貴州省煤層氣與頁巖氣共探共采的地質(zhì)優(yōu)選

高為，田維江，秦文，孔維敏，陳敏

（1.貴州省煤層氣頁巖氣工程技術(shù)研究中心，貴州 貴陽 550009；2.貴州煤礦地質(zhì)工程咨詢與地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測中心，貴州 貴陽 550009）

貴州省煤層氣與頁巖氣共探共采的地質(zhì)優(yōu)選

高為1，2，田維江2，秦文2，孔維敏2，陳敏2

（1.貴州省煤層氣頁巖氣工程技術(shù)研究中心，貴州 貴陽 550009；2.貴州煤礦地質(zhì)工程咨詢與地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測中心，貴州 貴陽 550009）

通過分析貴州省煤層氣與頁巖氣的開發(fā)現(xiàn)狀及資源分布特點(diǎn)認(rèn)為，優(yōu)選煤層氣與頁巖氣共探共采的有利區(qū)域，應(yīng)以六盤水煤田和織納煤田的二疊系龍?zhí)督M為研究對象。依據(jù)龍?zhí)督M煤層氣和頁巖氣成藏、保存及開發(fā)條件，認(rèn)為六盤水煤田東部的晴隆向斜和織納煤田北部的沙包-樂治-三塘向斜群，具有優(yōu)越的煤層氣和頁巖氣綜合開發(fā)條件，可作為貴州省煤層氣與頁巖氣共探共采的理想?yún)^(qū)域。文中還初步探討了煤層氣與頁巖氣共探共采的開發(fā)模式及存在的技術(shù)難點(diǎn)。

煤層氣；頁巖氣；共探共采；有利區(qū)優(yōu)選；開發(fā)模式；六盤水煤田；織納煤田；貴州省

貴州省頁巖氣前期研究始于2004年，勘探開發(fā)工作剛剛起步。2012年，貴州省國土資源廳立項(xiàng)開展頁巖氣資源調(diào)查評價，針對寒武系—二疊系的7個目的層系實(shí)施完成了26口頁巖氣調(diào)查井，取得了重大成果，為省內(nèi)頁巖氣勘探開發(fā)總體布局提供了依據(jù)。

2 資源特點(diǎn)

最新一輪的貴州省煤層氣資源評價結(jié)果顯示［12］：全省上二疊統(tǒng)可采煤層的煤層氣推測資源量為3.06× 1012m3，92.57%分布于六盤水、織納和黔北煤田；從區(qū)域分布來看，具有“西部富集，東部、北部和南部相對較少”的特征；織納煤田和六盤水煤田均具有向斜控氣典型特征，煤層含氣區(qū)域分布格局具有較大的相似性。

貴州省目前探明的有利頁巖氣資源主要分布在寒武系—二疊系的6套古生界地層中，分別為下寒武統(tǒng)牛蹄塘組、變馬沖組，下志留統(tǒng)龍馬溪組，下石炭統(tǒng)舊司組（打屋壩組），中二疊統(tǒng)梁山組和上二疊統(tǒng)龍?zhí)督M。據(jù)“貴州省頁巖氣資源調(diào)查評價”結(jié)果，全省含煤層系（舊司組、梁山組、龍?zhí)督M）頁巖氣地質(zhì)資源總量達(dá)4.55×1012m3，占全省頁巖氣地質(zhì)資源總量的33.6%。其中，龍?zhí)督M資源量最豐富，龍?zhí)督M頁巖氣聚集發(fā)育的有利區(qū)主要集中在六盤水煤田、織納煤田和黔北煤田，橫向和縱向上均與煤層氣資源重疊組合，為2種非常規(guī)天然氣資源的共探共采提供了可行性基礎(chǔ)。

3 有利區(qū)優(yōu)選

貴州省20多年的煤層氣勘探開發(fā)全部集中于上二疊統(tǒng)龍?zhí)督M，獲取的大量相關(guān)資料主要集中于織納煤田和六盤水煤田（見圖1、圖2）。

圖1 織納煤田煤層氣與頁巖氣共探共采優(yōu)選有利區(qū)

圖2 六盤水煤田煤層氣與頁巖氣共探共采優(yōu)選有利區(qū)

選擇煤層氣與頁巖氣共探共采的有利區(qū)塊，一般須具備2個前提條件：1）煤層氣、頁巖氣地質(zhì)資料相對豐富，已通過一定的地質(zhì)手段獲取了相關(guān)的地質(zhì)參數(shù)。因此，省內(nèi)含煤地層中煤層氣與頁巖氣共探共采的有利區(qū)也應(yīng)位于這2個煤田，并以龍?zhí)督M作為研究的目的層系。2）該區(qū)域的煤層氣和頁巖氣同時具有足夠大的資源潛力，一般認(rèn)為煤層含氣量是表征煤層氣資源潛力的關(guān)鍵參數(shù)，而表征頁巖氣資源潛力的主要指標(biāo)為有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)、鏡質(zhì)體反射率和泥頁巖厚度，另外埋深、構(gòu)造復(fù)雜程度以及地形條件等也是有利區(qū)優(yōu)選需要考慮的重要方面。

鑒于貴州省目前煤層氣與頁巖氣薄弱的研究基礎(chǔ)和開發(fā)現(xiàn)狀，筆者僅就橫向上煤層氣與頁巖氣存在的重疊區(qū)，采用多因素疊加、綜合地質(zhì)評價等方法，開展煤層氣與頁巖氣共探共采有利區(qū)的初步優(yōu)選。

由圖1可知，織納煤田煤層氣與頁巖氣共探共采的有利優(yōu)選區(qū)位于其北部的沙包—樂治—三塘向斜群，區(qū)塊內(nèi)龍?zhí)督M煤層含氣量高達(dá)20m3/t以上，泥頁巖厚度30～40m，有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)在5.0%以上，鏡質(zhì)體反射率為2.3%～2.4%，煤層氣和頁巖氣成藏潛力大，保存條件和開發(fā)條件好。

由圖2可見，六盤水煤田東部的晴隆向斜不但煤層含氣量高（大于17m3/t），而且龍?zhí)督M泥頁巖厚度較大（20～40m），有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)高（4.0%～6.0%），成熟度適中，鏡質(zhì)體反射率1.5%～2.0%，未遭受大型構(gòu)造破壞，封蓋層條件良好，地層傾角較平緩，具有很大的成藏潛力，是煤層氣與頁巖氣共探共采綜合研究與開發(fā)的理想?yún)^(qū)域。

地溫較高、埋深較大等因素均會對氣藏儲層的含氣性和滲透性產(chǎn)生不利影響，加大開采難度，因此，優(yōu)先開采埋深較淺的氣藏是目前較為現(xiàn)實(shí)的選擇。相比較而言，織納煤田優(yōu)選區(qū)的埋藏深度（550～3 000m）淺于六盤水煤田（2 000～3 500m）優(yōu)選區(qū)，其煤層氣與頁巖氣綜合開采條件優(yōu)于六盤水煤田。

4 共探共采開發(fā)模式初探

貴州省薄—中厚煤層群特別發(fā)育，并含有多段富有機(jī)質(zhì)泥頁巖，氣藏儲層的縱向多層現(xiàn)象十分普遍。在煤層氣與頁巖氣同時富集的含煤地層中，按氣藏儲層縱向相距遠(yuǎn)近可分為近距離疊置成藏與遠(yuǎn)距離獨(dú)立成藏2種共生聚集模式，相應(yīng)地有2種實(shí)現(xiàn)共探共采的開發(fā)模式。

1）對近距離疊置的煤層氣與頁巖氣藏，可采取單井合層壓裂、合層排采的開發(fā)模式，共同開采2種氣藏。目前，合層壓裂在單層較薄、間距較小的煤層群煤層氣開發(fā)中已有少量的研究和應(yīng)用［13-14］，但由于煤儲層與泥頁巖儲層物性（如儲層壓力、破裂壓力等關(guān)鍵參數(shù)）差異明顯，對煤層氣與頁巖氣的綜合開采而言，合層壓裂的方式是否能取得理想的效果，仍有待工程實(shí)踐進(jìn)一步驗(yàn)證。2）單井分層壓裂、合層排采開發(fā)模式可用于遠(yuǎn)距離獨(dú)立成藏的煤層氣與頁巖氣綜合勘探開發(fā)。分層壓裂在常規(guī)氣藏和煤層氣藏開發(fā)中已得到廣泛應(yīng)用［15-16］。大多數(shù)煤層氣藏與一些頁巖氣藏都是水飽和氣藏，二者的產(chǎn)出機(jī)理及過程相似，但多層合采氣井受多層氣藏層間連通性、層間地層壓力差異、滲透性差異及控制范圍差異等因素的影響，將會給氣井的生產(chǎn)、動態(tài)分析及監(jiān)測帶來一系列問題?，F(xiàn)有的開發(fā)技術(shù)和工藝能否發(fā)現(xiàn)并有效解決這些問題，將是該開發(fā)模式成功應(yīng)用的關(guān)鍵［11，17］。

5 結(jié)論

1）貴州省上二疊統(tǒng)龍?zhí)督M具有較大的煤層氣與頁巖氣資源潛力，地質(zhì)基礎(chǔ)資料豐富，是煤層氣與頁巖氣共探共采研究的主要層系。

2）六盤水煤田東部的晴隆向斜和織納煤田北部的沙包-樂治-三塘向斜群，可以作為開展貴州省煤層氣與頁巖氣共探共采初步研究與開發(fā)的優(yōu)選區(qū)域。

3）合層壓裂、合層排采和分層壓裂、合層排采為煤層氣與頁巖氣共探共采的2種開發(fā)模式，均需對儲層差異引起的一系列問題加以研究。

致謝：本文參考了“貴州省頁巖氣資源調(diào)查評價”和“貴州省煤層氣資源潛力預(yù)測與評價”項(xiàng)目的部分研究成果資料，在此對上述項(xiàng)目課題組全體成員，以及在本論文成文過程中給予幫助和指導(dǎo)的貴州省煤田地質(zhì)局易同生、楊通保、唐顯貴等專家表示衷心感謝！

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（編輯 高學(xué)民）

Geologicaloptim ization of coalbedmethane and shale gas co-exploration and concurrent production in Guizhou Province

Gao W ei1，2,Tian W eijiang2,Qin W en2,Kong W eim in2,Chen M in2
(1.Research Center of Guizhou Coalbed M ethane and Shale Gas Engineering and Technology,Guiyang 550009,China; 2.M onitoring Center of Guizhou Coal M ine Geological Engineering Consultation and Environm ental,Guiyang 550009,China)

By summarizing the development status and resources distribution of CBM(coalbedmethane)and shale gas in Guizhou

Province,it is considered that the favorable area optimization of coalbed methane and shale gas co-exploration and concurrent production in Guizhou Province should take Upper Permian Longtan Formation of LiupanshuiCoalfield and Zhina Coalfield as the research objects.Based on the accumulation,preservation and development conditions of the CBM and the shale gas in Longtan Formation,it is thought that the favorable exploration area of co-exploration and concurrent production in Guizhou Province are Qinglong syncline in east partof Liupanshui Coalfield and Shabao-Lezhi-Santang syncline groups in north part of Zhina Coalfield, which havesuperiordevelopmentconditionsofCBM and shalegasand can actas the idealareaofcoalbedmethaneand shalegascoexplorationand concurrentproduction in Guizhou Province.In theend,thispaperdiscusses thedevelopmentmodelsand the technical difficultiesofco-explorationand concurrentproduction forCBM and shalegas.

CBM;shale gas;co-exploration and concurrentproduction;favorablearea optimization;developmentmodel;Liupanshui Coalfield;ZhinaCoalfield;Guizhou Province

貴州省頁巖氣資源調(diào)查評價項(xiàng)目“黔西南地區(qū)頁巖氣資源調(diào)查評價”（2012GYYQ-04）

TE37

A

1 勘探開發(fā)現(xiàn)狀

高為，田維江，秦文，等.貴州省煤層氣與頁巖氣共探共采的地質(zhì)優(yōu)選［J］.斷塊油氣田，2014，21（1）：36-38.

Gao Wei，Tian Weijiang，Qin Wen，et al.Geological optimization of coalbed methane and shale gas co-exploration and concurrent production in

Guizhou Province［J］.Fault-Block Oil&Gas Field，2014，21（1）：36-38.煤田2口，雖未取得工業(yè)氣流突破，但獲取了較為詳細(xì)的煤層氣參數(shù)資料［12］。

10.6056/dkyqt201401008

2013-09-10；改回日期：2013-11-12。

高為，男，1987年生，助理工程師，碩士，2012年畢業(yè)于中國礦業(yè)大學(xué)地質(zhì)工程專業(yè)，主要從事煤、煤層氣及頁巖氣勘探開發(fā)地質(zhì)研究工作。E-mail：gaoweicumt@126.com。

煤層氣和頁巖氣是當(dāng)前國內(nèi)非常規(guī)油氣資源研究和勘探的熱點(diǎn)［1-5］。針對含煤地層中普遍存在的煤層氣與頁巖氣共生聚集的特點(diǎn)，有關(guān)專家提出了開展煤層氣與頁巖氣共探共采的新思路［6-9］。對于多層組氣藏，單層開發(fā)面臨很大挑戰(zhàn)，單井多層合采方式在常規(guī)油氣藏和煤層氣藏開發(fā)領(lǐng)域均有一些探索和應(yīng)用［10-11］。本文旨在探索一種經(jīng)濟(jì)可行的合采開發(fā)模式，即用同一口井共采煤層氣與頁巖氣，有效節(jié)約成本，提高資源利用率，為非常規(guī)天然氣勘探開發(fā)開辟新的途徑。

貴州省煤層氣地面勘探和開發(fā)試驗(yàn)工作始于20世紀(jì)80年代末期，先后進(jìn)行了4輪不同程度的煤層氣資源調(diào)查工作，大量的煤田勘探鉆孔和煤層氣探井為煤層氣開發(fā)積累了豐富的基礎(chǔ)地質(zhì)資料。但是，由于煤層氣地質(zhì)條件復(fù)雜，現(xiàn)今的開發(fā)技術(shù)難以與貴州的煤層氣地質(zhì)條件相匹配，煤層氣開發(fā)試驗(yàn)工作一直未取得有效突破。截至2009年底，省內(nèi)一共施工14口煤層氣參數(shù)井和排采試驗(yàn)井，其中六盤水煤田12口，織納