古交矿区煤层气的开采风险与对策研究

2013-04-08赵正军

山西煤炭 2013年1期

赵正军

（煤炭工业太原设计研究院，山西太原 030001）

1 古交矿区煤层气的储层条件

古交矿区含煤地层为太原组和山西组；山西组厚度24.67～64.37 m，平均厚度44.54 m，含煤系数13.99%；太原组厚度81.51～125.22 m，平均厚度104.80m，含煤系数7.5%。矿区内可采煤层共10层，依次为 02、03、2、3、4、6、7、8、9、10 号煤层，其中 02、2、8、9 号煤层为主要可采煤层，稳定可采，03、6 号煤层为较稳定可采煤层，其余为不稳定煤层气。目前确定的主采煤层气为2号和8号。

煤层顶底板作为煤储层的直接盖层，对煤层气的保存具有重要控制作用。2号煤层顶板为砂质泥岩，底板为泥岩，盖层较厚，有利于煤层气的保存。本矿区的构造复杂，容易形成煤层气聚集区，布井时应充分考虑特殊构造。8号煤层顶板有较厚的灰岩层；底板为砂岩。由于石灰岩疏松多孔，利于煤层气贮存运移。

2 古交矿区煤层气的开发风险

古交矿区煤层气开发的地质条件、资源条件、市场条件等都很优越，具有较大潜力，但也存在不确定性的因素或风险。

1）煤层气勘探开发对气井产能的认识程度低。目前区内煤层气开发气井的排采资料不足。前期开发不能有效把握该区气井的实际产能状况。另外，目前区内排采的气井目标煤层是3上、3号煤层，各目标煤层对气井的产能贡献还要通过试验确定。

2）断层、陷落柱对煤层气富集及水文地质条件的影响。古交矿区整体构造较简单，但其采掘资料显示，该区断层发育，发现断层规模较大、数量较多。断层和陷落柱的存在必然使其水文地质条件变得复杂。因此，区内构造的发育状况，以及构造对煤层气分布和水文地质条件的影响还需通过勘探试验来进一步确认。

3）断层、陷落柱对气井部署及开发技术的要求。①构造的发育及分布对煤层气开发影响显著，会直接影响到气井井位部署、压裂施工规模、气井排采制度控制。对于这些问题，前期的煤层气开发并没有进行专门试验。本次工作井位设计时，是在离开断层和陷落柱一定距离处设计了参数井，进行测试，用来完成断层对井位布置、压裂规模控制、排采制度等一系列开发方案的优化调整。②区内及邻区煤层气勘探开发对断层、褶皱较为关注，但对陷落柱并未引起重视。陷落柱的存在不仅破坏了煤层的连续性、减少煤层的可采储量，且对煤矿安全生产也会危害极大。陷落柱影响着煤层气的运移和聚集，对煤炭和煤层气的勘探开发都会带来极大负面影响。因此，必须从思想上引起足够重视，加强井田范围内深部地区的勘探，尽量避开陷落柱部署采气工程，工程掘进中要充分做好开发技术和材料方面的准备，预防特大陷落柱突水和淹井事故。

4）煤层气开发与煤炭开采的有效衔接问题。区内煤层气开发的主要目的是，解决煤矿安全生产的瓦斯问题，地面煤层气的开发会受到煤炭采掘进度、采掘部署、井下瓦斯抽放等的制约。常规的地面煤层气开发都有气井产能低、服务年限长的特点；然而该区受煤炭采掘的影响，气井的服务年限却短。因此，考虑生产衔接的问题，气井服务年限短、煤炭产量大，要在短期内将煤层瓦斯大量采出，使其开发面临一定困难。

3 煤层气开采的预防风险对策

根据目前国内外煤层气的开发经验，以及该区煤层气的开发实践，提出相应的对策如下：

1）实行分阶段的开发部署。根据该区煤层气开发的目的，基于煤层气勘探开发的特点及原则，设计煤层气开发分近期和远期两个阶段进行。

2）煤层气的测试分析。在煤层气开发部署时，进行了参数井的设计，目的是通过勘探试验和参数井的施工测试，分析煤层气的富集规律、煤层渗透性、储层压力等储层参数的分布特征、地下水循环及水动力条件、气井产能诊断，以及构造对煤层气井的部署、开发工艺的影响等。鉴于参数井的意义，对参数井所规定的测试项目都须严格按规范进行测试；测试后要进行专门的研究，总结前期勘探开发经验，及时指导勘探部署及调整工作制度。

3）边开发边研究边调整战略。由于该区的前期煤层气的勘探程度相对较低，对气井产能、水文地质条件、构造对煤层气的富集及开发的影响程度等方面的研究程度低，因此，应采取边开发、边研究、边调整的策略。要在不同阶段进行相应的研究工作，有效地指导煤层气的开发作业，做到煤层气开发部署及作业制度的及时调整。

4）开发工程严格控制。对于开发过程中可能遇到的具体问题，以及需要采取的技术措施，要在煤层气开发工程设计时做出具体要求。煤层气开发时，应严格按照煤层气勘探开发的相关规范进行，并根据实际情况，采取灵活多变方式具体解决生产中出现的各类问题。

5）地面煤层气开发要与煤炭采掘及井下瓦斯抽放有效结合。该区煤层气开发主要目的是解决煤矿安全生产的瓦斯问题。为有效地降低该区煤层瓦斯含量，实现与煤炭开采的有效衔接，建议采取“一井多用”的煤层气开发方式。煤层气开发前期的地面垂直井，在采煤后期转化为地面采动区井和地面瓦斯抽采井。再者，为达到煤矿安全生产的最低瓦斯要求，地面煤层气开发时，要做到与煤炭采掘、井下瓦斯抽放的有效结合，合理地调整煤层气开发进度，有效控制排采作业速度，采取多种措施、全方位地降低煤层瓦斯含量。