胡底區塊煤儲層條件對煤層氣井產能影響分析

陳云濤

(山西藍焰煤層氣集團有限責任公司,山西 048000)

1 引言

煤層氣產能分布特征受地質條件和煤層氣排采特征的綜合影響。在地質條件較為簡單的情況下，煤層氣的產能主要受煤層氣的含氣量、煤層厚度、資源量等地質因素條件的影響。理論研究和勘探開發實踐表明，一般情況下隨著煤層厚度的增大，煤層氣井的產量有增加趨勢。煤層氣開發目標煤層埋藏越淺，則地應力越低，排水降壓更容易，煤層氣產量就越高。研究顯示，煤層厚度越大，向井筒滲流匯聚的煤層氣就越充足，產氣量就越高。根據劉彬(2013)等統計顯示煤儲煤儲層厚度、含氣量均與煤層氣井產氣量呈正相關關系。本次研究統計了胡底區塊276口煤層氣井的產能情況，同時分析了與煤層氣井產能相關的煤儲層特征，如煤厚、煤層埋深、煤層資源量等，并分析了這些煤儲層條件與煤層氣井產能的相關性，以期找出影響煤層氣井產能的主要地質因素。

2 研究區地質概況

胡底區塊位于山西省沁水縣胡底鄉蒲池村之北東，西距沁水縣城50km，東距胡底鄉0.5km，隸屬蒲池、松山腰兩行政村管轄(圖1)。

本區按斷塊構造劃分屬呂梁-太行斷塊之沁水坳陷的南部，晉獲褶斷帶的西側。區內構造線方向與地層總體走向一致，為北北東或近南北，地層傾向北西，傾角一般小于10°，總體為一單斜構造。區內斷裂構造極不發育且無巖漿活動，僅發育一些寬緩的次級褶皺或波狀起伏，褶皺是本井田的格架構造，具體表現為蒲池背斜和石門上向斜。它們控制并決定了區內地層及煤層的起伏形態和變化。

本井田含煤地層主要為石炭系上統太原組和二疊系下統山西組，含煤地層總厚140.76m，共含煤9-12層，煤層總厚11.25m，含煤系數8%，可采煤層總厚約為8.30m，含煤系數5.90%。井田內主要可采煤層有3號、15號煤兩層，其余煤層均不可采。

3 研究區煤層氣產能特征及影響因素分析

研究區煤層氣井從2008年1月開始產氣，其中將產氣量<1000m3/d定為低產氣量煤層氣井，1000m3/d<產氣量<3000m3定義為中等產氣量煤層氣井，將3000m3/d<產氣量<5000m3/d定義為較高產氣量煤層氣井，將產氣量大于5000m3/d定義為高產氣量煤層氣井。

圖2 煤層埋藏深度與煤層氣產量關系圖

圖3 煤層厚度與產氣量關系圖

3.1 煤層埋深與產氣量關系

從整個研究區來看，研究區內大部分區域煤層氣井產氣量<1000m3/d,為低產氣井。煤層氣產量最大區域位于研究區東南角，最大產氣量可達11000m3/d，其次為西北角，產氣量>1000m3/d。3號、15號煤層的埋深情況基本相同，均為東南淺、西北深。從3號煤層和15號煤層埋深與煤層氣井產氣量分布情況如圖2所示，可以看出，產氣量與煤層埋深具有較高的相關性，其中埋深較小區域產氣量相對較大，埋深較大區域煤層氣井產氣量較小。

3.2 煤厚與產氣量關系

研究區3號的煤厚分布在之間5.2～5.91m之間，平均5.71m，15號煤層厚度分布在2.3～3.4m之間，平均為2.9m，3號、15號煤層厚度均從西南到東北逐漸增加。從煤層厚度與產氣量關系如圖3所示，可以看出，煤層厚度與產氣量具有一定的相關性，煤層氣井產氣量最大區域煤層厚度分布在3號煤的6m處和15號煤的3m處。

3.3 含氣量與產氣量關系

研究區3號煤層含氣量分布在13～29m3/t之間，平均分別為21.5m3/t；15號煤層均含氣量分布在 10～17m3/t之間，平均分別為14.3m3/t。從煤層氣含氣量與產氣量關系如圖4所示，可以看出，3號、 15號煤層均呈現西北、東南高、中間低的特點，這與煤層氣產氣量的分布基本相同，因此含氣量與煤層氣井產量分布呈明顯正相關關系，含氣量高的區域煤層氣井的產量較高，含氣量較低的區域煤層氣產量較低。

3.4 煤層氣資源量與產氣量關系

煤層氣資源量與產氣量關系如圖5所示，從圖中可以看出煤層氣資源量與煤層氣產氣量相關性不大，甚至呈現出負相關關系。

圖4 煤層氣含氣量與產氣量關系圖

圖5 煤層氣資源量與產氣量關系圖

圖6 煤層氣井動液面高程與產氣量關系圖

3.5 煤層氣產能主控因素分析

將煤層埋深為500m以淺、同時3號+15號煤層氣資源量為200m3/t以上的區域重點標出。目前東南區域煤層氣井的產氣效果整體優于整個區塊，共70口井，平均產能在2100m3/d左右。而西北部資源量更高，但產氣效果不佳， 因此進行多方面的關聯性分析后初步判定此區域的產氣效果的主要控制因素是埋深。

而在研究區西北部煤層氣井的埋深相對也較淺，資源量相對也較高，但是產能效果不理想，從煤層氣井動液面高程與產氣量關系如圖6所示，可以看出，此處液位高程較高，是直接影響該區域產氣量的直接原因。