準東地區煤儲層物性與煤層氣可采性關系研究

■陳立

（新疆地質礦產勘查開發局第九地質大隊 新疆烏魯木齊 830009）

準東地區煤儲層物性與煤層氣可采性關系研究

■陳立

（新疆地質礦產勘查開發局第九地質大隊 新疆烏魯木齊 830009）

文章通過對煤層氣基礎地質特征、儲層特征以及可采性地質因素的進一步的認識，為淮東地區下一步大規模、合理化煤層氣勘探開發部署提供科學依據以及重要指導作用。

儲層物性煤層氣可采性

1 控制準東煤層氣可采性的地質因素

1.1 煤層氣資源量及資源豐度

1.1.1 煤層層數及單層厚度

準東地區侏羅系煤層發育，以低煤階煤為主，含煤地層為下侏羅統八道灣組和中侏羅統西山窯組，煤層厚度大，具有豐富的煤層氣資源。由八道灣組等厚圖分析，準東地區八道灣組煤層發育相對較差，在準東北沙帳一帶和阜康—三臺一帶分別形成了可采煤層總厚度＞5m或＞10m的2個小型富煤中心，如圖1所示。西山窯組煤層在準東大部分地區比八道灣組發育，厚度一般為30～40m。分布著沙帳、大井、將軍廟、梧桐窩子4個富煤區，而且厚度變化快，煤層穩定分布的面積相對較小，如圖2所示。在滲透率、氣含量等其他儲層條件優越的情況下，煤層氣選區開發多選擇在將軍廟—北山煤窯一

帶、東部老君廟一帶等煤層厚度較大的地區進行。

圖1 準噶爾盆地東緣八道灣組煤厚等值線圖

圖2 準噶爾盆地東緣西山窯組煤厚等值線圖

1.1.2 煤層含氣量

準東地區煤及煤層氣勘探程度較低，實測的含氣量數據很少。近年來，通過對準東深部煤層含氣量研究預測結果可知，預測2000米以淺的煤層氣資源量為0.95×1012m3，好的地段煤層氣含量最高甚至可以超過13m3/t。含氣飽和度為80%左右，向深部煤層含氣量、飽和度呈增高趨勢。通過查閱相關資料，在2005年，準東準噶爾盆地侏羅系西山窯組和八道灣組,厚度較穩定,煤炭資源量十分豐富,主要為低變質長焰煤,其次有少量的肥煤。彩504井西山窯組(2567～2583m)煤層射孔壓裂后,獲得日產7300m3左右的煤層氣,表明該盆估計盆地埋深較大的地區煤層中游離氣、吸附氣含量都較高，含氣量完全有可能達到13m3/t以上，但現階段，該地區大部分井包括彩504井的煤層氣資源的日產量不足當時一半，預測2000米煤層氣資源量更是無法超過10m3/t。

1.2 煤層氣儲層參數

1.2.1 煤層滲透性

眾所周知，煤層是一種雙孔隙介質，為孔隙-裂隙型儲集層，孔滲性是影響煤層氣產能的關鍵地質參數之一。煤層孔隙度分為基質孔隙度和割理孔隙度，二者之和為總孔隙度。煤孔隙性受控于煤級和煤的物質組成，孔隙特征是影響煤層儲氣能力、煤層氣在煤中的賦存狀態和運移潛勢等的重要物性因素。根據深部煤儲層滲透率預測模型，運用準東地區煤儲層地溫、壓力等參數，經計算準東地區煤層滲透率總體較好，滲透率值普遍較高。準東地區煤儲層滲透率變化范圍在（0.018-9.61）×10-3μm2，平均為2.697×10-3μm2。隨埋深增加，滲透率呈負指數形勢衰減，相關系數為0.982，如圖3所示。埋深1500m以淺，儲層滲透率較高，但隨埋深增大衰減很快；當埋深增大到2000m時，滲透率值很小，幾乎接近于零。按煤儲層評價標準，應屬低至中滲儲層。

圖3 準東地區煤層滲透率隨深度變化關系

1.2.2 煤的吸附性

煤的等溫吸附實驗顯示，煤的吸附能力隨著煤變質程度的增高而增強。由于準東地區煤變質程度低，煤的吸附能力總體上較低，且差異較大，最大吸附量超過25cm3/g，如圖4所示，朗格繆爾體積明顯低于我國其他地區相同煤級煤。與中一高煤級煤相比，孔比表面積大，但原位狀態下吸附氣體的能力較低，而中一高煤級煤孔比表

面積與吸附氣體能力之間卻呈正相關關系。

圖4 準東地區煤的等溫吸附曲線

1.2.3 構造條件

不同類型的地質構造發育產狀、結構、物性、裂隙發育狀況及地下水徑流條件差異的煤儲層和封蓋層，進而影響煤層氣的聚集量。煤體結構的類型取決于煤層本身的機械強度、地應力的強弱、應力的方向以及煤層形成后所經歷的構造運動的次數。準東地區北鄰卡拉麥里山，南接博格達山，包括白家海地區、沙帳地區、石樹溝凹陷、石錢灘凹陷、梧桐窩子凹陷和沙奇凸起等。燕山構造運動時期，隨著博格達山的快速隆升向北推覆，并伴隨著山前斷裂的走滑，準東地區產生了強烈的北東—南西向的擠壓扭應力場，發育了多組北東向斷裂，并將晚海西構造格局改造得面目全非，克拉美麗山前前陸盆地和博格達山山前前陸盆地在近東西方向上被分化成凹凸相間的構造格局。

2 準東地區煤層氣可采性評價

2.1 煤層氣可采性評價指標

模糊數學方法、灰色系統方法、層次分析方法等均是用來綜合評價工作的數學方法，針對準東煤層氣可采性的地質因素特點，選擇模糊數學中的模糊綜合評判法對其進行評價。根據前文分析的準東地區煤儲層參數如表1所示，以煤層氣資源可采性評價指標體系如表2所示，作為可采性評價標準，得準東區塊的煤層氣可采性參數評價等級，如表3所示。

表1 準東地區煤儲層參數

表2 煤層氣可采性評價指標

表3 準東地區煤層氣可采性參數等級

2.2 煤層氣可采性模糊評判

計算準東地區煤層氣可采性模糊評判系數，首先作第1級的資源量綜合評價計算。資源量權重子集A1=（0.3,0.4,0.3）；資源量模糊綜合評判矩陣

從而得準東地區資源量評價矩陣

同理可得準東地區煤儲層參數評價矩陣

然后進行第2級的煤層氣可采性綜合評價計算，可得準東地區煤層氣可采性評價矩陣：

最后求出準東地區煤層氣可采性模糊綜合評判系數

用以上方法，求得準東地區煤層氣可采性模糊綜合評判系數為0.7468。此系數的大小表征準東地區煤層氣開發的有利程度，其值越大，利用程度越高。因此，初步判斷準東地區具備煤層氣開采條件。

3 結束語

綜上所述，應用模糊綜合評判法評價準東地區煤層氣可采性模糊綜合評判系數為0.7468，初步判斷準東部分地區煤層氣開采前景還是較為樂觀，其中就包括準噶爾盆地的沙南-沙帳、梧桐窩子等地區,發展前景非常好的煤層系均為西山窯組,沙南-沙帳區塊目的層可增加到八道灣組。這些地區煤層氣的成藏條件較好,含氣性應較好,且埋深適中、地下構造和地表條件簡單,比較適宜進行勘探和開發。

[1]陳孟晉.淺議我國西北低煤階含煤盆地煤層氣的勘探對策 [J].石油勘探與開發, 2003,30(1):18-21.

[2]桑樹勛.陸相盆地煤層氣地質 [M].徐州:中國礦業大學出版社,2001.

P621[文獻碼]B

1000-405X（2015）-10-114-2