煤矿首山一井二

煤矿首山一井二

作为一种新型清洁能源，其开发利用不仅可以弥补传统能源的不足，而且有助于减少煤矿的破坏和环境质量，促进中国能源结构的调整和煤矿企业产品结构的调整。因此，煤气公司的开发受到各国政府和企业的高度重视。经过10多年的油气勘探，中国希望在不到不远的将来在山西省东部、沁水盆地东南部实现当地工业化，并将其进行开发。山西省东部和沁水盆地东南部的局部工业化已经完成。首山一井位于平顶山矿区李口向斜北翼东段,距平顶山市23km,是平煤集团公司的矿井接续区.对于这样一个煤层气含量较高、资源丰度大的地区,在煤田勘探结束后、矿井建设之前进行煤层气勘探开发,不仅可获取能源,而且可有效地减少煤炭开采过程中的瓦斯灾害.为此,作者将对该井田主采煤层煤层气储层特征进行系统描述,旨在通过描述,对煤层气勘探开发的可行性进行初步评价,为勘探开发工艺的选择提供信息.1层的特性1.1北到灵武山井田首山一井西以李封断层与十三矿接壤;东至55勘探线;南起李口向斜轴或二1煤-1000m标高;北到灵武山向斜轴或二1煤-1000m标高.井田东西走向6.6km,南北宽4～5.5km,面积约36km2.井田的主体为白石山背斜,在该背斜的轴部发育走向与地层走向一致的逆断层,如高沟逆断层;井田的西部发育李封正断层以及由该断层派生的一系列小型正断层,如图1所示.1.2煤类及煤类与平顶山其它井田一样,首山一井含煤岩系由太原组、山西组、下石盒子组和上石盒子组组成,总厚795m,含煤53层.其中山西组的二1煤为主采煤层,厚2.76～10.22m,平均6.15m.局部出现分叉,分叉后的二12煤层,厚1.84～4.17m,平均3.50m,见图1.煤类以焦煤(JM)为主,其次是瘦煤(SM),少量贫瘦煤(PSM).镜质组反射率为1.41%～1.83%.1.3储层渗透率分析二1煤的孔隙度为1.49%～8.74%,平均4.28%.比表面积、最大吸附能力、煤层气含量和含气饱和度之间存在正相关关系,且与煤级正相关,见表1.该井田二1煤储层的渗透性因为试井资料,只能定性评价.首先从煤级的角度分析,二1煤处于中变质阶段,以焦煤为主.以往的研究表明,中煤级煤割理最发育,割理是储层渗透性的主要贡献者之一.这就预示着该井田二1煤储层的渗透性较好.另外,储层的渗透性与煤体结构的关系密切,原生结构煤和碎裂煤渗透性好,碎粒煤和糜棱煤渗透性差.根据钻孔岩心观测,二1煤多为原生结构煤和碎裂煤,局部地区或分层(特别是断层附近)碎粒煤和糜棱煤发育.可见在大部分地区储层的渗透性较好.1.4瓦斯压力的吸附特征严格来讲,由地面煤层气井测得的储层压力与煤矿下测得的瓦斯压力不完全一致,前者更能反映实际情况.但在没有煤层气井的情况下,瓦斯压力可近似做为储层压力对待.实测结果表明,瓦斯压力在-640～760m标高范围内为2.75～5.21MPa.二1煤的吸附特征见表2.由该表和储层压力可知煤层气的赋存处于欠饱和状态,说明煤层气开发时需较长时间的排水降压.较短的吸附时间预示着煤层气较高的解吸速率,利于煤层气开发.1.5煤中业氧气运移及其顶底板含气量的影响二1煤煤层气含量为1.62～21.18m3/t,平均9.00m3/t,如图2.含气量的空间分布表现出强烈的非均质性,主要受赋存地质条件的控制.首先在背斜轴部煤层气含量较低,但在封闭条件好的部位含量明显增高,如4916、4803和5002孔附近.其次由背斜轴部向向斜轴部煤层气含量逐渐增高;浅部为风氧化带,向深部含气量逐渐增高.最后含气量与顶底板岩性关系密切.煤层上部的小紫泥岩是区域性封闭层,对二1煤煤层气的保存起重要作用.底板岩性似乎是控制煤层气含量的直接因素之一,泥岩底板分布区含气量往往高于砂岩分布区.二1煤煤层气成分,除风氧化带外,由CO2、N2、CH4及重烃(C2～C5)组成,甲烷含量为60.58～95.81%,平均78.81%;重烃1.26～32.07%,平均7.28%.垂向上随深度的增加,甲烷和重烃的浓度增加.在解吸过程中随解吸时间增加甲烷浓度降低,重烃浓度增加,说明煤对重烃的亲和能力高于甲烷.1.6煤气资源概况资源量计算结果表明首山一井二1煤(含分叉区的二12煤)煤层气资源量为16.9493×108m3,且大部分为含气量大于8m3/t区域.资源丰度为0.471×108m3/km2.2煤深度联合开发的方案探讨通过上述储层特征描述可以初步确定该区煤层气存在地面开发的可能性.首先是煤层气开发利用的对象——煤层气储量丰富,仅山西组二1煤的煤层气资源量就达近17×108m3.但二1的资源丰度较低,达不到1×108m3/km2的下限要求,如果考虑下石盒子组、上石盒子组煤层,则可满足资源丰度要求.因此,多煤层联合开发将是最佳途径.其次,另一个关键的储层参数——渗透率,定性评价结果为渗透性较好.从临界解吸压力、解吸时间、吸附特征等分析,都有利于煤层气地面开发.3煤体气体组分含量特性(1)首山一井不仅有丰富的煤炭资源,而且有丰富的煤层气资源,煤层气资源量达16.9493×108m3.含气量多在8m3/t以上,气体中甲烷成分多在70%以