水文地质条件对煤层气赋存的控制作用

林 超

（山西蓝焰煤层气集团有限责任公司，山西 晋城 048000）

随着经济社会的持续快速发展，煤层气开发与利用迎来了前所未有的重大发展机遇，如何通过采取科学规范的分析与方法，全面细致掌握水文地质条件对煤层气赋存的控制作用，全面优化提升对煤层气赋存的分析精准度，已成为业内广泛关注的焦点课题，本文对此展开了探讨。

1 煤层气赋存简述

煤层气是现代经济社会能源体系中重要的构成项目之一，属于清洁能源概念范畴，具有能量大、环保效果好、燃烧效率高等现实优势，在降低燃烧排放、推动实现能源利用体系多样化等方面扮演着不可替代的关键角色。近年来，国家相关部门高度重视煤层气的开发与利用，在煤层气赋存状态的研判分析、综合开发利用规划、开发效果评价等方面制定并实施了一系列重大方针政策，为新时期的经济社会实现多类别能源利用提供了基本遵循与导向，同时实现了对煤层气形成和储存状态影响因素的精准识别，以及对地质构造、水文条件、地层压力等方面影响因素的系统化掌握。此外，诸多相关技术单位也在分析煤层气赋存状态方面进行了大量的卓有成效的研究与探索，在一定程度上降低了煤层气的开发与利用难度，并初步构建形成了以煤层气赋存状态分析为主要导向的控制作用研判方法。尽管如此，受复杂水文地质条件等因素的影响，当前对煤层气赋存状态的分析依旧存在诸多短板，例如对煤层气的动态化赋存状态把握不够充分，需要给予高度重视。在此大背景下，深入探讨水文地质条件对煤层气赋存的控制作用，具有极为深刻的现实意义。

2 水动力特征对煤层气赋存的控制

2.1 水力运移逸散控气作用

在导水性相对较强的断层构造中，水力运移逸散作用往往表现得最为突出。在导水断层的作用下，不同层次之间的地质单元在水分补充与转换方面得以串联，形成相对封闭且整体的补水、排水及径流系统，对于煤层气赋存具有明显的控制作用。在水利运移逸散控气作用下，含水层与煤层之间的联系性更强，地下水在运移逸散过程中，往往会成为煤层气体游移的重要载体，因而容易形成含量相对较少、储量相对贫瘠的煤层气分布区。水力运移逸散空气作用的强弱会随着地下水流动方向、灰岩含水层状态等要素的变化而变化。

2.2 水力封堵控气作用

在部分不对称向斜与单斜的地层中，水力封堵控气作用较为常见，容易形成储量更为丰富的煤层气空间。在特定的压力差环境下，煤层气往往保持着特定流向，即从相对较高压力数值区向相对较低压力数值区流动，并存在缓慢的同步渗透状态。此外，上述状态还表现出深部与浅部控气交织等特征。若含水层或煤层从露头接受补给，地下水顺层由浅部向深部流动，那么相对应的煤层气运动路径将被截断，形成煤层气相对富集的区域。在我国山西晋城矿区便存在显著的上述特征，因此该区域拥有丰富的煤层气资源。

2.3 水力封闭控气作用

现代科学技术的快速发展，为研究判断水动力特征对煤层气赋存的控制作用提供了更为丰富的技术手段，使得传统环境下难以精准把握的赋存控制状态得以清晰展现。在水力封闭控气作用下，容易在断裂发育相对薄弱的区域形成煤层气区域，这是由于断裂地带形成了具有一定阻隔力的隔水层，降低了常见的水文导水作用效果。在地下水流速流量相对较小的状态下，水力封闭控气作用也容易受到重力影响，或以静水压力形式出现，从而导致不均衡的受力状态，因此在煤层气区域集中的水文环境下，逸散和转移作用也趋于弱化。

3 地质条件对煤层气赋存的控制作用

3.1 地质演变的变化作用

在地质学领域，地质演变始终处于动态变化中，这对于煤层气赋存状态的影响是连续性的、不可控的。在漫长的地质演变过程中，地质形态与形状发生改变，新旧地质层交替覆盖，被覆盖的地质层使煤层厚度得以提高，为煤层气的储存创造了良好条件，使得煤层气在形成及储存过程中更具便利性。同时，在地质演变过程中，煤尘的压力也受到相应影响，这对可能出现的煤层气逸散现象进行了有效控制。由此可见，地质演变过程中形成的特定构造状态与煤层气赋存之间存在千丝万缕的直接联系。

3.2 回返抬升作用

回返抬升作用是地质构造演变中的常见现象之一，由于地质层运动具有动态性与连续性，因此相应的回返抬升作用也具有相同特征。在此状态下，回返抬升出现的时间节点有所差异，因此对煤层气储水量的影响也不同。实践表明，若地质构造演变中的回返抬升出现的时间节点相对较晚，煤层的储量就会较大，对煤层气逸散的量则会相应降低。此外，地质构造回返抬升而引起的煤层气存储差异较大的地域，对煤层气富集的控制作用也更为明显。

3.3 地质构造形态的差异

大自然的力量是无穷大的，由于地壳运动形成的地质构造形态的不同，使得其对煤层气富集的控制作用相对突出。其中，相对封闭的地质构造形态能够形成更为优良的煤层气储藏环境，而相对开放的地质构造形态则受逸散等作用的影响，不利于形成良好的煤层气储藏环境。以最典型的两种地质构造形态为例，褶皱和断层的煤层气赋存环境便存在显著差异，前者可分为背斜和向斜两种状态，背斜有利于煤层气储存，而向斜则有利于煤层气富集，需要根据实际情况进行具体分析。

3.4 煤层气开采现状

我国煤层气资源储量丰富，在全世界处于领先地位，但由于我国人口基数大，人均煤层气资源占有量相对较低。在我国陕西、山西、内蒙古以及云贵等地区存储着全国半数以上的煤层气资源。随着现代科学技术的不断创新，煤层气的增产技术更为先进，现可在更短的时间内，通过更低的能源资源消耗，获得更好的煤层气开发利用效果。同时，在当前世界清洁能源资源利用需求日趋旺盛的背景下，水力压裂技术、微生物增产技术以及解析法开采技术等的应用，同样有助于提高煤层气开采利用效率和质量。

4 结语

在当前技术条件下，水文地质条件对煤层气赋存的控制作用表现在多个方面、多个维度，因此需要综合利用现代科学规范的分析方法对其进行辨识，以实现对煤层气赋存状态的精准把握。因此，有关人员应该从水文地质条件的客观实际出发，遵循煤层气分布与赋存的客观实际规律，创新水文地质分析方法，强化煤层气赋存状态分析深度，为全面优化提升煤层气分析研判效果奠定基础，从而为有效推动煤层气开发利用事业的高质量发展保驾护航。