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        煤儲(chǔ)層壓力與埋藏深度的相關(guān)性研究

        2020-12-07 02:31:26
        魅力中國(guó) 2020年25期
        關(guān)鍵詞:探井壓力梯度應(yīng)力場(chǎng)

        (遼寧省東煤測(cè)試分析研究院有限責(zé)任公司,遼寧 沈陽(yáng) 110000)

        一、引言

        煤系地層其地應(yīng)力場(chǎng)主要是從原本的地應(yīng)力場(chǎng)和構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)不斷的相互疊加而出現(xiàn)的,其自身被非常了垂直應(yīng)力以及水平應(yīng)力。垂直的應(yīng)力其自身受到了煤層埋藏深度的影響,水平應(yīng)力場(chǎng)則受到了地質(zhì)構(gòu)造對(duì)其產(chǎn)生的影響。

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

        二、煤儲(chǔ)層壓力與埋深的分布

        3號(hào)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(hào)煤層因?yàn)槠渥陨泶嬖谙嘧兊娜笔?。WLC06位置的3號(hào)煤層所進(jìn)行的埋深相對(duì)較深,大概達(dá)到了1272.8m。探井區(qū)域中能夠看到煤的位置,3號(hào)煤層進(jìn)行埋深的范圍都超出了500m。

        5號(hào)煤層其本身進(jìn)行埋深的范圍是374.4至1300.15m。其范圍是北朝南的,5號(hào)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(gè)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(dá)到了600米至1000米。

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

        礦區(qū)構(gòu)造整體的分布特點(diǎn)為南強(qiáng)北弱,除此之外還呈現(xiàn)出的是東強(qiáng)西弱的情況。邊淺部相對(duì)較為復(fù)雜,中深部則較為簡(jiǎn)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(gòu)造形跡有著比較多的發(fā)育,南區(qū)拉伸構(gòu)造形跡占到了主要的位置,當(dāng)前的核心構(gòu)造變形帶主要是匯集在了礦區(qū)東南的邊緣位置。按照構(gòu)造形跡其展現(xiàn)的方向和具體的分布特點(diǎn),和其所處在的位置以及集合之間的聯(lián)系,礦區(qū)構(gòu)造也分成了兩個(gè)組和五個(gè)帶:1)北東北至北東位置分布的構(gòu)造組,從礦區(qū)東南邊淺部隆起斷裂構(gòu)造帶以及亂麻梁—馬家灣斷裂帶組成;2)北東的東向構(gòu)造組,從龍亭構(gòu)造帶和東澤村構(gòu)造帶以及龍骨嶺構(gòu)造帶等構(gòu)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(yīng)力發(fā)生了顯著變化。從水平應(yīng)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(gòu)造帶。這些結(jié)構(gòu)使該區(qū)域大部分為張性,并趨于減少水平地面應(yīng)力,這有利于煤層氣的開采。

        然而,由于地應(yīng)力分布的不完整細(xì)節(jié),限制了主要煤層氣生產(chǎn)區(qū)的合理選擇和氣井的位置。在進(jìn)一步的研究中,根據(jù)地質(zhì)結(jié)構(gòu)或已知的天然氣產(chǎn)量或測(cè)試井的調(diào)查結(jié)果來研究礦區(qū)的地應(yīng)力分布。為合理選擇氣井位置和預(yù)測(cè)生產(chǎn)周期提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

        三、煤層壓力與埋藏深度的關(guān)系

        儲(chǔ)層壓力主要指的是在煤巖孔隙空間中的流體產(chǎn)生的壓力。它主要有三個(gè)不同的力構(gòu)成,其主要包含了上覆地層的壓力以及靜態(tài)水柱產(chǎn)生的壓力與地層里產(chǎn)生的構(gòu)造應(yīng)力。在一些封閉的情況下,儲(chǔ)層產(chǎn)生的壓力一般都是通過壓力頭的高度去代表的。其進(jìn)行測(cè)量獲得的儲(chǔ)層壓力梯度主要值得是在井口至測(cè)試層里的每單位深度產(chǎn)生的壓力值。水庫(kù)壓力情況按照水庫(kù)壓力梯度可以看出其與淡水壓力梯度當(dāng)前的條件相同或者超出其當(dāng)前的壓力下去完成測(cè)量,也就是在其自身的壓力梯度超出9.79kPa/m的時(shí)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(guān)文獻(xiàn)資料將其和我們國(guó)家的一些其他地區(qū)進(jìn)行對(duì)比,某一地區(qū)其儲(chǔ)層處在一種高壓的異常情況下。

        按照當(dāng)前進(jìn)行測(cè)量的數(shù)據(jù)可以看出,因?yàn)槭艿綐?gòu)造條件的制約將其和我們國(guó)家其他地區(qū)比較起來,一個(gè)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(gè)煤層的儲(chǔ)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(chǔ)層壓力,KPa;K屬于儲(chǔ)層壓力的梯度,KPa/m;h屬于埋葬深度,米。3#煤層儲(chǔ)層壓力梯度是7.2387Kpa/m,5#煤層儲(chǔ)層其存在的壓力梯度為7.1417Kpa/m,11#儲(chǔ)層壓力梯度為煤層厚度為9.0122Kpa/m。在三個(gè)煤層中,11號(hào)煤層產(chǎn)生的壓力是相對(duì)較高的。假如只是在儲(chǔ)層壓力發(fā)展的角度對(duì)其給予分析,那么11#煤層則便于煤層氣所進(jìn)行的開采,而5#煤層則最不利于煤層氣的生產(chǎn)。

        結(jié)論:

        通過以上分析可以得出,煤層壓力與埋藏深度成線性關(guān)系,不同煤層煤層壓力梯度不同?,F(xiàn)場(chǎng)測(cè)量結(jié)果為11#煤層> 3#煤層> 5#煤層。

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