高煤阶地区的煤层气勘探理论与实践

陈倩倩王凯冯建秋（．中石油煤层气公司临汾分公司，山西 临汾 04000；．中石油煤层气公司三交联合项目部，山西 吕梁 03399）

高煤阶地区的煤层气勘探理论与实践

陈倩倩1王凯2冯建秋2（1．中石油煤层气公司临汾分公司，山西 临汾 041000；2．中石油煤层气公司三交联合项目部，山西 吕梁 033299）

在我国煤炭资源中，高煤阶煤炭资源储量十分丰富，为我国煤层气资源总量的30%以上。但是我国在进行高煤阶地区的煤层气勘探过程中由于长期受到美国煤层气勘探理论的深远影响，对高煤阶地区的煤层气自身演变过程、割理发育、渗透率等方面的研究不够深入，忽视了对高煤阶地区的煤层气开发和应用。进入新世纪以来，随着我国煤炭开发机构对高煤阶地区的煤层渗透率演变的研究不断深入，对高煤阶地区的煤层结构和发育认识更加全面，在高煤阶地区的煤层气勘探开发过程中积累了很多有用的理论经验，并且很好的应用到实践中。最近几年，以高煤阶地区的煤层气勘探逐渐受到重视，本文主要结合实际情况，就高煤阶地区的煤层气勘探理论和实践进行了研究和分析，希望通过本次研究对同行有所助益。

高煤阶地区；煤层气；勘探；理论；实践

一般情况下，一般贫煤以上的煤阶称之为高煤阶层，我国高煤阶层煤炭资源储量十分巨大，在高煤阶层地区煤层气的储备量是十分丰富的。在早期对高煤阶地区的煤层勘探研究过程中，以美国为首的国家在高煤阶地区的煤层气勘探方面率先取得了成就。其所获得的含煤盆地煤阶都为中低煤阶，而在很长一段时间内，国内外很多学者都高煤阶层演化程度都比较高，割理不发育，所以认为煤层的渗透率比较较低，从而低估了高煤阶地区的煤层气勘探前景。但是通过最近几年我们不断探索实践发现，我国的地质条件更复杂，含煤盆地构造和活动要比美国复杂的多，高煤阶地区的煤层生成和富集尤其自身独特的特点。

1 高煤阶地区的煤层气勘探理论分析

我国高煤阶地区的地质结构发展和美国等发达国家存在着显著的差异性，通常情况下会经历两次以上的煤化作用，所以在高煤阶地区表现出割理发育不明显，煤级整体上处于较高状态，在煤层气开发过程中表现为明显的弱势。但是在两次生气高峰的作用下，高煤阶地区的煤层气资源储量十分丰富，特别是在异常高温作用下，区域煤层气储备量异常丰富。通过对高煤阶地区地址结构发展历程分析可以发现，在地壳处于稳定演变的状态下，高煤阶地区的煤层气保存效果更佳稳定和理想，而在地壳发展不稳定的区域内，虽然高煤阶地区的煤层气保存会受到一定程度的影响，但是在今后地质构造运动作用下，煤层的渗透性会极大的得到改善和发展，这就在一定程度上有利于高煤阶地区的煤层气勘探和开采工作的进行，高煤阶地区的煤层气的价值显著提升。所有我国高煤阶地区的煤层气勘探工作的进行要结合煤层生烃史和地质构造之间的发展关系进行，只有保证两者之间的发展关系达到最佳匹配效果之后，才能更好的对高煤阶地区的煤层气富集区域进行勘探定位，同时，在高煤阶地区的煤层气进行勘探过程中，要充分认识到准确判定高煤阶地区的煤层高渗透率的区的重要性，结合对一个区域煤层高渗透率的预测结果可以准确盘判断出高煤阶地区的煤层气高产和富集区域，从而更好提升勘探效率和勘探质量，为接下来的开采工作奠定坚实基础。

2 高煤阶地区的煤层气勘探实践分析

位于山西省沁水盆地南部中的沁水煤层气田是一个十分典型的富煤区，整体结构上以单斜构造形态为主，断层表现出不正常发育的特点，其中断距在20m以上断层分布十分稀少，在地质构造方面除了底层少量当志留纪和泥盆纪之外，几乎包含了从上古元代到第四纪的地质构造类型，在整个煤气田中广泛储存了石炭系山西组3号煤和二叠系太原组15号煤，煤层的埋深主要位于地下200～1000m之间。勘探过程中发现在燕山期古地温场极高温度的作用下，该地区确定为高煤阶地区，并且这个地区受到地下侵入岩体的影响，表现出从东向西逐渐缩减的质变趋势。20世纪90年代末期在，在对这个地区进行勘探过程中认为该高煤阶地区煤层生烃类演变史和构造史的匹配程度比较高，开发条件比较理想，该高煤阶地区具备煤层气开采的先决条件，并且已经探明的煤层气规模比较理想，具备很强的开发价值。随着对该高煤阶地区进行进一步勘探发现，该高煤阶地区在燕山-喜山期应力场的作用之下，高煤阶地区煤层裂缝体系得到了进一步的推动和发展，整个地区的整体渗透率得到了大幅度提升，通过这一现象就可以明确在该高煤阶地区可以定位为煤层气高产富集区，从而进一步验证了该高煤阶地区的开采价值。

为了验证勘探结果的正确性，从20世纪90年代中期到21世纪初期，先后该高煤阶地区的潘庄井田和枣园地区进行钻井排采，利用区域探井、参数井和生产试验井进行勘探开采，通过对煤心进行含气量测试发现该地区的含气量可达15～35立方米每吨，气体饱和度维持在0.8～1.05之间，其中甲烷含量超过了95%，开采过程中渗透率也比较理想。在选择的开采地点均能够体现出稳定的工业气流，并且每个勘探的单井产气量最高能够达到每天6000立方米左右。目前该高煤阶地区已累计产出煤层气高达7.0*1010立方米。通过进一步对勘探数据进行分析发现，在该高煤阶地区成功勘探出煤层气具有较强的可行性，这对于进一步提升我国煤层气资源的勘探和开采能力具有十分重要的作用。

3 结语

通过对实际的高煤阶地区进行实践发现，在高煤阶地区结合煤层生烃史和地址构造史的匹配关系对区域内渗透率进行判断，并在此基础上利用主曲率的方法对高煤阶地区渗透率进行进一步明确，从而可以有效确定高煤阶地区煤层气的富集区域，从而在开采过程中能够保证气体开采的连续性和稳定性。高煤阶地区煤层气实践探究的成功，为我国高煤阶地区煤层气开采提供了一条全新有效途径，对促进我国煤企开采有着显著的促进作用。

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