高煤階地區的煤層氣勘探理論與實踐

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合項目部，山西 呂梁 03399）

高煤階地區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。但是我國在進行高煤階地區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影響，對高煤階地區的煤層氣自身演變過程、割理發育、滲透率等方面的研究不夠深入，忽視了對高煤階地區的煤層氣開發和應用。進入新世紀以來，隨著我國煤炭開發機構對高煤階地區的煤層滲透率演變的研究不斷深入，對高煤階地區的煤層結構和發育認識更加全面，在高煤階地區的煤層氣勘探開發過程中積累了很多有用的理論經驗，并且很好的應用到實踐中。最近幾年，以高煤階地區的煤層氣勘探逐漸受到重視，本文主要結合實際情況，就高煤階地區的煤層氣勘探理論和實踐進行了研究和分析，希望通過本次研究對同行有所助益。

高煤階地區；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，在高煤階層地區煤層氣的儲備量是十分豐富的。在早期對高煤階地區的煤層勘探研究過程中，以美國為首的國家在高煤階地區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，國內外很多學者都高煤階層演化程度都比較高，割理不發育，所以認為煤層的滲透率比較較低，從而低估了高煤階地區的煤層氣勘探前景。但是通過最近幾年我們不斷探索實踐發現，我國的地質條件更復雜，含煤盆地構造和活動要比美國復雜的多，高煤階地區的煤層生成和富集尤其自身獨特的特點。

1 高煤階地區的煤層氣勘探理論分析

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

2 高煤階地區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，整體結構上以單斜構造形態為主，斷層表現出不正常發育的特點，其中斷距在20m以上斷層分布十分稀少，在地質構造方面除了底層少量當志留紀和泥盆紀之外，幾乎包含了從上古元代到第四紀的地質構造類型，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^程中發現在燕山期古地溫場極高溫度的作用下，該地區確定為高煤階地區，并且這個地區受到地下侵入巖體的影響，表現出從東向西逐漸縮減的質變趨勢。20世紀90年代末期在，在對這個地區進行勘探過程中認為該高煤階地區煤層生烴類演變史和構造史的匹配程度比較高，開發條件比較理想，該高煤階地區具備煤層氣開采的先決條件，并且已經探明的煤層氣規模比較理想，具備很強的開發價值。隨著對該高煤階地區進行進一步勘探發現，該高煤階地區在燕山-喜山期應力場的作用之下，高煤階地區煤層裂縫體系得到了進一步的推動和發展，整個地區的整體滲透率得到了大幅度提升，通過這一現象就可以明確在該高煤階地區可以定位為煤層氣高產富集區，從而進一步驗證了該高煤階地區的開采價值。

為了驗證勘探結果的正確性，從20世紀90年代中期到21世紀初期，先后該高煤階地區的潘莊井田和棗園地區進行鉆井排采，利用區域探井、參數井和生產試驗井進行勘探開采，通過對煤心進行含氣量測試發現該地區的含氣量可達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出穩定的工業氣流，并且每個勘探的單井產氣量最高能夠達到每天6000立方米左右。目前該高煤階地區已累計產出煤層氣高達7.0*1010立方米。通過進一步對勘探數據進行分析發現，在該高煤階地區成功勘探出煤層氣具有較強的可行性，這對于進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 結語

通過對實際的高煤階地區進行實踐發現，在高煤階地區結合煤層生烴史和地址構造史的匹配關系對區域內滲透率進行判斷，并在此基礎上利用主曲率的方法對高煤階地區滲透率進行進一步明確，從而可以有效確定高煤階地區煤層氣的富集區域，從而在開采過程中能夠保證氣體開采的連續性和穩定性。高煤階地區煤層氣實踐探究的成功，為我國高煤階地區煤層氣開采提供了一條全新有效途徑，對促進我國煤企開采有著顯著的促進作用。

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