胡底區(qū)塊煤儲層條件對煤層氣井產(chǎn)能影響分析

陳云濤

(山西藍焰煤層氣集團有限責任公司,山西 048000)

1 引言

煤層氣產(chǎn)能分布特征受地質條件和煤層氣排采特征的綜合影響。在地質條件較為簡單的情況下，煤層氣的產(chǎn)能主要受煤層氣的含氣量、煤層厚度、資源量等地質因素條件的影響。理論研究和勘探開發(fā)實踐表明，一般情況下隨著煤層厚度的增大，煤層氣井的產(chǎn)量有增加趨勢。煤層氣開發(fā)目標煤層埋藏越淺，則地應力越低，排水降壓更容易，煤層氣產(chǎn)量就越高。研究顯示，煤層厚度越大，向井筒滲流匯聚的煤層氣就越充足，產(chǎn)氣量就越高。根據(jù)劉彬(2013)等統(tǒng)計顯示煤儲煤儲層厚度、含氣量均與煤層氣井產(chǎn)氣量呈正相關關系。本次研究統(tǒng)計了胡底區(qū)塊276口煤層氣井的產(chǎn)能情況，同時分析了與煤層氣井產(chǎn)能相關的煤儲層特征，如煤厚、煤層埋深、煤層資源量等，并分析了這些煤儲層條件與煤層氣井產(chǎn)能的相關性，以期找出影響煤層氣井產(chǎn)能的主要地質因素。

2 研究區(qū)地質概況

胡底區(qū)塊位于山西省沁水縣胡底鄉(xiāng)蒲池村之北東，西距沁水縣城50km，東距胡底鄉(xiāng)0.5km，隸屬蒲池、松山腰兩行政村管轄(圖1)。

本區(qū)按斷塊構造劃分屬呂梁-太行斷塊之沁水坳陷的南部，晉獲褶斷帶的西側。區(qū)內(nèi)構造線方向與地層總體走向一致，為北北東或近南北，地層傾向北西，傾角一般小于10°，總體為一單斜構造。區(qū)內(nèi)斷裂構造極不發(fā)育且無巖漿活動，僅發(fā)育一些寬緩的次級褶皺或波狀起伏，褶皺是本井田的格架構造，具體表現(xiàn)為蒲池背斜和石門上向斜。它們控制并決定了區(qū)內(nèi)地層及煤層的起伏形態(tài)和變化。

本井田含煤地層主要為石炭系上統(tǒng)太原組和二疊系下統(tǒng)山西組，含煤地層總厚140.76m，共含煤9-12層，煤層總厚11.25m，含煤系數(shù)8%，可采煤層總厚約為8.30m，含煤系數(shù)5.90%。井田內(nèi)主要可采煤層有3號、15號煤兩層，其余煤層均不可采。

3 研究區(qū)煤層氣產(chǎn)能特征及影響因素分析

研究區(qū)煤層氣井從2008年1月開始產(chǎn)氣，其中將產(chǎn)氣量<1000m3/d定為低產(chǎn)氣量煤層氣井，1000m3/d<產(chǎn)氣量<3000m3定義為中等產(chǎn)氣量煤層氣井，將3000m3/d<產(chǎn)氣量<5000m3/d定義為較高產(chǎn)氣量煤層氣井，將產(chǎn)氣量大于5000m3/d定義為高產(chǎn)氣量煤層氣井。

圖2 煤層埋藏深度與煤層氣產(chǎn)量關系圖

圖3 煤層厚度與產(chǎn)氣量關系圖

3.1 煤層埋深與產(chǎn)氣量關系

從整個研究區(qū)來看，研究區(qū)內(nèi)大部分區(qū)域煤層氣井產(chǎn)氣量<1000m3/d,為低產(chǎn)氣井。煤層氣產(chǎn)量最大區(qū)域位于研究區(qū)東南角，最大產(chǎn)氣量可達11000m3/d，其次為西北角，產(chǎn)氣量>1000m3/d。3號、15號煤層的埋深情況基本相同，均為東南淺、西北深。從3號煤層和15號煤層埋深與煤層氣井產(chǎn)氣量分布情況如圖2所示，可以看出，產(chǎn)氣量與煤層埋深具有較高的相關性，其中埋深較小區(qū)域產(chǎn)氣量相對較大，埋深較大區(qū)域煤層氣井產(chǎn)氣量較小。

3.2 煤厚與產(chǎn)氣量關系

研究區(qū)3號的煤厚分布在之間5.2～5.91m之間，平均5.71m，15號煤層厚度分布在2.3～3.4m之間，平均為2.9m，3號、15號煤層厚度均從西南到東北逐漸增加。從煤層厚度與產(chǎn)氣量關系如圖3所示，可以看出，煤層厚度與產(chǎn)氣量具有一定的相關性，煤層氣井產(chǎn)氣量最大區(qū)域煤層厚度分布在3號煤的6m處和15號煤的3m處。

3.3 含氣量與產(chǎn)氣量關系

研究區(qū)3號煤層含氣量分布在13～29m3/t之間，平均分別為21.5m3/t；15號煤層均含氣量分布在 10～17m3/t之間，平均分別為14.3m3/t。從煤層氣含氣量與產(chǎn)氣量關系如圖4所示，可以看出，3號、 15號煤層均呈現(xiàn)西北、東南高、中間低的特點，這與煤層氣產(chǎn)氣量的分布基本相同，因此含氣量與煤層氣井產(chǎn)量分布呈明顯正相關關系，含氣量高的區(qū)域煤層氣井的產(chǎn)量較高，含氣量較低的區(qū)域煤層氣產(chǎn)量較低。

3.4 煤層氣資源量與產(chǎn)氣量關系

煤層氣資源量與產(chǎn)氣量關系如圖5所示，從圖中可以看出煤層氣資源量與煤層氣產(chǎn)氣量相關性不大，甚至呈現(xiàn)出負相關關系。

圖4 煤層氣含氣量與產(chǎn)氣量關系圖

圖5 煤層氣資源量與產(chǎn)氣量關系圖

圖6 煤層氣井動液面高程與產(chǎn)氣量關系圖

3.5 煤層氣產(chǎn)能主控因素分析

將煤層埋深為500m以淺、同時3號+15號煤層氣資源量為200m3/t以上的區(qū)域重點標出。目前東南區(qū)域煤層氣井的產(chǎn)氣效果整體優(yōu)于整個區(qū)塊，共70口井，平均產(chǎn)能在2100m3/d左右。而西北部資源量更高，但產(chǎn)氣效果不佳， 因此進行多方面的關聯(lián)性分析后初步判定此區(qū)域的產(chǎn)氣效果的主要控制因素是埋深。

而在研究區(qū)西北部煤層氣井的埋深相對也較淺，資源量相對也較高，但是產(chǎn)能效果不理想，從煤層氣井動液面高程與產(chǎn)氣量關系如圖6所示，可以看出，此處液位高程較高，是直接影響該區(qū)域產(chǎn)氣量的直接原因。