琿春八連城井田煤層氣儲(chǔ)層特征分析

謝石

遼寧省能源地質(zhì)勘查開發(fā)研究院有限責(zé)任公司 遼寧沈陽 110000

琿春煤田為東北地區(qū)煤層氣開發(fā)較有利區(qū)塊，八連城井田位于琿春煤田西南地帶，煤層氣賦存條件較好，且具有代表性，在該區(qū)進(jìn)行煤層氣儲(chǔ)層特征分析對(duì)今后琿春地區(qū)煤層氣開發(fā)井位布置及煤層氣綜合評(píng)價(jià)等均可提供借鑒和參考。

1 儲(chǔ)層特征分析

1.1 煤層特征

八連城井田含煤地層位于琿春組，共發(fā)育三套含煤地層，上面兩套含煤地層含煤性差，下部含煤性好，是區(qū)內(nèi)主要含煤地層，煤層層數(shù)多，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜[1]。區(qū)內(nèi)主要可采煤層有五層，分別是19、191、20、23、26號(hào)煤層，，這些煤層沉積比較穩(wěn)定，可采范圍大，為煤層氣開發(fā)的主要目的層。本區(qū)各可采煤層煤類為長(zhǎng)焰煤（CY），平均容重值為1.34t/m3[2]。

1.2 煤儲(chǔ)層圍巖的物性特征

圍巖物性包括孔隙性、滲透性和節(jié)理裂隙的發(fā)育特征，煤層頂?shù)装迨欠舛旅簩託獾牡谝坏榔琳?，因此，煤層頂?shù)装鍘r石的物性決定煤層氣的保存和逸散條件。本區(qū)各主要可采煤層的頂?shù)装鍘r性均以泥巖和粉砂巖為主，泥巖和粉砂巖累計(jì)厚度占煤系總厚度的47-81%，平均為71%，可見，煤系地層中泥巖、粉砂巖所占的比重很大[3]。根據(jù)煤層頂?shù)装鍘r石的物理力學(xué)性質(zhì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，本區(qū)巖石極易軟化，并且粉砂巖、泥巖、凝灰質(zhì)砂巖膨脹量大于砂巖，泥巖、粉砂巖抗壓強(qiáng)度大于砂巖[4]。所以煤儲(chǔ)層圍巖中泥巖、粉砂巖為煤層氣保存的有利巖石。

1.3 煤層氣含量及吸附性

煤層氣含量大小是煤層氣資源評(píng)價(jià)的首要基礎(chǔ)。八連城井田在井下19號(hào)煤層不同地點(diǎn)打了三個(gè)測(cè)定鉆孔，直接法測(cè)定瓦斯含量結(jié)果是 6.06-6.33 m3/t，平均為 6.20 m3/t，同時(shí)在井下采取新鮮煤樣后，由實(shí)驗(yàn)室測(cè)定它的吸附常數(shù)及工業(yè)分析，并利用所測(cè)的瓦斯壓力來計(jì)算煤的瓦斯含量（間接法）其結(jié)果為：6.20-8.18m3/t，平均為6.93 m3/t。間接法測(cè)定結(jié)果普遍高于直接法，主要因?yàn)樵谥苯臃y(cè)定過程中，由于煤層含水率較高，對(duì)鉆孔所取的煤樣在瓦斯解吸過程中有一定的影響，較所測(cè)結(jié)果偏低。本區(qū)煤層氣含量取值 6.20 m3/t。

煤層的吸附——解吸能力可通過等溫吸附試驗(yàn)求得，運(yùn)用蘭米爾方程，模擬煤儲(chǔ)層壓力條件，煤的吸附能力的大小決定著煤層單位含氣量的高低，其解吸能力影響煤層氣的產(chǎn)能，因此煤儲(chǔ)層的吸附——解吸特征是煤層氣開發(fā)的關(guān)鍵因素之一。

煤層氣在煤中主要以吸附狀態(tài)存在，煤層氣含量取決于煤吸附煤層氣的容量，總的趨勢(shì)是煤的變質(zhì)程度越高其吸附能力越大[5]。

八連城井田對(duì)煤層氣井煤層煤樣進(jìn)行了等溫吸附試驗(yàn)，根據(jù)等溫吸附曲線和理論含氣量計(jì)算出，該區(qū)儲(chǔ)層實(shí)測(cè)含氣飽和度在70%～80%之間，含氣飽和度較高。

1.4 煤層孔隙性及滲透率

煤層孔隙性包括孔隙率、孔隙結(jié)構(gòu)、孔隙連通等主要性質(zhì)。該區(qū)采取煤芯、煤樣16組，進(jìn)行孔隙率測(cè)定，最大達(dá)20.12%，最小為5.6%，平均為12.48%。這說明本區(qū)煤基質(zhì)的孔隙有利于煤層氣的解吸和擴(kuò)散。

影響煤層滲透性的因素有很多，如地質(zhì)構(gòu)造、應(yīng)力條件、煤層深度、煤的結(jié)構(gòu)等等，但起著主導(dǎo)作用的是煤層割理、裂隙等內(nèi)在因素[6]，根據(jù)以往地質(zhì)資料統(tǒng)計(jì)，每5cm面割理達(dá)20條，在八連城礦井下通過對(duì)19號(hào)煤層進(jìn)行觀測(cè)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，各煤層的割理、裂隙均比較發(fā)育，并且裂隙內(nèi)一般無充填物，分析認(rèn)為本區(qū)煤儲(chǔ)層的滲透性較好，通過八連城煤礦19號(hào)煤層瓦斯徑向不穩(wěn)定流量來計(jì)算煤層透氣系數(shù)換算滲透率為 0.417、0.265、5.842md。

2 結(jié)語

本文對(duì)八連城井田的煤層氣儲(chǔ)層特征進(jìn)行了研究，得出如下結(jié)論：

八連城井田發(fā)育三套含煤地層，其中下含煤段含煤性好，是區(qū)內(nèi)主要含煤地層，主要可采煤層有五層，分別是19、191、20、23、26號(hào)煤層，這些煤層沉積比較穩(wěn)定，可采范圍大，為煤層氣開發(fā)的主要目的層。本區(qū)各主要可采煤層的頂?shù)装鍘r性均以泥巖和粉砂巖為主，巖石極易軟化，并且粉砂巖、泥巖、凝灰質(zhì)砂巖膨脹量大于砂巖，泥巖、粉砂巖抗壓強(qiáng)度大于砂巖。所以煤儲(chǔ)層圍巖中泥巖、粉砂巖為煤層氣保存的有利巖石。煤基質(zhì)的孔隙有利于煤層氣的解吸和擴(kuò)散，煤儲(chǔ)層的滲透性較好。

通過對(duì)八連城井田儲(chǔ)層特征進(jìn)行分析，認(rèn)為八連城井田為煤層氣開發(fā)的有利區(qū)塊，建議加大對(duì)該區(qū)進(jìn)行煤層氣資源開發(fā)的力度。