楊欣欣

（黑龍江省煤田地質(zhì)測(cè)試研究中心，黑龍江 哈爾濱 150046）

根據(jù)自然資源部《中國(guó)礦產(chǎn)資源報(bào)告》統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，我國(guó)2008～2017年常規(guī)油氣資源和煤層氣查明資源量詳見(jiàn)表1。從表中可知近10年石油、天然氣和頁(yè)巖氣查明資源量均有一定幅度的增加，煤層氣從2010年的1318.4億m3上升到2016年的3344.04億m3，而2017年下降9.5%，與此同時(shí)新增探明地質(zhì)儲(chǔ)量增速也放緩。增加煤層氣查明資源量對(duì)煤層氣產(chǎn)業(yè)的發(fā)展是非常重要的。

表1 2008～2017年常規(guī)油氣資源和煤層氣查明資源量統(tǒng)計(jì)表

黑龍江雞西市作為我國(guó)重要的煤炭生產(chǎn)基地之一，煤層氣開(kāi)發(fā)潛力巨大。為探索雞西煤田煤層氣成藏的控制因素，在雞西煤田合作區(qū)塊施工了煤層氣參數(shù)井。加強(qiáng)雞西煤田合作區(qū)塊煤層氣參數(shù)井錄井資料的綜合解釋研究及成果驗(yàn)證是必要的。

1 合作區(qū)塊地質(zhì)背景

合作煤田位于雞西盆地南部條帶的中部，北距麻山～平陽(yáng)逆沖斷裂14km，南距敦化～密山斷裂15km，位于西溝里大斷層?xùn)|延部分之南側(cè)。穆棱組和城子河組為主要含煤地層，發(fā)育于整個(gè)雞西煤田，為本次勘查的目的含氣地層。上部的穆棱組煤層發(fā)育范圍廣，分布面積大；含煤可達(dá)10層，可采和局部可采1～4層；以薄層為主，中厚層次之，未見(jiàn)厚煤層；煤層結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，以單一煤層為主，復(fù)煤層較少。下部的城子河組煤層埋藏較深，發(fā)育范圍較小；含煤可達(dá)12層，可采煤層1～3層；以薄煤層為主，中厚煤層次之，厚煤層少見(jiàn)。同一煤層在不同地方厚薄不均，單一煤層和極復(fù)雜結(jié)構(gòu)煤層較少，復(fù)雜煤層較多。

2 綜合錄井方法及成果

2.1 選用的錄井方法

合作區(qū)塊施工的煤層氣參數(shù)井主要選用的較常用的煤巖（心）錄井、巖屑錄井、氣測(cè)錄井、鉆時(shí)錄井、工程參數(shù)錄井等綜合錄井方式。為保證取心率和取心質(zhì)量，本井采用繩索半合管取心技術(shù)。應(yīng)用快速氣相色譜儀能連續(xù)快速分析全烴、烴類(lèi)及非烴組分，本井分析周期為30s，可實(shí)現(xiàn)對(duì)煤系地層含氣情況的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。鉆時(shí)錄井非煤系地層一般按1點(diǎn)/1.0m記錄，煤系地層加密為1點(diǎn)/0.5m；進(jìn)入目的含氣層井段采用微鉆時(shí)分析技術(shù)加密為1點(diǎn)/0.10m，識(shí)別煤層結(jié)構(gòu)更有效。及時(shí)繪制錄井剖面草圖并和臨井對(duì)比，預(yù)測(cè)目的層位和井深，指導(dǎo)采樣和測(cè)井、試井等方案編制；對(duì)異常井段做出初步解釋、揭示鉆遇含氣層。

2.2 主要成果

從上至下依次鉆遇：新生界第四系，上古生界白堊系穆棱組，白堊系城子河組（未穿）。實(shí)際鉆遇主要可采煤層3層，上部的穆棱組中段：井段433.74～434.64m，煤層結(jié)構(gòu) 0.90m； 井 段 472.74～475.74m， 煤 層 結(jié) 構(gòu)0.29(0.37)0.32(0.87)1.15m；下部的城子河組上段：井段893.97～894.90m，煤層結(jié)構(gòu)0.93m。

根據(jù)氣測(cè)顯示，參考地質(zhì)、鉆時(shí)和工程參數(shù)資料，綜合化驗(yàn)分析、試井解釋?zhuān)鶕?jù)經(jīng)驗(yàn)和鄰區(qū)資料，本井選用經(jīng)驗(yàn)法進(jìn)行氣測(cè)綜合解釋?zhuān)粴鉁y(cè)異常的解釋評(píng)價(jià)主要標(biāo)準(zhǔn)為：全烴峰基比＞2為異常顯示；全烴凈增值≤3%為氣測(cè)異常層，3～10%為含氣層，≥10%定為氣層；全烴值小于0.5%對(duì)煤層氣開(kāi)發(fā)無(wú)意義不做評(píng)價(jià)。本井共發(fā)現(xiàn)氣測(cè)異常28段。主要顯示層為穆棱組中段：433.00～435.00m，鉆時(shí)：35.00min/m↘13.00min/m，全烴：0.41%↗11.27%，巖性為煤、泥巖，綜合解釋為氣層；472.00～475.00m，鉆時(shí)：45.00min/m↘38.00min/m， 全 烴：0.16%↗12.35%， 巖性為泥巖、煤，綜合解釋為氣層。城子河組中下段：893.00～895.00m，鉆時(shí)：70min/m↘60.00min/m，全烴：0.76%↗7.07%，巖性為泥巖、煤，解釋為含氣層；988.00～1008.00m，鉆時(shí)：60.00min/m↘32.00min/m，全烴：0.45%↗30.61%，巖性為泥巖、煤，解釋為氣層。

3 含氣性分析

采集18個(gè)解吸樣品，測(cè)得含氣量為：空氣干燥基氣含量3.45～9.30cm3/g，平均為6.00cm3/g；甲烷含量2.63～5.94cm3/g，平均為4.07cm3/g。成分為：甲烷74.39%～87.37%，平均83.44%；二氧化碳1.24%～12.1%，平均3.75%；氮?dú)?.07%～23.54%，平均12.81%；乙烷及重?zé)N0～0.04%，平均0.01%。等溫吸附時(shí)間為1.53～15.44d，平均9.32d?？諝飧稍锘m氏體積10.67～20.48cm3/g，平均為14.33cm3/g；蘭氏壓力3.10～4.99MPa，平均為4.19MPa；臨界解吸壓力0.56～5.59MPa，平均為2.58MPa?？諝飧稍锘瑲怙柡投葹?0.09%～113.91%，平均78.14%。

4 煤質(zhì)特征

宏觀煤巖類(lèi)型以半亮煤為主，局部為暗煤或亮煤。煤巖成分多以亮煤為主，亮煤成分一般大于60%。煤體較堅(jiān)硬，以原生結(jié)構(gòu)煤為主，局部見(jiàn)碎裂結(jié)構(gòu)煤。煤心多呈柱狀，柱長(zhǎng)1.6～10.3cm，塊狀次之，塊的大小1.0～6.0cm，層理較清晰，多數(shù)亮煤中發(fā)育一組裂隙，5-24條/5cm。煤顯微組分中有機(jī)組分：鏡質(zhì)組、惰質(zhì)組、殼質(zhì)組分別占81.25%、0.7%、1.7%，占總量的83.65%；無(wú)機(jī)組分：粘土類(lèi)、氧化物類(lèi)、碳酸鹽類(lèi)分別占15.35%、0.5%、0.5%，占總量的16.35%?？芍袡C(jī)組分以鏡質(zhì)組為主，其次為惰質(zhì)組和殼質(zhì)組，無(wú)機(jī)組分以粘土礦物為主，氧化物、碳酸鹽礦物較少。Ro,max為0.68%～0.94%，煤階為氣煤-肥煤。

根據(jù)錄井獲取的煤層深度、厚度和煤巖描述等信息，采取各主要可采煤層樣品18個(gè)，經(jīng)分析獲得了煤的工業(yè)分析、元素分析、全硫、有害元素等數(shù)據(jù)。水分（Mad）平均為1.09%；灰分（Ad）平均為26.79%，為中灰煤；揮發(fā)分（Vdaf）平均為39.09%，為高揮發(fā)分煤；固定碳（FCd）平均為42.50%；原煤發(fā)熱量（Qnet,d）16.85～30.82MJ/kg，平均為24.69MJ/kg，屬于中高發(fā)熱量煤。元素分析，碳（Cdaf）含量平均為82.62%；氫（Hdaf）含量平均為5.82%；氧+硫（O+S）daf含量平均為9.79%；氮（Ndaf）含量平均為1.77%。真密度為1.58，視密度為1.48，孔隙度為6.31%。原煤全硫（St,d）0.26%～0.42%，以有機(jī)硫?yàn)橹?，均為特低硫煤。有害元素分析，磷（P,d）為0.003%～0.120%，屬低磷煤～高磷煤；氯含量在0.006%～0.099%之間，均屬特低氯煤～低氯煤；可采煤層砷的平均含量均不超過(guò)2μg/g，均為一級(jí)含砷煤（ⅠAS），沒(méi)有達(dá)到有害程度。

所采煤樣具有一定的粘結(jié)性，軟化溫度ST在1328～＞1500℃之間，屬較高軟化溫度灰煤。煤灰流動(dòng)溫度為1367～1415℃之間，屬于中等～較高流動(dòng)溫度灰。煤灰成分是以Si02和A1203為主要成分，Si02含量為47.43%～57.81%，A1203含量為31.03%～41.58%。粘結(jié)指數(shù)為3～94，膠質(zhì)層最大厚度為5.0～17.5mm。哈氏可磨性試驗(yàn)可磨性指數(shù)為52～63，為中等可磨煤～較難磨煤。

5 試井分析

本井采用注入/壓降試井方法，適用于高、低壓儲(chǔ)層，是目前煤層氣井測(cè)試中最常用的一種試井方法。煤層有效厚度（h）、測(cè)試層段中部深度（D）、井筒半徑（rw）等數(shù)據(jù)是根據(jù)錄井、測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)來(lái)確定。準(zhǔn)確規(guī)范的錄井，可以保證這些數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，進(jìn)而指導(dǎo)試井施工，提高試井?dāng)?shù)據(jù)和解釋結(jié)果的準(zhǔn)確性。試井解釋的各主要煤層儲(chǔ)層參數(shù)見(jiàn)表2，從表中可以看出，在合作區(qū)塊，2#、3#、4#、12#煤層段滲透率相對(duì)較高，5#、14#滲透率相對(duì)正常；2#、3#、4#、5#煤層屬偏低壓儲(chǔ)層，12#、14#煤層為偏高壓儲(chǔ)層；3#、4#和14#煤層處在較低的應(yīng)力場(chǎng)中，2#、5#、12#處在正常應(yīng)力場(chǎng)中。

表2 試井解釋獲得儲(chǔ)層參數(shù)結(jié)果表

6 結(jié)論與建議

（1）氣體成分分析結(jié)果表明，本井錄井綜合解釋采用經(jīng)驗(yàn)對(duì)比法是正確的，傳統(tǒng)的烴三角形圖版法、皮克斯勒?qǐng)D版法、氣體組分評(píng)價(jià)法、“3H”圖解法等氣測(cè)解釋方法不適用煤層氣井氣測(cè)綜合解釋。

（2）本井實(shí)際鉆遇地層與預(yù)測(cè)的地層基本吻合，符合區(qū)域地質(zhì)規(guī)律；經(jīng)測(cè)井和采樣化驗(yàn)驗(yàn)證實(shí)際鉆遇的煤層符合率100%；錄井解釋的氣測(cè)異常井段經(jīng)采樣化驗(yàn)及試井驗(yàn)證全部符合。

（3）錄井中指導(dǎo)采取的樣品，均符合試驗(yàn)測(cè)試要求。經(jīng)測(cè)試主要煤層含氣性良好，具有煤層氣開(kāi)發(fā)潛力。