准东地区煤储层物性与煤层气可采性关系研究

■陈立

（新疆地质矿产勘查开发局第九地质大队 新疆乌鲁木齐 830009）

准东地区煤储层物性与煤层气可采性关系研究

■陈立

（新疆地质矿产勘查开发局第九地质大队 新疆乌鲁木齐 830009）

文章通过对煤层气基础地质特征、储层特征以及可采性地质因素的进一步的认识，为淮东地区下一步大规模、合理化煤层气勘探开发部署提供科学依据以及重要指导作用。

储层物性煤层气可采性

1 控制准东煤层气可采性的地质因素

1.1 煤层气资源量及资源丰度

1.1.1 煤层层数及单层厚度

准东地区侏罗系煤层发育，以低煤阶煤为主，含煤地层为下侏罗统八道湾组和中侏罗统西山窑组，煤层厚度大，具有丰富的煤层气资源。由八道湾组等厚图分析，准东地区八道湾组煤层发育相对较差，在准东北沙帐一带和阜康—三台一带分别形成了可采煤层总厚度＞5m或＞10m的2个小型富煤中心，如图1所示。西山窑组煤层在准东大部分地区比八道湾组发育，厚度一般为30～40m。分布着沙帐、大井、将军庙、梧桐窝子4个富煤区，而且厚度变化快，煤层稳定分布的面积相对较小，如图2所示。在渗透率、气含量等其他储层条件优越的情况下，煤层气选区开发多选择在将军庙—北山煤窑一

带、东部老君庙一带等煤层厚度较大的地区进行。

图1 准噶尔盆地东缘八道湾组煤厚等值线图

图2 准噶尔盆地东缘西山窑组煤厚等值线图

1.1.2 煤层含气量

准东地区煤及煤层气勘探程度较低，实测的含气量数据很少。近年来，通过对准东深部煤层含气量研究预测结果可知，预测2000米以浅的煤层气资源量为0.95×1012m3，好的地段煤层气含量最高甚至可以超过13m3/t。含气饱和度为80%左右，向深部煤层含气量、饱和度呈增高趋势。通过查阅相关资料，在2005年，准东准噶尔盆地侏罗系西山窑组和八道湾组,厚度较稳定,煤炭资源量十分丰富,主要为低变质长焰煤,其次有少量的肥煤。彩504井西山窑组(2567～2583m)煤层射孔压裂后,获得日产7300m3左右的煤层气,表明该盆估计盆地埋深较大的地区煤层中游离气、吸附气含量都较高，含气量完全有可能达到13m3/t以上，但现阶段，该地区大部分井包括彩504井的煤层气资源的日产量不足当时一半，预测2000米煤层气资源量更是无法超过10m3/t。

1.2 煤层气储层参数

1.2.1 煤层渗透性

众所周知，煤层是一种双孔隙介质，为孔隙-裂隙型储集层，孔渗性是影响煤层气产能的关键地质参数之一。煤层孔隙度分为基质孔隙度和割理孔隙度，二者之和为总孔隙度。煤孔隙性受控于煤级和煤的物质组成，孔隙特征是影响煤层储气能力、煤层气在煤中的赋存状态和运移潜势等的重要物性因素。根据深部煤储层渗透率预测模型，运用准东地区煤储层地温、压力等参数，经计算准东地区煤层渗透率总体较好，渗透率值普遍较高。准东地区煤储层渗透率变化范围在（0.018-9.61）×10-3μm2，平均为2.697×10-3μm2。随埋深增加，渗透率呈负指数形势衰减，相关系数为0.982，如图3所示。埋深1500m以浅，储层渗透率较高，但随埋深增大衰减很快；当埋深增大到2000m时，渗透率值很小，几乎接近于零。按煤储层评价标准，应属低至中渗储层。

图3 准东地区煤层渗透率随深度变化关系

1.2.2 煤的吸附性

煤的等温吸附实验显示，煤的吸附能力随着煤变质程度的增高而增强。由于准东地区煤变质程度低，煤的吸附能力总体上较低，且差异较大，最大吸附量超过25cm3/g，如图4所示，朗格缪尔体积明显低于我国其他地区相同煤级煤。与中一高煤级煤相比，孔比表面积大，但原位状态下吸附气体的能力较低，而中一高煤级煤孔比表

面积与吸附气体能力之间却呈正相关关系。

图4 准东地区煤的等温吸附曲线

1.2.3 构造条件

不同类型的地质构造发育产状、结构、物性、裂隙发育状况及地下水径流条件差异的煤储层和封盖层，进而影响煤层气的聚集量。煤体结构的类型取决于煤层本身的机械强度、地应力的强弱、应力的方向以及煤层形成后所经历的构造运动的次数。准东地区北邻卡拉麦里山，南接博格达山，包括白家海地区、沙帐地区、石树沟凹陷、石钱滩凹陷、梧桐窝子凹陷和沙奇凸起等。燕山构造运动时期，随着博格达山的快速隆升向北推覆，并伴随着山前断裂的走滑，准东地区产生了强烈的北东—南西向的挤压扭应力场，发育了多组北东向断裂，并将晚海西构造格局改造得面目全非，克拉美丽山前前陆盆地和博格达山山前前陆盆地在近东西方向上被分化成凹凸相间的构造格局。

2 准东地区煤层气可采性评价

2.1 煤层气可采性评价指标

模糊数学方法、灰色系统方法、层次分析方法等均是用来综合评价工作的数学方法，针对准东煤层气可采性的地质因素特点，选择模糊数学中的模糊综合评判法对其进行评价。根据前文分析的准东地区煤储层参数如表1所示，以煤层气资源可采性评价指标体系如表2所示，作为可采性评价标准，得准东区块的煤层气可采性参数评价等级，如表3所示。

表1 准东地区煤储层参数

表2 煤层气可采性评价指标

表3 准东地区煤层气可采性参数等级

2.2 煤层气可采性模糊评判

计算准东地区煤层气可采性模糊评判系数，首先作第1级的资源量综合评价计算。资源量权重子集A1=（0.3,0.4,0.3）；资源量模糊综合评判矩阵

从而得准东地区资源量评价矩阵

同理可得准东地区煤储层参数评价矩阵

然后进行第2级的煤层气可采性综合评价计算，可得准东地区煤层气可采性评价矩阵：

最后求出准东地区煤层气可采性模糊综合评判系数

用以上方法，求得准东地区煤层气可采性模糊综合评判系数为0.7468。此系数的大小表征准东地区煤层气开发的有利程度，其值越大，利用程度越高。因此，初步判断准东地区具备煤层气开采条件。

3 结束语

综上所述，应用模糊综合评判法评价准东地区煤层气可采性模糊综合评判系数为0.7468，初步判断准东部分地区煤层气开采前景还是较为乐观，其中就包括准噶尔盆地的沙南-沙帐、梧桐窝子等地区,发展前景非常好的煤层系均为西山窑组,沙南-沙帐区块目的层可增加到八道湾组。这些地区煤层气的成藏条件较好,含气性应较好,且埋深适中、地下构造和地表条件简单,比较适宜进行勘探和开发。

[1]陈孟晋.浅议我国西北低煤阶含煤盆地煤层气的勘探对策 [J].石油勘探与开发, 2003,30(1):18-21.

[2]桑树勋.陆相盆地煤层气地质 [M].徐州:中国矿业大学出版社,2001.

P621[文献码]B

1000-405X（2015）-10-114-2