鄂爾多斯盆地東緣煤層氣勘探開發(fā)前景

摘 要

摘要：鄂爾多斯盆地東緣蘊(yùn)藏著豐富的煤層氣資源，預(yù)測(cè)1500m以淺煤層氣地質(zhì)資源量約9×1012m3，是中國(guó)石油天然氣股份有限公司近期勘探開發(fā)的重點(diǎn)區(qū)域。為弄清該區(qū)煤層氣的勘
摘要：鄂爾多斯盆地東緣蘊(yùn)藏著豐富的煤層氣資源，預(yù)測(cè)1500m以淺煤層氣地質(zhì)資源量約9×1012m3，是中國(guó)石油天然氣股份有限公司近期勘探開發(fā)的重點(diǎn)區(qū)域。為弄清該區(qū)煤層氣的勘探開發(fā)前景，在綜合分析鄂爾多斯盆地東緣煤系地層，主力煤層的構(gòu)造、分布，煤儲(chǔ)層的物性、飽和度等煤層氣基本地質(zhì)條件及煤層氣資源情況的基礎(chǔ)上，認(rèn)為該區(qū)的煤層具有較好的含煤性、含氣性和可采性；結(jié)合煤層氣勘探開發(fā)實(shí)踐，對(duì)鄂爾多斯盆地東緣煤層氣勘探開發(fā)有利區(qū)進(jìn)行了整體評(píng)價(jià)，提出了渭北區(qū)塊的韓城-合陽(yáng)井區(qū)、臨汾區(qū)塊的午城-窯渠井區(qū)、呂梁區(qū)塊的柳林-三交井區(qū)、呂梁區(qū)塊的保德-神府井區(qū)是4大煤層氣富集區(qū)。結(jié)論認(rèn)為：鄂爾多斯盆地東緣資源探明率和資源轉(zhuǎn)化率、勘探程度均較低，煤層氣勘探開發(fā)前景廣闊，具有商業(yè)化產(chǎn)氣能力和形成大型煤層氣田的條件，必將成為全國(guó)煤層氣規(guī)?；?、產(chǎn)業(yè)化、商業(yè)化運(yùn)作的“甜點(diǎn)”區(qū)。
關(guān)鍵詞：鄂爾多斯盆地東緣；煤層氣；資源量；單井產(chǎn)量；勘探開發(fā)前景；富集區(qū)；大型煤層氣田
鄂爾多斯盆地是中國(guó)煤層氣資源最豐富的盆地，盆地東緣行政區(qū)域隸屬內(nèi)蒙古、陜西、山西3省(區(qū))，北起內(nèi)蒙古準(zhǔn)格爾市，南抵陜西銅川縣-韓城市，西起陜西神木縣-佳縣-宜川縣一帶，東至盆地邊界，主體沿黃河流域呈南北向分布，南北長(zhǎng)逾560km，東西寬50～200km，面積約8×104km2。
中國(guó)石油天然氣股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱中國(guó)石油)在鄂爾多斯盆地可供煤層氣勘探開發(fā)的區(qū)塊總面積約8.8×104km2，利于煤層氣勘探開發(fā)的區(qū)域主要集中在盆地的東緣，由南向北分為渭北、臨汾、呂梁3大含氣區(qū)塊，其中煤層埋深在1500m以淺的煤層氣地質(zhì)資源量約9×1012m3。
1 煤層氣勘探開發(fā)現(xiàn)狀
鄂爾多斯盆地東緣(以下簡(jiǎn)稱盆地東緣)一直是煤層氣勘探的活躍區(qū)(圖1)，煤層氣勘探始于20世紀(jì)80年代，國(guó)內(nèi)外一些公司和研究機(jī)構(gòu)在該區(qū)進(jìn)行了煤田和少量的煤層氣勘探開發(fā)工作，累計(jì)煤田鉆孔千余口，二維地震近1000km，煤層氣鉆井100余口，排采試驗(yàn)井組6個(gè)，這些井(組)不同程度地獲得過(guò)工業(yè)氣流(除宮1井組外，其他都封井停排)。其中，中聯(lián)煤層氣有限責(zé)任公司在陜西省韓城地區(qū)提交了新增煤層氣探明儲(chǔ)量50.78×108m3，探明含氣面積41.7km2，并實(shí)施完成11口井的地面集輸工程建設(shè)，自2007年10月向韓城市供氣，供氣規(guī)模為1×104m3/d。但總的來(lái)說(shuō)，該區(qū)的煤層氣勘探開發(fā)規(guī)模小，未能取得突破性進(jìn)展，煤層氣工業(yè)的發(fā)展長(zhǎng)期處于徘徊狀態(tài)。
2008年9月，中石油煤層氣有限責(zé)任公司(以下簡(jiǎn)稱煤層氣公司)正式成立。與此同時(shí)，中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司將煤層氣業(yè)務(wù)列為主營(yíng)業(yè)務(wù)的重要組成部分和戰(zhàn)略發(fā)展的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)，中國(guó)石油煤層氣的發(fā)展進(jìn)入了新的歷史階段。
鄂爾多斯盆地東緣作為“十一五”和“十二五”期間煤層氣勘探開發(fā)的重點(diǎn)區(qū)域，在中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司的高度重視和大力支持下，煤層氣公司進(jìn)行了大規(guī)模有序的勘探開發(fā)。在短短一年多的時(shí)間里，完成二維地震近2200km，完成探井、評(píng)價(jià)井、生產(chǎn)井300余口；煤層氣的勘探開發(fā)取得了歷史性突破，煤層氣單井產(chǎn)量穩(wěn)步提高，渭北開發(fā)區(qū)的叢式井、呂梁區(qū)塊的水平井成功實(shí)施，效果顯著；初步形成了針對(duì)煙煤(中煤階)煤層氣勘探開發(fā)技術(shù)系列；提交規(guī)模新增煤層氣基本探明儲(chǔ)量并啟動(dòng)了規(guī)模產(chǎn)能建設(shè)。

2 煤層氣基本地質(zhì)特征
2.1 地質(zhì)概況
    鄂爾多斯盆地東緣區(qū)域構(gòu)造位于盆地東部的晉西撓褶帶和盆地南部渭北隆起的東段，以及盆地北部伊盟隆起的東段。
    工區(qū)總體構(gòu)造為一向西、西北緩傾的大型單斜構(gòu)造，單斜背景上發(fā)育輕微的北東向或北北東向褶皺，斷層發(fā)育相對(duì)少且規(guī)模小，向南在澄城-合陽(yáng)一帶地層整體向北傾，地層傾角一般為3°～10°。這種相對(duì)簡(jiǎn)單的單斜構(gòu)造有利于煤層氣的勘探開發(fā)。
    同時(shí)，由于工區(qū)處于盆地邊緣，其構(gòu)造變形強(qiáng)于盆地腹部，使得盆地東緣局部地區(qū)如石樓南、薛峰、銅川等地區(qū)大中型斷層和斷層伴生的局部構(gòu)造較發(fā)育，對(duì)其煤層氣保存條件的研究極為重要。
    鄂爾多斯盆地東緣地層為典型的華北地區(qū)地層，從老到新有太古界、元古界、下古生界中上寒武統(tǒng)、中下奧陶統(tǒng)，上古生界中石炭統(tǒng)和二疊系，中生界中下三疊統(tǒng)和新生界古近系、新近系及第四系。含煤系地層主要集中在石炭-二疊系，并且含煤系地層大面積保存完整，為煤層氣生成和富集奠定了良好的物質(zhì)基礎(chǔ)。
2.2 煤層分布特征
    鄂爾多斯盆地東部上古生界石炭系-二疊系煤系地層十分發(fā)育，煤層層數(shù)多，分布較穩(wěn)定，煤層集中發(fā)育在太原組和山西組。太原組的煤屬于海陸交互相沉積環(huán)境，為潮坪及三角洲沉積體系，發(fā)育煤4～8層，主要可采煤層2～4層，可采煤層總厚度為3～40m；山西組的煤以陸相、海陸過(guò)渡相沉積為主，主要是淺水三角洲、渴湖-海灣沉積體系，煤3～9層，主要可采煤層有1～3層，可采煤層總厚度為4～15m。
    鄂爾多斯盆地東緣可供煤層氣勘探的主力煤層有2～3層，主力煤層厚度較大，分布較穩(wěn)定，總體呈現(xiàn)“北厚南薄”的趨勢(shì)，北部的準(zhǔn)格爾地區(qū)主力煤層累計(jì)-厚度一般為10～40m，保德地區(qū)一般為10～25m，向南到石樓地區(qū)煤層厚度減薄為4～8m，再向南到大寧吉縣地區(qū)煤層又有增厚的趨勢(shì)，主力煤層累計(jì)厚度為5～16m，南部韓城區(qū)塊主力煤層累計(jì)厚度為3～14m。并且煤層埋藏深度從東到西由淺變深，主力煤層埋深大多淺于1500m，有利于煤層氣的勘探開發(fā)。
2.3 煤儲(chǔ)層特征
2.3.1煤體結(jié)構(gòu)和煤變程度
    工區(qū)內(nèi)主力煤層大部分的煤質(zhì)、煤體結(jié)構(gòu)較好。宏觀煤巖煤質(zhì)是以半暗煤、半亮煤為主，暗煤次之。煤體結(jié)構(gòu)以塊煤為主，碎塊煤次之，粉煤少許。
    主力煤層的煤巖變質(zhì)程度具有自北向南、自東向西逐漸增高的特點(diǎn)，煤階主要從長(zhǎng)焰煤、氣煤、肥煤、焦煤、瘦煤到貧煤。北部的準(zhǔn)格爾地區(qū)主力煤層的煤鏡質(zhì)體反射率為0.5%～0.6%，主要為長(zhǎng)焰煤；保德井區(qū)主力煤層的煤鏡質(zhì)體反射率為0.8%左右，主要為氣煤；三交井區(qū)主力煤層的煤鏡質(zhì)體反射率為1.2%左右，主要是肥焦煤；中南部臨汾區(qū)塊煤階較豐富，主力煤層的鏡質(zhì)體反射率為1.2%～2.2%，平面上，由東向西煤巖變質(zhì)程度增高，煤階依次由肥煤焦煤-瘦煤-貧煤過(guò)渡，鏡質(zhì)體反射率在1.2%～2.2%之間；南部韓城地區(qū)主力煤層鏡質(zhì)體反射率介于1.7%～2.2%，為瘦煤和貧煤。
    因此，從主力煤層的鏡質(zhì)體反射率來(lái)看，鄂爾多斯盆地東緣主要是中煤階分布范圍，是實(shí)施中煤階煤層氣大井組勘探的理想地區(qū)。
2.3.2煤儲(chǔ)層裂隙特征
    煤礦和煤層氣探井取心顯示，區(qū)內(nèi)大部分主力煤層割理的裂隙較發(fā)育，部分煤層的割理中見有方解石充填。面割理的裂隙面較為平整，多為平直狀，連續(xù)性較好；端割理面的平整程度較差，常為階梯狀或不平坦?fàn)?，連續(xù)性較差。
    區(qū)內(nèi)主煤層割理走向大致相似，一組走向?yàn)镹E-SW，另一組則介于SEE-NWW與SE-NW之間。內(nèi)生裂隙密度為10～30條/5cm不等。面割理切割端割理，二者形成連通網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)成了煤層氣運(yùn)移的良好通道。
2.3.3煤層滲透性
   探井試井成果表明，該區(qū)煤層的滲透性比較好，有利于氣體的滲流。北部的保德井區(qū)煤儲(chǔ)層滲透率高，主力煤層的儲(chǔ)層滲透率介于0.3～12mD，一般為2.5～8mD之間；臨汾區(qū)塊兩套主煤層的滲透率值在0.04～42.86mD；韓城井區(qū)主力煤層的滲透率為0.22～3.50mD。鄂爾多斯盆地東緣煤層的滲透率普遍比沁水盆地的煤層滲透率高[1]。
   煤層滲透率高低變化較大，其分布特點(diǎn)是：①背斜構(gòu)造軸部煤層滲透率高：②埋藏淺的煤層滲透性好；③斷裂構(gòu)造附近煤層滲透性優(yōu)越。各區(qū)塊的煤層氣探井的實(shí)際排采結(jié)果證實(shí)：該區(qū)煤儲(chǔ)層的滲透性較好。
2.3.4煤層含氣量
   對(duì)各探區(qū)煤層氣井主力煤層的含氣量資料統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果表明，工區(qū)內(nèi)主力煤層含氣性較好，大部分地區(qū)主力煤層具有中、高含氣量的特點(diǎn)。主力煤層含氣量為4～20.87m3/t(接近東部的甲烷風(fēng)化帶或斷層帶含氣量低于4m3/t)，無(wú)論是山西組還是太原組煤層含氣量，總體上都呈現(xiàn)由東向西逐漸增大的趨勢(shì)，縱向上含氣量隨埋深的增加而遞增。由北向南呈現(xiàn)出“低-高-中等”的變化趨勢(shì)。在北部的準(zhǔn)格爾區(qū)塊主力煤層含氣量不超過(guò)3m3/t；呂梁區(qū)塊保德井區(qū)主力煤層含氣量為4～13m3/t；太原組和山西組煤層含氣量超過(guò)12m3/t的煤層富氣區(qū)主要分布在鄂爾多斯盆地東緣中部臨汾區(qū)塊午城-窯渠一帶以及渭北區(qū)塊韓城南井區(qū)的港聯(lián)1井-韓試2井一帶及以西地區(qū)；在合陽(yáng)井區(qū)煤層含氣量為4～12m3/t。
    總之，大部分地區(qū)較高的煤層含氣量證明：鄂爾多斯盆地東緣煤層的含氣性較好，成藏和富集條件較為優(yōu)越。
2.3.5煤層的等溫吸附特征及含氣飽和度
    試井和等溫吸附測(cè)試資料表明，工區(qū)內(nèi)煤儲(chǔ)層的壓力屬于正常一微欠壓狀態(tài)，一般主力煤儲(chǔ)層壓力梯度為0.5～0.9MPa/100m，呂梁區(qū)塊三交井區(qū)主力煤儲(chǔ)層壓力梯度較高，介于0.7～0.9MPa/100m；煤層解吸壓力為1.7～4.0MPa，煤儲(chǔ)層總體吸附能力較強(qiáng)-中等偏低，煤層含氣飽和度為55%～86%。
    總體來(lái)說(shuō)，鄂爾多斯盆地東緣的煤層具有中等-較好的產(chǎn)氣能力和氣體的可采性，實(shí)際煤層氣的排采結(jié)果也基本證明了這一點(diǎn)。
3 煤層氣富集區(qū)帶及其特征
    決定煤層氣富集高產(chǎn)的基本地質(zhì)因素主要有煤儲(chǔ)層基本地質(zhì)條件及煤儲(chǔ)層的含氣性及可采性參數(shù)?？紤]工區(qū)內(nèi)煤層大都屬于中低煤階的實(shí)際情況，富集區(qū)優(yōu)選主要參考的評(píng)價(jià)參數(shù)如表1所示。
    依據(jù)表1中的參數(shù)，結(jié)合煤層氣勘探程度和勘探開發(fā)成果，鄂爾多斯盆地東緣由南向北優(yōu)選出以下4大煤層氣富集區(qū)。
3.1 渭北區(qū)塊煤層氣富集區(qū)
    渭北區(qū)塊5#煤層埋藏在1000m以淺的煤層氣富集區(qū)分布在韓城北井區(qū)和韓城南合陽(yáng)井區(qū)，面積約800km2；11#煤層埋藏在1000m以淺的煤層氣富集區(qū)分布在韓城南-韓城北井區(qū)，面積約600km2。渭北區(qū)塊1000m以淺的煤層氣富集區(qū)已控制規(guī)模煤層氣地質(zhì)儲(chǔ)量。
    該區(qū)鉆井及地震反演成果揭示主力煤層發(fā)育，煤體結(jié)構(gòu)以塊煤為主，碎粒煤和粉煤次之，煤層分布較穩(wěn)定，5#煤層厚3～9.9m；11#煤層3.8～10.4m；煤層含氣量中-高，5#煤層、11#煤層含氣量分別為8～14m3/t和6～14m3/t。
    煤儲(chǔ)層滲透率和含氣飽和度較高，具較強(qiáng)的產(chǎn)氣能力；煤層頂板主要為分布穩(wěn)定的厚層泥巖，因而封蓋條件好，水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單，有利于氣體富集和保存。
    該區(qū)勘探程度高，區(qū)內(nèi)東部是目前重點(diǎn)開發(fā)區(qū)。渭北區(qū)塊韓城南井區(qū)已上交一定規(guī)模的新增煤層氣基本探明地質(zhì)儲(chǔ)量，是渭北區(qū)塊現(xiàn)實(shí)的重點(diǎn)開發(fā)建產(chǎn)區(qū)。
表1 煤層氣富集區(qū)優(yōu)選評(píng)價(jià)參數(shù)表
參數(shù)
好
中
差
非
含氣量/m3·t-1
≥8
4～8
2～4
＜2
煤層厚度/m
累計(jì)厚度≥20
10～20
3～10
＜3
單層厚度≥5
3～5
2～3
＜1
埋深/m
300～1000
1000～1200
1200～1500
＞1500～＜300
滲透率/mD
≥1.00
0.05～1.00
0.015～0.05
＜0.01
儲(chǔ)層壓力系數(shù)
≥0.7
0.7～0.6
0.6～0.4
＜0.4
煤體結(jié)構(gòu)
塊煤
碎塊煤
碎粒煤-粉煤
 
含氣飽和度
≥70%
50%～70%
40%～50%
＜40%
3.2 臨汾區(qū)塊午城-窯渠井區(qū)煤層氣富集區(qū)
    該區(qū)位于臨汾區(qū)塊中部的薛關(guān)逆斷層上盤，5#煤層氣勘探有利面積為800km2，控制煤層氣儲(chǔ)量為755×108m3；8#煤層氣勘探有利面積為900km2，控制煤層氣儲(chǔ)量為850×108m3。午城-窯渠井區(qū)已控制煤層氣規(guī)模地質(zhì)儲(chǔ)量。
    該區(qū)5#主力煤層單層厚度為5～8.1m，8#煤層單層厚度為5～9.3m；煤層埋深介于800～1100m。其煤巖煤質(zhì)好，兩層煤均具有高鏡質(zhì)組含量、低灰分的特征，兩主力煤層為焦煤和瘦煤。煤層含氣量較高，5#煤層含氣量介于12.54～20.87m3/t，8#煤層含氣量介于9.03～20.22m3/t。該區(qū)處在背斜構(gòu)造高部位和斜坡區(qū)，水動(dòng)力弱徑流區(qū)。5#煤層頂板主要為泥巖，8#煤層頂板主要為石灰?guī)r，對(duì)煤層氣藏具有較強(qiáng)的封蓋能力，有利于煤層氣的保存。
    該區(qū)在臨汾區(qū)塊內(nèi)煤層氣勘探程度最高，已有多口井獲得工業(yè)氣流，宮1井組目前正常排采。該區(qū)南部已提交一定規(guī)模的新增煤層氣基本探明地質(zhì)儲(chǔ)量。
3.3 呂梁區(qū)塊柳林-三交井區(qū)煤層氣富集區(qū)
    該區(qū)位于呂梁區(qū)塊中部，面積約580km2。三交井區(qū)已提交規(guī)模新增煤層氣基本探明地質(zhì)儲(chǔ)量。
    該區(qū)4#/5#主力煤層單層厚度為5～9m，8#/9#煤層單層厚度為5～8m；煤層埋深為300～800m。其煤巖煤質(zhì)好，兩層煤均具有高鏡質(zhì)組含量、低灰分的特征，兩主力煤層為肥煤和焦煤。煤層含氣量較高，5#煤層含氣量介于4～14m3/t，8#煤層含氣量介于4～13m3/t。地震勘探成果證實(shí)該區(qū)構(gòu)造相對(duì)簡(jiǎn)單，整體表現(xiàn)為向西緩傾的斜坡，斜坡背景上發(fā)育一些小規(guī)模的斷層和褶皺。斷層以正斷層為主，斷層斷距小，平面延伸短。處于水動(dòng)力弱徑流區(qū)。煤層頂板沉積較穩(wěn)定，5#煤層頂板主要為泥巖，8#煤層頂板主要為石灰?guī)r，對(duì)煤層氣藏具有較強(qiáng)的封蓋能力，有利于煤層氣的保存。
    該區(qū)煤田和煤層氣勘探程度高，早期的磧口和三交井組排采已獲得工業(yè)氣流；該區(qū)羽狀多分支水平井成功實(shí)施，目前新井排采正常，單井產(chǎn)量獲得重大突破，并呈穩(wěn)步上升趨勢(shì)。
3.4 呂梁區(qū)塊保德-神府井區(qū)煤層氣富集區(qū)
    該區(qū)位于呂梁區(qū)塊保德井區(qū)東北部-神府井區(qū)東部一帶，4#/5#主力煤層勘探有利面積約700km2；8#/9#煤層勘探有利面積為600km2；保德神府井區(qū)煤層氣富集區(qū)已預(yù)測(cè)和控制了煤層氣規(guī)模地質(zhì)儲(chǔ)量。
    該區(qū)4#/5#煤層單層厚度為5～10m，8#/9#煤層單層厚度為5～14.1m；煤層埋深介于300～800m。其煤巖煤質(zhì)好，兩層煤均具有高鏡質(zhì)組含量、低灰分的特征，主力煤層以氣煤為主。4#/5#煤層厚7～12m，含氣量介于4～10m3/t；8#/9#煤層厚9～12.5m，含氣量在介于4～12m3/t。煤層滲透率高，為0.3～5.1mD。主力煤層埋深介于300～1000m。
   該區(qū)煤層氣勘探程度高，保德井組排采已證實(shí)具有較高的煤層氣產(chǎn)能。
4 煤層氣勘探開發(fā)的歷史性突破
4.1 煤層氣探明儲(chǔ)量的快速增長(zhǎng)
    經(jīng)過(guò)2008年，尤其是2009年系統(tǒng)的勘探評(píng)價(jià)，獲取了煤層氣各項(xiàng)參數(shù)，2009年底煤層氣公司提交鄂東氣田新增煤層氣規(guī)?；咎矫鲀?chǔ)量，所提交的探明儲(chǔ)量是2008年底全國(guó)探明煤層氣儲(chǔ)量的總和。這是中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司勘探?jīng)Q策、部署、實(shí)施整體實(shí)力的體現(xiàn)，也是我國(guó)第一個(gè)整裝、快速、高效探明大型煤層氣田的典范。規(guī)模探明儲(chǔ)量的提交，標(biāo)志著鄂爾多斯盆地東緣已具備商業(yè)開發(fā)的儲(chǔ)量基礎(chǔ)。
4.2 渭北區(qū)塊11#煤層的產(chǎn)能獲得重大突破
    前期的研究成果認(rèn)為[2]：韓城地區(qū)的11#煤層主要是構(gòu)造煤且煤層上下都有含水性很強(qiáng)的石灰?guī)r，煤層氣鉆井開發(fā)工程難度大，儲(chǔ)量難以動(dòng)用。煤層氣公司針對(duì)11#煤層的煤體結(jié)構(gòu)、煤巖力學(xué)特征等和煤層氣鉆井開發(fā)工程等系列問(wèn)題進(jìn)行了攻關(guān)研究，發(fā)現(xiàn)11#煤層在韓城南區(qū)塊非常發(fā)育，煤層厚，分布穩(wěn)定，一般厚度在5～10m，而且11#煤層上下段存在結(jié)構(gòu)
差異，上段為塊煤結(jié)構(gòu)，具有一定硬度，適宜開發(fā)，并成功地解決了石灰?guī)r水層的鉆井工程問(wèn)題。通過(guò)多口井針對(duì)11#煤層的排采，單井產(chǎn)量獲得了重大突破，證實(shí)了11#煤層的產(chǎn)能高。
    由此，改變了以往渭北區(qū)塊開發(fā)僅以3#和5#煤層為主要開發(fā)目的層的局面，11#煤層成為渭北區(qū)塊的主力煤層氣開發(fā)層之一。
4.3 渭北區(qū)塊50煤層的開發(fā)潛力大
    以往在渭北區(qū)塊開發(fā)區(qū)，5#煤層厚度不大，一般為2.5～4.5m。新的勘探成果表明：在以WLC08井為中心，存在一個(gè)5#煤層的厚煤帶，最厚可以達(dá)到9.9m，而且煤質(zhì)較好，為塊煤；針對(duì)5#層的排采也證實(shí)了煤層有較高產(chǎn)能，由此對(duì)5#煤層開發(fā)潛力做了重新評(píng)價(jià)，改變了長(zhǎng)期以來(lái)5#煤層厚度相對(duì)較薄、分布不穩(wěn)定的認(rèn)識(shí)，顯示出渭北區(qū)塊5#煤層較大的開發(fā)潛力。
4.4 總結(jié)和創(chuàng)新了一系列煤層氣勘探開發(fā)階段性理論和技術(shù)
4.4.1勘探開發(fā)理論的總結(jié)和創(chuàng)新取得階段性成果
   煤層氣公司總結(jié)和創(chuàng)新了煤層氣系列勘探開發(fā)理論，取得了階段性的勘探開發(fā)成果。
   1) 運(yùn)用煤巖學(xué)宏、微觀特征分析、測(cè)井綜合分析等方法，對(duì)煤巖特征、煤體結(jié)構(gòu)，煤儲(chǔ)層物性等進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，優(yōu)選高產(chǎn)層位。這些理論與技術(shù)創(chuàng)新有效的指導(dǎo)了渭北地區(qū)的勘探開發(fā)工作，重新評(píng)價(jià)韓城地區(qū)11#煤層的開發(fā)潛力，優(yōu)選出高產(chǎn)層段，充分發(fā)揮11#煤層的產(chǎn)氣潛能。
   2) 形成了以優(yōu)勢(shì)滲流帶理論、排采動(dòng)態(tài)規(guī)律為指導(dǎo)，壓力控制、煤粉管理技術(shù)為核心的合理排采工作制度，對(duì)渭北開發(fā)區(qū)的叢式井、直井和三交井區(qū)羽狀水平井單井產(chǎn)量的顯著提高和重大突破起到了重要作用。
   3) 建立了以井型、井網(wǎng)優(yōu)選、排采層系組合為主導(dǎo)，配套適宜排采設(shè)備為支撐的高效開發(fā)模式，為開發(fā)方案設(shè)計(jì)、獲得煤層氣叢式井排采技術(shù)成功和單井產(chǎn)能重大突破以及確立主體開發(fā)工藝奠定了理論和技術(shù)基礎(chǔ)。
4.4.2初步形成了適合工區(qū)內(nèi)不同煤層氣地質(zhì)條件下的勘探開發(fā)工程技術(shù)系列
   工程技術(shù)的進(jìn)步對(duì)提高煤層氣勘探開發(fā)成效有著重要的作用，煤層氣公司成立以來(lái)，及時(shí)應(yīng)用、研發(fā)和總結(jié)了煤層氣勘探開發(fā)各個(gè)環(huán)節(jié)的生產(chǎn)技術(shù)和工藝，初步形成了適合鄂爾多斯盆地東緣不同煤層氣地質(zhì)條件下的勘探開發(fā)工程技術(shù)系列。
    1) 針對(duì)鄂東氣田煤層地質(zhì)特征，研發(fā)和實(shí)施了各種井型，通過(guò)不斷地總結(jié)和完善，掌握了煤層氣直井、叢式井、對(duì)接水平井(近端對(duì)接水平井、遠(yuǎn)端對(duì)接水平井)、單分支水平井、多分支水平井的鉆、完井技術(shù)。這些井型在渭北區(qū)塊韓城井區(qū)、臨汾區(qū)塊、呂梁區(qū)塊的三交和保德井區(qū)均成功實(shí)施，勘探開發(fā)效益顯著。下一步可以根據(jù)地質(zhì)情況進(jìn)行井型組合，以獲取更高的經(jīng)濟(jì)效益。
    2) 針對(duì)煤儲(chǔ)層低滲透特征，開展了以提高單井產(chǎn)量為目的的儲(chǔ)層改造技術(shù)，包括活性水壓裂液、光套管壓裂技術(shù)、射流分層壓裂工藝、一趟管柱分層壓裂工藝；積極創(chuàng)新了排采管理制度和工藝，初步建立了適應(yīng)低壓、低產(chǎn)煤層氣田生產(chǎn)自動(dòng)數(shù)據(jù)采集和遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。
5 煤層氣勘探開發(fā)前景
    鄂爾多斯盆地煤層氣的勘探開發(fā)實(shí)踐證實(shí)，盆地東緣煤層氣成藏地質(zhì)條件優(yōu)越，具有較好的煤層氣勘探開發(fā)條件和可采性及形成大型煤層氣田的條件。煤層氣資源豐富，具有廣闊的勘探開發(fā)領(lǐng)域和商業(yè)化產(chǎn)氣能力以及產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的良好前景。
5.1 具有豐富的煤層氣資源，但資源探明率極低，資源轉(zhuǎn)化率更低，勘探開發(fā)潛力巨大
    鄂爾多斯盆地煤層氣資源雄厚，盆地東緣煤層埋深在1500m以淺的煤層氣地質(zhì)儲(chǔ)量為5.72×1012m3，目前探明和基本探明煤層氣儲(chǔ)量?jī)H占總資源量(1500m以淺)的2%左右，煤層氣資源探明率、轉(zhuǎn)化率極低。因此，勘探開發(fā)前景廣闊，預(yù)探意義極大。
5.2 工區(qū)勘探程度還較低?？碧介_發(fā)空間廣闊
    鄂爾多斯盆地東緣煤層氣勘探程度較低且勘探程度不均，在逾8×104km2的煤層氣勘查范圍內(nèi)，僅實(shí)施二維地震不到4000km，并且主要分布在韓城、大寧-吉縣、三交3個(gè)重點(diǎn)區(qū)塊，煤層氣探井和評(píng)價(jià)井不到200口(截至2009年底)，平均為0.025口/km2；現(xiàn)工區(qū)內(nèi)基本查明的煤層氣4大富集區(qū)面積不到3000km2，僅占煤層氣勘查范圍的3.8%；廣大區(qū)域煤層氣的勘探程度很低，甚至是地震和鉆探的空白區(qū)。而區(qū)域沉積相帶研究結(jié)果表明，這些勘探空白區(qū)處于煤層發(fā)育的有利相帶。因此，可供煤層氣勘探開發(fā)的空間極為廣闊。
5.3 基本查明的4大煤層氣富集區(qū)是煤層氣滾動(dòng)開發(fā)、規(guī)模建產(chǎn)的有利區(qū)
    4大煤層氣富集區(qū)(渭北區(qū)塊、臨汾區(qū)塊午城-窯渠井區(qū)、呂梁區(qū)塊的柳林-三交井區(qū)、呂梁區(qū)塊的保德-神府井區(qū))的探明、控制煤層氣地質(zhì)儲(chǔ)量規(guī)模大。富集區(qū)的煤儲(chǔ)層條件較好，勘探程度較高，勘探、開發(fā)證實(shí)：其煤層氣的基本地質(zhì)條件好、資源豐度高、煤層氣可采性強(qiáng)，是獲得優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)量資源最有利的地區(qū)。其各區(qū)塊內(nèi)試采井組效果好，可作為煤層氣滾動(dòng)開發(fā)的有利區(qū)和規(guī)模建產(chǎn)的現(xiàn)實(shí)區(qū)域。
5.4 煤層氣勘探開發(fā)階段性理論和技術(shù)的不斷完善，將為大規(guī)?？碧介_發(fā)提供更有效的技術(shù)保障
    針對(duì)鄂爾多斯盆地東緣的煤層氣地質(zhì)條件，初步形成的煤層氣勘探開發(fā)技術(shù)理論和技術(shù)系列，已對(duì)現(xiàn)階段的勘探開發(fā)起到了積極有效的指導(dǎo)作用，隨著勘探開發(fā)的深入和產(chǎn)能方面所取得的突破，將極大地推動(dòng)煤層氣勘探開發(fā)階段性理論、技術(shù)的不斷進(jìn)步和完善，必將為大規(guī)?？碧介_發(fā)提供更有效的技術(shù)保障，并為發(fā)展煤層氣事業(yè)起到保駕護(hù)航的作用。
5.5 創(chuàng)新了礦權(quán)管理理念，實(shí)現(xiàn)采氣采煤協(xié)調(diào)發(fā)展的新模式
    針對(duì)長(zhǎng)期制約煤層氣和煤炭資源合理開發(fā)與綜合利用的礦權(quán)重疊問(wèn)題，在呂梁區(qū)塊開展了采氣采煤協(xié)調(diào)發(fā)展新模式的探索。根據(jù)煤炭開采規(guī)劃，在采煤之前成功開采煤層氣，收購(gòu)煤炭開采過(guò)程中的瓦斯并加以綜合利用，既降低了煤礦瓦斯突出和爆炸風(fēng)險(xiǎn)，促進(jìn)煤礦安全生產(chǎn)，又開發(fā)了煤層氣，使采氣與采煤活動(dòng)由相互制約變?yōu)閰f(xié)調(diào)發(fā)展，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)煤層氣、煤炭企業(yè)及地方多方共贏的局面，為中國(guó)煤層氣事業(yè)的快速發(fā)展開創(chuàng)了新的發(fā)展模式。
6 結(jié)束語(yǔ)
    煤層氣作為最現(xiàn)實(shí)的新能源，發(fā)展?jié)摿薮蟆ｉ_發(fā)和利用好煤層氣，有利于調(diào)整我國(guó)能源結(jié)構(gòu)，對(duì)于保障煤礦安全、減少溫室氣體排放、發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)具有重要意義。鄂爾多斯盆地東緣的煤層氣基本地質(zhì)條件好，煤層氣資源豐富，已具備商業(yè)開發(fā)的儲(chǔ)量基礎(chǔ)、產(chǎn)能依據(jù)和工程技術(shù)條件，是開發(fā)利用煤層氣最有利和最現(xiàn)實(shí)的地區(qū)，并且煤層氣的勘探開發(fā)空間和潛力巨大。筆者堅(jiān)信，在國(guó)家一系列優(yōu)惠政策支持和中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司的大力支持下，鄂爾多斯盆地東緣的煤層氣產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程必將加快，該區(qū)不久將被建設(shè)成為我國(guó)新型能源和煤層氣規(guī)模工業(yè)基地。
參考文獻(xiàn)
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[2] 郭炳政.韓城區(qū)塊煤層氣勘探開發(fā)現(xiàn)狀與啟示[M]∥葉建平，范志強(qiáng).中國(guó)煤層氣勘探開發(fā)利用技術(shù)進(jìn)展.北京：地質(zhì)出版社，2006：64-67.
 
(本文作者：接銘訓(xùn) 中石油煤層氣有限責(zé)任公司)