河东煤田三交区块水文地质条件对煤层含气性的影响

(中国石油勘探开发研究院，北京100083)

作者简介:范明珠，男，高级工程师，主要从事煤层气地质研究和野外作业，fanmingzhu@pepris.com。

三交区块位于河东煤田中部，煤层气开发潜力巨大。20口煤层气井已钻排了很长时间。沿地层走向相距约6km的林家坪井组和歧口井组在含气量、含气饱和度和产气量方面存在明显差异。研究发现，这两个井组的水文地质环境不同，强地下水径流带是造成这些差异的地质原因。研究成果对下一步勘探部署具有指导意义，为水文地质条件研究在煤层气勘探开发中的重要性提供了典型范例。

河东煤田三交区块；煤层气含气水文地质条件

三交区块水文地质条件对含气量和饱和度的影响

范明珠

(中国石化石油勘探开发研究院，北京100083)

摘要:焦山区块位于陕西鄂尔多斯盆地东缘河东煤田中心附近，被认为是煤层气开发的有利区块。林家坪井组和歧口井组这两个试验井网是沿地层走向和6公里部分布置的。这些模式在含气率、含气饱和度和含气率方面有明显的差异。研究认为，这种差异是由于煤系地层中地下水的强烈流出造成的。这一结论对制定该区块煤层气开发方案具有重要意义，是论证水文地质条件对煤层气勘探开发重要影响的典型案例。

关键词:煤层气；气体含量和饱和度；水文地质条件；焦山街区；河东煤田

介绍

三交煤层气勘探区块位于河东煤田中部，离石鼻状构造北翼(图1)。该区构造简单，在倾向NW-NW的单斜背景上发育一系列低幅度挠曲构造(图2)。煤层埋深约500米，目标煤层为山西组4/5煤和太原组8、9煤(图3)。煤层总厚度7 ~ 15 m，分布稳定，煤层结构简单。为0.76% ~ 1.18%，为气肥煤。原生煤体结构和劈理发育，煤层渗透性好。地层测试原始渗透率为(0.4 ~ 50) × 10-3 μ m2，煤储层压力正常。该区块面积488.2km2，煤层气地质资源量533×108m3，资源丰度1.09×108m3/km2，煤层气开发潜力巨大。

图1三个交叉口地块位置示意图

图2太原组9煤底板结构图

图3煤系综合柱状图

三交区块从1996开始勘探，2006年5438+0 * *施工煤层气井20口，钻两个开发试验井组，分别是9口井的林家坪井组和5口井的黄口井组(图4)，其中林家坪井组SJ5、SJ6、SJ7、SJ8和SJ9的排水时间长达24小时。在勘探和生产中，发现相距约6km的两个井组的含气性和可采性存在明显差异，黄口井组明显好于林家坪井组。这种差异说明该区块煤层气地质条件复杂，应引起勘探人员的高度重视。找出造成这种差异的地质原因，对制定该区合理的勘探部署方案，指导煤层气的成功开发具有重要的现实意义。

图4三交区块及试验场井图

1煤层含气性及产气量变化特征

三交区块煤层含气量的数据来源有三个，即煤炭探井、常规取心煤层气探井和绳索取心煤层气开发试验井。其中绳索取心井煤样暴露时间最短，瓦斯含量测定结果最可靠。代表两个井组的三口绳索取心井含气量测量结果见表1，其中SJ11和SJ13为林家坪井组，SJ14为黄口井组。从表中可以看出，黄口井组各煤层瓦斯含量明显高于林家坪井组。

表1 SJ11、SJ13和SJ14瓦斯含量数据。

这两个井组的含气饱和度数据见表2和图5。SJ11井代表林家坪井组，SJ14井代表黄口井组。从图5可以看出，黄口井组含气饱和度比林家坪井组高17% ~ 36%，黄口井组已饱和或接近饱和，林家坪井组严重欠饱和。

表2 SJ 11和SJ14井含气饱和度数据

注:数据格式为。

图5 SJ 11井和SJ14井平均含气饱和度对比。

图6显示了林家坪井组和黄口井组试验井排采约10个月后各井的产气量。从图中可以看出，黄口井组的产气量普遍较高。

2水文地质条件及其对瓦斯的控制作用

三交区块含煤段地下水流向与地层走向一致，中部由东南向西北流动，在黄口镇南部受地层走向影响转向近南北向，地下水流向由东向西变化。在林家坪井组南侧附近有一个高电位带(图7)。通过绘制山西组和太原组地下水的氯离子含量图(图8、图9)，发现林家坪井组处于氯离子含量较低的异常带，这些数据为* * *。

图6生产约10月时各井的产气量。

图7太原组等水位线

现场调查表明，位于林家坪井组西南约200米处的Sg3井地下水溢出，流水呈乳白色。放入杯中后，水面点燃可燃物，几分钟后，水体由乳白色变为清澈透明。这种现象说明地下水中含有溶解气体。

从以上不难看出，黄口井组和林家坪井组的水文地质环境是不同的。黄口井组水文地质环境相对稳定封闭，林家坪井组相对较差。地下水和地表水强烈交替，使煤层气以水溶性状态运移消散，导致含气率和含气饱和度降低，从而使产气量减少。

图8太原组氯离子含量图

图9山西组氯离子含量图

图10太原组地下水径流等值线图

3结论

三交试验区的勘探成果证明，水文地质条件具有明显的控气作用，是煤层气勘探开发活动中不可忽视的重要研究内容。就该区块的勘探工作而言，迫切需要研究地下水强径流带形成的地质原因，查明全区地下水水文地质环境的变化特征，为勘探开发方案的制定提供必要的依据。

感谢Arco中国公司前高级地质学家Victor Zhang博士为本文提供所需信息。

参考

尹八金，丁建春，王楚锋，新。2002.山西河东地区煤层气勘探历史与前景。+0世纪中国煤层气工业的发展与展望(第三届全国煤层气学术讨论会论文集)，42。