贵州织金平桥向斜煤层气储层地质特征及有利开发层优选

蔡 路，姚艳斌，全贵龙，陈 华，陈庆刚，李 勇，杜胜江

(1.贵州省地质矿产勘查开发局115地质大队，贵州 贵阳 550000；2.中国地质大学煤层气国家工程中心煤储层实验室，北京 100083；3.贵州省地质调查院，贵州 贵阳 550000)

贵州织金平桥向斜煤层气储层地质特征及有利开发层优选

蔡 路1，姚艳斌2，全贵龙1，陈 华1，陈庆刚1，李 勇1，杜胜江3

(1.贵州省地质矿产勘查开发局115地质大队，贵州 贵阳 550000；2.中国地质大学煤层气国家工程中心煤储层实验室，北京 100083；3.贵州省地质调查院，贵州 贵阳 550000)

基于平桥向斜地面地质调查，PQT-1井钻、录、测井及取芯测试资料的分析，对该区煤储层地质特征进行了总结，并深入探讨了有利开发层与煤厚、煤间距、显微组分、灰分产率和含气性特征之间的对应关系。研究结果表明：PQT-1井纵向上8套主力煤层呈“厚度小、层数多、间距近”的特征，适合“分层压裂，多层合采”的开发工艺。其中，C14与C16组合煤厚大、含气量适中、灰分产率较低、解吸压差较小，为最有利煤层气开发层；C30与C32组合、C17与C20组合受制于煤厚，为第二、第三有利煤层气开发层。

贵州织金；平桥向斜；PQT-1井；煤层气；有利开发层

1 地质背景

织纳煤田位于扬子板块(Ⅰ级)—川黔滇盆地(Ⅱ级)—黔北断拱(Ⅲ级)西部南缘(图1)，煤系地层盖于燕山运动形成的褶皱之上，此类褶皱形态宽缓且延伸距离短，使一系列短轴式向斜、背斜成为控煤构造的主体。构造上织金县境内主要发育2组NE向、NW向的构造线，NE向的构造线以三塘向斜、阿弓向斜、官寨向斜、珠藏向斜、桂果背斜、牛场向斜、大猫场向斜为代表；NW向的构造线以比德向斜、加夏向斜、水公河向斜为代表。

图1 织纳煤田构造刚要图(汤良杰等，2008)

图2 PQT-1井地理位置图

2 煤厚及煤层间距

PQT-1井自上而下钻遇第四系浮土、三叠系上统飞仙关组、二叠系上统大隆组、二叠系上统长兴组、二叠系上统龙潭组。钻井过程总体顺畅，未见大型断层。通过现场岩芯观测，研究区龙潭组为一套以煤、砂岩、粉砂岩、泥页岩及灰岩频繁互层的煤系地层。煤系地层总厚239 m，含煤22层，煤层累计厚度23.59 m；具有煤层气商业开发价值(单层厚度大于1 m)(孟召平等，2013)的煤层共8套，分别为C14、C16、C17、C20、C23、C27、C30和C32，这8套煤的累计厚度为15.87 m，其中，单层厚度最大的为C14，厚度为4.87 m(图3)。

整体上，PQT-1井呈现“煤层层数多、单层煤厚小”的特征，单层厚度小于1 m的煤层占63.6%；单层厚度大于1 m的主力煤层占26.4%，其中，仅C14与C16的单层厚度大于2 m，占层位总数的9.1%(图4)。因此，由于单层煤厚较小的限制，独立开采某一煤层的难度较大。

但PQT-1井8套主力煤层的间距较小，累计间距为124.16 m，平均间距17.74 m。其中，C16与C17煤层间距最小，为10.47 m；C14与C16煤层间距最大，为29.09 m(图5)。开发过程中可考虑采用“多层合采”的方式开采该区煤层气，以弥补单层煤厚较小的劣势。

3 煤岩学特征

3.1 镜质体反射率及显微组分

图3 PQT-1井龙潭组煤系地层综合解释图

图4 煤层厚度区间频率直方图

图5 主力煤层累计间距图

3.2 灰分产率

灰分产率是煤在彻底燃烧后所剩下的残渣，它主要来源于矿物质，在一定程度上可反映煤中矿物的含量。矿物含量偏高会在一定程度上降低煤储层的吸附性能(刘贝等，2014)，但它可以改变煤储层的岩石力学性质，使得煤层的脆性增大，压裂过程中煤层更容易破碎形成明显的主缝，改善煤储层的水力压裂效果(陈扬等，2014)。

4 含气性特征

4.1 现场解吸

图6 主力煤层灰分含量直方图

表1 现场解析结果表

图7 样品深度与总含气量和甲烷含量关系图

Fig.7 Sample depth and relation between sample total content and mathane content

4.2 等温吸附

5 有利开发层优选

通过上述分析，结合煤层气“分层压裂，多层合采”的工艺要求，本次研究从PQT-1井的8套主力煤层划分出3组有利开发层(表3)。

表2 等温吸附结果表

注：压差=静水柱压力-临界解吸压力。

表3 PQT-1井主力煤层地质参数综合评价表

第一组：C14与C16组合，这两层煤的厚度最大，解吸气量均高于开发下限，煤层气资源潜力最大；同时镜质组含量高，有利于煤中裂隙的发育；灰分产率较低，煤对甲烷的吸附能力较强；解吸压差较小，见气时间较快。综合考虑煤厚、间距、含气性特征、煤岩学特征，认为C14与C16组合是PQT-1井最有利煤层气开发层。

第二组：C30与C32组合，这两层煤层间距较小、解吸气量较高，C30解吸潜力大、解吸时间短，适合多层合采的地质条件。但其煤厚较小，煤层气资源潜力有限。分析认为C30与C32组合是PQT-1井第二有利煤层气开发层。

第三组：C17与C20组合，这两层煤间距最小，解吸气量与临界解吸压力均适中，C17解吸压差小，见气时间快。但其煤厚小，分析认为C17与C20组合是PQT-1井第三有利煤层气开发层。

6 结论

(1)PQT-1井揭示了平桥向斜龙潭组煤储层的基本地质特征。该井共钻遇8层厚度大于1的煤层，分别为C14、C16、C17、C20、C23、C27、C30和C32，纵向上总体表现为“煤层层数多、单层煤厚小，煤层间距近”的特征，适合采用“分层压裂，多层合采”的方式开发该区煤层气。

(4)综合考虑煤厚、间距、含气性特征、煤岩学特征等因素，优选出3组煤层气有利开发层。其中，C14与C16组合为最有利煤层气开发层；C30与C32组合、C17与C20组合受制于煤厚，为第二、第三有利煤层气开发层。

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Geological Characteristics of Coal Reservoir in PingQiao Syncline of Zhijin， Guizhou Province and Favorable Horizons Evaluation

CAI Lu1，YAO Yan-bin2，QUAN Gui-long1，CHEN Hua1，CHEN Qing-gang1，LI Yong1，DU Sheng-jiang3

(1.No.115GeologicalParty,BureauofGeologyandMineralExplorationandDevelopmentofGuizhouProvince，Guiyang550000，Guizhou，China；2.CoalReservoirLaboratoryofNationalCBMEngineeringCenter，ChinaUniversityofGeosciences，Beijing100083China；3.GuizhouGeologicalSurvey，Guiyang550000，Guizhou，China)

Based on the geological survey in Pingqiao syncline, this paper analyzes the drilling, logging date and Coring test data of the Well PQT-1 to summarize the geological characteristics of coal reservoir in the area. Furthermore, the relationship between favorable formation for development and key parameters were deeply discussed，including coal thickness, coal pitch, micro components, ash yield and gas content. The results show that eighth sets of main seam featured “small thickness, multi layers, close interval” in vertical of Well PQT-1, which make it suitable forthe development process of separate fracturing and co-production. Among the eighthsets, theC14 and C16stratas characterized with great thickness coal, moderate gas content, low ash yields and small desorption pressure were evaluated the most favorable layers. Limited to the coal thickness, theC30 , C32 two strata and the C17 , C20 two stratas take the second and the third place respectively.

Zhijin GuiZhou Province; Pingqiao syncline; PQT-1; CBM; Favorable horizons evaluation

国家自然科学基金“煤储层流体微观相互作用的动态地质效应”(41472137)；贵州省科技计划社会攻关项目“煤系非常规天然气(煤系气)富集规律研究”(黔科合[2016]支撑28074)。

蔡路(1989—)，男，湖北荆州人，硕士，助理工程师，主要从事煤层气地质与开发的研究工作。

P618.13

A

1000-5943(2016)04-0278-06

[收购日期]2016-09-01