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山西省河东煤田北部聚煤规律 及控气作用研究
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河东煤田煤层气开发前景初探
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铁法矿区煤层气赋存特征
导读：铁法矿区煤层气赋存特征，2煤层气赋存特征，王生辉:铁法矿区煤层气赋存特征，3煤储层的物性特征，因此,煤储层的物性特征直接影响着气含量及煤层气的产出，311孔隙结构特征，312割理裂隙特征，王生辉:铁法矿区煤层气赋存特征21，第10卷增刊1998年9月中国煤田地质COALGEOLOGYOFCHINAVol.10SuppSep.1998铁法矿区煤层气赋存特征王生辉(东北煤田第一勘探公司铁法1127第10卷增刊1998年9月中国煤田地质COALGEOLOGYOFCHINAVol.10SuppSep.1998铁法矿区煤层气赋存特征王生辉(东北煤田第一勘探公司铁法112701)摘要通过对矿区地质情况的分析;对煤层孔隙结构、割理裂隙及渗透性的研究,认为该区为低渗透性煤层,且变化较大,在进行气资源量计算之后,选择8个井田气含量丰度值高的井田,施工了三口地面开采试验孔,取得煤层气评价的主要参数,取得良好的效果。关键词煤层气赋存DT3井铁法矿区铁法矿区位于辽宁省的东北部,距铁岭市郊约30Km。面积约513Km2。探明煤炭储量1615亿吨,已建成8对井,年生产能力1500万t,均为高沼气矿井,煤层气储量丰富,煤层厚度大,各煤层平均气含量约8m3。目前,煤层气DT3井的日产气量已达6900多m,开采条件较好,地理环境优越。3总体呈南北狭长的不对称向斜构造,盆缘主干断裂)))江屯断裂发育在盆地的西侧,它控制着盆地的成生和展布,向斜轴靠近西侧,盆地南端抬起向北倾伏,西翼地层倾角较陡,一般15~25b,东翼较缓,一般3~8b,断裂构造比较发育(见图1)。113岩浆岩本区岩浆活动可分为侵入和喷出两种形式,主要发育在盆地的东西两侧,可分为三期。晚侏罗世初期:以喷出为主,岩性为安山岩,橄榄岩,集块岩等,形成煤系的基底,主要分布在盆地的东侧。白垩纪沉积之后:有喷出和侵入两种形式,喷出以安山岩为主,侵入以闪长岩为主,主要分布在盆地的周边。第三纪时期:以侵入为主,岩性为辉绿岩,沿断裂带侵入到煤系和煤层中,使煤的变质程度增高,局部出现天然焦,改善了煤层的渗透性提高了煤层的气含量。因此,在侵入体的周围,有利于煤层气的开发和产出。该期岩浆活动主要分布在盆地西南端的大隆矿和大兴矿。114煤层煤质本区含煤20层,全区以中)厚层复合煤层为主,据煤层厚度、结构及其变化情况,由西而东明显地划分出三个带。1结构复杂分叉变薄带:靠近盆地西侧盆缘断裂的东部呈北北东向与盆缘断裂近于平行的狭长条带状。特点是煤层急剧抬升分叉、变薄,结构极复杂,层间距小,稳定性差,最后被粗碎屑沉积1地质概况111地层由老至新为前震旦系花岗片麻岩;晚侏罗系(阜新组)煤系,建昌组)火山岩),早白垩系)红层和第四系)粘土。阜新组可以分为四段:底部砂岩、砂砾岩段;下含煤段;中部砂岩、泥岩段和上含煤段。112构造矿区为一断坳式沉积盆地,走向北北东向,图1铁法矿区构造纲要所代替,一般气含量较低。18中国煤田地质10卷o结构复杂厚煤带:位于盆地的中部,南北呈条带状。特点是煤层多而较稳定,厚度大,结构较复杂,层间距小且稳定,气含量一般较大。大兴矿、大隆矿、小明矿位于此带。?结构简单薄煤带:位于盆地的东侧,其特点是各煤层均较发育,厚度较小、结构简单,稳定性好,气含量一般较低。本区煤类主要为长焰煤和气煤,一般在-600m水平以浅以长焰煤为主,以深以气煤为主。另外,由于辉绿岩的侵入,在接触变质带周围有少量的不粘结煤和天然焦(表1)。表1煤段上含煤段下含煤段煤层516煤类长焰、气长焰、气长焰、气长焰、气长焰、气长焰、气长焰、气长焰、气长焰、气长焰、气我们把埋藏深度与气含量指标进行相关分析后,建立起线性相关公式,最后绘制了各煤层的气含量等值线图,结果与各煤层的底板等高线基本吻合(见图2、3)。各种实测结果详见表2,表3。表2煤层编号4)27)21215最小
2117解吸法测量结果气含量(m3Pt) 最大 一般8134煤质参数表挥发份Vdaf%94硫St.d%0155发热量Qb.daf42煤层编号47表3矿井实测结果气含量(m3Pt)灰 份Ad%19大隆矿
大兴矿1724123212煤层瓦斯压力通过生产矿井的实测资料(表4)分析,瓦斯压力有随煤层埋藏深度的增加而增大的趋势,另外,气含量较大的煤层,相应的瓦斯压力也比较大。表4矿井名称大隆矿小南矿大兴矿2煤层气赋存特征211气含量通过多年勘探资料和生产矿井的实践证明,矿区内各煤层的气含量随埋藏深度的增加而增大的趋势比较明显,只有受岩浆岩烘烤变质的部位,气含量明显增加,另外,在断层两侧气含量也有所增加(主要指游离气),扣除上述两种因素的影响,矿井实测瓦斯压力瓦斯压力(kgPcm2)4煤层
7煤层283640213煤层气组分矿区各煤层气组份经统计主要是烃类气体甲烷,平均占94107%,变化范围8%;重烃气体(bC2~bC8)含量很少,平均占0131%;非烃类气体氮气和二氧化碳分别占4138%和1125%(表5)。表5 大兴矿909孔分析结果煤层编号4715瓦斯成分CH4(%)
N2(%)20101020712513图27煤底板等高线图图37煤甲烷含量等值线图增刊王生辉:铁法矿区煤层气赋存特征表7井号煤层19煤储层参数表表皮系数渗透率(md)调查半径(ft)3煤储层的物性特征煤层气是储藏在煤层中的天然气,因此,就煤体本身而言,它既是生气层,又是储集层。煤层气在煤层中有三种存储状态)吸附、游离、溶解,其中以吸附状态占主导地位。因此,煤储层的物性特征直接影响着气含量及煤层气的产出。311孔隙结构特征通过对煤层气DT1井采样,由煤科总院抚顺分院采用压汞法测定煤的孔隙结构和孔分布情况,实测结果详见表6。由表6可以看出,煤中的孔隙以直径小于。1000A的吸附孔为主,占%,直径。大于1000A的渗透孔次之,占%。表6 煤的比孔容积及其分布煤层大孔Vs1编号12-112-212-31314mmPg1.024.780.472.413DT1、9-0.-0..530.011..1.891.629.DT312、13、1415、16一口煤层气井的测试结果为:4煤层渗透率为012毫达西,7煤层为0134毫达西。综上可看出:本区为低渗透性煤层,煤层的渗透率在012毫达西左右,并且差异较大,因此,要继续加强研究工作,把寻找相对高渗透区作为煤层气开发的突破点。V=Vs+Vx渗 透 孔 Vs中孔Vs2mmPg3吸 附 孔 Vx过渡孔Vx1mmPg7.608.406.737.847.4434应用实例矿区已经施工了三口煤层气地面开采试验井,取得了一些有关煤层气评价的主要参数,通过分析研究上述资料,在总结以往勘探经验与教训的基础上,提出以下几点认识。对矿区煤层气资源量进行计算,在8个井田内选择气含量丰度值比较高保有储量多的32Vs=Vs1+Vs2mmPg12.6.939.733微孔Vx2mmPg11.10.7910.223Vx=Vx1+Vx2mmPg19.18.6317.663%3.21%%39.47.6235.52%23.22.0627.15%36.30.3237.31%60.52.3864.46mmPg31.35.5627.39311.4436.8510.1.746.768.1930.5214.35.52312割理裂隙特征通过对矿区已施工的三口煤层气井的煤芯割理进行统计,再结合矿井下观测,本区各煤层割理裂隙的发育情况差异较大,其中以7、最为发育,平均面割理每5cm5~20条,13煤层端割理大兴井田(3145亿m/km),大隆井田(1116亿m3/km2)作为首期开发试验的靶区,以大兴井田为重点突破区,在大兴井田内,选择煤层厚度大,连续性好,埋藏深度适中,远离采区,气含量及面积较大的四个区块为重中之重,以第一区块(资源丰度值3115亿m3/km2)和第二区块(资源丰度值6170亿m/km)为首次开发区。目前,在第一区块内已施工二口井(DT1、DT2),第二区块内施工一口井(DT3)。其中DT3井从97年4月8日开始进行排水采气,4月15日出气,气量逐日增加,至97年12月31日,累计排水8437m,累计采气。最高日产气量达6900多m3(控制排采量)。因此,为了使铁法矿区煤层气开发出现实质性的突破,建议目前暂时放弃第一区块,集中力量突破第二区块,使其早日(下转21页)332每5cm2~8条,面割理走向大致为东西向。15、16煤层相对来说要差一些,4煤层割理最不发育。割理间距一般011~014mm,割理面大多为参差状,一般无充填物,只有受岩浆岩烘烤变质的局部地段有时被方解石所充填,割理的组合类型为孤立)))网状。313(煤)储层渗透性通过对DT1和DT3井采用注入/压降法进行试井,获得了一些储层的参数资料(见表7)。另外,探1井对下含煤段的测试结果为012~110毫达西,铁法矿务局在大隆井田施工的增刊王生辉:铁法矿区煤层气赋存特征21法测定及试井的渗透率数据,认为该区4、5、8煤层的渗透率变化范围较大,渗透率为Lm,煤层气井测试数据渗透率大于10md,排采单井日产量达1000m3,说明柳林地区具有较高的渗透率。前人针对煤储层的工作主要集中在河东煤田中部的离柳矿区,在北部及南部作的工作均较少,而由于所处的构造部位不同,不能用中部的资料-32来推断全煤田的情况。河东煤田煤层气含量高、地质构造简单、煤层气资源丰富,煤层渗透率较高,具有较好的开发前景。但是,也存在着许多不利因素,如该煤田地质勘探程度低且不均衡,南、北区煤层含气量及储层参数测试资料较少,外部条件较差等。因此,要想在河东煤田成功地开发煤层气,必须加强基础地质工作,循序渐进。(上接19页)达到商业性开发。250m@65m的矩形井网(见图4),使其长边与主裂缝方向平行。这样,在该区块内可以形成9个孔的井网,进行群孔排水降压,以便提高单井的产气量。o构造裂隙。铁法煤田为陆相成因的含煤岩系,后经燕山及喜山构造运动的改造,使含煤岩系中的构造裂隙比较发育,为该区煤层气勘探的最大障碍,由于构造裂隙的存在,一方面影响钻探施工,另一方面又影响了固井质量和压裂增产效益。因此,建议下步应加强这方面的研究工作,利用电测曲线再结合已往钻井资料来研究构造裂隙的赋存规律,为煤层气井的布置提供依据。钻井中遇到构造裂隙时,特别是能造成井漏的裂隙,应首先封堵,绝对不能掉以轻心。在压裂施工中,对裂隙段先用粉、细沙去封堵,因为裂隙段为薄弱点,压裂液所携的粉、细沙首先进入岩石裂隙,如DT3井在进行上煤组4、7、9煤层段的压裂施工中,对裂隙段首先用高沙比的携粉沙压裂液去封堵,然后再进行正常压裂,取得了良好的压裂效果。?完井方式。完井方式可分为五种,即裸眼完井,套管完井、混合完井、裸眼洞穴完井,水平排衬管完井。本区DT1井采用裸眼洞穴完井,DT2和DT3井采用套管完井方式,从这三口井的生产效果看,裸眼洞穴完井在本区不很适用,因为铁法矿区煤层层数多,厚度大,层间距小,结构复杂。故此,在目前的生产技术条件下,建议采用套管完井,射孔逐层携沙压裂的完井工艺比较适宜。结论1井网距布置。目前测试资料分析,铁法矿区各煤层均为低渗透性煤层,而且渗透率变化比较大。根据美国煤层气开采的经验,在低渗透率地区,单井的控制面积以Km为最佳,即井距225~319m,且以4@1的矩形井网最有利于采气。美国采用此矩形井网在井数不变的情况下,采气量由原来正方形井网在井数不变的情况下,采气量由原来正方形井网的3108@10m增加到3157@10m,再增加到m。在铁法矿区,从DT1井的压裂资料分析,压裂产生的主裂缝方向近于垂直矿区的主地应力方向,即主裂缝方向沿最低地应力方向沿伸,压裂所造成的裂缝系统在平面上呈椭圆形,其长轴方向于盆地的展布方向基本相近。因此,下步设想在第二区块内,围绕DT3井再布设8口井,布设成63632图4煤层气井布置图包含总结汇报、计划方案、高中教育、表格模板、高等教育、初中教育、行业论文、自然科学、农林牧渔以及铁法矿区煤层气赋存特征等内容。
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