1 　煤层气开发的关键地质控制因素

    1) 煤层气资源量　煤层气资源量是煤层气开发最基本的物质基础, 是煤层气开发最关键的地质控制因素[6 ] 。煤层气资源量的主要地质控制因素包括煤储层的三维几何特征和煤层含气性等。煤储层的三维几何特征包括煤层层数及其间隔距离、单层厚度及其展布形态、煤层累计厚度和煤层埋深等。而煤层含气性的好与坏直接关系到能否进行煤层气的开发。根据我国煤层气储层的地质特性, 一般而言, 中变质程度煤层气储层(我国的气煤瘦煤, Ro ,max = 0.65 %～1.9 %; 美国的烟煤, Ro ,max = 0.47 %～2.05 %)的含气量应大于10m3 / t , 以大于15m3 / t 为最佳; 高变质程度煤层气储层(我国的贫煤无烟煤, Ro ,max> 1.9 %; 美国的无烟煤, Ro ,max > 2.05 %) 的含气量应大于15m3 / t 。

    2) 可采性　根据我国10 多年来煤层气勘探、开发的实践经验和煤层气地质研究成果, 可采性所包含的关键地质因素有: 含气饱和度、渗透性、储层压力、压力饱和度等[7 ] 。我国煤层气单井产气量比较低, 与含气饱和度比较低有很大关系, 制约了我国煤层气的商业性开发。从已有的资料来看, 我国有一部分含煤盆地煤层气储层含气饱和度低于70 % , 严重影响了煤层气的开发。安徽淮北地区煤层气储层的含气饱和度一般在80 %～90 %, 单从含气饱和度来看, 淮北地区基本具备了煤层气开发的地质条件。从渗透性来分析, 我国煤层气单井产气量比较低, 与渗透率比较低也有很大关系。在基本地质特性相同的情况下, 一般中、低变质程度煤层气储层的渗透性要好于高变质程度的煤层气储层。根据我国煤层气地质特性, 中变质程度煤层气储层的渗透率一般大于1 ×10 - 3μm2 , 高变质程度的渗透率在1 ×10 - 3μm2左右就可以考虑进行煤层气开发[8 ] 。我国煤层气储层在常压和/ 或接近常压, 压力饱和度90 %以上时,储层条件比较好, 可以进行煤层气开发。我国煤层气可采性主要地质控制因素参数标准为: 含气饱和度大于70 %; 中变质程度煤层气储层渗透率一般大于1 ×10 -3μm2 , 高变质程度的在1 ×10 - 3μm2 左右;煤层气储层为常压和/ 或接近常压, 压力饱和度大于90 %。　

    3) 我国煤层气选区评价指标　赵庆波等[ 9 ] 提出的煤层气选区评价的主要参考原则如下: 煤层埋深一般以800～1500m 为最佳; 煤层单层厚度大于0.6m , 总厚度大于10m ; 含气量大于10m3 / t , 含气饱和度大于50 %; 煤层渗透率(注入/ 压降法) 大于1 ×10 - 3μm2 ; 最好解吸压力接近原始地层压力; 处于承压区的水压封堵气藏和压力封闭的高压气藏最佳; 煤阶为气煤焦煤最佳( Ro = 0.7 %～1.5 %) ,可探索无烟煤; 煤层顶板有大于10 m 的封闭性直接盖层, 无剥蚀现象。

2 　煤层气开发新技术

    1) 低伤害技术　煤层是一种有机质高度富集的可燃有机岩石, 微细孔隙发育, 对水、添加剂、微细固体颗粒等十分敏感。而当前, 在中国煤层气井施工中, 钻井均采用回转式水基钻井液钻井工艺, 储层强化改造基本上全部采用水基压裂液携砂的压裂工艺。这种工艺技术很容易对煤储层产生严重伤害,致使煤层气井很难获得理想的气产量。冲击式空气循环钻井工艺, 泡沫压裂液携砂的储层强化工艺, 对煤层的伤害比较轻微, 在美国已广泛应用, 取得了良好的效果[10～12 ] 。中国则由于设备、资金等方面的原因, 至今连试验都尚未进行, 更谈不上应用了, 这种落后状况急待改变。

    2) 注气升压技术　通过煤层气井向煤层内注入N2 或CO2 降低煤储层中CH4 的分压以加快CH4的解吸, 或将CH4 从煤层中置换出来。这种技术是由美国和加拿大在20 世纪90 年代开发的, 取得了很好的增加煤层气产量的效果。该技术有利于增加低渗低压煤层气藏的产量和采出率, 在中国有很好的应用前景。

    3) 采气采煤一体化技术　采气采煤一体化是将煤层气开发与煤炭开采紧密结合, 各种煤层气开采方式配套使用, 达到既降低煤层气生产成本、又能充分开发煤层气, 从而大大改善煤矿安全生产条件优越性的双重目的。这一技术是将各煤层气开发方式进行整合, 使采气和采煤活动有机衔接, 并不需要过多的投资, 但需要煤层气开发与煤炭开发相互协调、加强统一规划, 需要观念的更新和利益的平衡。

    4) 极小曲率半径钻井( TRD) 技术　在地面垂直井的煤层段用专门装置造一个直径约18m 的洞穴, 在洞穴内通过高压管线由地面向煤层中注入高压射流水柱, 在煤层中形成具一定规模的水平井段,从而实现排水开采煤层气的目的。该项技术是由澳大利亚研制成功的, 可在一口地面垂直井的同一煤层施工多个呈放射状分布、深度可达180m 的水平孔段。对于煤层气开发井的增产强化, TRD 技术是一个潜在有效手段, 其作业成本仅为水力压裂的1/ 2 , 而增产效果却是水力压裂的2 倍,具有良好的推广应用前景。中国的晋城、阳泉、铁法、铜川等矿区的条件适合于应用此项技术。

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