关键词：瓦斯 煤层气地质特征 评价 优选
库车县阿艾矿区为正在进行大规模开发建设的矿区，矿区井下瓦斯均采用机械抽出式进行排放，不仅造成环境的污染，还对资源是一种极大的浪费，因此本次选取榆树田煤矿，金沟煤矿，夏阔坦煤矿，明矾沟煤矿，榆树岭煤矿等煤矿区的各项参数进行分析，选取一套符合矿区煤层气地质特征的选区评价研究参数，对矿区煤层气勘探开发具有重大指导意义。
1储层特征
库车阿艾矿区内分布的地层主要有三叠系、侏罗系、白垩系、第三系和第四系。
1.1煤层特征
库-拜煤田含煤地层时代为侏罗系中统和下统，含煤地层划分为侏罗系下统塔里奇克组（J1t）、阳霞组（J1y）和侏罗系中统克孜努尔组（J2k）。
在库车县境内主要含煤地层仍然是侏罗系的塔里奇克组，阳霞组含煤2-5层，在走向上厚度变化大，均为局部可采煤层，克孜努尔组仅有一层局部可采煤层。塔里奇克组共含煤14层，从上向下依次编号，主采煤层为中部和下部的下5、下7、下8、下10、下12煤层，本次工作把主要煤层下5、下10作为煤层气开发重点煤层，煤层厚度在走向和倾向上呈波浪状变化规律，以煤层结构简单-较简单，煤层间距较小，单层厚度大为特征。
（1）下5煤层
位于下侏罗统塔里奇克组中段（J1t2 ）的上部，有益厚度在3.26-12.04米，平均8.82米，不含夹矸，煤层结构简单，属于稳定的可采煤层。
（2）下10煤层
位于侏罗系下统塔里奇克组下段（J1t1）的上部，有益厚度0.98-10.45米、平均厚度5.33米。简单结构，属全区可采的稳定煤层。
1.2构造
矿区内褶皱较为发育，由北到南依次发育有捷斯德里克向斜、捷斯德里克背斜、夏库坦向斜、比尤勒包古孜复式背斜，整体呈近东西向展布，区内断裂构造不发育，矿区构造复杂程度属简单类型，即“一类”。
煤层气富集成藏的机理是承压水封堵和压力封闭，因此煤层气勘探的基本思路是找向斜、找斜坡，同时煤层既要有好的储集物性，又不能导致煤层气散失。值得注意的是瓦斯作为一种气体，有可能通过煤层或岩层裂隙运移至有储气条件的岩（煤）层或构造中，造成局部瓦斯相对聚集现象。
2.煤层气封闭环境
2.1顶底板岩性
下5煤层直接顶板岩性以泥岩、细砂岩、粉砂岩为主，直接底板以泥岩、粉砂岩为主，下10属全区可采的稳定煤层，该煤层顶板以中砂岩、粗砂岩、砂砾岩为主，直接底板以粉砂岩为主，由上分析可见，下5煤层顶底板封盖条件良好，有利于煤层气的保存。
2.2埋深
煤层表现为北东向埋藏浅，南西向埋藏深的特点，浅部煤层有火烧的区域，深部煤层经钻孔控制到埋深1000米左右，寻找煤层气开发有利区块一般是煤层埋深适中，在300-1500米处。
2.3水文地质条件
矿区大部分位于天山南麓库车河以西，克孜库坦河以东，地势总体呈北高南低，地表排泄条件良好。矿区内除库车河外，无常年性地表水系，均为季节性冲沟，冲沟仅春季冰雪融化期和夏秋两季暴雨期才形成短暂水流。
煤层气产出首先要进行排水降压，钻孔内涌水量过大，无法有效排水降压至煤层气临界解吸压力以下，将导致勘探开发失败，国内外煤层气开发成功地区均开展了大量的水文地质条件评价工作，以预测钻孔的最大涌水量。矿区地形起伏较大，地表坡度大，冲沟发育，有利于地表水的排泄，区内多以弱含水层和隔水层为主，各含水层之间多有泥岩、泥质粉砂岩所阻挡，含水层之间的水力联系微弱，地下水主要接受大气降水及季节性地表水的入渗补给，矿区内主要可采煤层大部分位于侵蚀基准面以下。因此对矿区煤层气选区既要避开水动力强冲刷区和浅埋藏区，又要有承压水封堵条件和侧向水封堵条件的区域。
3.煤层气选区评价参数研究
根据阿艾矿区煤层气地质条件特征，结合国内外地区成功经验，煤层气选区评价研究参数包括煤层厚度、含气量、资源丰度、渗透性、吸附/解吸特征、含气饱和度等参数。
3.1煤层厚度
国内外煤层气勘探开发成功地区，均把煤层厚度列为选区评价的重要参数，下5煤层厚度在3.26-12.04米，平均8.82米，下10煤层厚度0.98-10.45米，平均厚度5.33米，远大于其他煤层的厚度，对于煤层气的勘探和开发是较为有利的。
3.2煤层含气量、煤层气资源丰度
含气量是煤层气地质评价的关键性参数之一，含气量越高，煤层气地质条件越优越，煤层气的资源量是煤层气开发的基础，资源丰度则是反映资源量的大小的综合性参数，资源丰度越高，越有利于煤层气的产出。矿区煤层瓦斯含量和压力随埋藏深度的增加而增大。优选出煤层含气量、资源丰度较高的区块，对煤层气的勘探开发影响重大。
本次工作，对各煤层进行了含气量统计，在榆树田煤矿含气量为1.46-5.13 m3/t，榆树岭煤矿含气量为4.36 m3/t，在金沟测试煤层含气量为1.38-11.65m3/t, 夏阔坦煤矿煤层含气量为1.36-1.79m3/t，明矾沟煤矿煤层气含量为1.03-9.30m3/t。根据测试的含气量数据分析可知金沟和明矾沟一带煤层气含量高。
表1 阿艾矿区煤层气含量统计表
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矿区煤层气资源量累计46.70亿m3，叠合资源丰度介于0.21-0.66亿m3/km2，下5煤层气资源丰度0.66亿m3/km2，下10煤层气资源丰度0.55亿m3/km2。资源量规模属中等丰度、中深埋深的中型煤层气田。
资源丰度以金沟煤矿西边缘的中深部资源丰度较高，两边较低。
表2 各煤层分级资源量统计表
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3.3渗透率
煤层渗透性的好坏决定着煤层气的运移和产出，是影响煤层气开发成败的关键性参数之一，产能模拟结果表明，在同等开发条件下，渗透率越高，气井产能越大，不仅高峰产量高，而且后期产气能力强。
根据注入/压降测试的结果，下5煤层的渗透率在0.08～5.6md之间，平均渗透率为1.03md；下7煤层测试渗透率为0.13-2.23md，平均0.74md；下10煤层渗透率在0.16～17.2md之间，平均渗透率为3.376md。
3.4临界解吸压力、含气饱和度
根据排采情况显示，各煤储层实际临界解吸压力在4.37～6.44MPa之间，临界解吸压力较高，表现出较好的产气能力和开采性。
矿区西部地区含气饱和度较低，中部地区及东部地区含气饱和度平均值在50%以上，但总体均为中低饱和度煤储层。依据煤层来划分，下5煤层平均含气饱和度约为47.45%，下7煤层含气饱和度约为50.32%，下10煤层含气饱和度约为43.46%。
4.结论
通过本次分析，优选出新疆库拜煤田阿艾矿区煤层气有利区，主要集中在金沟煤矿-明矾沟煤矿一带，下5煤层各项煤层气参数要优于下10煤层和其他煤层。
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论文作者:李祥
论文发表刊物:《科学与技术》2019年第18期
论文发表时间:2020/3/16
标签：煤层论文; 煤层气论文; 矿区论文; 厚度论文; 煤矿论文; 侏罗系论文; 饱和度论文; 《科学与技术》2019年第18期论文;