塔拉德萨依勘查区CS-1井煤层气储层特征分析

张 伟 周梓欣

(1.新疆煤田地质局综合地质勘查队,新疆 830009；2.新疆煤田地质局煤层气研究开发中心，新疆 830091)

塔拉德萨依勘查区CS-1井煤层气储层特征分析

张 伟1周梓欣2

(1.新疆煤田地质局综合地质勘查队,新疆 830009；2.新疆煤田地质局煤层气研究开发中心，新疆 830091)

本文以塔勒德萨依勘查区CS-1井所获得的煤储层参数和排采试验数据为基础，对勘查区内的煤储层特征进行了较系统的分析，结果表明CS-1井煤储层具有煤层埋深大、主力煤层间距小、顶底板封盖效果好、煤体结构较破碎、储层压力高、渗透率中等、含气饱和度与临储比高的特点。CS-1井主力煤层含气性和储层物性整体较好，具有较好的煤层气产能前景。勘查区内构造简单，煤层分布稳定，CS-1井在本区具有一定的代表性，通过对该井的分析研究，显示勘查区良好的煤层气开发前景。

塔勒德萨依勘查区 煤体结构 储层物性特征 临储比 含气饱和度

1 基本地质特征

1.1 构造特征

塔勒德萨依勘查区总体为一向西南倾斜的单斜构造，倾角多在10°～85°之间，沿走向和倾向变化较大，沿走向自西向东由10°变化到85°左右(15勘查线以东地层倾角较大，一般在60°～85°之间，15勘查线以西地层倾角较小，一般在10°～30°之间)，CS-1井地层角度为15°～20°，除勘查区东部1勘查线北端发现二条近东西走向的斜交断层F1和F2外，其余地段未发现大的断裂构造。勘查区构造复杂程度属中等类型，即“二类”(见图1、图2)。

1.2 煤层及煤质特征

(1)煤层厚度及埋深特征

CS-1井选择3层主力煤层进行生产试验，均位于西山窑组下段下部，煤层结构较简单，其中，B3煤层可采厚度平均3.5m， B4煤层可采厚度平均4.5m，B5煤层可采厚度平均4.7m。CS-1录井显示B3三层主力煤层埋藏深度在874～947m，整体埋藏深度较大，B3与B4煤层间距约40m，B4与B5煤层间距小于10m。

图1 塔勒德萨依勘查区构造纲要图

图2 CS-1井剖面图

煤层之间由粉砂岩、泥岩等隔水层隔离。B3煤层直接顶板为3.97m厚砂质泥岩，上覆8.65m厚细粒砂岩；直接底板为1.92m砂质泥岩，下伏地层为22.5m厚细粒砂岩。B4煤层直接顶板为1.36m厚砂质泥岩；直接底板为1.58m厚泥岩，下伏约20m地层为细粒砂岩与砂质泥岩非等厚互层。B5煤层直接顶板为1.4m厚粉砂岩，上覆33.2m厚细粒砂岩；直接底板为1m厚粉砂岩，下伏地层为细粒砂岩与泥岩、砂质泥岩互层。三层主力煤层顶底板岩性均有利于煤层气富集。

(2)宏观煤岩及煤体结构特征

勘查区煤层宏观煤岩特征为黑色，块状、碎块状及粉未状，性脆、易破碎，蜡状-沥青光泽，参差状、平坦状断口，条带状结构，水平层状构造，节理及内生裂隙发育。宏观煤岩组分以暗煤为主，亮煤次之, 丝炭少量，镜煤微量。宏观煤岩类型为暗淡型煤。根据煤层取心结果显示，本井B3、B4、B5煤均为块粉煤，为碎裂煤、碎粒煤这种类型的构造煤。

(3)显微煤岩及煤质特征

本区主力煤层有机显微组分均以镜质组为主，平均64.8%，惰质组次之，平均35.2%，壳质组基本不发育。无机显微组分以黏土类矿物为主，硫化物类、碳酸盐类、氧化硅类含量次之。煤层镜质组反射率为0.56%～0.67%，平均为0.64%，属于低变质的烟煤阶段。CS-1井主力煤层属于低水分、低中灰、高挥发、特低硫煤，其煤样的工业分析见表1。总体来看，主力煤层的煤岩煤质特征有利于煤层气的生成和储集。

表1 CS-1井工业分析成果表

2 煤储层物性及含气性特征

2.1 储层压力、地温梯度、渗透率特征

本井储层压力梯度为0.84～0.98MPa/100m，属于低压储层和正常压力储层。地温在3.5～34.0℃之间，地温梯度(平均值)为1.74℃/100m，属正常地温变化。渗透率中等。地层压力、地温、渗透率特征均显示有利于煤层气的抽采。

2.2 储层含气性特征

(1)煤的吸附特征

煤层气以游离、吸附和溶解三种状态赋存于煤层中，主要为吸附状态，其中吸附气占90%以上。主要成分为甲烷，占85%～90%以上。因此，煤吸附甲烷的性能成为定量研究煤层甲烷储集条件的重要指标，它能综合反映煤岩温度、压力、煤质等条件对煤吸附能力的影响。按照现在煤层气吸附理论，当温度一定时，煤岩对甲烷的吸附量服从朗格缪尔(Langmuir)等温吸附方程：V=VL×P/(PL+P)

式中:V为吸附量，m3/g；VL为Langmuir体积，m3/t,表示每吨煤的表面覆盖满单分子层时的吸附量；P为平衡气体压力，MPa；PL为Langmuir压力,MPa，代表吸附达到最大吸附量一半时对应的平衡压力。

(2)根据实测含气量及等温吸附实验，本井B3、B4、B5煤层煤层含气量高，在6～10m3/t之间；兰氏体积中等，在15m3/t左右；兰氏压力在2～3MPa之间。根据实测含气量和等温吸附实验数据，得出主力煤层临界解吸压力在3～5MPa之间，临界解吸压力较大，反应该区煤层气易于排水产气。

2.3 储层开发特征

(1)解吸压力

临界解吸压力与储层压力的比值称为临储比，其决定着煤层气井产出的难易程度，值越大说明产气越容易，本井B3煤的临储比为0.56，B4煤层临储比为0.56，B5煤层临储比为0.53，说明该区三层主力煤层在降压一定幅度后，就可使得吸附态的煤层气发生解吸。同时，气井的最大产气量与拟临储比具有一定的线性正相关，煤层拟临储比越高，气井产能越好。

(2)饱和度

含气饱和度是指实测含气量与实测储层压力投影到吸附等温线上所对应的理论含气量的比值。在煤层气开发过程中，含气饱和度的高低决定着单井产气的早晚，含气饱和度高，煤层气开发排水降压较小幅度，就会有煤层气产出，并且饱和度越高煤层气单井产量就越理想。本井三层主力煤层含气饱和度均大于80%，为高饱和度煤储层，有利于煤层气的抽采。前人认为临储比0.6，含气饱和度80%，是决定该煤层气井是否能够成为高产井的前提，故本井具有高产井的前景。

3 结论

(1) CS-1井三层主力煤层所处地层构造简单，无断层发育，且顶底板封盖及隔水效果好，有利于煤层气的聚集和存储。

(2)CS-1煤储层埋深较大，属于高深度储层，煤层含气量高，储层压力正常，渗透率中等，煤层气渗流能力较好，有利于地面煤层气的开采。

(3) CS-1井三层主力煤层临储比和含气饱和度特征均体现出该井具有煤层气高产井的前景。

(4) CS-1井采用注水压裂的储层改造措施，煤层气抽采利用排水降压式地面煤层气开发技术。目前该井已排采两个月，总压降约2MPa，日产气量已达400m3/d，储层特征及工程试验结果均显示出该井具有较好的煤层气产能前景，同时，通过对该井煤层气地质特征和排采特征的研究，也在一定程度上反应了勘查区良好的煤层气开发前景，对整个勘查区后续的煤层气工作具有一定的指导意义。

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(责任编辑 刘 馨)

Analysis of the Characteristics of Coalbed Methane Reservoir of CS-1 Well in Taladesayi Exploration Area

ZHANG Wei1, ZHOU Zixin2

(1. Comprehensive Survey Team of Xinjiang Coalfield Geology Bureau, Xinjiang 830009;2. Coalbed Methane Research & Development Center, Xinjiang Coalfield Geology Bureau, Xinjiang 830091)

In this paper, the reservoir characteristics of the coal exploration area is analyzed systematically according to coal reservoir parameters and gas drainage test data obtained from CS-1 well in Taladesayi exploration area. The research shows that the coal reservoir of CS-1 Well has the following characteristics: the depth of coal seam is large, the space between main coal seams is small, the sealing ability of the roof and floor is strong, the coal structure is a little shattered, the reservoir pressure is high, the permeability is medium, and gas saturation and the ratio of critical desorption and reservoir pressure is high. As the gas content and reservoir characteristics of the main coal seams in CS-1 well as a whole is good, CS-1 well has good prospects of CBM production capacity. Since the structure of the exploration area is simple and the distribution of coal seams is stable, CS-1 well in this area is representative to a certain extent. Through the analysis of the well shows good prospects for the development of coalbed methane at the exploration area.

Taladesayi exploration area; coal structure; reservoir characteristics; ratio of critical desorption pressure and reservoir pressure; gas saturation

张伟，男，工程师，本科学历，从事煤田地质及煤层气地质的研究和勘查、开发工作。