陳倩倩王凱馮建秋（．中石油煤層氣公司臨汾分公司，山西 臨汾 04000；．中石油煤層氣公司三交聯(lián)合項目部，山西 呂梁 03399）

高煤階地區(qū)的煤層氣勘探理論與實踐

陳倩倩1王凱2馮建秋2（1．中石油煤層氣公司臨汾分公司，山西 臨汾 041000；2．中石油煤層氣公司三交聯(lián)合項目部，山西 呂梁 033299）

在我國煤炭資源中，高煤階煤炭資源儲量十分豐富，為我國煤層氣資源總量的30%以上。但是我國在進(jìn)行高煤階地區(qū)的煤層氣勘探過程中由于長期受到美國煤層氣勘探理論的深遠(yuǎn)影響，對高煤階地區(qū)的煤層氣自身演變過程、割理發(fā)育、滲透率等方面的研究不夠深入，忽視了對高煤階地區(qū)的煤層氣開發(fā)和應(yīng)用。進(jìn)入新世紀(jì)以來，隨著我國煤炭開發(fā)機構(gòu)對高煤階地區(qū)的煤層滲透率演變的研究不斷深入，對高煤階地區(qū)的煤層結(jié)構(gòu)和發(fā)育認(rèn)識更加全面，在高煤階地區(qū)的煤層氣勘探開發(fā)過程中積累了很多有用的理論經(jīng)驗，并且很好的應(yīng)用到實踐中。最近幾年，以高煤階地區(qū)的煤層氣勘探逐漸受到重視，本文主要結(jié)合實際情況，就高煤階地區(qū)的煤層氣勘探理論和實踐進(jìn)行了研究和分析，希望通過本次研究對同行有所助益。

高煤階地區(qū)；煤層氣；勘探；理論；實踐

一般情況下，一般貧煤以上的煤階稱之為高煤階層，我國高煤階層煤炭資源儲量十分巨大，在高煤階層地區(qū)煤層氣的儲備量是十分豐富的。在早期對高煤階地區(qū)的煤層勘探研究過程中，以美國為首的國家在高煤階地區(qū)的煤層氣勘探方面率先取得了成就。其所獲得的含煤盆地煤階都為中低煤階，而在很長一段時間內(nèi)，國內(nèi)外很多學(xué)者都高煤階層演化程度都比較高，割理不發(fā)育，所以認(rèn)為煤層的滲透率比較較低，從而低估了高煤階地區(qū)的煤層氣勘探前景。但是通過最近幾年我們不斷探索實踐發(fā)現(xiàn)，我國的地質(zhì)條件更復(fù)雜，含煤盆地構(gòu)造和活動要比美國復(fù)雜的多，高煤階地區(qū)的煤層生成和富集尤其自身獨特的特點。

1 高煤階地區(qū)的煤層氣勘探理論分析

我國高煤階地區(qū)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)展和美國等發(fā)達(dá)國家存在著顯著的差異性，通常情況下會經(jīng)歷兩次以上的煤化作用，所以在高煤階地區(qū)表現(xiàn)出割理發(fā)育不明顯，煤級整體上處于較高狀態(tài)，在煤層氣開發(fā)過程中表現(xiàn)為明顯的弱勢。但是在兩次生氣高峰的作用下，高煤階地區(qū)的煤層氣資源儲量十分豐富，特別是在異常高溫作用下，區(qū)域煤層氣儲備量異常豐富。通過對高煤階地區(qū)地址結(jié)構(gòu)發(fā)展歷程分析可以發(fā)現(xiàn)，在地殼處于穩(wěn)定演變的狀態(tài)下，高煤階地區(qū)的煤層氣保存效果更佳穩(wěn)定和理想，而在地殼發(fā)展不穩(wěn)定的區(qū)域內(nèi)，雖然高煤階地區(qū)的煤層氣保存會受到一定程度的影響，但是在今后地質(zhì)構(gòu)造運動作用下，煤層的滲透性會極大的得到改善和發(fā)展，這就在一定程度上有利于高煤階地區(qū)的煤層氣勘探和開采工作的進(jìn)行，高煤階地區(qū)的煤層氣的價值顯著提升。所有我國高煤階地區(qū)的煤層氣勘探工作的進(jìn)行要結(jié)合煤層生烴史和地質(zhì)構(gòu)造之間的發(fā)展關(guān)系進(jìn)行，只有保證兩者之間的發(fā)展關(guān)系達(dá)到最佳匹配效果之后，才能更好的對高煤階地區(qū)的煤層氣富集區(qū)域進(jìn)行勘探定位，同時，在高煤階地區(qū)的煤層氣進(jìn)行勘探過程中，要充分認(rèn)識到準(zhǔn)確判定高煤階地區(qū)的煤層高滲透率的區(qū)的重要性，結(jié)合對一個區(qū)域煤層高滲透率的預(yù)測結(jié)果可以準(zhǔn)確盤判斷出高煤階地區(qū)的煤層氣高產(chǎn)和富集區(qū)域，從而更好提升勘探效率和勘探質(zhì)量，為接下來的開采工作奠定堅實基礎(chǔ)。

2 高煤階地區(qū)的煤層氣勘探實踐分析

位于山西省沁水盆地南部中的沁水煤層氣田是一個十分典型的富煤區(qū)，整體結(jié)構(gòu)上以單斜構(gòu)造形態(tài)為主，斷層表現(xiàn)出不正常發(fā)育的特點，其中斷距在20m以上斷層分布十分稀少，在地質(zhì)構(gòu)造方面除了底層少量當(dāng)志留紀(jì)和泥盆紀(jì)之外，幾乎包含了從上古元代到第四紀(jì)的地質(zhì)構(gòu)造類型，在整個煤氣田中廣泛儲存了石炭系山西組3號煤和二疊系太原組15號煤，煤層的埋深主要位于地下200～1000m之間?？碧竭^程中發(fā)現(xiàn)在燕山期古地溫場極高溫度的作用下，該地區(qū)確定為高煤階地區(qū)，并且這個地區(qū)受到地下侵入巖體的影響，表現(xiàn)出從東向西逐漸縮減的質(zhì)變趨勢。20世紀(jì)90年代末期在，在對這個地區(qū)進(jìn)行勘探過程中認(rèn)為該高煤階地區(qū)煤層生烴類演變史和構(gòu)造史的匹配程度比較高，開發(fā)條件比較理想，該高煤階地區(qū)具備煤層氣開采的先決條件，并且已經(jīng)探明的煤層氣規(guī)模比較理想，具備很強的開發(fā)價值。隨著對該高煤階地區(qū)進(jìn)行進(jìn)一步勘探發(fā)現(xiàn)，該高煤階地區(qū)在燕山-喜山期應(yīng)力場的作用之下，高煤階地區(qū)煤層裂縫體系得到了進(jìn)一步的推動和發(fā)展，整個地區(qū)的整體滲透率得到了大幅度提升，通過這一現(xiàn)象就可以明確在該高煤階地區(qū)可以定位為煤層氣高產(chǎn)富集區(qū)，從而進(jìn)一步驗證了該高煤階地區(qū)的開采價值。

為了驗證勘探結(jié)果的正確性，從20世紀(jì)90年代中期到21世紀(jì)初期，先后該高煤階地區(qū)的潘莊井田和棗園地區(qū)進(jìn)行鉆井排采，利用區(qū)域探井、參數(shù)井和生產(chǎn)試驗井進(jìn)行勘探開采，通過對煤心進(jìn)行含氣量測試發(fā)現(xiàn)該地區(qū)的含氣量可達(dá)15～35立方米每噸，氣體飽和度維持在0.8～1.05之間，其中甲烷含量超過了95%，開采過程中滲透率也比較理想。在選擇的開采地點均能夠體現(xiàn)出穩(wěn)定的工業(yè)氣流，并且每個勘探的單井產(chǎn)氣量最高能夠達(dá)到每天6000立方米左右。目前該高煤階地區(qū)已累計產(chǎn)出煤層氣高達(dá)7.0*1010立方米。通過進(jìn)一步對勘探數(shù)據(jù)進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，在該高煤階地區(qū)成功勘探出煤層氣具有較強的可行性，這對于進(jìn)一步提升我國煤層氣資源的勘探和開采能力具有十分重要的作用。

3 結(jié)語

通過對實際的高煤階地區(qū)進(jìn)行實踐發(fā)現(xiàn)，在高煤階地區(qū)結(jié)合煤層生烴史和地址構(gòu)造史的匹配關(guān)系對區(qū)域內(nèi)滲透率進(jìn)行判斷，并在此基礎(chǔ)上利用主曲率的方法對高煤階地區(qū)滲透率進(jìn)行進(jìn)一步明確，從而可以有效確定高煤階地區(qū)煤層氣的富集區(qū)域，從而在開采過程中能夠保證氣體開采的連續(xù)性和穩(wěn)定性。高煤階地區(qū)煤層氣實踐探究的成功，為我國高煤階地區(qū)煤層氣開采提供了一條全新有效途徑，對促進(jìn)我國煤企開采有著顯著的促進(jìn)作用。

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