水文地质条件对煤层气赋存控制作用分析

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1、摘要铁法煤田煤层气开发始于1996年，是我国煤层气地面钻井开采较早的煤矿区，迄今已施工的煤层气井35口，累计生产煤层气5300万m3，其中DT3井、DT4井两井单井累计生产煤层气分别突破1500万m3、2000万m3，居我国水力携砂压裂完井累计产能之首。煤矿区煤层气开发集煤层气地面钻井开发、煤层气井下抽采为一体，具有新能源开发利用、矿山井下安全生产、大气环境保护“一举多得”的经济效益、环境效益、安全效益。对我国煤矿区煤层气开发具有示范作用。本文仅以对铁法煤田煤层气开发所采用的储层改造关键技术加以研究，以利于具有相似煤田储层条件煤层气开发的技术交流。　　关键词煤层气；多煤层

2、；储层改造；关键技术；研究与应用　　0引言　　铁法煤田属长焰、气煤煤田，区内赋存煤层气资源量107亿m3，1996年～2012年间共施工煤层气井35口，属典型煤矿区煤层气开发，并服务于煤矿瓦斯治理需要，煤层气井储层改造其关键技术为：煤层压裂分段组合，水力携砂压裂完井。区内1996年施工的DT3井截止2013年2月已累计开采煤层气1540万m3，2004年施工的DT4井已累计开采煤层气2016万m3，气井平均产气量2000m3/d以上，外输供气量5300万m3。　　1铁法煤田煤层气赋存特征　　1.1煤层　　铁法煤田含煤地层为下白垩统阜新组，从岩性、岩相组合及含煤性可分上、下

3、两个含煤段，其沉积特点为辫状河流及三角洲类型。多阶性旋回结构特征明显，表现为煤层多，以中厚煤层为主，且连续性较差的特点。下含煤段岩相空间配置为从盆缘向盆内依次为冲积扇—扇三角洲—三角洲平原或浅湖沉积环境，煤层多且厚度大，以泥岩沉积为主，含煤10层，其中12、13、14、15号煤层为主要可采煤层；上含煤段岩相配置与下含煤段相似，其中三角洲平原为主要聚煤环境，含煤10层，其中4、7、8、9号煤层为主要可采层。　　1.2构造特征　　铁法盆地为一主体展布方向呈北北东向的半地堑或断坳盆地，它的形成和演化均受区域各构造体系控制，盆地基底的沉降又受盆缘断裂及松辽盆地区域沉降的双重因素影

4、响，盆缘断裂走向为北北东向，它不但控制着铁法盆地的展布，而且对盆地内部沉积环境聚煤和迁移等均具有控制作用，导致铁法煤田西部沉积幅度始终较大，为盆地的沉积中心带，大兴井田为盆地的沉积中心，形成铁法煤田的聚煤中心，是煤层气勘探与开发的主要区域。　　煤层渗透率通过煤层气井对煤层采用注入/压降法进行试井，获得了一些煤储层的参考资料，其中煤层渗透率在0.01-1.507毫达西之间，其差异性较大。　　1.4煤层气资源丰度　　铁法煤田煤层气资源丰富，有利于煤层气勘探开发。现保有煤炭储量达14亿吨，煤层气资源量约107亿m3，单位面积资源丰度为1.26亿m3/km2，属于开发条件较好的中

5、小型煤层气田，煤层气资源具有小而肥的特点，适于煤层气勘探与开发。2储层改造关键技术应用　　2.1多煤层压裂组合及技术原理　　煤层气地面钻井开采其要素条件为：建立煤储层降压——解吸——扩散——渗流条件。水力携砂压裂的目的为通过高压水进入煤储层，沟通扩张煤层的裂缝系统，利用大排量的压裂液体携压裂支撑剂，待压裂结束后将压裂支撑砂支撑裂缝通道，以形成煤储层人为网络系统，降低气体流通阻力，达到增产的作用。而多煤层大跨度的间隔条件，导致压裂段过长，液体分流压差变化大，液体分配具有相当的局限性，限制了缝长半径的伸展，因此合理组合煤层，分层段进行压裂改造是铁法煤田煤层气开发的技术关键。　

6、　2.2技术参数优化　　分层原则：煤层分层组合一般视煤层条件组合段厚为35m左右，填砂上返厚度一般为15m以上，以防止窜砂，煤层射孔采用ф89mm枪102弹，相位90°，16弹/m，砂岩顶底板及夹层可以进行辅助射孔，以寻求更有效坚固的煤层气渗流通道。煤层组合段超过15m以上时均采用投球分压，或段塞加砂，以进行人为分流，克服压力梯度差对压裂分流的影响，达到储层改造范围的最大化。　　压裂基本参数选择　　第二压裂层段：681.36m～640.60m（12、13、14煤），段厚40.75m，煤厚16.04m，射孔厚度28.20m，压裂总液量1000m3（前置液400m3），加砂量

7、60m3，投球分压，上返填砂段厚109.00m。　　第四压裂层段：479.67-461.60（3、4煤），段厚18.07m，煤厚8.22m，射孔厚度12.86m，压裂总液量1000m3（前置液400m3），加砂量60m3，投球分压。　　2.4储层改造效果分析　　2.4.1多煤层分层压裂组合可以实现对煤储层的有效利用　　合理组合压裂层段对储层改造可以实现全方位、多元化有效抑制储层压力差导致的压裂液体分配随意的现象，人为制造压裂方向更有效的实现储层改造的最大化。　　2.4.2压裂规模决定了储层改造的效果　　压裂规模一定程度上决定了