论文部分内容阅读
潘庄区块在国内是最早规模开发无烟煤煤层气的区块之一,在该区块布置的煤层气井数量多达700口以上,已经排采生产的煤层气井的单井产气量大部分高于2000m3/d,最高煤层气井可达到12000m3/d。通过对潘庄区块的钻井、试井、录井、射孔、压裂以及排采等多项工程的实施,对于该区块煤层气地质特征有了比较深入的了解,对于准确认识该区煤层气藏特征提供了难得的典型。但是对于潘庄区块煤储层的精细描述和煤层瓦斯流体的认识还存在着明显的不足。
作者通过全面收集潘庄地区煤层气井、矿井瓦斯抽放等方面的资料;在矿井下对煤层大采高采用CT式跟踪观测和描述煤储层的大裂隙系统,并根据煤岩类型对煤储层进行划分,同时取样,确定煤储层岩石物理特征,解析潘庄区块煤储层裂隙系统特征;利用煤层气原位探测仪探测煤层气藏流体的压力与温度,从而获取对煤层气藏流体特征的认识;结合现有的开挖煤层气井详细资料,确定压裂液与压裂砂的分布范围与赋存位置,最终建立了研究区无烟煤裂隙系统与煤层气藏流体之间的关系。
1、潘庄区块3#煤储层属于高变质无烟煤储层,镜质组反射率在2.2-4.0%。3#煤层厚度6m左右,煤层埋深在500米以内,处于相对比较简单的单斜构造带。顶底板岩性为泥岩或者砂质泥岩,为3#煤储层的高含气量提供了有利的条件。潘庄区块3#煤储层裂隙系统绝大多数属于欠发育类型,各种孔、裂隙连通性差,不能形成有效的通畅的煤层瓦斯运移通道。其外生节理线密度1-2条/2m,很少具有穿透煤层顶底板的外生节理,节理缝有被片状方解石和黄铁矿充填的现象;内生裂隙线密度11-16条/5cm,气胀节理线密度5-8条/10cm,两者多发育于亮煤和镜煤分层中;显微裂隙发育相对简单单一,不具有阶梯状的特点。
2、潘庄区块3#煤储层裂隙系统发育的强烈不均一性,导致其渗透率差别显著。对2303以及2305大采高工作面CT式跟踪观察描述,发现潘庄区块3#煤储层裂隙系统发育有NNE和NS向两组,其中以NNE向发育为主,NS向发育较少,并且几乎没有发育穿透煤层顶底板的外生节理。通过对2303以及2305工作面裂隙系统的对比,显示出尽管这两个工作面距离比较近,但是裂隙系统的发育情况还是存在着一定的差异,但总体上发育延伸面比较短,难以和气胀节理、内生裂隙形成“网络状”运移环境,导致其渗透率普遍比较低,但是在不同的裂隙发育带渗透率的差别可以达到一个数量级。
3,煤层瓦斯流体的运移受到煤储层原生裂隙的控制。通过对成庄区块地面煤层气井出露在煤矿井下巷道的观察和开挖,其中压裂液SiO2分布主要是NE向和NW向两个方向,同时对压裂砂的砂样分布规律研究得到压裂砂的充填方式,在距离井筒30m外,压裂砂只充填在原生裂隙中,而成庄区块的裂隙系统存在着NE和NW向两组,煤层瓦斯流体,即游离的煤层气,赋存在煤储层的空隙中,从而可以间接证明煤层瓦斯流体绝大多数赋存裂隙系统中。
4、煤层瓦斯原位探测技术与传统测压技术相比,具有了测试时间从原来的三到四周缩短到现在八小时以内、节省人力物力和财力的优点,还能够弥补传统测压技术不能记录煤层瓦斯流体温度和反映煤层瓦斯流体细节特点。煤层瓦斯原位探测仪能够深入到煤层100米以内直接测试煤层瓦斯流体的压力和温度。该仪器主要由原位探测装置、气体采样装置和水力密封装置等三部分组成。
5、煤层瓦斯流体温度变化与测试点所在的裂隙发育程度密切相关。(1)当测试点处于煤层裂隙系统比较发育区时,由于裂隙系统比较发育,外生节理、气胀节理和内生裂隙的连通性比较好,能够形成相对畅通的运移通道,煤层瓦斯流体的移动比较方便快捷。裂隙系统的发育其内部赋存的煤层瓦斯流体比较充裕,因而在测试过程中煤层瓦斯流体的补充比较快捷充分,因而其温度是逐渐上升最后达到稳定的过程;(2)当测试点处于煤层裂隙系统不发育区时,由于裂隙系统不发育,外生节理、气胀节理和内生裂隙的连通性比较差,煤层瓦斯流体的运移比较迟缓,甚至不能渗流到测试空间来,因而在测试过程中煤层瓦斯流体的补充很难,只能和密闭空间内初始完钻后的温度达到平衡,因而温度是逐渐下降的过程。
6、煤层瓦斯流体的压降在不同的裂隙发育带具有各自的特点。(1)当测试点位于裂隙不发育区时,裂隙不发育区由于的煤体特点不同可以分为软煤带和非软煤带:a,当处于软煤带时,由于软煤区煤体比较破碎,比表面积较大,煤层瓦斯含量比较高,且裂隙系统的极不发育,在打破原始平衡后,煤层瓦斯只有向洞口的方向扩散,因而具有相对较高的压力和较为稳定的压降;b,当处于非软煤带时,测试点裂隙系统的不发育,煤层瓦斯流体含量相对比较低,在打破原始平衡后,煤层瓦斯只有向洞口的方向扩散和少量的沿着裂隙系统移动,因而具有相对较低的压力和较为稳定的压降;(2)当测试点位于裂隙发育区时,由于裂隙系统的比较发育,裂隙内赋存的煤层瓦斯流体相对比较多,煤层瓦斯流体的运移比较方便快捷,在打破原始平衡后,煤层瓦斯流体移动的方向性比较多,因而具有相对较高的压力和较为迅速的压降,并且其波动性更为激烈。