趙正軍

（煤炭工業(yè)太原設(shè)計研究院，山西 太原 030001）

1 古交礦區(qū)煤層氣的儲層條件

古交礦區(qū)含煤地層為太原組和山西組；山西組厚度24.67～64.37 m，平均厚度44.54 m，含煤系數(shù)13.99%；太原組厚度81.51～125.22 m，平均厚度104.80m，含煤系數(shù)7.5%。礦區(qū)內(nèi)可采煤層共10層，依次為 02、03、2、3、4、6、7、8、9、10 號煤層，其中 02、2、8、9 號煤層為主要可采煤層，穩(wěn)定可采，03、6 號煤層為較穩(wěn)定可采煤層，其余為不穩(wěn)定煤層氣。目前確定的主采煤層氣為2號和8號。

煤層頂?shù)装遄鳛槊簝拥闹苯由w層，對煤層氣的保存具有重要控制作用。2號煤層頂板為砂質(zhì)泥巖，底板為泥巖，蓋層較厚，有利于煤層氣的保存。本礦區(qū)的構(gòu)造復(fù)雜，容易形成煤層氣聚集區(qū)，布井時應(yīng)充分考慮特殊構(gòu)造。8號煤層頂板有較厚的灰?guī)r層；底板為砂巖。由于石灰?guī)r疏松多孔，利于煤層氣貯存運移。

2 古交礦區(qū)煤層氣的開發(fā)風(fēng)險

古交礦區(qū)煤層氣開發(fā)的地質(zhì)條件、資源條件、市場條件等都很優(yōu)越，具有較大潛力，但也存在不確定性的因素或風(fēng)險。

1）煤層氣勘探開發(fā)對氣井產(chǎn)能的認識程度低。目前區(qū)內(nèi)煤層氣開發(fā)氣井的排采資料不足。前期開發(fā)不能有效把握該區(qū)氣井的實際產(chǎn)能狀況。另外，目前區(qū)內(nèi)排采的氣井目標(biāo)煤層是3上、3號煤層，各目標(biāo)煤層對氣井的產(chǎn)能貢獻還要通過試驗確定。

2）斷層、陷落柱對煤層氣富集及水文地質(zhì)條件的影響。古交礦區(qū)整體構(gòu)造較簡單，但其采掘資料顯示，該區(qū)斷層發(fā)育，發(fā)現(xiàn)斷層規(guī)模較大、數(shù)量較多。斷層和陷落柱的存在必然使其水文地質(zhì)條件變得復(fù)雜。因此，區(qū)內(nèi)構(gòu)造的發(fā)育狀況，以及構(gòu)造對煤層氣分布和水文地質(zhì)條件的影響還需通過勘探試驗來進一步確認。

3）斷層、陷落柱對氣井部署及開發(fā)技術(shù)的要求。①構(gòu)造的發(fā)育及分布對煤層氣開發(fā)影響顯著，會直接影響到氣井井位部署、壓裂施工規(guī)模、氣井排采制度控制。對于這些問題，前期的煤層氣開發(fā)并沒有進行專門試驗。本次工作井位設(shè)計時，是在離開斷層和陷落柱一定距離處設(shè)計了參數(shù)井，進行測試，用來完成斷層對井位布置、壓裂規(guī)?？刂啤⑴挪芍贫鹊纫幌盗虚_發(fā)方案的優(yōu)化調(diào)整。②區(qū)內(nèi)及鄰區(qū)煤層氣勘探開發(fā)對斷層、褶皺較為關(guān)注，但對陷落柱并未引起重視。陷落柱的存在不僅破壞了煤層的連續(xù)性、減少煤層的可采儲量，且對煤礦安全生產(chǎn)也會危害極大。陷落柱影響著煤層氣的運移和聚集，對煤炭和煤層氣的勘探開發(fā)都會帶來極大負面影響。因此，必須從思想上引起足夠重視，加強井田范圍內(nèi)深部地區(qū)的勘探，盡量避開陷落柱部署采氣工程，工程掘進中要充分做好開發(fā)技術(shù)和材料方面的準(zhǔn)備，預(yù)防特大陷落柱突水和淹井事故。

4）煤層氣開發(fā)與煤炭開采的有效銜接問題。區(qū)內(nèi)煤層氣開發(fā)的主要目的是，解決煤礦安全生產(chǎn)的瓦斯問題，地面煤層氣的開發(fā)會受到煤炭采掘進度、采掘部署、井下瓦斯抽放等的制約。常規(guī)的地面煤層氣開發(fā)都有氣井產(chǎn)能低、服務(wù)年限長的特點；然而該區(qū)受煤炭采掘的影響，氣井的服務(wù)年限卻短。因此，考慮生產(chǎn)銜接的問題，氣井服務(wù)年限短、煤炭產(chǎn)量大，要在短期內(nèi)將煤層瓦斯大量采出，使其開發(fā)面臨一定困難。

3 煤層氣開采的預(yù)防風(fēng)險對策

根據(jù)目前國內(nèi)外煤層氣的開發(fā)經(jīng)驗，以及該區(qū)煤層氣的開發(fā)實踐，提出相應(yīng)的對策如下：

1）實行分階段的開發(fā)部署。根據(jù)該區(qū)煤層氣開發(fā)的目的，基于煤層氣勘探開發(fā)的特點及原則，設(shè)計煤層氣開發(fā)分近期和遠期兩個階段進行。

2）煤層氣的測試分析。在煤層氣開發(fā)部署時，進行了參數(shù)井的設(shè)計，目的是通過勘探試驗和參數(shù)井的施工測試，分析煤層氣的富集規(guī)律、煤層滲透性、儲層壓力等儲層參數(shù)的分布特征、地下水循環(huán)及水動力條件、氣井產(chǎn)能診斷，以及構(gòu)造對煤層氣井的部署、開發(fā)工藝的影響等。鑒于參數(shù)井的意義，對參數(shù)井所規(guī)定的測試項目都須嚴格按規(guī)范進行測試；測試后要進行專門的研究，總結(jié)前期勘探開發(fā)經(jīng)驗，及時指導(dǎo)勘探部署及調(diào)整工作制度。

3）邊開發(fā)邊研究邊調(diào)整戰(zhàn)略。由于該區(qū)的前期煤層氣的勘探程度相對較低，對氣井產(chǎn)能、水文地質(zhì)條件、構(gòu)造對煤層氣的富集及開發(fā)的影響程度等方面的研究程度低，因此，應(yīng)采取邊開發(fā)、邊研究、邊調(diào)整的策略。要在不同階段進行相應(yīng)的研究工作，有效地指導(dǎo)煤層氣的開發(fā)作業(yè)，做到煤層氣開發(fā)部署及作業(yè)制度的及時調(diào)整。

4）開發(fā)工程嚴格控制。對于開發(fā)過程中可能遇到的具體問題，以及需要采取的技術(shù)措施，要在煤層氣開發(fā)工程設(shè)計時做出具體要求。煤層氣開發(fā)時，應(yīng)嚴格按照煤層氣勘探開發(fā)的相關(guān)規(guī)范進行，并根據(jù)實際情況，采取靈活多變方式具體解決生產(chǎn)中出現(xiàn)的各類問題。

5）地面煤層氣開發(fā)要與煤炭采掘及井下瓦斯抽放有效結(jié)合。該區(qū)煤層氣開發(fā)主要目的是解決煤礦安全生產(chǎn)的瓦斯問題。為有效地降低該區(qū)煤層瓦斯含量，實現(xiàn)與煤炭開采的有效銜接，建議采取“一井多用”的煤層氣開發(fā)方式。煤層氣開發(fā)前期的地面垂直井，在采煤后期轉(zhuǎn)化為地面采動區(qū)井和地面瓦斯抽采井。再者，為達到煤礦安全生產(chǎn)的最低瓦斯要求，地面煤層氣開發(fā)時，要做到與煤炭采掘、井下瓦斯抽放的有效結(jié)合，合理地調(diào)整煤層氣開發(fā)進度，有效控制排采作業(yè)速度，采取多種措施、全方位地降低煤層瓦斯含量。

4 結(jié)論

經(jīng)對古交礦區(qū)的煤層分布及煤層氣儲存條件的相關(guān)研究，分析了煤層氣開發(fā)的主要風(fēng)險在于氣藏資料不全面，地質(zhì)構(gòu)造對儲氣條件和氣井布置的影響，以及煤層氣開采和煤炭開采的銜接，得出的主要對策為分段開發(fā)、邊開發(fā)邊調(diào)整、氣藏測定和開發(fā)工程要嚴格控制，以及采用“一井多用”的煤層氣開發(fā)方式。

[1]李良.煤層氣“十二五”規(guī)劃展望[J].氣體分離,2010(6):32.

[2]黃孝波，李賢慶，王萌，等.煤層氣儲層研究進展[J].斷塊油氣田，2012，19(3):307-310.