煤礦首山一井二

煤礦首山一井二

作為一種新型清潔能源，其開發(fā)利用不僅可以彌補傳統(tǒng)能源的不足，而且有助于減少煤礦的破壞和環(huán)境質(zhì)量，促進中國能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整和煤礦企業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的調(diào)整。因此，煤氣公司的開發(fā)受到各國政府和企業(yè)的高度重視。經(jīng)過10多年的油氣勘探，中國希望在不到不遠的將來在山西省東部、沁水盆地東南部實現(xiàn)當(dāng)?shù)毓I(yè)化，并將其進行開發(fā)。山西省東部和沁水盆地東南部的局部工業(yè)化已經(jīng)完成。首山一井位于平頂山礦區(qū)李口向斜北翼東段,距平頂山市23km,是平煤集團公司的礦井接續(xù)區(qū).對于這樣一個煤層氣含量較高、資源豐度大的地區(qū),在煤田勘探結(jié)束后、礦井建設(shè)之前進行煤層氣勘探開發(fā),不僅可獲取能源,而且可有效地減少煤炭開采過程中的瓦斯災(zāi)害.為此,作者將對該井田主采煤層煤層氣儲層特征進行系統(tǒng)描述,旨在通過描述,對煤層氣勘探開發(fā)的可行性進行初步評價,為勘探開發(fā)工藝的選擇提供信息.1層的特性1.1北到靈武山井田首山一井西以李封斷層與十三礦接壤;東至55勘探線;南起李口向斜軸或二1煤-1000m標高;北到靈武山向斜軸或二1煤-1000m標高.井田東西走向6.6km,南北寬4～5.5km,面積約36km2.井田的主體為白石山背斜,在該背斜的軸部發(fā)育走向與地層走向一致的逆斷層,如高溝逆斷層;井田的西部發(fā)育李封正斷層以及由該斷層派生的一系列小型正斷層,如圖1所示.1.2煤類及煤類與平頂山其它井田一樣,首山一井含煤巖系由太原組、山西組、下石盒子組和上石盒子組組成,總厚795m,含煤53層.其中山西組的二1煤為主采煤層,厚2.76～10.22m,平均6.15m.局部出現(xiàn)分叉,分叉后的二12煤層,厚1.84～4.17m,平均3.50m,見圖1.煤類以焦煤(JM)為主,其次是瘦煤(SM),少量貧瘦煤(PSM).鏡質(zhì)組反射率為1.41%～1.83%.1.3儲層滲透率分析二1煤的孔隙度為1.49%～8.74%,平均4.28%.比表面積、最大吸附能力、煤層氣含量和含氣飽和度之間存在正相關(guān)關(guān)系,且與煤級正相關(guān),見表1.該井田二1煤儲層的滲透性因為試井資料,只能定性評價.首先從煤級的角度分析,二1煤處于中變質(zhì)階段,以焦煤為主.以往的研究表明,中煤級煤割理最發(fā)育,割理是儲層滲透性的主要貢獻者之一.這就預(yù)示著該井田二1煤儲層的滲透性較好.另外,儲層的滲透性與煤體結(jié)構(gòu)的關(guān)系密切,原生結(jié)構(gòu)煤和碎裂煤滲透性好,碎粒煤和糜棱煤滲透性差.根據(jù)鉆孔巖心觀測,二1煤多為原生結(jié)構(gòu)煤和碎裂煤,局部地區(qū)或分層(特別是斷層附近)碎粒煤和糜棱煤發(fā)育.可見在大部分地區(qū)儲層的滲透性較好.1.4瓦斯壓力的吸附特征嚴格來講,由地面煤層氣井測得的儲層壓力與煤礦下測得的瓦斯壓力不完全一致,前者更能反映實際情況.但在沒有煤層氣井的情況下,瓦斯壓力可近似做為儲層壓力對待.實測結(jié)果表明,瓦斯壓力在-640～760m標高范圍內(nèi)為2.75～5.21MPa.二1煤的吸附特征見表2.由該表和儲層壓力可知煤層氣的賦存處于欠飽和狀態(tài),說明煤層氣開發(fā)時需較長時間的排水降壓.較短的吸附時間預(yù)示著煤層氣較高的解吸速率,利于煤層氣開發(fā).1.5煤中業(yè)氧氣運移及其頂?shù)装搴瑲饬康挠绊懚?煤煤層氣含量為1.62～21.18m3/t,平均9.00m3/t,如圖2.含氣量的空間分布表現(xiàn)出強烈的非均質(zhì)性,主要受賦存地質(zhì)條件的控制.首先在背斜軸部煤層氣含量較低,但在封閉條件好的部位含量明顯增高,如4916、4803和5002孔附近.其次由背斜軸部向向斜軸部煤層氣含量逐漸增高;淺部為風(fēng)氧化帶,向深部含氣量逐漸增高.最后含氣量與頂?shù)装鍘r性關(guān)系密切.煤層上部的小紫泥巖是區(qū)域性封閉層,對二1煤煤層氣的保存起重要作用.底板巖性似乎是控制煤層氣含量的直接因素之一,泥巖底板分布區(qū)含氣量往往高于砂巖分布區(qū).二1煤煤層氣成分,除風(fēng)氧化帶外,由CO2、N2、CH4及重?zé)N(C2～C5)組成,甲烷含量為60.58～95.81%,平均78.81%;重?zé)N1.26～32.07%,平均7.28%.垂向上隨深度的增加,甲烷和重?zé)N的濃度增加.在解吸過程中隨解吸時間增加甲烷濃度降低,重?zé)N濃度增加,說明煤對重?zé)N的親和能力高于甲烷.1.6煤氣資源概況資源量計算結(jié)果表明首山一井二1煤(含分叉區(qū)的二12煤)煤層氣資源量為16.9493×108m3,且大部分為含氣量大于8m3/t區(qū)域.資源豐度為0.471×108m3/km2.2煤深度聯(lián)合開發(fā)的方案探討通過上述儲層特征描述可以初步確定該區(qū)煤層氣存在地面開發(fā)的可能性.首先是煤層氣開發(fā)利用的對象——煤層氣儲量豐富,僅山西組二1煤的煤層氣資源量就達近17×108m3.但二1的資源豐度較低,達不到1×108m3/km2的下限要求,如果考慮下石盒子組、上石盒子組煤層,則可滿足資源豐度要求.因此,多煤層聯(lián)合開發(fā)將是最佳途徑.其次,另一個關(guān)鍵的儲層參數(shù)——滲透率,定性評價結(jié)果為滲透性較好.從臨界解吸壓力、解吸時間、吸附特征等分析,都有利于煤層氣地面開發(fā).3煤體氣體組分含量特性(1)首山一井不僅有豐富的煤炭資源,而且有豐富的煤層氣資源,煤層氣資源量達16.9493×108m3.含氣量多在8m3/t以上,氣體中甲烷成分多在70%以