新疆阜康白杨河矿区产气量、产水量与流体势的关系

崔德广 姜春露

(1.新疆煤田地质局一五六煤田地质勘探队，新疆 830009;2.安徽大学资源与环境工程学院，安徽 230601)

新疆阜康白杨河矿区产气量、产水量与流体势的关系

崔德广1姜春露2

(1.新疆煤田地质局一五六煤田地质勘探队，新疆 830009;2.安徽大学资源与环境工程学院，安徽 230601)

煤层气排采首要条件是要使煤储层压力降下来，选择合适的排采工艺技术可以把煤层中的水合理地排出来，从而实现降压目的，在排采过程中分析产气量、产水量以及流体势之间的关系，证实三者之间存在一定的相关性，对将来煤层气水文地质选区有一定的指导意义。

产水量 产气量 流体势 储层压力

阜康白杨河矿区煤炭资源丰富，煤变质程度中等，煤层气含量高，同时，煤储层物性较好，有利于煤层气的赋存和开发。示范区西距阜康市和乌鲁木齐分别为40km和100km，进行煤层气开发利用，可以就近为两个城市生产生活供气，缓解目前天然气紧缺状况。通过示范区煤层气的开发利用，对阜康煤层气的开发技术进行研究，以示范区开发的成功经验，引导和推动快新疆低煤阶煤层气产业的发展。通过示范区煤层气的生产与煤矿开采的有机结合，充分体现先采气后采煤的理念。

示范区主要含煤地层为八道湾组下段(J1b1)和八道湾组中段(J1b2)。开发的3套主力煤层39号、41号、42号全部位于八道湾组下段。

1 煤层气藏封闭保存条件

煤层气藏的封闭不同于常规游离天然气的封闭。新疆阜康地区煤层气藏封闭类型为：非含煤岩系对整个八道湾含煤岩系的一级封闭，与八道湾含煤岩系呈整合接触的上覆下侏罗统三工河组合下伏三叠系黄山街组是受构造运动影响，地层挤压变形、抬升剥蚀严重，对气藏的封闭性较弱；含煤岩系内部围岩对煤储层直接顶底板和煤层浅部的烧变岩潜水层封闭构成的二级封闭且为该气藏的主要封闭，八道湾上段、中段地层以及下段内非含煤岩层发育稳定对八道湾下段主要含煤气藏起到了很好的封闭作用，同时主要含煤层在地表形成的烧变岩层即是良好的透水层也是良好的贮水层，对气体的逸散起到了很好的封堵作用；由于煤层直接顶底板围岩受构造应力作用破坏明显，它对气藏的三级封闭作用较弱。只有不同级别封闭联合作用，才能缓解煤层气藏成藏过程中热力学条件变化引起的流体变化对封闭的冲击作用，尤其本区受燕山和喜山构造运动破坏作用明显，二级封闭含煤岩系中含承压岩层和烧变岩潜水层对气藏的破坏起到了良好的封闭作用。

本区煤层气藏主要生成期是深成变质期，在煤层气生成到一定数量以后，煤系地层被抬升剥蚀，不同的是本区煤层受构造挤压作用明显形成于向斜的一翼，煤层倾角发生急倾斜变化，越往向斜轴部煤层气藏保存越好，煤层水的封闭作用越显著。通过对示范区煤系地层的分布特征、煤层气控气地质条件和富集规律的研究，煤层气资源主要分布在八道湾组下段的39号煤层、41号煤层及42号煤层(表1)，三套主力煤层在全区分布稳定，厚度大、含气量高，煤层分别控制了一定的储量规模，试采成果也已证实了这三套煤层具有较好的产能潜力。

表1 示范区39号、41号及42号煤层气藏特征汇总表

2 煤层流体性质

煤层中流体包括煤层水和煤层气两种流体，对于气体组分，样品采自试气阶段井口的气样和取心井水样进行实验室分析。

2.1 气体成分

在研究区内施工煤层气井的测试表面，煤层气含气量在6～15m3/t，平均8m3/t；甲烷含量64%～89%，平均82%；含气饱和度在42%～65%之间，平均56%；各个煤层略有不同。研究区地层倾角约45°左右，随着埋深的增加，含气量也会增大，含气饱和度也逐步增大，甲烷的含量也会增大。总体上，阜康白杨河煤区各煤层含气性特征相似，上部煤层为火烧区，含气饱和度降低，越往深部煤层含气量越高。煤储层物性好，渗透性较好，排水降压效果明显，煤层气解吸运移容易，游离气含量相对较大。

2.2 吸附特征

研究区39号煤储层镜质组最大反射率为0.65%～0.71%，41号煤储层为0.74%～0.78%，42号煤储层为0.76%～0.80%。39号煤储层的兰氏体积为26.54～31.21m3/t，兰氏压力为2.12～2.31MPa；41号煤储层的兰氏体积为28.69～33.45m3/t，兰氏压力为2.43～2.48MPa；42号煤储层的兰氏体积为33.37～34.60m3/t，兰氏压力为2.27～2.52MPa。

2.3 地层水性质

通过测试，示范区煤层水矿化度11778～13295mg/L，硬度170.64～346.78mg/L，PH值在7.7～8.2，因此，煤层水型属弱碱性，NaHCO3型，煤层压裂是采用活性水(2%KCl)。

3 产气量与流体势的关系

示范区流体势总体上呈东西两边高，中间转折部位低的特点。另外，从示范区煤层气井产气现状与储层流体势的叠合关系可以看出，本区流体势相对较高部位井的产气效果比较好，而在流体势低部位的井，产气效果都不太好，甚至不产气。分析认为，地层流体流动的趋势是从流体势高的地方向流体势低的地方流动，高势区的井容易降压，因此产气效果好，而低势区的井不容易降压，因此产气效果不好。

4 产水量与流体势的关系

总体上，处于流体势低部位的井产水量较大，而处于流体势高部位的井则产水量较小。分析认为，由于本区流体势呈现东西两边高，中间部位低的特点，因此地层流体的流动趋势是由东西两边向中间转折部位汇集，所以导致地层中间转折部位的FS-25、FS-26和FS-27井产水量特别大。这也说明本区井的产水量受流体势控制的影响。

5 开发井的井型类型

示范区煤层气分布受重力分异作用明显，下部煤层水多，上部游离气相对较多，储层压力表现为煤层水压力显著，排水降压的效果明显，上部煤层水排掉储层就会开始解析产气，与水平煤层存在较大区别。煤层水分布赋存特征受储层裂隙系统制约，由于煤层的倾角较大，煤层水存储及渗流的优势方向是垂直向下的方向，井型的选择需要逐步排水采气，压降范围在水平方向连通扩展，解析面积更大，能够提高单井产量和采收率，因此开发井型增加顺煤层倾向钻机。

6 结论

煤岩含水性和产气量分布规律跟储层流体势有直接关系，煤岩含水层的补给条件是通过煤储层压力间接对煤层气产率产生影响。首先，煤岩含水层的补给条件影响煤岩含水层的初始储层压力状态;其次，煤层气开采时，补给条件影响了储层压力降低的快慢。当煤岩含水层的补给量大时，排水产生压力降的速度就慢。所以，在煤层气水文地质评价选区时，弄清楚煤系地层与地表水及相邻含水层之间的水力联系是非常重要的一项工作。

[1] 桑树勋,秦勇,傅雪海,等.陆相沉积煤层气地质-以准格尔、吐哈盆地为例[M].徐州:中国矿业大学出版社,2001.147-151.

[2] 《新疆阜康市白杨河矿区煤层气开发利用先导性示范工程排采技术研究报告》[R],新疆煤田地质局一五六煤田地质勘探队，中联煤层气国家工程研究中心有限责任公司.2015.

[3] 尹淮新.浅析阜康煤矿区煤层气勘探开发[J].陕西煤炭,2009(3):24-26.

[4] 林良俊.煤层气储层工程的地下水行为研究[D].中科院地质及地球物理所,北京:2001.

(责任编辑 王一然)

Relationship between Gas Production, Water Production and Fluid Potential in Baiyanghe Area in Fukang

CUI Deguang1, JIANG Chunlu2

(1.No.156 Coalfield Geological Exploration Team of Xinjiang Coalfield Geology Bureau, Xinjiang 8300092; 2. School of Resources and Environmental Engineering,Anhui University,Anhui 230601)

Coalbed methane is a prerequisite to make the coal reservoir pressure drop down, select the appropriate drainage technology can be put in the coal seam water reasonably discharged, so as to achieve the purpose of decompression drainage, to analysis of the relationship between gas and water production and fluid potential in the process, there is a certain correlation between the three confirmed，it has a certain guiding significance for the future coalbed methane hydrogeology district.

Water production; gas production; fluid potential; reservoir pressure

新疆自治区地质勘查基金资助项目(N14-4-XJ01)国家科技重大专项资助项目(2016ZX05043-003)

崔德广，男，水文地质工程师，工作单位新疆煤田地质局一五六煤田地质勘探队。