沁水盆地南部15号煤层顶板灰岩特征对煤层气开采的影响

现代地质 ›› 2012, Vol. 26 ›› Issue (3): 518-526.

沁水盆地南部15号煤层顶板灰岩特征对煤层气开采的影响

陆小霞, 黄文辉, 唐修义, 敖卫华, 张守仁, 刘素平, 贾颐昆, 刘浩

1 中国地质大学能源学院，北京100083；2 安徽理工大学，安徽淮南232001；3 中联煤层气有限责任公司，北京100011

收稿日期:2012-02-20 修回日期:2012-03-26 出版日期:2012-06-07 发布日期:2012-06-14
作者简介:陆小霞，女，硕士研究生，1986年出生，煤田地质专业，主要从事煤层气与煤地质研究工作。Email：liboaixm@163.com。
基金资助:
国家科技重大专项项目(2011ZX05042-001-002)。

Impact of Limestone of No.15 Coal Seam Roof on the Coal Bed Methane Exploitation, Southern Qinshui Basin

LIU Xiao-Xia, HUANG Wen-Hui, TANG Xiu-Xi, AO Wei-Hua, ZHANG Shou-Ren, LIU Su-Beng, GU Yi-Hun, LIU Gao

1 School of Energy Resources,China University of Geosciences, Beijing100083，China；2 Anhui University of Science and Technology, Huainan，Anhui232001，China；3 China United Coalbed Methane CoLtd, Beijing100011，China

Received:2012-02-20 Revised:2012-03-26 Online:2012-06-07 Published:2012-06-14
About author:[1] 陈振宏，宋岩，王勃，等．活跃地下水对煤层气藏的破坏及其物理模拟[J] .天然气工业，2007，27(7)：16-18. [2] 倪小明，王延斌，接铭训，等.晋城矿区西部地质构造与煤层气井网布置关系[J].煤炭学报，2007，32(2):146-149. [3]李明宅.沁水盆地枣园井网区煤层气采出程度[J].石油学报，2005，26(1)：91-95. [4]王兴隆，赵益忠，吴桐.沁南高煤阶煤层气井排采机理与生产特征[J].煤田地质与勘探，2009，37(5)：19-22. [5]杨秀春，接铭训，王国强.潘河煤层气试验区产能影响因素分析[J].天然气工业，2008，28(3):99－101. [6]吴建光.沁南地区煤层气生产潜力研究[J].中国煤田地质，2003，15(1):27-28. [7]穆福元，孙粉锦，王一兵，等.沁水盆地煤层气田试采动态特征与开发技术对策[J].天然气工业，2009，29(9):117-119. [8]叶建平，彭小妹，张小朋.山西沁水盆地煤层气勘探方向和开发建议[J].中国煤层气，2009，6(3): 7-11. [9]樊生利.沁水盆地南部煤层气勘探成果与地质分析[J].天然气工业，2001，21(4):35-38. [10]池卫国.沁水盆地煤层气的水文地质控制作用[J].石油勘探与开发，1998，25(3):15-18. [11]黄晓明，孙强，闫冰夷，等.山西沁水盆地柿庄北地区煤层气潜力[J].中国煤层气，2010，7(5)：3-9. [12]吴财芳，秦勇，傅雪海，等.山西沁水盆地煤层气成藏的微观动力能条件研究[J].现代地质，2005，19(3)：449-453. [13]王勃，李谨，张敏.煤层气成藏地层水化学特征研究[J].石油天然气学报，2007，29( 5):66-68. [14]傅雪海，秦勇，王文峰，等.沁水盆地中南部水文地质控气特征[J].中国煤田地质，2001，13(1):31-34. [15]叶建平，武强，叶贵钧，等.沁水盆地南部煤层气成藏动力学机制研究[J].地质论评， 2002，48(3):319-322. [16]王红岩，张建博，刘洪林，等.沁水盆地南部煤层气藏水文地质特征[J].煤田地质与勘探，2001，29(5):33-36. [17]唐书恒，马彩霞，袁焕章，等.华北地区石炭二叠系煤储层水文地质条件[J].天然气工业， 2003，23(1):32-35. [18]李忠城，唐书恒，王晓锋，等.沁水盆地煤层气井产出水化学特征与产能关系研究[J].中国矿业大学学报，2011，40(3)：425-428. [19]周志成，王念喜，段春生.煤层水在煤层气勘探开发中的作用[J].天然气工业，1999,19(4):23-25. [20]Kaiser W R. Geologic and hydrologic characterization of coal bed methane reservoirs in the San Juan Basin[J].SPE Formation Evaluation, 1994，9(3)：175-184. [21]Johnson R C，Flores R M.Developmental geology of coalbed methane from shallow to deep in Rocky Mountain basins and in Cook InletMatanuska basin， Alaska，USA. and Canada[J].International Journal of Coal Geology, 1998，35:241-282. [22]Su X B， Lin X Y，Liu S B，et al.Geology of coalbed methane reservoirs in the Southeast Qinshui Basin of China[J]. International Journal of Coal Geology, 2005，62: 197-210. [23]Scott A R. Hydrogeologic factors affecting gas content distribution in coal beds[J].International Jourmal of Coal Geology, 2002，50:363-387. [24]叶建平.水文地质条件对煤层气产能的控制机理与预测评价研究[D].北京：中国矿业大学，2002. [25]邵龙义，肖正辉，何志平，等.晋东南沁水盆地石炭二叠纪含煤岩系古地理及聚煤作用研究[J].古地理学报，2006，8(1):43-52.

摘要/Abstract

摘要：

煤层顶板的含水性对煤层气的开采有重要影响。沁水盆地南部上石炭统太原组15号煤层直接或间接顶板多为灰岩，其中以K2灰岩为主，连续分布。顶板泥岩较少，呈零散分布。灰岩的富水性对煤层气的排水降压有影响。因此，主要从灰岩的厚度展布、裂隙发育、与煤层的接触关系以及区域水文地质条件讨论其含水性对煤层气产能的影响。研究结果表明：（1）灰岩的含水性一般较弱，但当遇到断层或岩溶陷落柱较发育的部位，可能与其他含水层沟通，富水性较强。（2）15号煤层顶板灰岩的厚度与煤层气井的产水量并无直接关系，其裂隙较发育，但大多被方解石充填，导水和储水性能较差。（3）灰岩与15号煤层的接触关系有两种：一种是直接接触型，灰岩直接覆于15号煤层之上；另一种是间接接触型，灰岩与15号煤之间夹有泥岩、砂岩或14号煤层。直接接触型煤层气井的产水量、产气量比间接接触型高。间接接触型15号煤层直接顶板的岩性、厚度对产气、产水都没有太大影响。

关键词: 煤层气, 含水性, 灰岩, 沁水盆地南部

Abstract:

The moisture content of coal seam roof has a major impact on the coal bed methane(CBM) exploitation. The No.15 coal seam roof in Taiyuan Formation in southern Qinshui basin is mostly composed of limestone (K2) which distributed continuously, and less and scattered mud. Limestone aquifers would affect the drainage of coal bed methane. From the aspects of limestone's thickness, the crack development, the coal seam and roof connection and the regional hydro geological conditions, this paper discussed the impact of limestone on the exploitation of coal bed methane. The results indicate that the water richness of the limestone is low, but is high in some places where the faults and karst collapse are developed. The thickness of limestone has nothing to do with the gas and water production of the CBM wells. The cracks of limestone are well developed, most of which are full of calcite, resulting in poor hydraulic conductivity and storage performance.There are two connection types between limestone and No.15 coal seam. One is direct connection that limestone overlays No15 coal seam, the other is indirect connection that mud, sand and No.14 coal seam are contained between limestone and No.15 coal seam. The CBM wells have a much higher gas and water production in the directly contacted layers than in the indirectly contacted layers. And the lithology and thickness of the No.15 coal seam roof do not affect the gas and water production.

Key words: coal bed methane, water richness, limestone, southern Qinshui Basin

陆小霞, 黄文辉, 唐修义, 敖卫华, 张守仁, 刘素平, 贾颐昆, 刘浩. 沁水盆地南部15号煤层顶板灰岩特征对煤层气开采的影响[J]. 现代地质, 2012, 26(3): 518-526.

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