林 超

（山西藍(lán)焰煤層氣集團(tuán)有限責(zé)任公司，山西 晉城 048000）

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的持續(xù)快速發(fā)展，煤層氣開發(fā)與利用迎來(lái)了前所未有的重大發(fā)展機(jī)遇，如何通過采取科學(xué)規(guī)范的分析與方法，全面細(xì)致掌握水文地質(zhì)條件對(duì)煤層氣賦存的控制作用，全面優(yōu)化提升對(duì)煤層氣賦存的分析精準(zhǔn)度，已成為業(yè)內(nèi)廣泛關(guān)注的焦點(diǎn)課題，本文對(duì)此展開了探討。

1 煤層氣賦存簡(jiǎn)述

煤層氣是現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)社會(huì)能源體系中重要的構(gòu)成項(xiàng)目之一，屬于清潔能源概念范疇，具有能量大、環(huán)保效果好、燃燒效率高等現(xiàn)實(shí)優(yōu)勢(shì)，在降低燃燒排放、推動(dòng)實(shí)現(xiàn)能源利用體系多樣化等方面扮演著不可替代的關(guān)鍵角色。近年來(lái)，國(guó)家相關(guān)部門高度重視煤層氣的開發(fā)與利用，在煤層氣賦存狀態(tài)的研判分析、綜合開發(fā)利用規(guī)劃、開發(fā)效果評(píng)價(jià)等方面制定并實(shí)施了一系列重大方針政策，為新時(shí)期的經(jīng)濟(jì)社會(huì)實(shí)現(xiàn)多類別能源利用提供了基本遵循與導(dǎo)向，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了對(duì)煤層氣形成和儲(chǔ)存狀態(tài)影響因素的精準(zhǔn)識(shí)別，以及對(duì)地質(zhì)構(gòu)造、水文條件、地層壓力等方面影響因素的系統(tǒng)化掌握。此外，諸多相關(guān)技術(shù)單位也在分析煤層氣賦存狀態(tài)方面進(jìn)行了大量的卓有成效的研究與探索，在一定程度上降低了煤層氣的開發(fā)與利用難度，并初步構(gòu)建形成了以煤層氣賦存狀態(tài)分析為主要導(dǎo)向的控制作用研判方法。盡管如此，受復(fù)雜水文地質(zhì)條件等因素的影響，當(dāng)前對(duì)煤層氣賦存狀態(tài)的分析依舊存在諸多短板，例如對(duì)煤層氣的動(dòng)態(tài)化賦存狀態(tài)把握不夠充分，需要給予高度重視。在此大背景下，深入探討水文地質(zhì)條件對(duì)煤層氣賦存的控制作用，具有極為深刻的現(xiàn)實(shí)意義。

2 水動(dòng)力特征對(duì)煤層氣賦存的控制

2.1 水力運(yùn)移逸散控氣作用

在導(dǎo)水性相對(duì)較強(qiáng)的斷層構(gòu)造中，水力運(yùn)移逸散作用往往表現(xiàn)得最為突出。在導(dǎo)水?dāng)鄬拥淖饔孟拢煌瑢哟沃g的地質(zhì)單元在水分補(bǔ)充與轉(zhuǎn)換方面得以串聯(lián)，形成相對(duì)封閉且整體的補(bǔ)水、排水及徑流系統(tǒng)，對(duì)于煤層氣賦存具有明顯的控制作用。在水利運(yùn)移逸散控氣作用下，含水層與煤層之間的聯(lián)系性更強(qiáng)，地下水在運(yùn)移逸散過程中，往往會(huì)成為煤層氣體游移的重要載體，因而容易形成含量相對(duì)較少、儲(chǔ)量相對(duì)貧瘠的煤層氣分布區(qū)。水力運(yùn)移逸散空氣作用的強(qiáng)弱會(huì)隨著地下水流動(dòng)方向、灰?guī)r含水層狀態(tài)等要素的變化而變化。

2.2 水力封堵控氣作用

在部分不對(duì)稱向斜與單斜的地層中，水力封堵控氣作用較為常見，容易形成儲(chǔ)量更為豐富的煤層氣空間。在特定的壓力差環(huán)境下，煤層氣往往保持著特定流向，即從相對(duì)較高壓力數(shù)值區(qū)向相對(duì)較低壓力數(shù)值區(qū)流動(dòng)，并存在緩慢的同步滲透狀態(tài)。此外，上述狀態(tài)還表現(xiàn)出深部與淺部控氣交織等特征。若含水層或煤層從露頭接受補(bǔ)給，地下水順層由淺部向深部流動(dòng)，那么相對(duì)應(yīng)的煤層氣運(yùn)動(dòng)路徑將被截?cái)?，形成煤層氣相?duì)富集的區(qū)域。在我國(guó)山西晉城礦區(qū)便存在顯著的上述特征，因此該區(qū)域擁有豐富的煤層氣資源。

2.3 水力封閉控氣作用

現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，為研究判斷水動(dòng)力特征對(duì)煤層氣賦存的控制作用提供了更為豐富的技術(shù)手段，使得傳統(tǒng)環(huán)境下難以精準(zhǔn)把握的賦存控制狀態(tài)得以清晰展現(xiàn)。在水力封閉控氣作用下，容易在斷裂發(fā)育相對(duì)薄弱的區(qū)域形成煤層氣區(qū)域，這是由于斷裂地帶形成了具有一定阻隔力的隔水層，降低了常見的水文導(dǎo)水作用效果。在地下水流速流量相對(duì)較小的狀態(tài)下，水力封閉控氣作用也容易受到重力影響，或以靜水壓力形式出現(xiàn)，從而導(dǎo)致不均衡的受力狀態(tài)，因此在煤層氣區(qū)域集中的水文環(huán)境下，逸散和轉(zhuǎn)移作用也趨于弱化。

3 地質(zhì)條件對(duì)煤層氣賦存的控制作用

3.1 地質(zhì)演變的變化作用

在地質(zhì)學(xué)領(lǐng)域，地質(zhì)演變始終處于動(dòng)態(tài)變化中，這對(duì)于煤層氣賦存狀態(tài)的影響是連續(xù)性的、不可控的。在漫長(zhǎng)的地質(zhì)演變過程中，地質(zhì)形態(tài)與形狀發(fā)生改變，新舊地質(zhì)層交替覆蓋，被覆蓋的地質(zhì)層使煤層厚度得以提高，為煤層氣的儲(chǔ)存創(chuàng)造了良好條件，使得煤層氣在形成及儲(chǔ)存過程中更具便利性。同時(shí)，在地質(zhì)演變過程中，煤塵的壓力也受到相應(yīng)影響，這對(duì)可能出現(xiàn)的煤層氣逸散現(xiàn)象進(jìn)行了有效控制。由此可見，地質(zhì)演變過程中形成的特定構(gòu)造狀態(tài)與煤層氣賦存之間存在千絲萬(wàn)縷的直接聯(lián)系。

3.2 回返抬升作用

回返抬升作用是地質(zhì)構(gòu)造演變中的常見現(xiàn)象之一，由于地質(zhì)層運(yùn)動(dòng)具有動(dòng)態(tài)性與連續(xù)性，因此相應(yīng)的回返抬升作用也具有相同特征。在此狀態(tài)下，回返抬升出現(xiàn)的時(shí)間節(jié)點(diǎn)有所差異，因此對(duì)煤層氣儲(chǔ)水量的影響也不同。實(shí)踐表明，若地質(zhì)構(gòu)造演變中的回返抬升出現(xiàn)的時(shí)間節(jié)點(diǎn)相對(duì)較晚，煤層的儲(chǔ)量就會(huì)較大，對(duì)煤層氣逸散的量則會(huì)相應(yīng)降低。此外，地質(zhì)構(gòu)造回返抬升而引起的煤層氣存儲(chǔ)差異較大的地域，對(duì)煤層氣富集的控制作用也更為明顯。

3.3 地質(zhì)構(gòu)造形態(tài)的差異

大自然的力量是無(wú)窮大的，由于地殼運(yùn)動(dòng)形成的地質(zhì)構(gòu)造形態(tài)的不同，使得其對(duì)煤層氣富集的控制作用相對(duì)突出。其中，相對(duì)封閉的地質(zhì)構(gòu)造形態(tài)能夠形成更為優(yōu)良的煤層氣儲(chǔ)藏環(huán)境，而相對(duì)開放的地質(zhì)構(gòu)造形態(tài)則受逸散等作用的影響，不利于形成良好的煤層氣儲(chǔ)藏環(huán)境。以最典型的兩種地質(zhì)構(gòu)造形態(tài)為例，褶皺和斷層的煤層氣賦存環(huán)境便存在顯著差異，前者可分為背斜和向斜兩種狀態(tài)，背斜有利于煤層氣儲(chǔ)存，而向斜則有利于煤層氣富集，需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行具體分析。

3.4 煤層氣開采現(xiàn)狀

我國(guó)煤層氣資源儲(chǔ)量豐富，在全世界處于領(lǐng)先地位，但由于我國(guó)人口基數(shù)大，人均煤層氣資源占有量相對(duì)較低。在我國(guó)陜西、山西、內(nèi)蒙古以及云貴等地區(qū)存儲(chǔ)著全國(guó)半數(shù)以上的煤層氣資源。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷創(chuàng)新，煤層氣的增產(chǎn)技術(shù)更為先進(jìn)，現(xiàn)可在更短的時(shí)間內(nèi)，通過更低的能源資源消耗，獲得更好的煤層氣開發(fā)利用效果。同時(shí)，在當(dāng)前世界清潔能源資源利用需求日趨旺盛的背景下，水力壓裂技術(shù)、微生物增產(chǎn)技術(shù)以及解析法開采技術(shù)等的應(yīng)用，同樣有助于提高煤層氣開采利用效率和質(zhì)量。

4 結(jié)語(yǔ)

在當(dāng)前技術(shù)條件下，水文地質(zhì)條件對(duì)煤層氣賦存的控制作用表現(xiàn)在多個(gè)方面、多個(gè)維度，因此需要綜合利用現(xiàn)代科學(xué)規(guī)范的分析方法對(duì)其進(jìn)行辨識(shí)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)煤層氣賦存狀態(tài)的精準(zhǔn)把握。因此，有關(guān)人員應(yīng)該從水文地質(zhì)條件的客觀實(shí)際出發(fā)，遵循煤層氣分布與賦存的客觀實(shí)際規(guī)律，創(chuàng)新水文地質(zhì)分析方法，強(qiáng)化煤層氣賦存狀態(tài)分析深度，為全面優(yōu)化提升煤層氣分析研判效果奠定基礎(chǔ)，從而為有效推動(dòng)煤層氣開發(fā)利用事業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展保駕護(hù)航。