焦作煤田煤層氣地質特征與勘察開發方案的研究

孔繁華

摘 要:焦作煤田作為我國煤炭能源儲備的主要富集區,是我國煤炭資源勘探和開采的重要區域。本文從對焦作煤田煤層氣地質特征的介紹談起,然后系統的分析了焦作煤田煤層氣勘探的注意事項及相應技術難點的解決方案,緊接著就焦作煤田煤層的勘探開發方案進行了詳細的說明,然后對焦作煤田煤層勘探開發方案的應用前景進行了展望。

關鍵詞:焦作煤田煤層地質特征勘探開發方案

中圖分類號:P618.11 文獻標識碼:A 文章編號1672-3791(2012)06(b)-0105-01

1 焦作煤田煤層地質特征概述

焦作煤田煤層地質構造多為石炭系中的薄層灰巖。石炭系有5～11層薄層灰巖,其中第八層灰巖和第二層灰巖分布比較穩定,八灰厚約6～10m,二灰厚約4～21m,含裂隙巖溶水。八灰和二灰均位于大煤之下,距煤層分別是20m和70m,是煤層底板充水含水層,常造成礦井底板突水。石炭系薄層灰巖地表出露很小,直接接受大氣降水入滲補給量非常有限,僅在近山前及九里山、演馬礦一帶與第四系松散沉積物條帶狀接觸的區域,接受上部空隙水的越流補給。因此,焦作煤田煤層地質構造對煤礦的生產容易構成威脅。

2 焦作煤田煤層勘探的注意事項及相應技術難點的解決方案

由于當前焦作煤田煤層氣具有分布較深、地質結構復雜以及巖性差異大的特點,這些特點也就決定了焦作煤田煤層氣勘探的復雜以及勘探技術的難度。結合一些關于焦作煤田煤層氣勘探的實例,筆者認為當前焦作煤田煤層氣勘探的注意事項及相應技術難點的解決方案如下。

2.1 明確煤田煤層氣的地質構造類型,結合其地質構造提出相應的地層分析方法

為了提高焦作煤田煤層氣的勘探效率,在開展相應煤田煤層氣的勘探工作之前,要明確深層煤田煤層氣的地質構造類型,在科學判斷其地質構造類型的前提下,根據其地質構造特點提出相應的地層分析方法,有效分析相應煤田煤層氣的性質、特征以及形成原因等,這也是開展相應煤田煤層氣勘探工作中一個最為重要的注意事項。

2.2 有效利用地震勘探法來解決因煤田煤層氣地質的特殊性給勘探開發帶來的技術難題

焦作煤田煤層氣的地質特性都比較復雜,依靠常規的勘探技術是不能有效解決相關煤田煤層氣的勘探過程中的各項難題的,而地震勘探法是針對焦作煤田煤層氣的那些復雜的地質特性,為有效解決相應煤田煤層氣的勘探過程中的各種因地質的特殊性給勘探工作帶來的技術難題,在常規的勘探技術的基礎上作了相應改進的一種有針對性的,針對焦作煤田煤層氣的勘探技術,所以在焦作相關煤田煤層氣的勘探的過程中要充分利用地震勘探法來有效解決因焦作煤田煤層氣地質的特殊性給勘探工作帶來的種種技術難題。

2.3 充分利用成像測井解釋勘探新技術,有效提高煤田煤層氣的勘探效率

成像測井解釋勘探新技術可以對煤田煤層氣的復雜儲藏空間以及煤田煤層氣的非均質性等進行科學的分析,該技術可以充分實現對焦作煤田煤層氣儲藏情況的精細評價,并能根據評價結果有效結合煤田煤層氣勘探中所需要的那些有關常規測井以及地質特點分析等其他方面的資料,系統的建立焦作煤田煤層氣儲藏的成像模式,根據成像模式來科學分析要勘探的焦作煤田煤層氣儲層的特征和狀況,進而在實施煤田煤層氣的勘探工作中,有效提高相應煤田煤層氣的勘探效率。

3 焦作煤田煤層氣勘探開發方案

3.1 深井和超深井煤田煤層氣勘探鉆井開發方案

深井和超深井鉆井技術是焦作煤田煤層氣勘探開發中比較常見的一種勘探鉆井技術,所謂的深井是指井深在4500米至6000米范圍內的鉆井,而超深井為井深在6000米以上的鉆井。深井和超深井深層石油儲層鉆井技術是煤田煤層氣勘探開發必不可少的核心技術,在我國對煤炭能源的需求日益顯著的今天,我國煤層氣分布比較廣泛的焦作地區對深井和超深井煤田煤層氣勘探鉆井技術的需求將進一步增加,然而受限于焦作煤田煤層氣地質構造的復雜狀況以及深井和超深井煤層氣勘探鉆井技術自身的缺陷,深井和超深井鉆井技術在焦作煤田煤層氣的勘探中并未得到充分的利用,顯然實現深井和超深井深層石油儲層鉆井技術的改進,有效克服鉆井施作的過程中因地質構造的復雜性而引發的勘探難題將成為焦作煤田煤層氣勘探鉆井技術的發展方向。

3.2 大位移井煤田煤層氣勘探鉆井開發方案

目前對大位移井的定義主要有以下兩種:其一,所謂的大位移井就是指測深不小于垂深兩倍的水平井或定向井,如果測深大于垂深的三倍時的水平井或定向井則稱為特大位移井;其二,是指水平位移不小于垂深兩倍的水平井或定向井。由于為了滿足焦作地區不同類型煤田煤氣層勘探鉆井的需要,在大位移井鉆井技術的基礎上又形成了各種各樣的大位移井改進的鉆井技術。實際上大位移井煤田煤氣層勘探鉆井技術在焦作煤田煤氣層的勘探開采中應用的最為廣泛的技術。

3.3 復合鉆井煤田煤層氣勘探鉆井開發方案

復合鉆井煤田煤氣層的勘探鉆井技術多采用的是螺桿鉆具配合 PDC 鉆頭的復合鉆井技術,復合鉆井煤田煤氣層的勘探鉆井技術具有破巖效率高以及轉速高的特點,與傳統的轉盤鉆進機械相比,復合鉆井煤田煤氣層的勘探鉆井技術的鉆速非常高。使用復合鉆井煤田煤氣層的勘探鉆井技術,可以有效改善鉆井中鉆柱的受力情況,從而有效控制鉆柱的彎曲程度,杜絕鉆具事故的發生。

4 焦作煤田煤層氣勘探開發方案的應用前景

4.1 焦作煤田煤層氣勘探開發方案種鉆井技術發展的必然性

盡管當前焦作煤田煤氣層勘探鉆井技術已獲得了很大的發展和進步,但其中還有不少關鍵性的技術難題需要得到突破。例如在煤田煤氣層勘探的鉆井過程中,如何使鉆頭沿預置軌道穩定的前行,如何有效提高鉆井的鉆速,如何實現鉆井的自動化與智能化控制以及如何更好的提高鉆井的質量和效率等,都是當前焦作煤田煤氣層勘探鉆井技術急需解決的技術問題。

4.2 焦作煤田煤層氣勘探開發方案種鉆井技術的發展趨勢

隨著計算機信息技術的快速發展及其在各個行業中的廣泛應用,以計算機信息技術為基礎的遙傳、遙測、遙控技術在焦作煤田煤層氣勘探開發方案種鉆井技術中將得到廣泛的應用,以這些技術為支撐,實現焦作煤田煤層氣勘探開發方案種鉆井技術的自動化和智能化將成為焦作煤田煤層氣勘探開發方案種鉆井技術必然的發展趨勢。

5 結論

焦作煤田煤氣層作為我國煤炭能源的重要儲藏區,由于該區域地質構造的特點決定了該區域煤田煤氣層勘探開發方案的特殊性,明確相關煤田煤氣層的地質構造類型,然后選擇合適的勘探鉆井開發方案,有效控制煤田煤氣層勘探鉆井中的各項注意事項,并解決好煤田煤氣層勘探鉆井中的各項技術難題是提高焦作煤田煤氣層勘探開發效率的重要前提和保障。

參考文獻

[1] 李鐘祥,劉嘉亮．焦作煤田煤層氣地質特征及勘查開發方案初探[J]．中國煤田地質,2009(4)．