贵州煤层气地质特点与勘探开发对策分析

陈兴祥，邓 宇

（贵州天然气能源投资股份有限公司，贵州贵阳 550081）

近些年贵州不断提高煤气层勘探开发的速度，在六盘水和毕节等地突破煤气层工业发展，提高了煤气层企业的经营信心，并且引起全国的关注。贵州煤层气资源主要储存在晚二叠系龙潭组和长兴组，贵州煤层气资源量居于全国第二。在“十三五”发展期间，贵州省政府提出“气化贵州”的发展目标，明确贵州能源产业的重点是煤层气，并且计划在省内建设两到三个煤气层开发示范基地，因此需要客观地认识贵州煤层气地质特点，结合贵州煤层气地质特征提出合适的煤层气窥探开发技术。因此本文分析了贵州煤层气地质特点，并且通过贵州煤层气开发工程总结适合贵州煤层气地质特点的勘探开发对策，指明贵州煤层气开发工作的技术方向，为贵州煤层气勘探开发提供参考依据。

1 贵州煤层气地质条件特征

贵州煤层气形成期在晚二叠世龙潭期，在我国南方地区，贵州煤层气资源占据较大的优势，在构造演化过程中经过多起发展，发生了强烈的分异，在沉积发展过程中发生了海陆交互和平面分异等，因此导致贵州煤层气地质条件比较鲜明。通过了解贵州煤层气的地质特点，可以制定出科学的勘探开发措施，同时可以提高贵州煤层气勘探开发技术的针对性。

1.1 一弱

龙潭组含煤地层具有较差的富水性，地下水缺乏动力，整体流量比较少。煤矿床的补给水源通常是降雨，因此当地的水文地质条件非常简单。通常是在碎屑岩地层中存在煤层。煤层和灰岩以及地表水之间具有相对隔水层。断层带和破碎带具有较弱的富水性和导水性，无法形成水力联系通道，煤层和地表水之间不存在水力联系。这一特征是因为贵州煤层气具有较高含气量，如选用常规技术不利于开采贵州煤层气。

1.2 两多

贵州煤层气具有较多的空气构造类型和煤层层数。在后期改造工作的影响下，贵州煤层气不断被分割，形成多个独立次级向斜单元。贵州煤层气总体构造特征是向斜控气。针对整个区域，贵州六盘水煤田主要类型是隔槽和隔挡式褶曲，断层具有多样性的性质，并且已经严重破坏现有的煤层结构。织纳煤田的主要类型为短轴式褶曲，整体结构非常简单，并且完好地保存煤层结构。上二叠一共具有8～58层的煤，其中可以开采的是1～24层，因为聚煤期大地构造背景存在制约作用，导致贵州煤层气不同于其他地区的地质条件，因此需要提出新的思路和方法开发煤层气。

1.3 三高

贵州煤层气资源丰度比较高，具有较高的含气量和地应力以及储层压力。煤层具有较高的含气量和资源丰度，说明贵州煤层气具有丰富的资源，储层能量非常大，贵州煤层气具有较高的储层压力和地应力，说明当地渗透率比较低，等效煤储层处于欠压的状态。

1.4 四大

四大指的是贵州煤气层资源量和煤级变化，以及煤层渗透性变化、地质条件垂向变化比较大，贵州地区煤层气资源量非常高，在全国煤层气资源总量中占据18%以上，占据华南地区总量的63%以上。贵州地区的主要煤炭资源为变质烟煤——高煤级煤，同时还产出肥煤——无烟煤等，整体煤级呈现带状分布，这是构造条件带来的结果，含煤地层的地下流体缺乏交换，因此不同煤层群具有独立的煤层气系统。

2 贵州煤气层开采工艺的适应性

2.1 连续油管压裂工艺技术

当前在煤气层开车带过程中广泛利用连续油管压裂工艺技术，这项技术的成本比较低，同时具有较高的工作效率，排量非常大，并且具有较高的产量。连续油管压裂工艺技术利用连续油管，注入支撑剂和压裂液，对于储层实施压裂改造。

在煤层层数较多的煤层适合利用连续油管压裂工艺技术，可以分层压裂薄煤层的小井眼。贵州龙潭组煤层具有较弱的富水性，并且层次较多，煤炭埋藏比较浅，因此适合利用连续油管压裂工艺技术。

2.2 水力压裂工艺技术

水力压裂工艺技术可以实现煤气层增产目标，最经济实用的方案是组合利用清洁压裂液和活性水压裂液以及石英砂。活性水压裂液包括助排剂和氯化钾以及清水，如果煤层气处于背斜部位，在利用活性水压裂施工过程中，需要合理设置施工参数，前置液量比较少，施工排量和砂比浓度都要较低，此外要利用较多的携砂液量。如果煤气处于向斜部位，并且煤储层具有较高的渗透率，在施工中需要利用段赛技术。如果煤储层具有较低的渗透率，需要利用中高砂比的施工方式。

压裂用支撑剂具有较多的石英砂，石英砂的相对密度为2.65左右，体积密度在1.70g/cm3左右，整体价格非常低，同时具有较低的抗压强度和硬度，因此适用于浅层中低层煤层压裂工作，此外可以组合利用粗砂和中砂以及粉砂。

2.3 N2泡沫加砂压裂工艺技术

在低压和低渗的地层中适合利用N2泡沫加砂压裂工艺技术，N2泡沫加砂压裂工艺技术主要包括氮气和液体以及表面活性剂等。N2泡沫加砂压裂工艺技术利用诱生裂缝排液，不会破坏储层。在施工中利用的液量比较少，不会引发煤层污染问题。N2泡沫加砂压裂工艺技术的滤失比较小，比较容易制造长而宽的裂缝。此外具有很强的携砂和悬砂能力。煤层气具有较快的解吸速度。但是N2泡沫加砂压裂工艺技术具有较高的成本，要求地层温度在31℃以上，同时很难控制泡沫质量。因为贵州织纳煤田部分向斜煤层，因为地层温度在40℃以上，因此适合利用N2泡沫加砂压裂工艺技术。

2.4 丛式井压裂工艺技术

丛式井井身结构包括4口井，需要结合井网部署方式，控制靶心偏移距离在150～170m，在目的层形成井网。为了保障泵工作正常性，需要控制井斜角在250°以内。开发丛式井的过程中主要是利用煤层压裂技术和空气钻井技术。在投产丛式井之前，需要经过压裂工序，根据工作要求控制压裂液的规模和加砂量。织纳煤田中南部保存完好的煤层原生态结构，同时具有复杂的地貌，地形被严重切割，同时具有较大的高差，因此有利于利用丛式井压裂工艺技术，可以满足地质条件需求。

3 贵州煤层气勘探开发战略

在我国煤层气产业发展过程中，贵州省占据重要地位。为了更好地勘探开发贵州煤层气，需要加强煤气层开发，降低煤矿瓦斯事故发生率，需要结合贵州煤层气地质条件制定科学的勘探开发方案。

3.1 明确贵州煤层气资源潜力

首先需要选用先进的评价方法，提取勘探资料中有关贵州煤层气的地质信息，明确贵州煤层气资源的数量和质量等，从而可以客观地评价贵州煤层气资源特性。其次需要分析贵州煤层气含气性和渗透性等，确定贵州煤层气的关键地质控制因素，根据成藏效应精细的预测煤层气富集高渗地带，从而确定贵州煤层气的勘探方向。最后需要评价贵州煤层气的可采性，结合构造应力场和地下水动力场以及煤层岩石力学性质等方面，明确贵州煤层气的开发地质条件，从而可以合理选配贵州煤层气开发工艺技术。

3.2 各种煤层气开发技术的适应性

我国不断引进国外先进的煤层气开发技术，但是应用效果存在较大的差异性，因此需要分析贵州煤层气开发技术的适应性。首先需要考虑先进技术是否适合贵州煤层气地质条件，其次需要考虑技术是否可以满足贵州煤层气资源开发需求。为了有效开发贵州煤层气资源，需要加强自主研发合适的技术。因此分析开发技术的适应性，不仅需要结合贵州煤层气结构的特征，还要结合贵州省特殊地质条件，结合区块煤层气地质条件，总结前期煤层气勘探开发实验经验，对比分析不同技术的开发勘探效果，从而制定适合贵州煤层气的技术方案。

3.3 合理制定贵州煤层气资源勘探开发的战略规划

根据贵州省全省的能源结构，统筹规划贵州煤层气勘探方向和开发模式等。分类分级贵州煤层气地质选区。根据贵州煤层气地面开发情况，综合分析经济性和技术性等因素，确定煤气层分期勘探的方向。结合技术适应性分析结果和地质选取结果，参考资源开发经验，建立贵州针对性的煤层气开发模式，明确贵州煤层气开发步骤，结合资源分布情况，制定贵州煤层气利用方案。

结合贵州工作成果，因为织纳煤田整体地质条件比其他地区要好一些，可以开发为基地，因此可以将其作为贵州煤层气勘探开发的主要发展区域。在贵州煤层气开发过程中可以借鉴晋城开发模式，结合利用矿井长钻孔顺层密集抽采和围绕东区域地面规模性预抽采方式，在开采区域利用地面直井和丛式井组，保障煤层气综合集输效果。六盘水煤田可以利用淮南模式，利用远距离保护层采动卸压，利用矿井瓦斯抽采方式，结合地面抽采技术，有效抽采采动区煤层气。利用上述实践，可以分析不同煤层气开采技术的适应性，总结适合贵州省条件的开发模式。

3.4 判断地质条件的适应性

近些年相关部门致力于引进煤层气挖掘措施。但是很多地块的煤层气综合挖掘效果并不理想，这是因为当地地质要素不适合全方位的开发煤层气，为了改变工作现状，相关部门需要关注当地地质的适应性，根据地质要素制定针对性的开发规划。同时需要在全省角度拟定煤层气的勘探规划，符合煤层气的开发目标。此外需要结合地质选取，拟定响应的开发模式和勘探煤层气方向，确定煤层气相应的开发步骤，结合综合分布特征优化贵州煤层气开发效果。

4 结束语

贵州煤层气地质条件非常复杂，勘探开发起步较晚，很多地质资料来源于煤矿地质钻孔分析，未开展大面积的二维或三维地震勘探，地质资料分析有待进一步加深。另外，贵州煤层气勘探受阻于矿权划分，目前主要是省内乌江能源集团，盘江煤电集团在做煤层气勘探，虽然中石化在毕节织金做了一些勘探，但整体勘探进展有限，国内主要煤层气勘探企业仍无法参与贵州煤层气勘探开发工作，导致贵州煤层气整体勘探进度缓慢。贵州未来煤层气勘探开发需要制定科学的开发战略方案，需要走捷径路线。必须结合贵州煤层气地质特征，充分利用国内成熟的钻完井技术、储层压裂改造技术、智能排采技术等，优选开发技术路径，破除矿权壁垒，引进优质企业形成良性竞争，形成产业规模，为 “气化贵州”“绿色贵州”助力。