古交礦區煤層氣的開采風險與對策研究

趙正軍

（煤炭工業太原設計研究院，山西 太原 030001）

1 古交礦區煤層氣的儲層條件

古交礦區含煤地層為太原組和山西組；山西組厚度24.67～64.37 m，平均厚度44.54 m，含煤系數13.99%；太原組厚度81.51～125.22 m，平均厚度104.80m，含煤系數7.5%。礦區內可采煤層共10層，依次為 02、03、2、3、4、6、7、8、9、10 號煤層，其中 02、2、8、9 號煤層為主要可采煤層，穩定可采，03、6 號煤層為較穩定可采煤層，其余為不穩定煤層氣。目前確定的主采煤層氣為2號和8號。

煤層頂底板作為煤儲層的直接蓋層，對煤層氣的保存具有重要控制作用。2號煤層頂板為砂質泥巖，底板為泥巖，蓋層較厚，有利于煤層氣的保存。本礦區的構造復雜，容易形成煤層氣聚集區，布井時應充分考慮特殊構造。8號煤層頂板有較厚的灰巖層；底板為砂巖。由于石灰巖疏松多孔，利于煤層氣貯存運移。

2 古交礦區煤層氣的開發風險

古交礦區煤層氣開發的地質條件、資源條件、市場條件等都很優越，具有較大潛力，但也存在不確定性的因素或風險。

1）煤層氣勘探開發對氣井產能的認識程度低。目前區內煤層氣開發氣井的排采資料不足。前期開發不能有效把握該區氣井的實際產能狀況。另外，目前區內排采的氣井目標煤層是3上、3號煤層，各目標煤層對氣井的產能貢獻還要通過試驗確定。

2）斷層、陷落柱對煤層氣富集及水文地質條件的影響。古交礦區整體構造較簡單，但其采掘資料顯示，該區斷層發育，發現斷層規模較大、數量較多。斷層和陷落柱的存在必然使其水文地質條件變得復雜。因此，區內構造的發育狀況，以及構造對煤層氣分布和水文地質條件的影響還需通過勘探試驗來進一步確認。

3）斷層、陷落柱對氣井部署及開發技術的要求。①構造的發育及分布對煤層氣開發影響顯著，會直接影響到氣井井位部署、壓裂施工規模、氣井排采制度控制。對于這些問題，前期的煤層氣開發并沒有進行專門試驗。本次工作井位設計時，是在離開斷層和陷落柱一定距離處設計了參數井，進行測試，用來完成斷層對井位布置、壓裂規模控制、排采制度等一系列開發方案的優化調整。②區內及鄰區煤層氣勘探開發對斷層、褶皺較為關注，但對陷落柱并未引起重視。陷落柱的存在不僅破壞了煤層的連續性、減少煤層的可采儲量，且對煤礦安全生產也會危害極大。陷落柱影響著煤層氣的運移和聚集，對煤炭和煤層氣的勘探開發都會帶來極大負面影響。因此，必須從思想上引起足夠重視，加強井田范圍內深部地區的勘探，盡量避開陷落柱部署采氣工程，工程掘進中要充分做好開發技術和材料方面的準備，預防特大陷落柱突水和淹井事故。

4）煤層氣開發與煤炭開采的有效銜接問題。區內煤層氣開發的主要目的是，解決煤礦安全生產的瓦斯問題，地面煤層氣的開發會受到煤炭采掘進度、采掘部署、井下瓦斯抽放等的制約。常規的地面煤層氣開發都有氣井產能低、服務年限長的特點；然而該區受煤炭采掘的影響，氣井的服務年限卻短。因此，考慮生產銜接的問題，氣井服務年限短、煤炭產量大，要在短期內將煤層瓦斯大量采出，使其開發面臨一定困難。

3 煤層氣開采的預防風險對策

根據目前國內外煤層氣的開發經驗，以及該區煤層氣的開發實踐，提出相應的對策如下：

1）實行分階段的開發部署。根據該區煤層氣開發的目的，基于煤層氣勘探開發的特點及原則，設計煤層氣開發分近期和遠期兩個階段進行。

2）煤層氣的測試分析。在煤層氣開發部署時，進行了參數井的設計，目的是通過勘探試驗和參數井的施工測試，分析煤層氣的富集規律、煤層滲透性、儲層壓力等儲層參數的分布特征、地下水循環及水動力條件、氣井產能診斷，以及構造對煤層氣井的部署、開發工藝的影響等。鑒于參數井的意義，對參數井所規定的測試項目都須嚴格按規范進行測試；測試后要進行專門的研究，總結前期勘探開發經驗，及時指導勘探部署及調整工作制度。

3）邊開發邊研究邊調整戰略。由于該區的前期煤層氣的勘探程度相對較低，對氣井產能、水文地質條件、構造對煤層氣的富集及開發的影響程度等方面的研究程度低，因此，應采取邊開發、邊研究、邊調整的策略。要在不同階段進行相應的研究工作，有效地指導煤層氣的開發作業，做到煤層氣開發部署及作業制度的及時調整。

4）開發工程嚴格控制。對于開發過程中可能遇到的具體問題，以及需要采取的技術措施，要在煤層氣開發工程設計時做出具體要求。煤層氣開發時，應嚴格按照煤層氣勘探開發的相關規范進行，并根據實際情況，采取靈活多變方式具體解決生產中出現的各類問題。

5）地面煤層氣開發要與煤炭采掘及井下瓦斯抽放有效結合。該區煤層氣開發主要目的是解決煤礦安全生產的瓦斯問題。為有效地降低該區煤層瓦斯含量，實現與煤炭開采的有效銜接，建議采取“一井多用”的煤層氣開發方式。煤層氣開發前期的地面垂直井，在采煤后期轉化為地面采動區井和地面瓦斯抽采井。再者，為達到煤礦安全生產的最低瓦斯要求，地面煤層氣開發時，要做到與煤炭采掘、井下瓦斯抽放的有效結合，合理地調整煤層氣開發進度，有效控制排采作業速度，采取多種措施、全方位地降低煤層瓦斯含量。

4 結論

經對古交礦區的煤層分布及煤層氣儲存條件的相關研究，分析了煤層氣開發的主要風險在于氣藏資料不全面，地質構造對儲氣條件和氣井布置的影響，以及煤層氣開采和煤炭開采的銜接，得出的主要對策為分段開發、邊開發邊調整、氣藏測定和開發工程要嚴格控制，以及采用“一井多用”的煤層氣開發方式。

[1]李良.煤層氣“十二五”規劃展望[J].氣體分離,2010(6):32.

[2]黃孝波，李賢慶，王萌，等.煤層氣儲層研究進展[J].斷塊油氣田，2012，19(3):307-310.