選擇煤層埋深、灰分含量、鏡質(zhì)組含量和鏡質(zhì)組反射率相關(guān)性顯著的4個(gè)參數(shù)作為自變量,逐步回歸分析煤層含氣量.

2.2.1 煤層埋深

煤層的埋深在一定程度上影響煤層的含氣量,通過韓城礦區(qū)煤層的含氣量與埋深關(guān)系圖(圖5a)可以看出,埋深在400～1100m范圍之內(nèi),煤層含氣量與埋深呈很好的正相關(guān)變化關(guān)系;埋深超過1100m后,煤層含氣量隨著埋深的加大而降低.理論上,隨著煤層埋深的增加,儲(chǔ)層壓力會(huì)增加,煤巖的吸附能力變強(qiáng),吸附量有所增加;但另一方面,隨著埋深的增加,煤巖的內(nèi)部結(jié)構(gòu)會(huì)被壓實(shí)得更厲害,所以到一定埋深時(shí),煤巖基質(zhì)的吸附量達(dá)到飽和后不會(huì)再增加,相反隨著煤巖的進(jìn)一步壓實(shí),煤巖孔隙會(huì)變小,一些存在孔隙中的游離氣會(huì)被擠出.所以煤巖含氣量不會(huì)隨埋深的增加而一直增加,存在一個(gè)極限深度,韓城礦區(qū)的極限深度大約為1100m左右.

2.2.2 灰分含量

灰分作為煤巖的一種重要組成成分,其含量的多少必然會(huì)影響煤巖的含氣量,韓城礦區(qū)煤巖灰分含量介于9.87%～39.79%之間(表1).由煤層含氣量與灰分含量關(guān)系圖(圖5b)可以發(fā)現(xiàn),含氣量與灰分含量具有線性關(guān)系,煤層含氣量隨著灰分含量的增高呈下降趨勢.灰分含量影響煤層的吸附性能,灰分含量愈低,煤質(zhì)愈好,鏡質(zhì)組含量就會(huì)相應(yīng)增多,而鏡質(zhì)組是煤巖中主要吸附煤層氣的物質(zhì),所以氣體吸附量會(huì)愈高.

2.2.3 鏡質(zhì)組含量

煤巖鏡質(zhì)組既是生成煤層氣的物質(zhì),又可以吸附煤層氣,所以其含量的高低直接決定了煤巖含氣量的能力.韓城礦區(qū)煤巖鏡質(zhì)組含量變化較大,所以煤巖的吸附能力差別也比較大,韓城礦區(qū)煤巖鏡質(zhì)組含量介于46.47%～87.54%之間(表1).由煤層含氣量與鏡質(zhì)組含量關(guān)系圖(圖5c)可以發(fā)現(xiàn),含氣量與鏡質(zhì)組含量也具有線性關(guān)系,煤層含氣量隨著鏡質(zhì)組含量的增高呈上升趨勢.

2.2.4 鏡質(zhì)組反射率

鏡質(zhì)組反射率可以反映出煤巖的變質(zhì)程度,鏡質(zhì)組反射率不同,煤的吸附量也不同.根據(jù)韓城礦區(qū)煤巖特征分析數(shù)據(jù)(表1)可以看出鏡質(zhì)組反射率介于1.83%～3.05%之間.由煤層含氣量與鏡質(zhì)組反射率關(guān)系圖(圖5d)可以看出,煤層含氣量與鏡質(zhì)組反射率呈正相關(guān)線性關(guān)系.煤巖隨變質(zhì)程度的增加,一方面煤巖的溫度升高,煤化作用加強(qiáng),生氣能力增強(qiáng);另一方面,變質(zhì)作用越高,煤巖中的原生孔隙數(shù)量越多,增加對(duì)煤層氣的吸附能力.

圖5 韓城礦區(qū)煤層含氣量與主控因素關(guān)系圖

2.3 含氣量預(yù)測模型

煤層含氣量的主控因素中,只有煤層埋深、鏡質(zhì)組反射率、灰分含量、鏡質(zhì)組含量這4項(xiàng)地質(zhì)參數(shù)是可以定量化的,所以在建立模型時(shí)選取它們作為自變量,結(jié)合煤巖分析測試數(shù)據(jù),利用逐步回歸分析的方法建立煤層含氣量數(shù)學(xué)模型.

運(yùn)用SPSS統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)上述相關(guān)參數(shù)進(jìn)行逐步回歸,得到如下公式:

式中 C--含氣量,m3/t;

H--埋藏深度,m;

Ro--鏡質(zhì)組反射率,%;

Aad--灰分含量,%;

V--鏡質(zhì)組含量,%.

利用上述公式對(duì)主力煤層含氣量進(jìn)行預(yù)測,并與煤巖測試含氣量進(jìn)行對(duì)比(表4),發(fā)現(xiàn)除了W3井11號(hào)煤層和W6井3號(hào)煤層實(shí)測值與預(yù)測值相差較大外,差值分別為4.56m3/t和-4.38m3/t,其余井實(shí)測值與預(yù)測值的差值的絕對(duì)值小于4m3/t.可見利用上述公式計(jì)算的含氣量與實(shí)測含氣量的誤差較小,是一種較為合理的預(yù)測方法,該模型可以用于鄂爾多斯盆地其他地區(qū)的中-高階煤的含氣量預(yù)測.

表4 韓城礦區(qū)煤層含氣量預(yù)測值與實(shí)測值對(duì)比表

3 煤層氣資源量預(yù)測

3.1 煤層氣資源量計(jì)算模型

國內(nèi)外資料調(diào)研顯示,煤層氣資源量的計(jì)算方法主要有類比法、體積法、成因法、數(shù)值模擬法及遞減曲線分析法等[27-28],綜合考慮韓城礦區(qū)已有的資料,選擇體積法作為該區(qū)煤層氣資源量計(jì)算的方法.為了提高資源量計(jì)算精度,考慮了煤巖中的水分含量對(duì)煤層含氣量的影響,本文對(duì)常用的體積法公式進(jìn)行優(yōu)化修改如下:

式中 G--煤層氣資源量,m3;

A--含氣面積,m2;

H--煤層厚度,m;

ρ--煤層密度,t/m3;

Qw--煤層水分含量,%.煤儲(chǔ)層在平面上具有很強(qiáng)的非均質(zhì)性,所以本文建立基于體積法的煤層氣地質(zhì)儲(chǔ)量的網(wǎng)格化算法模型.一般步驟如下:①繪制各單一參數(shù)的平面分布圖;②在平面上按均勻法建立固定的網(wǎng)格;③在各參數(shù)分布圖上讀取網(wǎng)格中心點(diǎn)上參數(shù)具體數(shù)值;④按照公式(3),計(jì)算各網(wǎng)格內(nèi)的煤層氣資源量,然后累計(jì)得到整個(gè)礦區(qū)的煤層氣資源量.

3.2 煤層氣資源量計(jì)算

韓城礦區(qū)煤層氣資源量計(jì)算結(jié)果(表5)表明:總資源量為858.25X108m3,資源豐度為0.93X108/km2;其中,煤層埋深小于等于1200m煤層氣資源量為672.32X108m3,埋深大于1200m煤層氣資源量為185.93X108m3.

表5 韓城礦區(qū)煤層氣資源量統(tǒng)計(jì)表

4 結(jié)論

(1)韓城礦區(qū)主要以瘦煤為主,無煙煤次之,受成煤環(huán)境的影響,煤受到不同程度的變質(zhì),由東南部向西北部煤階逐漸變高,主要為低含水低揮發(fā)分的低-中灰煤,有利于煤層氣的生成和賦存;煤巖分析表明該區(qū)主要煤層鏡質(zhì)組含量高,煤層含氣量大、含氣飽和度高、吸附能力較強(qiáng),但煤儲(chǔ)層滲透率較低,屬于低滲透儲(chǔ)層.

(2)研究了煤層含氣量的空間分布特征,3套煤層的含氣量賦存狀態(tài)類似,且主要呈北北西走向,由東向西逐漸增高;分析了煤層含氣量的主控因素,利用可以定量化的主控因素參數(shù),運(yùn)用逐步回歸分析的方法,建立了該區(qū)含氣量預(yù)測模型,通過對(duì)比預(yù)測值和實(shí)測值的結(jié)果,該模型比較合理,可以用于鄂爾多斯盆地其他地區(qū)的中-高階煤儲(chǔ)層的含氣量預(yù)測;

(3)首次建立了基于煤層水分含量影響下的煤層氣資源量計(jì)算模型,并對(duì)該區(qū)煤層氣資源量進(jìn)行了計(jì)算,該區(qū)總資源量為858.25X108m3,資源豐度為0.93X108m3/km2.

[1] 張明山.韓城WL1井組煤層氣地質(zhì)特征[J].中國煤炭地質(zhì),2009,21(10):31-33.Zhang Mingshan. CBM geological characteristics in the Hancheng WL1 well group [J]. Coal Geology of China,2009,21(10):31-33.

[2] 王戰(zhàn)鋒.陜西桑樹坪煤礦煤與瓦斯突出預(yù)測研究[D]:西安:西安科技大學(xué),2006.Wang Zhanfeng. Study on coal and gas outburst at Sangshuping coal mine in Shaanxi [D]. Xi'an: Xi'an University of Science and Technology, 2006.

[3] 陳振宏,王勃,宋巖,韓城地區(qū)煤層氣成藏條件評(píng)價(jià)[J]:天然氣地球科學(xué),2006,17(6),868-870.Chen Zhenhong, Wang Bo, Song Yan. Evaluating the condition of CBM reservoir,Hancheng area [J]. Natural Gas Geoscience, 2006,17(6):868-870.

[4] 熊先鉞.韓城區(qū)塊煤層氣連續(xù)排采主控因素及控制措施研究[D]:北京:中國礦業(yè)大學(xué)(北京),2014.Xiong Xianyue, Research on control factors and measures of continuous coal bed methane drainage in Hancheng Block [D].Beijing: China University of Mining & Technology (Beijing),2014.

[5] 王超平.渭北煤田地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育規(guī)律研究[D].西安:西安科技大學(xué),2014.Wang Chaoping. The research of development regularities of geological structure in Weibei coalfield [D]. Xi'an:Xi'an University of Science and Technology, 2014.

[6] 李建東.鄂爾多斯盆地東南部上古生界煤層氣成藏條件分析[D].西安:西安石油大學(xué),2013.Li Jiandong.Conditions of analysis of the coalbed methane Upper Palaeozoic in southeast Ordos Basin [D]. Xi'an:Xi'an Shiyou University, 2013.

[7] 邱勇凱.渭北地區(qū)煤層氣儲(chǔ)層物性特征及控制機(jī)理[D].北京:中國地質(zhì)大學(xué)(北京),2015.Qiu Yongkai. Coalbed methane (CBM) reservoir characteristics and control mechanism in Weibei area [D]. Beijing:China University of Geosciences(Beijing), 2015.

[8] 霍凱中.鄂爾多斯盆地東部煤層氣資源預(yù)測模型研究[D].青島:中國石油大學(xué)(華東),2007.Huo Kaizhong.Study on forecasting model of coalbed methane in the east of Ordos Basin [D]. Qingdao:China University of Petroleum(East China),2007.

[9] 伊偉,熊先鉞,龐斌,王偉,林偉,何春連,等.鄂爾多斯盆地東南緣上古生界煤儲(chǔ)層非均質(zhì)性及其意義[J].高校地質(zhì)學(xué)報(bào),2016,22(2):378-384.Yi Wei, Xiong Xianyue, Pang Bin, Wang Wei, Lin Wei, He Chunlian, et al. Heterogeneity and significance of coal reservoir of Upper Paleozoic in Southeast margin of Ordos Basin [J].Geological Journal of China Universities, 2016,22(2):378-384.

[10] 蘇現(xiàn)波,張麗萍.煤層氣儲(chǔ)層壓力預(yù)測方法[J].天然氣工業(yè),2004,24(5):88-90.Su Xianbo, Zhang Liping. Prediction of reservoir pressure for coalbed gas [J]. Natural Gas Industry, 2004,24(5):88-90.

[11] 吳曉東,師俊峰,席長豐.煤層滲透率敏感性及其對(duì)煤層氣開發(fā)效果的影響[J].天然氣工業(yè),2008,28(7):27-29.Wu Xiaodong, Shi Junfeng, Xi Changfeng. Sensitivity of coalbed permeability and its influences on production of coalbed methane [J]. Natural Gas Industry, 2008,28(7):27-29.

[12] 伊偉,熊先鉞,王偉,劉玲.鄂爾多斯盆地合陽地區(qū)煤層氣賦存特征研究[J].巖性油氣藏,2015,27(2):38-45.Yi Wei, Xiong Xianyue, Wang Wei, Liu Ling. Study on occurrence features of coalbed methane in Heyang area, Ordos Basin [J]. Lithologic Reservoirs, 2015,27(2):38-45.

[13] 楊起,劉大錳,黃文輝.中國西北煤層氣地質(zhì)與資源綜合評(píng)價(jià)[M].北京:地質(zhì)出版社,2005.Yang Qi, Liu Dameng, Huang Wenhui. Coalbed methane geology and resource evaluation in northwest China [M].Beijing: Geological Publishing House, 2005.

[14] 馮三利,葉建平,張遂安.鄂爾多斯盆地煤層氣資源及開發(fā)潛力分析[J].地質(zhì)通報(bào),2002,21(10):658-662.Feng Sanli, Ye Jianping, Zhang Suian. Coalbed methane resources in the Ordos Basin and its development potential [J].Geological Bulletin of China, 2002,21(10):658-662.

[15] 劉大錳,李俊乾.我國煤層氣分布賦存主控地質(zhì)因素與富集模式[J].煤炭科學(xué)技術(shù),2014,42(6):19-23.Liu Dameng, Li Junqian. Main geological controls on distribution and occurence and enrichment patterns of coalbed methane in China [J]. Coal Science and Technology,2014,42(6):19-23.

[16]白振瑞,張抗.中國煤層氣現(xiàn)狀分析及對(duì)策探討[J].中國石油勘探,2015,20(5):73-80.Bai Zhenrui, Zhang Kang. Analysis of China's CBM conditions[J].China Petroleum Exploration, 2015,20(5):73-80.

[17] 馬行陟,宋巖,柳少波,白振華,鄭永平.鄂爾多斯盆地東緣韓城地區(qū)煤層氣地球化學(xué)特征及其成因[J].天然氣工業(yè),2011,31(4):17-20.Ma Xingzhi, Song Yan, Liu Shaobo, Bai Zhenhua,Zheng Yongping.Origins and geochemical characteristics of coalbed methane in Hancheng,eastern Ordos Basin [J]. Natural Gas Industry, 2011,31(4):17-20.

[18] 葉建平,武強(qiáng),王子和.水文地質(zhì)條件對(duì)煤層氣賦存的控制作用[J].煤炭學(xué)報(bào),2001,26(5):459-462.Ye Jianping, Wu Qiang, Wang Zihe. Controlled characteristics of hydrogeological conditions on the coalbed methane migration and accumulation [J]. Journal of China Coal Society, 2001,26(5):459-462.

[19] 劉新社,席勝利,周煥順.鄂爾多斯盆地東部上古生界煤層氣儲(chǔ)層特征[J].煤田地質(zhì)與勘探,2007,35(1):37-40.Liu Xinshe, Xi Shengli, Zhou Huanshun. Features of Upper Paleozoic coalbed methane reservoir in eastern Ordos Basin [J].Coal Geology & Exploration, 2007,35(1):37-40.

[20] 王嶼濤,劉如,汪飛,向英,薛冽,喬文龍.準(zhǔn)噶爾盆地煤層氣產(chǎn)業(yè)化對(duì)策[J].中國石油勘探, 2015,20(5):81-88.Wang Yutao, Liu Ru, Wang Fei, Xiang Ying, Xue Lie, Qiao Wenlong. Strategy of CBM industrialization in Junggar Basin [J].China Petroleum Exploration, 2015,20(5):81-88.

[21] 張松航,湯達(dá)禎,唐書恒,許浩,張彪,陳貞龍.鄂爾多斯盆地東緣煤層氣儲(chǔ)集與產(chǎn)出條件[J].煤炭學(xué)報(bào),2009,34(10):1297-1304.Zhang Songhang, Tang Dazhen, Tang Shuheng, Xu Hao,Zhang Biao, Chen Zhenlong. Preservation and deliverability characteristics of coalbed methane in east margin of Ordos Basin[J]. Journal of China Coal Society, 2009,34(10):1297-1304.

[22] 薛光武,劉鴻福,要惠芳,李偉.渭北盆地韓城開發(fā)區(qū)煤層氣儲(chǔ)層特征分析[J].太原理工大學(xué)學(xué)報(bào),2012,42(3):185-189.Xue Guangwu, Liu Hongfu, Yao Huifang, Li Wei. Features of coalbed methane reservoir in development zone of Hancheng in Weihe Basin [J]. Journal of Taiyuan University of Technology,2012,42(3):185-189.

[23] 伊偉,熊先鉞,涂志民.基于常規(guī)測井資料的煤儲(chǔ)層綜合評(píng)價(jià)技術(shù)研究[J].煤炭技術(shù),2016,35(4):26-129.Yi Wei, Xiong Xianyue, Tu Zhimin.Study on comprehensive evaluation of coal reservoir based on conventional logging data[J]. Coal Technology, 2016,35(4):126-129.

[24] 王琳琳,姜波,屈爭輝.鄂爾多斯盆地東緣煤層含氣量的構(gòu)造控制作用[J].煤田地質(zhì)與勘探,2013,41(1):14-24.Wang Linlin, Jiang Bo, Qu Zhenghui. Structural control on gas content distribution in eastern marigin of Ordos Basin [J].Coal Geology & Exploration, 2013,41(1):14-24.

[25] 王亞,馮小英,秦琛,王孟華,閆克霄,劉慧,等.子波分解與重構(gòu)技術(shù)在山西鄭莊煤層含氣性識(shí)別中的應(yīng)用[J].中國石油勘探,2015,20(1):78-83.Wang Ya, Feng Xiaoying, Qin Chen, Wang Menghua, Yan Kexiao, Liu Hui, et al. Application of wavelet decomposition and reconfiguration technique for identification of CBM in Zhengzhuang of Shanxi [J]. China Petroleum Exploration,2015,20(1):78-83.

[26] 趙麗娟,秦勇,林玉成.煤層含氣量與埋深關(guān)系異常及其地質(zhì)控制因素[J].煤炭學(xué)報(bào),2010,35(7):1165-1168.Zhao Lijuan, Qin Yong, Lin Yucheng. Abnormal relation and its geological controls of coalbed methane content to buried depth of coal seams [J]. Journal of China Coal Society,2010,35(7):1165-1168.

[27] 李勇,湯達(dá)禎,許浩,王勃,張彪.國外典型煤層氣盆地可采資源量計(jì)算[J].煤田地質(zhì)與勘探,2014,42(2):23-27.Li Yong, Tang Dazhen, Xu Hao, Wang Bo, Zhang Biao.Calculation of abroad coalbed methane recoverable resources [J].Coal Geology & Exploration, 2014,42(2):23-27.

[28] 張新民,韓寶山,李建武,董敏濤.煤層氣技術(shù)可采資源量預(yù)測方法[J].天然氣工業(yè),2005,25(1):8-13.Zhang Xinmin, Han Baoshan, Li Jianwu,Dong Mintao.Prediction methods of recoverable coalbed methane resources [J].Natural Gas Industry,2005,25(1):8-13.

Coal reservoirs and CBM potentials in Hancheng mining area

Yi Wei, Xiong Xianyue, Zhuo Ying, Ji Liang, Wang Ke, Geng Hu, Liu Qing
( PetroChina Coalbed Methane Company Limited )

To improve comprehensive evaluation of coalbed methane (CBM) resources in Hancheng mining area, the paper studied the geological conditions, coal reservoirs and gas-bearing properties of coal seams in Hancheng mining area based on the original data obtained from CBM wells distributed in the whole area, and established a calculation model using stepwise regression method, based on which calculated coalbed methane resources. The study results show that, in this area: (1) primary coal-bearing strata are the Permian Shanxi Formation and the Taiyuan Formation where No.3, No.5 and No.11 coal seams are primary and distributed stably, and show high vitrinite content, high metamorphism of coal, and great potential of adsorbed coalbed methane; (2) main controlling factors on gas content in the coal seams are buried depth, structure, hydrogeology, vitrinite reflectance, ash content, macerals and caprock; (3) both gas content and gas saturation are high, but the permeability of the coal seams are relatively low (<0.5 mD), which should be stimulated in later coal development.The prediction of coalbed methane resources in this area shows that the total CBM resource is 858.25X108m3, and the resource abundance is 0.93X108m3/km2, of which, the coalbed methane resource in the coalbeds shallower than 1200 m is 672.32X108m3, and the resource abundance is 1.08X108m3/km2.

coalbed methane, gas content, resource abundance, metamorphic degree, exploration and development potential, Hancheng mining area

TE122.2

A

10.3969/j.issn.1672-7703.2017.06.009

國家科技重大專項(xiàng)"中高煤階煤層氣富集規(guī)律與有利區(qū)塊預(yù)測"(2011ZX05033-001);中國石油天然氣股份有限公司重大科技專項(xiàng)"煤層氣資源潛力研究與甜點(diǎn)區(qū)評(píng)價(jià)"(2013E-2201).

伊偉(1983-),男,山東蒙陰人,碩士,2010年畢業(yè)于中國石油大學(xué)(華東),工程師,現(xiàn)從事煤層氣地質(zhì)、煤層氣資源評(píng)價(jià)及勘探開發(fā)綜合研究工作.地址:陜西省韓城市新城區(qū)民德里東四巷8號(hào),郵政編碼:715400.E-mail: yiwei01@petrochina.com.cn

2016-10-23;修改日期:2017-09-08