煤儲層壓力與埋藏深度的相關性研究

（遼寧省東煤測試分析研究院有限責任公司，遼寧 沈陽 110000）

一、引言

煤系地層其地應力場主要是從原本的地應力場和構造應力場不斷的相互疊加而出現(xiàn)的，其自身被非常了垂直應力以及水平應力。垂直的應力其自身受到了煤層埋藏深度的影響，水平應力場則受到了地質構造對其產生的影響。

某礦區(qū)含煤層數(shù)最多有13層，其編號從上到下分別屬于山西組的1號上和l號以及2號還有3號與4號，以及太原組的5號和6號等等。其中3號和11號以及12號煤層其自身的分布相對較為普遍，因此其自身也屬于全礦區(qū)較為核心的一個開采煤層，5號煤層其處于燎原井田以及象山井田。

二、煤儲層壓力與埋深的分布

3號煤層其自身的埋深范圍是在0至1272.8m。在探井的區(qū)域中，將WLC06作為界限，其整體呈現(xiàn)出的是一種南淺和北深的分布形式。在WLC05以及WLC08的探井里，3號煤層因為其自身存在相變的缺失。WLC06位置的3號煤層所進行的埋深相對較深，大概達到了1272.8m。探井區(qū)域中能夠看到煤的位置，3號煤層進行埋深的范圍都超出了500m。

5號煤層其本身進行埋深的范圍是374.4至1300.15m。其范圍是北朝南的，5號煤層埋深展現(xiàn)出的是反“U”形，首先的是屬于韓試12井至WL1井；其次則屬于為WL1井至韓試5井；第三個屬于韓試5井至韓試17井?？偟膩碚f，埋深范圍都超出了600米達到了600米至1000米。

11號煤層其當前的埋深范圍達到了418.85至1333.5m。其自身除了WLC02（1214.95m）以及WLC06（1333.5m）之外，11號煤層其當前的埋深整體展現(xiàn)出的是一個中間大并且兩頭相對較小的發(fā)展趨勢，可是其當前的埋深范圍達到了600米至1000米。

礦區(qū)構造整體的分布特點為南強北弱，除此之外還呈現(xiàn)出的是東強西弱的情況。邊淺部相對較為復雜，中深部則較為簡單，南北呈現(xiàn)出的分區(qū)性較為顯著，也就是北區(qū)的擠壓構造形跡有著比較多的發(fā)育，南區(qū)拉伸構造形跡占到了主要的位置，當前的核心構造變形帶主要是匯集在了礦區(qū)東南的邊緣位置。按照構造形跡其展現(xiàn)的方向和具體的分布特點，和其所處在的位置以及集合之間的聯(lián)系，礦區(qū)構造也分成了兩個組和五個帶：1）北東北至北東位置分布的構造組，從礦區(qū)東南邊淺部隆起斷裂構造帶以及亂麻梁—馬家灣斷裂帶組成；2）北東的東向構造組，從龍亭構造帶和東澤村構造帶以及龍骨嶺構造帶等構成。

由于煤層埋藏深度的急劇變化，某地區(qū)含煤地層的垂直地面應力發(fā)生了顯著變化。從水平應力上看，北有龍鼓嶺正斷層，西有馬家灣正斷層，南有東則村正斷層群，西有隆起背斜構造帶。這些結構使該區(qū)域大部分為張性，并趨于減少水平地面應力，這有利于煤層氣的開采。

然而，由于地應力分布的不完整細節(jié)，限制了主要煤層氣生產區(qū)的合理選擇和氣井的位置。在進一步的研究中，根據(jù)地質結構或已知的天然氣產量或測試井的調查結果來研究礦區(qū)的地應力分布。為合理選擇氣井位置和預測生產周期提供基礎數(shù)據(jù)。

三、煤層壓力與埋藏深度的關系

儲層壓力主要指的是在煤巖孔隙空間中的流體產生的壓力。它主要有三個不同的力構成，其主要包含了上覆地層的壓力以及靜態(tài)水柱產生的壓力與地層里產生的構造應力。在一些封閉的情況下，儲層產生的壓力一般都是通過壓力頭的高度去代表的。其進行測量獲得的儲層壓力梯度主要值得是在井口至測試層里的每單位深度產生的壓力值。水庫壓力情況按照水庫壓力梯度可以看出其與淡水壓力梯度當前的條件相同或者超出其當前的壓力下去完成測量，也就是在其自身的壓力梯度超出9.79kPa/m的時候處于高壓下的異常情況，超出獲得是等于9.79kPa/的一種常壓情況則代表m，低壓的一種異常狀態(tài)其自身少于9.79kPa/m。按照相關文獻資料將其和我們國家的一些其他地區(qū)進行對比，某一地區(qū)其儲層處在一種高壓的異常情況下。

按照當前進行測量的數(shù)據(jù)可以看出，因為受到構造條件的制約將其和我們國家其他地區(qū)比較起來，一個地區(qū)的煤層如果處于高壓的異常情況那么則便于開采。

每個煤層的儲層壓力和煤層其自身的埋藏深度之間都存在一定的線性聯(lián)系，也就是：P=K * h。其中：P屬于儲層壓力，KPa；K屬于儲層壓力的梯度，KPa/m；h屬于埋葬深度，米。3#煤層儲層壓力梯度是7.2387Kpa/m，5#煤層儲層其存在的壓力梯度為7.1417Kpa/m，11#儲層壓力梯度為煤層厚度為9.0122Kpa/m。在三個煤層中，11號煤層產生的壓力是相對較高的。假如只是在儲層壓力發(fā)展的角度對其給予分析，那么11#煤層則便于煤層氣所進行的開采，而5#煤層則最不利于煤層氣的生產。

結論：

通過以上分析可以得出，煤層壓力與埋藏深度成線性關系，不同煤層煤層壓力梯度不同。現(xiàn)場測量結果為11#煤層＞ 3#煤層＞ 5#煤層。