煤层气开发中井田构造分析——基于大佛寺井田

王 谦 李宝印



煤层气开发中井田构造分析
——基于大佛寺井田

王 谦 李宝印

基于彬长矿区大佛寺井田煤层气开发过程中获取的煤储层参数，气井排采参数以及勘探地质资料，就大佛寺井田地质构造格局对于煤储层厚度、含气性现状的相关性和井田地质构造大环境下所孕育的煤储层格局对于该井田煤层气开发规划的指导意义做以分析。结果表明该井田煤储层厚度格局主要受聚煤期前的北东东向隆起与凹陷格局影响；煤储层含气量格局显现出褶皱控气，高含气量条带受喜山早期形成的北东东向次生褶皱B1、B2、B3 、B4、B5、B6、B7、B8影响而呈现串珠状分布；聚煤期后期的喜山早期应力场作用的次生褶皱构造可对前期向斜构造运动形成的低渗透性煤储层进行良性改造，从而形成有利开发区，对煤层气开发规划具有重要指导意义。

前人研究表明，在一定的煤层埋藏深度范围即或一定的成煤时期、沉积环境、相似变质程度的煤储层，一个区域煤层气资源是否有开采价值且有高采收效率，一方面受地质构造复杂程度、水文地质条件，煤储层渗透率、煤储层厚度及煤储层吨煤含气量、气田规模等的影响，另一方面受煤层气开发工艺，如煤层气井井位部署、储层保护、增产措施、排采制度等的影响。本文就大佛寺井田地质构造格局对于煤储层厚度、含气性现状的相关性加以分析，并就井田地质构造大环境下所孕育的煤储层格局对于该井田煤层气开发规划的指导意义做以分析。

大佛寺井田地质构造格局控制

大佛寺井田地质构造格局与煤储层厚度之间的关系

大佛寺井田地处渭北隆起带西部的彬长坳褶带内，位于路家小灵台背斜与彬县背斜之间，总观为一波状起伏的单斜构造，其上发育了一系列北东东和北北西向的褶皱构造，相互交织，其中以北东东向的师家店向斜、祁家背斜、安化向斜为主（见图1）。煤系沉积之前，海西—印支运动使煤系基底呈现出明显的北东东向隆起与凹陷格局，煤系沉积过程中，同沉积褶皱作用较为明显，聚煤期后到早白垩世末期，晚燕山运动鄂尔多斯盆地边部经历了强烈的挤压逆冲、抬升剥蚀作用，作用时间长，受到NNWSSE向挤压应力场，喜山早期NE-SW向的挤压应力场，在井田产生了NNW-SSE方向的褶皱构造，并与北东东向褶皱发生复合。

聚煤期前的基底格局及聚煤期同沉积运动奠定了大佛寺井田煤层赋存基本格局，决定了煤层厚度分布，聚煤期后期NNW-SSE方向的褶皱构造对整体煤储层赋存影响相对较小。若将大佛寺井田中心为原点建立平面直角坐标系，则第一象限区域为相对厚煤层区域，煤层厚度在（D75）3.56m～（D6）19.58m，平均厚度在约14.5m，且第一象限北部和东部是井田煤层高厚区，平均厚度约达18m；第四象限为相对次厚度区域，煤层厚度在（D19）1.91m～（DFS-C02）17.3m，平均厚度在约10.6m，且第四象限西北部为相对高厚度区，平均厚度达13.6m；第二象限和第三象限为相对低厚度区，且煤层厚度增减趋势都为向x轴侧趋向于原点厚度增大，总体评价大佛寺井田煤层厚度呈现北东东向扩张式厚度递增（见图2）。

同样在大佛寺井田平面直角坐标系内，在第一象限及第四象限内，向x轴侧趋近并包含时，煤层底板埋藏深度递增，且第四象限东南南方向煤层底板埋藏深度增加（图3），结合大佛寺井田煤层厚度分布规律，可明显得出煤层底板埋深递增区域与煤层厚度递增区域基本吻合，进一步证实了聚煤期前基底格局及同沉积运动造就该井田煤层赋存基本格局。

图1　大佛寺矿井田构造示意图

图2　大佛寺矿井田煤层厚度等值线图

大佛寺井田地质构造格局与煤储煤层气含气量之间的关系

大佛寺井田安化向斜、祁家背斜、师家店向斜为该井田的主控褶皱构造，从钻孔勘探获取的煤储层吨煤含气量等值线与相应位置的井田褶皱构造图（图4）可明显得出：师家店向斜轴部至两翼转折端区域内，特别是其D20勘探钻孔与D81勘探钻孔之间为高含气量区域，且整体师家店向斜轴部高含气量条带受喜山早期形成的北东东向次生褶皱B1、B2、B3 、B4、B5、B6、B7、B8影响而呈现串珠状分布；祁家背斜轴部至两翼转折端区域内煤储层含气性没有明显规律的分布，只是在以D37勘探钻孔为界的轴部西段以北有相对较好的煤储层含气性；安化向斜井田控制相对小，勘探孔获取参数也少，没有明了规律。实际开发过程中的DFS-C02井（最高日产气量32000m3）、DFS-02井（最高日产气量16800m3）、DFS-05井（最高日产气量12000m3），这三口高产井均在师家店向斜D20勘探钻孔与D81勘探钻孔之间斜轴部至两翼转折端区域内，基本证实了上述煤储层含气量分布规律，并且显示出向斜控气的典型特征。

图3　大佛寺矿井田煤层底板等高线图

图4　大佛寺井田煤层气吨煤含气量等值线图

井田煤层气井井位优选意见

大佛寺井田自2009年至2014年共完成38口（组）煤层气井，取得了一定成果，从先期完成的煤层气井中选取具有代表性的6口井（表1），做以对比分析。DFS-02VR1井、DFS-C02井、DFS-05井位于D20勘探钻孔与D81勘探钻孔之间的高吨煤含气量区域中部与井田煤层厚度平面象限划分的第四象限西北部相对高厚度区的叠合区；且位于井田向斜轴部和次生褶皱B6背斜影响区内，也即在向斜构造控气但造就低渗透物性的煤储层之后由后期次生褶皱B6背斜进行渗。

表1　大佛寺井田煤层气井数据表

透性良性调节，使此3口井在依托较高煤储层厚度、吨煤含气量之下，再借助改良的煤储层渗透率而达到较好的产能。相比之下DFS-C03井、DFS-C04井处于D20勘探钻孔与D81勘探钻孔东南边缘瓦斯等值线最外围一般含量区域；并且位于井田平面象限划分第四象限南部的一般厚度区，而且此两口煤层气井控制区域与师家店向斜轴部以及B4背斜轴部相对较远，受向斜控气及后期次生褶皱改良作用量极小，因而产能表现较差。

也就是说厚度、吨煤含气量、构造控气、改造效应对大佛寺井田煤层气开发中井位优化、气井产能有重要影响；特别是在储层厚度明了情况下，构造控气及后期次生褶皱改良效应对于井位优化具有重要意义：向斜控气，然而向斜构造造就低渗透物性的煤储层，但后期次生褶皱对形成的低渗透性煤储层进行良性改造。

结语

通过煤层底板等高线与煤层厚度等值线的耦合，验证了聚煤期前的海西—印支运动构建的北东东向隆起与凹陷格局，确定了目前煤层厚度分布格局，后期NNWSSE方向的褶皱构造对整体煤储层赋存影响相对较小。

大佛寺井田褶皱控气有表现区域，并且显示出向斜控气的典型特征。

向斜控气轴部的低渗透物性的煤储层受后期次生褶皱的良性改造，并形成布井有利区。

王 谦 李宝印

1.陕西省煤层气开发利用有限公司；2.陕西新泰能源有限公司

10.3969/j.issn.1001-8972.2016.11.004