川南石宝矿段煤层气开发方式研究

2017-01-10 02:55:51万志杰周加佳
中国煤层气 2016年1期
关键词:羽状开发方式矿段

刘 磊 万志杰 乔 康 周加佳 白 优 张 真

(中煤科工集团西安研究院有限公司,陕西 710054)

川南石宝矿段煤层气开发方式研究

刘 磊 万志杰 乔 康 周加佳 白 优 张 真

(中煤科工集团西安研究院有限公司,陕西 710054)

针对煤层气不同开发方式的地面条件、地质条件、技术工艺水平以及钻井投资等方面的特点,对不同开发方式的适应性进行了分析;结合川南石宝矿段的地质、水文、目标煤层、渗透率以及含气量等条件,在当前煤层气开发技术与社会经济发展水平下,提出了适宜该矿段的煤层气开发方式:地面垂直井作为川南石宝矿段煤层气开发的主要方式。

煤层气 开发方式 川南石宝矿段

1 川南石宝矿段概况

1.1 地质构造及目标煤层特征

石宝矿段位于古蔺复式背斜南翼的次级褶皱—石宝向斜东段。矿段内含煤地层为龙潭组,共含煤11~24层,其中上部、局部、全区可采的煤层有C11、C13、C14、C15、C17、C20、C23、C24、C25煤层,全区煤层总厚度为10.16m,含煤系数为12.37%。通过对全区分布的钻孔资料分析得知:C17和C25煤层为全区稳定可采煤层。

(1)煤体结构

C17、C25煤为构造煤。煤岩描述特征表述:C17煤主要为碎裂结构,取心煤样煤体为钢灰色,似金属光泽;煤岩成分以暗煤为主,亮煤次之,参差状、棱角状断口,煤体较坚硬,煤中发育大量构造滑面和擦痕。C25煤主要为碎裂-碎粒结构,取心煤样煤体为钢灰色,似金属光泽,总体光泽较强,煤岩成分以镜煤和亮煤为主,呈线理状~细条带状,煤体坚硬,部分疏松,手捻成粒状、粉状。

(2)含气量

C17煤层共计取得5组煤心测试样品,取样测试结果显示其空气干燥基含气量7.14~15.36cm3/g,平均12.20cm3/g。C25煤层共计取得4组煤心测试样品,取样测试结果显示其空气干燥基含气量为1.42~9.06cm3/g,平均4.92cm3/g。

1.2 水文地质条件

矿段内含水层岩性主要为石灰岩,其次为砂岩;隔水层岩性主要为泥岩,含水层、隔水层相间成层产出。矿段内主要含水层由上至下依次为三叠系雷口坡组、嘉陵江组岩溶强含水层、三叠系下统飞仙关组下段岩溶裂隙含水层、二叠系上统长兴组岩溶裂隙含水层和二叠系中统茅口灰岩含水层。主要隔水层由上至下依次为三叠系下统飞仙关组上段相对隔水层、二叠系上统龙潭组隔水层。

本区内弱~中含水层较多,且含煤地层龙潭组属于弱含水层,隔水性能良好,加之目标煤层C17、C25煤层底板距茅口组灰岩尚远,因此形成了较好的隔水层分布,使其与含水层沟通能力减弱,故该矿段水文地质条件对煤层气开发影响较小。

2 煤层气开发方式适用条件

国内地面煤层气开发方式主要以地面垂直井、丛式井、U型井、羽状水平井等。对煤层气开发方式的合理选择能够促进经济效益实现最大化,同时会影响气井的产能及抽采率。对比国外煤层气勘探开发,并结合国内开发实践,根据煤层气不同开发方式的技术和工艺,对其适应条件进行分析(表1)。

表1 煤层气不同开发方式的适用条件

3 石宝矿段煤层气开发方式适用性研究

煤层气开发方式主要从矿区构造条件、目标煤层数、煤体结构、含气量、煤阶、渗透性、工艺技术、钻井投资成本等方面考虑。现对石宝矿段煤层气开发方式与煤层气开发适用性条件作对比分析(见表2)。

地质构造:石宝矿段地质构造复杂,该矿段内含有对煤系破坏较大的断层;不符合羽状水平井、U型井、水平井对构造条件的要求,即简单-较简单。因此,该矿段内不宜采用羽状水平井、U型井以及水平井开发方式。

目标煤层特征:石宝矿段主要开发C17、C25煤层,属于多煤层开发,且煤层埋藏较深(700~1000m);不符合羽状水平井、U型井、水平井对构造条件的要求,即400~800m。因此,该矿段内

表2 石宝矿段煤层气开发方式适用性

注:Y—适用;N—不适用

不宜采用羽状水平井、U型井以及水平井开发方式。

煤体结构:石宝矿段C17、C25煤为碎裂-糜棱煤结构,不符合羽状水平井、U型井、水平井对构造条件的要求,即碎裂-原生煤结构。因此,该矿段内不适宜本区羽状水平井、U型井以及水平井开发方式。

技术及工艺:丛式井作业难度大,每一口定向井都必须完全达到设计标准,否则会增大后期在区块内整体开发的难度;丛式井开发工艺的技术成熟度较低,远低于地面垂直井、U型井和羽状水平井,且在现有的钻井设备及技术条件下,丛式井的井眼轨迹、中靶精度等技术难度较大。因此,该矿段内不宜采用丛式井开发方式。

钻井投资成本:羽状水平井、U型井、丛式井、水平井对其所用钻井设备要求很严格,因此其投入成本很高,远远高于地面垂直井。

综上所述,从地质结构、目标煤层特征、煤体结构、技术及工艺、钻井投资成本方面分析,可以得出:地面垂直井开发方式优于羽状水平井、U型井、丛式井以及水平井开发方式。

[1] 汤达祯,刘大锰,唐书恒,等.煤层气开发过程储层动态地质效应[M].北京:科学出版社,2014.

[2] 李鸿业.世界主要产煤国煤层气开发前景[J].中国煤层气,1995(2):35-37.

[3] 张新民,赵靖舟,张培河.中国煤层气技术可采资源潜力[J].煤田地质与勘探,2007,35(4):23-26.

[4] 秦勇,桑树勋,傅学海,等.中国重点矿区煤层气资源潜力及若干评价理论问题[J].中国煤层气,2006,3(4):17-20.

[5] 张培河,张明山.煤层气不同开发方式的应用现状及适应条件分析[J].煤田地质与勘探,2010,38(2):9-13.

[6] 何俊宏,巫晓兵,等.川南古叙矿区石宝矿段煤层气地质主控因素分析[J].中国煤层气,2012,9(5):12-15.

[7] 张洪,何爱国,谭成锦.煤层气储层类型及配套钻井方案概述[J].中外能源,2010,15(11):50-52.

(责任编辑 王一然)

Research on CBM Development Modes in Shibao Mine Section of South Sichuan

LIU Lei, WAN Zhijie, QIAO Kang, ZHOU Jijia, BAI You, ZHANG Zhen

(Xi’an Research Institute of China Coal Technology and Engineering Group Co., Ltd, Shaanxi 710054)

Aimed at the characteristics of different development modes of CBM, and according to the ground conditions, geological conditions, technology and investment of different development modes, the adaptability of the main development modes is studied, combining the mine geology, hydrogeology, the target of coal seam, permeability and gas content of Shibao Mine Section of South Sichuan. Under the present technical and economic conditions, corresponding CBM development way is proposed, and vertical wells are the best development mode in this area.Keywords:CBM; development mode; Shibao Mine Section of South Sichuan

国家科技重大专项资助项目(2011ZX05040-003)

刘磊,男,陕西榆林人,硕士,助理工程师,从事煤层气资源勘探开发以及安全科学与工程技术研究。

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