李金龍 王 堅(jiān) 何建蒙 陳志柱 薛小暉

(1.云南省煤田地質(zhì)局，云南 650034；2.云南煤層氣資源勘查開發(fā)有限公司，云南 655000；3.云南省煤炭地質(zhì)勘查院,云南 6500218)

恩洪礦區(qū)主要煤層滲透率特征研究

李金龍1王 堅(jiān)1何建蒙2陳志柱3薛小暉2

(1.云南省煤田地質(zhì)局，云南 650034；2.云南煤層氣資源勘查開發(fā)有限公司，云南 655000；3.云南省煤炭地質(zhì)勘查院,云南 6500218)

采用煤體結(jié)構(gòu)測(cè)井曲線解釋方法和現(xiàn)場(chǎng)試井方法，分別對(duì)恩洪礦區(qū)主要煤層滲透率進(jìn)行對(duì)比研究，兩種方法研究成果中有的相互吻合，有的存在差異，對(duì)差異的研究結(jié)論應(yīng)在今后的工作中重點(diǎn)關(guān)注和驗(yàn)證。

煤體結(jié)構(gòu) 滲透率 測(cè)井解釋 試井 恩洪礦區(qū)

1 概況

研究區(qū)含煤地層為上二疊統(tǒng)宣威組(P3x)，共分三段，發(fā)育多煤層，主采煤層為9、16、23共3層。9煤層位于宣威組二段(P3x2)中上部，為中厚～厚煤層，層位厚度穩(wěn)定，一般厚1.7～5.0m，為全區(qū)可采煤層；16煤層位于宣威組二段(P3x2)中下部，層位穩(wěn)定，以中厚煤層為主，一般厚度1.0～2.0m；23煤層位于宣威組一段(P3x1)中部，層位較穩(wěn)定，厚度變化大，一般0.7～4.0m，以中厚煤層為主。

2 利用地球物理測(cè)井解釋預(yù)測(cè)煤層滲透率

2.1 煤體結(jié)構(gòu)判識(shí)和建立標(biāo)準(zhǔn)曲線響應(yīng)特征

在一定的區(qū)域范圍內(nèi)，同一煤層的沉積環(huán)境、物質(zhì)來(lái)源基本穩(wěn)定，煤巖組成、煤質(zhì)，物性也基本相近或存在一定的變化規(guī)律。通過(guò)分析研究區(qū)內(nèi)的煤層物性參數(shù)曲線幅值和基本形態(tài)規(guī)律，建立區(qū)內(nèi)不同煤體結(jié)構(gòu)類型標(biāo)準(zhǔn)測(cè)井曲線響應(yīng)特征(表1)。

表1 不同煤體結(jié)構(gòu)類型標(biāo)準(zhǔn)測(cè)井曲線特征表(據(jù)秦勇等，2010)

2.2 定性劃分原則

參照表1，劃分出三種煤體結(jié)構(gòu)類型：

(1)Ⅰ類(原生結(jié)構(gòu)煤)：各測(cè)井曲線反映的幅值大小、形態(tài)特征與同一煤層原生結(jié)構(gòu)煤相應(yīng)部位的測(cè)井曲線比較，無(wú)明顯變化者。

(2)Ⅱ類(過(guò)渡結(jié)構(gòu)煤)：各測(cè)井曲線反映的幅值大小、形態(tài)特征和同一煤層原生結(jié)構(gòu)煤相應(yīng)部位的測(cè)井曲線比較，均略有變化且符合物性規(guī)律，其變化部位判識(shí)為Ⅱ類。

(3)Ⅲ類(構(gòu)造煤)：該煤層有兩種或兩種以上測(cè)井參數(shù)曲線反映的幅值大小、形態(tài)特征與同一煤層原生結(jié)構(gòu)煤相應(yīng)部位的測(cè)井曲線比較，均有符合物性規(guī)律的明顯變化；或僅有一條測(cè)井曲線反映有明顯變化，其它測(cè)井參數(shù)曲線相應(yīng)部位略有變化，其變化部位判識(shí)為Ⅲ類。

Ⅰ類煤原生結(jié)構(gòu)保存完好，可改造性強(qiáng)。Ⅱ類煤受到一定程度的構(gòu)造破壞，裂隙發(fā)育，若煤層原生結(jié)構(gòu)基本保存，則煤層氣滲流通道發(fā)育良好，往往具有較高的滲透性。Ⅲ類煤受到構(gòu)造強(qiáng)烈破壞，發(fā)育的裂隙往往被煤粉充填或阻塞，煤層滲透性極低。預(yù)測(cè)Ⅱ類、Ⅲ類煤層的區(qū)域分布是預(yù)測(cè)煤儲(chǔ)層滲透率的有效途徑。

2.3 解釋結(jié)果

2.3.1 解釋

鉆孔見煤點(diǎn)中Ⅱ類和Ⅲ類煤的發(fā)育程度，由Ⅱ類、Ⅲ類煤厚度占純煤總厚的百分比表征。針對(duì)三層主采煤層收集13口煤田鉆孔地球物理測(cè)井資料并進(jìn)行解釋。參照區(qū)內(nèi)煤層氣井試井資料，建立了煤層滲透率與Ⅱ、Ⅲ類煤的分層厚度比例之間的相互關(guān)系。

13個(gè)鉆孔中有81個(gè)煤分層、31個(gè)夾矸分層，凈煤累計(jì)厚度84.65m(表2)，其中Ⅰ類煤30個(gè)分層厚19.79m，分別占煤分層總數(shù)和凈煤累計(jì)厚度的37.04%和23.38%；Ⅱ類煤32個(gè)分層厚31.45m，分別占煤分層總數(shù)和凈煤累計(jì)厚度的39.93%和37.72%；Ⅲ類煤19個(gè)分層厚32.01m，分別占煤分層總數(shù)和凈煤累計(jì)厚度的23.46%和38.90%?？梢姡憾骱榈V區(qū)Ⅰ+Ⅱ類煤所占總煤厚比例在13.24～100%之間，平均70.36%，Ⅰ+Ⅱ類煤較Ⅲ類煤更發(fā)育，較有利于煤層滲透率的發(fā)育。

2.3.2 解釋結(jié)果分布特征

區(qū)域上看，礦區(qū)由西南邊緣向中心方向，Ⅲ類煤所占比例呈減小的趨勢(shì)，預(yù)測(cè)滲透率呈增大的趨勢(shì)；中段南部煤體最為破碎，預(yù)測(cè)滲透率最小；向斜中心煤體結(jié)構(gòu)變得完整，預(yù)測(cè)滲透率最大，這與邊緣斷層發(fā)育而中部斷層相對(duì)稀少有關(guān)。從層域上看，煤層越厚，Ⅲ類煤越發(fā)育，9煤層Ⅲ類煤最發(fā)育，16煤、23煤基本相當(dāng)；預(yù)測(cè)9煤層滲透率最小(圖1)。

3 試井方法煤層滲透率測(cè)試

3.1 測(cè)試情況

區(qū)內(nèi)試井滲透率測(cè)試，9號(hào)煤12井次，16號(hào)煤8井次。23號(hào)煤未測(cè)試，同屬下煤組的21煤有1井次測(cè)試，用其大致替代23號(hào)煤。三層煤滲透率值0.0045～0.98mD，平均0.309mD(0.3153×10-3μm2)(表3)，若要獲得煤層氣高產(chǎn)能，煤層

表2 煤體結(jié)構(gòu)測(cè)井解釋結(jié)果統(tǒng)計(jì)表(據(jù)秦勇等，2010)

表3 試井滲透率測(cè)試成果表(據(jù)云南省煤田地質(zhì)局，2014)

原始滲透率一般是大于0.5×10-3μm2的高滲透率。恩洪礦區(qū)三個(gè)主煤層滲透率以特低到低滲透率為主。

3.2 煤層試井滲透率分布特征

3.2.1 區(qū)域分布特征

9號(hào)煤層：礦區(qū)南部EH-02井滲透率最低，滲透率最大值位于礦區(qū)中部ZK4509井；礦區(qū)中部ZK404、ZK706、ZK1901三個(gè)井滲透率基本分布在0.2mD左右；都格以北的區(qū)域滲透率以0.018mD到0.77mD呈波動(dòng)性分布。滲透率總體呈南低北高，自南向北逐漸增大的趨勢(shì)展布(圖2)。各測(cè)試點(diǎn)埋深302.56m到1198.94m，滲透率最小值EH-02煤層埋深497.29m，滲透率最大值ZK4509煤層埋深674.75m，二者埋深差距不大。9號(hào)煤滲透率值隨埋深增加而減小，這與前人研究成果相符，但是減小的趨勢(shì)性較弱，且相關(guān)性比較離散(圖3)。

圖1 恩洪礦區(qū)煤體結(jié)構(gòu)測(cè)井解釋結(jié)果層位分布圖(據(jù)秦勇等，2010)

圖2 9號(hào)煤、16號(hào)煤滲透率與埋深關(guān)系趨勢(shì)圖

圖3 9號(hào)煤、16號(hào)煤試井滲透率值分布趨勢(shì)

16號(hào)煤層：南部EH-01井滲透率值最小，北部ZK1904井滲透率最大，也是三層煤中滲透率的最大值；中部ZK4509、ZK404滲透率出現(xiàn)兩個(gè)較高值，分別為0.6mD、0.8mD；都格以北的中北部區(qū)域三個(gè)滲透率值波動(dòng)較大。與9煤相仿，16煤滲透率亦呈南低北高，自南向北逐漸增大(圖2)。與9煤不同，16煤滲透率隨埋藏深度的增加呈增大的變化，且相關(guān)性比較離散(圖3)，這與煤儲(chǔ)層試井滲透率隨埋深增大而呈負(fù)冪指數(shù)規(guī)律減小的前人研究結(jié)論不符。

區(qū)內(nèi)21煤僅EH-02井進(jìn)行了試井滲透率測(cè)試，煤層埋深603m，滲透率為0.056mD，為特低滲儲(chǔ)層。

3.2.2 層域分布特征

三層煤中，9號(hào)煤試井滲透率0.0045～0.82mD，平均0.282mD；16號(hào)煤試井滲透率0.011～0.98mD，平均0.382mD；21號(hào)煤試井滲透率0.056mD。滲透率16號(hào)煤最大，21號(hào)煤最小。9號(hào)煤、16號(hào)煤滲透率大小與煤體結(jié)構(gòu)分布特征吻合，表現(xiàn)為9號(hào)煤比16號(hào)煤破碎， 9號(hào)煤滲透率值比16號(hào)煤?。?1號(hào)煤試井滲透率值對(duì)同屬下煤組的23號(hào)煤滲透率值參考性不強(qiáng)，原因是23號(hào)煤在三層煤中煤體結(jié)構(gòu)最完整，23號(hào)煤的滲透率應(yīng)比9號(hào)煤、16號(hào)煤高，但21號(hào)煤實(shí)際試井滲透率值為三層煤中最低。

[1] 鄭繼榮,張俊,張苗苗.焦作煤田煤層滲透率控制因素及預(yù)測(cè)[J]. 煤礦安全, 2012, 43(10)：170-173.

[2] 金大為,趙永軍,霍凱里.煤儲(chǔ)層滲透率主要影響因素及其物理模型研究[J].中國(guó)科技論文在線，http://www.paper.edu.cn.

[3] 李金龍,王堅(jiān),唐永洪,等.云南省恩洪區(qū)塊煤層氣地質(zhì)評(píng)價(jià)及勘探部署報(bào)告[R].云南省煤田地質(zhì)局,2014.

[4] 唐永洪,袁璽,王堅(jiān),等.云南省恩洪礦區(qū)煤炭資源潛力評(píng)價(jià)報(bào)告[R].云南省煤田地質(zhì)局,2010.

[5] 王朝棟,桂寶林,郭秀欽,等.恩洪煤層氣盆地構(gòu)造特征[J].云南地質(zhì),2004,23(4):471-478.

[6] 傅雪海,姜波,秦勇.用測(cè)井曲線劃分煤體結(jié)構(gòu)和預(yù)測(cè)煤儲(chǔ)層滲透率[J].測(cè)井技術(shù),2003,27(2):140-143.

[7] 秦勇,申建,林玉成,等.云南省煤層氣資源潛力預(yù)測(cè)與評(píng)價(jià)[R].中國(guó)礦業(yè)大學(xué)、云南省煤田地質(zhì)局,2010.

[8] 趙慶波,張公明.煤層氣評(píng)價(jià)重要參數(shù)及選區(qū)原則[J].石油勘探與開發(fā),1999,Vol.26No.2:23-26.

[9] 傅雪海,秦勇,姜波,等.山西沁水盆地中-南部煤儲(chǔ)層滲透率物理模擬與數(shù)值模擬[J].地質(zhì)科學(xué),2003.2: 1-9.

[10] 徐宏杰,桑樹勛,易同生,等.黔西地區(qū)煤層埋深與地應(yīng)力對(duì)其滲透性控制機(jī)制[J].地球科學(xué)—中國(guó)地質(zhì)大學(xué)學(xué)報(bào),2014.39(11):1607-1616.

(責(zé)任編輯 韓甲業(yè))

Study on Permeability Characteristics of Main Coal Seams of Enhong Mining Area

LI Jinlong1,WANG jian1,HE Jianmeng2,CHEN Zhizhu3,XUE Xiaohui2

(1.Yunnan Provincial Bureau of Coal geology,Yunnan 650034; 2.Yunnan Coalbed Methane Resources Exploration and Development Co.,Ltd.,Yunnan 655000; 3.Yunnan Provincial Coal Geological Survey Institute,Yunnan 6500218)

The paper adopts the methods of coal structure logging interpretation and field well test to carry out the comprehensive comparative study on permeability characteristics of main coal seams of Enhong Mining Area. It shows that some results of the two methods are matched with each other,are some results are different which should be paid attention to and verified in the future.

Coal structure; permeability; log interpretation; well test; Eehong Mining Area

李金龍，男，彝族，碩士，工程師，從事礦產(chǎn)普查與勘探工作。