焦作煤田煤层气地质特征与勘察开发方案的研究

孔繁华

摘 要:焦作煤田作为我国煤炭能源储备的主要富集区,是我国煤炭资源勘探和开采的重要区域。本文从对焦作煤田煤层气地质特征的介绍谈起,然后系统的分析了焦作煤田煤层气勘探的注意事项及相应技术难点的解决方案,紧接着就焦作煤田煤层的勘探开发方案进行了详细的说明,然后对焦作煤田煤层勘探开发方案的应用前景进行了展望。

关键词:焦作煤田煤层地质特征勘探开发方案

中图分类号:P618.11 文献标识码:A 文章编号1672-3791(2012)06(b)-0105-01

1 焦作煤田煤层地质特征概述

焦作煤田煤层地质构造多为石炭系中的薄层灰岩。石炭系有5～11层薄层灰岩,其中第八层灰岩和第二层灰岩分布比较稳定,八灰厚约6～10m,二灰厚约4～21m,含裂隙岩溶水。八灰和二灰均位于大煤之下,距煤层分别是20m和70m,是煤层底板充水含水层,常造成矿井底板突水。石炭系薄层灰岩地表出露很小,直接接受大气降水入渗补给量非常有限,仅在近山前及九里山、演马矿一带与第四系松散沉积物条带状接触的区域,接受上部空隙水的越流补给。因此,焦作煤田煤层地质构造对煤矿的生产容易构成威胁。

2 焦作煤田煤层勘探的注意事项及相应技术难点的解决方案

由于当前焦作煤田煤层气具有分布较深、地质结构复杂以及岩性差异大的特点,这些特点也就决定了焦作煤田煤层气勘探的复杂以及勘探技术的难度。结合一些关于焦作煤田煤层气勘探的实例,笔者认为当前焦作煤田煤层气勘探的注意事项及相应技术难点的解决方案如下。

2.1 明确煤田煤层气的地质构造类型,结合其地质构造提出相应的地层分析方法

为了提高焦作煤田煤层气的勘探效率,在开展相应煤田煤层气的勘探工作之前,要明确深层煤田煤层气的地质构造类型,在科学判断其地质构造类型的前提下,根据其地质构造特点提出相应的地层分析方法,有效分析相应煤田煤层气的性质、特征以及形成原因等,这也是开展相应煤田煤层气勘探工作中一个最为重要的注意事项。

2.2 有效利用地震勘探法来解决因煤田煤层气地质的特殊性给勘探开发带来的技术难题

焦作煤田煤层气的地质特性都比较复杂,依靠常规的勘探技术是不能有效解决相关煤田煤层气的勘探过程中的各项难题的,而地震勘探法是针对焦作煤田煤层气的那些复杂的地质特性,为有效解决相应煤田煤层气的勘探过程中的各种因地质的特殊性给勘探工作带来的技术难题,在常规的勘探技术的基础上作了相应改进的一种有针对性的,针对焦作煤田煤层气的勘探技术,所以在焦作相关煤田煤层气的勘探的过程中要充分利用地震勘探法来有效解决因焦作煤田煤层气地质的特殊性给勘探工作带来的种种技术难题。

2.3 充分利用成像测井解释勘探新技术,有效提高煤田煤层气的勘探效率

成像测井解释勘探新技术可以对煤田煤层气的复杂储藏空间以及煤田煤层气的非均质性等进行科学的分析,该技术可以充分实现对焦作煤田煤层气储藏情况的精细评价,并能根据评价结果有效结合煤田煤层气勘探中所需要的那些有关常规测井以及地质特点分析等其他方面的资料,系统的建立焦作煤田煤层气储藏的成像模式,根据成像模式来科学分析要勘探的焦作煤田煤层气储层的特征和状况,进而在实施煤田煤层气的勘探工作中,有效提高相应煤田煤层气的勘探效率。

3 焦作煤田煤層气勘探开发方案

3.1 深井和超深井煤田煤层气勘探钻井开发方案

深井和超深井钻井技术是焦作煤田煤层气勘探开发中比较常见的一种勘探钻井技术,所谓的深井是指井深在4500米至6000米范围内的钻井,而超深井为井深在6000米以上的钻井。深井和超深井深层石油储层钻井技术是煤田煤层气勘探开发必不可少的核心技术,在我国对煤炭能源的需求日益显著的今天,我国煤层气分布比较广泛的焦作地区对深井和超深井煤田煤层气勘探钻井技术的需求将进一步增加,然而受限于焦作煤田煤层气地质构造的复杂状况以及深井和超深井煤层气勘探钻井技术自身的缺陷,深井和超深井钻井技术在焦作煤田煤层气的勘探中并未得到充分的利用,显然实现深井和超深井深层石油储层钻井技术的改进,有效克服钻井施作的过程中因地质构造的复杂性而引发的勘探难题将成为焦作煤田煤层气勘探钻井技术的发展方向。

3.2 大位移井煤田煤层气勘探钻井开发方案

目前对大位移井的定义主要有以下两种:其一,所谓的大位移井就是指测深不小于垂深两倍的水平井或定向井,如果测深大于垂深的三倍时的水平井或定向井则称为特大位移井;其二,是指水平位移不小于垂深两倍的水平井或定向井。由于为了满足焦作地区不同类型煤田煤气层勘探钻井的需要,在大位移井钻井技术的基础上又形成了各种各样的大位移井改进的钻井技术。实际上大位移井煤田煤气层勘探钻井技术在焦作煤田煤气层的勘探开采中应用的最为广泛的技术。

3.3 复合钻井煤田煤层气勘探钻井开发方案

复合钻井煤田煤气层的勘探钻井技术多采用的是螺杆钻具配合 PDC 钻头的复合钻井技术,复合钻井煤田煤气层的勘探钻井技术具有破岩效率高以及转速高的特点,与传统的转盘钻进机械相比,复合钻井煤田煤气层的勘探钻井技术的钻速非常高。使用复合钻井煤田煤气层的勘探钻井技术,可以有效改善钻井中钻柱的受力情况,从而有效控制钻柱的弯曲程度,杜绝钻具事故的发生。

4 焦作煤田煤层气勘探开发方案的应用前景

4.1 焦作煤田煤层气勘探开发方案种钻井技术发展的必然性

尽管当前焦作煤田煤气层勘探钻井技术已获得了很大的发展和进步,但其中还有不少关键性的技术难题需要得到突破。例如在煤田煤气层勘探的钻井过程中,如何使钻头沿预置轨道稳定的前行,如何有效提高钻井的钻速,如何实现钻井的自动化与智能化控制以及如何更好的提高钻井的质量和效率等,都是当前焦作煤田煤气层勘探钻井技术急需解决的技术问题。

4.2 焦作煤田煤层气勘探开发方案种钻井技术的发展趋势

随着计算机信息技术的快速发展及其在各个行业中的广泛应用,以计算机信息技术为基础的遥传、遥测、遥控技术在焦作煤田煤层气勘探开发方案种钻井技术中将得到广泛的应用,以这些技术为支撑,实现焦作煤田煤层气勘探开发方案种钻井技术的自动化和智能化将成为焦作煤田煤层气勘探开发方案种钻井技术必然的发展趋势。

5 结论

焦作煤田煤气层作为我国煤炭能源的重要储藏区,由于该区域地质构造的特点决定了该区域煤田煤气层勘探开发方案的特殊性,明确相关煤田煤气层的地质构造类型,然后选择合适的勘探钻井开发方案,有效控制煤田煤气层勘探钻井中的各项注意事项,并解决好煤田煤气层勘探钻井中的各项技术难题是提高焦作煤田煤气层勘探开发效率的重要前提和保障。

参考文献

[1] 李钟祥,刘嘉亮．焦作煤田煤层气地质特征及勘查开发方案初探[J]．中国煤田地质,2009(4)．