薄—超薄煤層特征及天然氣合層開發(fā)突破
——以沁水盆地潘河區(qū)塊為例

張 兵 李 勇 賈雨婷 劉欣妍

1.中聯(lián)煤層氣有限責(zé)任公司 2.中國礦業(yè)大學(xué)（北京）地球科學(xué)與測繪工程學(xué)院

0 引言

根據(jù)煤層氣勘查評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)《煤層氣資源評價(jià)規(guī)范：DZ/T 0378—2021》[1]，煤層有效厚度下限為0.5～0.8 m（視含氣量大小調(diào)整），而在實(shí)際資源評價(jià)參數(shù)取值中一般僅考慮2 m 以上煤層，將小于2 m 的煤層忽略或作為最低品位[2]。煤炭開發(fā)中將1.3 m 以下煤層定義為薄煤層[3]，同時(shí)也有將0.8～1.3 m 定義為中薄煤層，厚度小于0.8 m 煤層定義為超薄煤層，或者將厚度小于0.6 m 定義為超薄煤層，厚度小于0.4 m 定義為特薄或太薄煤層[4]?；诿簩託赓Y源評價(jià)規(guī)范的厚度下限（0.5～0.8 m），同時(shí)考慮與煤炭勘查中認(rèn)識相統(tǒng)一，將厚度小于1.3 m 定義為薄煤層，厚度小于等于0.8 m定義為超薄煤層。在煤層氣實(shí)際勘探開發(fā)中，也可以根據(jù)煤層氣資源評價(jià)參數(shù)取值標(biāo)準(zhǔn)，將2 m 以下統(tǒng)稱為薄煤層，便于煤層氣開發(fā)過程中實(shí)際應(yīng)用。

自美國圣胡安盆地等地區(qū)煤層氣勘探開發(fā)突破以來，煤系多類型天然氣在多個(gè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了開發(fā)突破，主要包括：①2000年左右美國粉河盆地在古新統(tǒng)Fort Union 組多煤層[鏡質(zhì)體反射率（Ro）0.3%～0.4%]實(shí)現(xiàn)單井高產(chǎn)突破，單煤層厚度介于0.6～75 m，且與砂巖頻繁互層（單層煤可進(jìn)一步分為11 層）；新近系—上白堊統(tǒng)共同構(gòu)成全油氣系統(tǒng)，以連續(xù)型煤層氣為主，輔以砂巖夾層的構(gòu)造和巖性氣藏，采用空氣鉆井、裸眼完井、電潛泵和裸桿泵排水采氣等技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)規(guī)模開發(fā)[5]；②2015年以來澳大利亞蘇拉特盆地在中侏羅統(tǒng)Walloon 煤系（Ro介于0.3%～0.6%）中實(shí)現(xiàn)突破，單煤層厚度介于0.01～3.92 m，煤層平均層數(shù)超過100 層，但是煤層頂板發(fā)育致密砂巖，氣測錄井結(jié)果顯示無烴類，主體呈現(xiàn)多薄低煤階生物氣藏，采用“直井＋裸眼完井＋多層合采”開發(fā)策略實(shí)現(xiàn)單井高產(chǎn)[6-7]；③我國黔西滇東地區(qū)在上二疊統(tǒng)龍?zhí)督M實(shí)現(xiàn)多煤層合采突破，單層煤厚主體介于0.5～3.5 m，發(fā)育10～60 層煤，Ro介于0.7%～4.5%，在煤系砂巖和泥巖中也見氣測異常（氣測全烴凈增值大于或等于0.5%），構(gòu)成中高煤階煤系氣藏，優(yōu)先在相對較厚（2 m 左右）煤層實(shí)現(xiàn)2～4 層分壓合排[8-9]；④近年鄂爾多斯盆地東緣煤系“三氣”（煤層氣、頁巖氣和致密氣）和煤系石灰?guī)r天然氣、鋁土巖天然氣等展現(xiàn)良好開發(fā)潛力，煤系多類型天然氣共同構(gòu)成全含氣系統(tǒng)模式，以單層開發(fā)為主，輔以同類型多層合采[10-16]。

粉河盆地、蘇拉特盆地和黔西滇東地區(qū)煤層氣的開發(fā)也可以統(tǒng)稱為多薄層煤層氣開發(fā)，但是沁水盆地薄—超薄煤層天然氣與上述盆地/地區(qū)具有明顯差異。上述三個(gè)盆地/地區(qū)煤層厚度總體接近，普遍較薄，且開發(fā)中優(yōu)選了相對較厚煤層。已開發(fā)相對成熟的鄂爾多斯盆地和沁水盆地主要圍繞下二疊統(tǒng)山西組和上石炭統(tǒng)太原組的兩套厚煤層開展工作，但是對石炭系—二疊系其他多層薄煤層的煤層氣富集規(guī)律和開發(fā)潛力缺少認(rèn)識[17-18]。煤層氣開發(fā)主力儲層中，粉河盆地產(chǎn)出多薄煤層和砂巖共同賦存的生物氣[5]；蘇拉特盆地在薄煤層中產(chǎn)出生物成因?yàn)橹鳌岢梢驗(yàn)檩o的天然氣[6-7]；黔西滇東地區(qū)主力開發(fā)層段優(yōu)選2 m 以上煤層，是中高煤階多層煤層氣[8]。當(dāng)前針對含有相對較厚煤層的含煤盆地中，薄—超薄煤層天然氣資源缺少關(guān)注，在一定程度上忽略了天然氣資源。

實(shí)現(xiàn)薄—超薄煤層天然氣有效開發(fā)，是煤層氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展新動(dòng)力，有助于提高地下資源整體動(dòng)用效率，支持油氣整體增儲上產(chǎn)。因此，筆者結(jié)合已有開發(fā)實(shí)踐，研究沁水盆地南部潘河區(qū)塊山西組和太原組兩套主力煤層之間，2 m 以下的多層薄—超薄煤層，討論其煤層氣地質(zhì)和儲層條件，結(jié)合開發(fā)實(shí)踐提出對應(yīng)的儲層改造技術(shù)，以期為該新類型煤層氣勘探開發(fā)提供借鑒。

1 地質(zhì)背景

潘河區(qū)塊內(nèi)部構(gòu)造簡單，以次級褶皺為主，斷層欠發(fā)育，對煤層氣勘探開發(fā)影響較大的斷層主要是區(qū)域以外西北方的寺頭斷層（圖1-a）。褶皺軸線總體近南北向，平面上呈反“S”形，形態(tài)寬緩且兩翼基本對稱，傾角多介于5°～15°（圖1-b）[18-19]。區(qū)塊地勢中部低，東西部高，東部地層相對較陡，中部發(fā)育寬緩的短軸向斜。煤層埋深主體介于300～650 m，中部向斜部位較深，周圍較淺。含水層有奧陶系石灰?guī)r裂隙巖溶含水層、太原組K2、K3和K4層石灰?guī)r含水層、山西組砂巖裂隙含水層、下石盒子組砂巖裂隙含水層和第四系砂礫石含水層；隔水層主要有上石炭統(tǒng)太原組和山西組隔水層、上石盒子組中下部及下石盒子組隔水層，封閉性良好，各含水層為獨(dú)立水動(dòng)力承壓系統(tǒng)，基本上沒有越流現(xiàn)象[19]。

圖1 潘河區(qū)塊構(gòu)造背景和地層綜合柱狀圖

沁水盆地共發(fā)育15 層煤，其中山西組3 號煤層全區(qū)可采，是煤層氣開發(fā)主力層段，近年來太原組穩(wěn)定發(fā)育的15 號煤層也實(shí)現(xiàn)了商業(yè)開發(fā)[20]。潘河區(qū)塊太原組發(fā)育5～9、11～13 和15 號煤層，這些煤層形成于碳酸鹽巖臺地—濱海三角洲交互沉積體系（圖1-c），除15 號煤層外， 5～9、11～13 號煤層厚度在2 m 以下，是本次薄—超薄煤層研究的主要層段。

2 薄—超薄煤層分布特征

潘河區(qū)塊薄煤層橫向展布總體穩(wěn)定，僅存在局部尖滅現(xiàn)象（圖2）。5 號煤層中南部較厚，北部較薄，厚度介于0.20～1.65 m，平均0.68 m；6 號煤層在中東部不均勻發(fā)育，在西部尖滅，厚度介于0.19～0.85 m，平均0.38 m；7 號煤層在北部中區(qū)較厚，在南部減薄尖滅，厚度介于0.14～1.49 m，平均0.78 m；8 號煤層在東北部較厚，在西南部較薄，厚度介于0.15～1.60 m，平均0.62 m；9 號煤層厚度在全區(qū)穩(wěn)定，中部偏西最厚，厚度介于0.66～3.16 m，平均1.25 m；11 號煤層厚度在東部較高，西北部減薄尖滅，厚度介于0.32～1.08 m，平均0.62 m；12 號煤層厚度在西部較厚，在東部減薄尖滅，厚度介于0.26～0.88 m，平均0.53 m；13 號煤層整體穩(wěn)定，在西南部減薄至尖滅，厚度介于0.44～0.81 m，平均0.62 m。

圖2 潘河區(qū)塊薄煤層厚度分布圖

基于37 口鉆井揭開的220 層薄煤層數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，厚度范圍介于0.40～0.60 m 之間的煤層頻率最大，為30%；其次為0.60～0.80 m 煤層，頻率28%；厚度大于0.80 m 煤層總頻率為 34%（圖3、4）。從潘河區(qū)塊薄煤層厚度分布可知，薄煤層累計(jì)厚度介于2.66～7.46 m，中部較厚，平均累計(jì)厚度僅4.75 m。

圖3 潘河區(qū)塊薄煤層厚度分布頻率圖

圖4 潘河區(qū)塊多薄煤層連井剖面圖

3 煤層氣地質(zhì)條件

3.1 煤巖煤質(zhì)

研究區(qū)總體為腐植型無煙煤，Ro主體介于3.65%～4.01%，以半亮煤—光亮煤為主，其中5 號煤層有玻璃光澤，以半亮型煤為主；6 號煤層有瀝青光澤，以暗淡型煤為主；7 號煤層有瀝青光澤，以暗淡型煤為主；8 號煤層有玻璃光澤，以半亮型煤為主；9 號煤層有強(qiáng)玻璃光澤，以光亮型煤為主；11 號煤層有強(qiáng)玻璃光澤，以光亮型煤為主；12 號煤層有弱玻璃光澤，以半暗型煤為主；13 號煤層有玻璃光澤，以半亮型煤為主。煤巖顯微組分以鏡質(zhì)組為主，介于90%～95%，平均93%，惰質(zhì)組平均含量約為7%。煤中無機(jī)組分一般小于10%，主要為黏土礦物，其次為碳酸鹽礦物和硫化物。黏土礦物多呈微粒狀、細(xì)條帶狀或團(tuán)塊狀，碳酸鹽礦物為方解石，呈脈狀充填于煤的裂隙中。煤質(zhì)整體為低水分、低揮發(fā)分、低—中—高含硫、低—中灰煤（表1、2）。

表1 不同煤層煤質(zhì)特征表

3.2 滲透性和吸附性

研究區(qū)煤層煤體結(jié)構(gòu)較好，以原生、碎裂結(jié)構(gòu)為主，煤層發(fā)育多組規(guī)模大小不一裂隙，可分為兩類，一類是煤化作用過程中形成的內(nèi)生裂隙，一般只有幾毫米到幾厘米不等；另一類是在構(gòu)造應(yīng)力作用下形成的外生裂隙，延伸距離遠(yuǎn)，切割深度大。整體來看，潘河區(qū)塊煤層裂隙傾角大，介于35°～89°，垂直或近似垂直于煤層層理面。煤儲層內(nèi)生裂隙中無充填物，外生裂隙中充填方解石，因裂面呈緊閉狀態(tài)，方解石以薄膜形式存在。煤巖樣品滲透率測試結(jié)果顯示，6 號煤層平均滲透率為0.2 mD，7 號煤層為1.5 mD，8 號煤層為1.6 mD，9 號煤層為2.8 mD，12 號煤層為0.4 mD，13 號煤層為0.3 mD。當(dāng)煤層受構(gòu)造應(yīng)力作用較強(qiáng)、破碎程度較大時(shí)，煤層滲透率隨著其破碎程度的增大而有變小的趨勢?？傮w來看，煤層滲透率低，需要儲層改造。

煤層等溫吸附實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示蘭氏體積變化較大，介于18.94～40.06 m3/t，平均31.93 m3/t，蘭氏壓力介于0.19～1.30 MPa，平均0.72 MPa，含氣飽和度約65%，煤層具有較強(qiáng)吸附能力（圖5）。

3.3 儲層壓力和溫度

試井資料表明薄煤層儲層壓力介于1.69～2.98 MPa，儲層壓力梯度介于0.35～0.58 MPa/100 m；低于正常靜水壓力梯度，屬欠壓儲層，儲層壓力與埋深整體呈正相關(guān)（圖6-a）。研究區(qū)地溫梯度整體為1.8 ℃/100 m，井溫測試數(shù)據(jù)結(jié)果顯示薄煤層溫度介于18.42～20.91 ℃，與埋深有較好對應(yīng)關(guān)系，與正常地溫梯度一致，屬于正常地溫系統(tǒng)（圖6-b）。

圖6 儲層壓力和儲層溫度與埋深的關(guān)系圖

3.4 含氣性

多層薄煤層含氣量總體相對較高，介于9.1～25.7 m3/t，平均為16 m3/t。其中5 號煤層平均含氣量為12.5 m3/t，6 號煤層為13.1 m3/t，7 號煤層為15.7 m3/t，8 號煤層為13.4 m3/t，9 號煤層為16.5 m3/t，11 號煤層為16.3 m3/t，12 號煤層為16.1 m3/t，13 號煤層為16.7 m3/t。同時(shí)對已有氣測錄井?dāng)?shù)據(jù)分析，煤層氣測值達(dá)到10%～100%，鄰近砂巖層氣測在10%以下，判斷砂巖不含氣，因此研究區(qū)屬薄層煤層氣，不同于粉河盆地的多薄層煤系氣特征[5]。

潘河區(qū)塊構(gòu)造簡單，煤層分布穩(wěn)定，水文地質(zhì)條件清晰，煤層總體為低孔隙度、低滲透率、欠壓、欠飽和儲層。潘河區(qū)塊地下水從露頭接受補(bǔ)給，在重力驅(qū)動(dòng)下從潘河區(qū)塊高勢能的東部（邊界）向深部徑流，并在潘河區(qū)塊西側(cè)潘莊一帶形成一個(gè)地下水局部“低洼”滯流區(qū)[21]，促使潘河西側(cè)煤層含氣量普遍高于東側(cè)。區(qū)塊東側(cè)地層傾角相對較大、煤層底板較高，也會造成煤層氣逸失而降低煤層含氣量。煤層含氣量整體上受地質(zhì)構(gòu)造和地下水動(dòng)力場控制，匯流型的地下水動(dòng)力場對煤層氣富集起主要控制作用。

4 煤層氣開發(fā)策略

4.1 合層開發(fā)層段優(yōu)選

在煤層多且薄的條件下，要突破以往煤層氣煤層開發(fā)厚度下限，由單層開發(fā)向立體開發(fā)轉(zhuǎn)變，開展多薄煤層合采，才能實(shí)現(xiàn)效益開發(fā)[22]。薄煤層厚度有限、展布不均，整體不利于水平井開發(fā)，若進(jìn)行直井多層壓裂合排則可縱向上增加儲量動(dòng)用程度。

從薄煤層地質(zhì)特征來看，各薄煤層原始壓力系統(tǒng)相近（1.69～2.98 MPa），滲透率接近（0.31～0.60 mD），臨界解吸壓力差異不大（1.74～1.77 MPa），具備合層開采的條件，可以直接同時(shí)開發(fā)。根據(jù)煤層展布特點(diǎn)，薄煤層縱向跨度平均為60.76 m，最大跨度77.11 m，最小跨度52.78 m。薄煤層跨度大，難以通過單次壓裂改造所有薄煤層，因此需要開展分層壓裂，推薦逐層上返分層壓裂，合層排采。

基于上述原則，壓裂目標(biāo)層段的原則要求鉆遇薄煤層全部動(dòng)用，壓裂層位優(yōu)選應(yīng)從地質(zhì)和工程兩個(gè)方面考慮。地質(zhì)方面主要考慮厚度、漏失風(fēng)險(xiǎn)、距離周邊采掘巷道長度。厚度優(yōu)選原則[23-26]：①厚度大于0.1 m 可開采；②薄煤層厚度小于0.1 m且距離其他薄煤層較近時(shí)（距離小于2 m），選擇同步壓裂。K2/K3含水層漏失區(qū)原則：當(dāng)距離15號煤層水平井距離小于150 m，取消13 號煤層壓裂，僅對12 號煤層射孔壓裂。煤礦巷道避開原則：距巷道小于200 m 時(shí)，取消5 號煤層壓裂。工程固井質(zhì)量要求：煤層附近20 m 內(nèi)固井質(zhì)量優(yōu)良（圖7）。

圖7 潘河區(qū)塊薄—超薄煤層壓裂層位優(yōu)選原則圖

4.2 壓裂工藝技術(shù)優(yōu)化

研究區(qū)地應(yīng)力場方位介于32.1°～55.6°，部署井與已壓裂井有溝通風(fēng)險(xiǎn)，而設(shè)計(jì)壓裂縫長介于85～100 m，基于地應(yīng)力方位和設(shè)計(jì)的壓裂裂縫縫長，目標(biāo)井與已壓裂井溝通竄層的風(fēng)險(xiǎn)較小。煤層地應(yīng)力介于7.03～7.70 MPa，頂板地應(yīng)力平均介于8.23～8.98 MPa，底板地應(yīng)力平均介于8.3～9.14 MPa，目標(biāo)煤層與隔層的地應(yīng)力差較小，應(yīng)力封隔性較差。

為了保證均勻進(jìn)液，要優(yōu)選薄煤層射孔段長度，進(jìn)行精細(xì)射孔。在厚度大于0.8 m 的薄煤層中可以針對煤層射孔；針對小于0.8 m 的超薄煤層，當(dāng)薄煤層距離較近時(shí)，優(yōu)先對薄煤層的石灰?guī)r、砂巖或泥質(zhì)砂巖頂/底板進(jìn)行擴(kuò)射，射開煤層和中間各層。具體的分層及合層開發(fā)判別指標(biāo)主要包括：①薄煤層層間距離24 m 以上采用封隔措施分別壓裂；②薄煤層層間存在石灰?guī)r或與已壓裂層位較近時(shí)采用投球分層壓裂；③薄煤層層間不存在石灰?guī)r或與已壓裂層位較遠(yuǎn)時(shí)采用合層壓裂。

考慮7、8、9 和11 號煤層層內(nèi)小層較多，間距較小，難以通過工具進(jìn)行分層，而投球分層壓裂存在分層風(fēng)險(xiǎn)，采用大規(guī)模整體壓裂，使縫高貫穿各煤層及中間隔層，整體合層壓裂射開薄煤層。5 ＋6號煤層采用合壓，5 號煤層頂板與3 號煤層平均間距為12.6 m，壓裂中干擾相對較小。12＋13號煤層合壓，13 號煤層底板與15 號煤層平均間距為11.5 m，但是中間存在K2和K3石灰?guī)r層，因此采用投球分層壓裂或單層壓裂，防止壓裂裂縫延伸至已開發(fā)層位或石灰?guī)r層。同時(shí)在利用15 號煤層不產(chǎn)氣井上返薄煤層求產(chǎn)時(shí)，下入橋塞或者填砂封堵15 號煤層后射孔或射孔壓裂（表3）。

表3 多薄煤層壓裂工藝選擇表

為保證薄煤層均勻開啟，各薄煤層射孔厚度盡可能保持一致，射孔厚度為1 m。當(dāng)煤層厚度大于或等于1 m 時(shí)，對煤層射孔。當(dāng)煤層厚度小于1 m 時(shí)，優(yōu)先對巖性為石灰?guī)r、砂巖或泥質(zhì)砂巖的頂/底板進(jìn)行擴(kuò)射。薄煤層距離較近（小于0.5 m）時(shí)，選擇射孔煤層和中間隔層。工程方面原則：射孔段距離套管接箍大于或等于0.5 m。多薄煤層分層壓裂改造目的為確保每個(gè)層都有較充分的改造，獲得足夠長的裂縫及足夠大的導(dǎo)流能力以滿足生產(chǎn)需要，同時(shí)確?？p高不能竄入別的層段[27-28]。研究區(qū)合層壓裂排量介于6～7 m3/min，平均液量為516.1 m3，平均砂量為23.9 m3，平均砂比為6.2%；投球分層壓裂排量介于6～7 m3/min，平均液量為676.4 m3，平均砂量為34.3 m3，平均砂比為6.7%。

4.3 開發(fā)部署原則

薄煤層厚度有限，展布不均，且無三維地震指導(dǎo)，不利于水平井開發(fā)。研究區(qū)地應(yīng)力具有優(yōu)勢方位（32.1°～55.6°），滲透率及裂縫也具有一定優(yōu)勢方位，選擇菱形井網(wǎng)累計(jì)產(chǎn)氣量相對更高。結(jié)合經(jīng)濟(jì)極限井距計(jì)算，合理井距應(yīng)大于經(jīng)濟(jì)極限井距188 m，推薦井距為200～270 m。在具體開發(fā)部署中，以最大限度動(dòng)用地質(zhì)儲量為目的，整體部署，分批實(shí)施，邊評價(jià)邊建產(chǎn)；充分利用老井場，利用現(xiàn)有地面裝置，節(jié)約成本；考慮煤礦挖掘情況，避開近期煤礦挖掘區(qū)。開發(fā)中需要進(jìn)一步優(yōu)化布井，避免受到鄰近已有開發(fā)井影響，做好地質(zhì)井漏風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測。壓裂施工中防止與相鄰主力煤層（3 號和15 號煤層）開發(fā)井壓竄，同時(shí)排采中關(guān)注鄰近井壓力變化情況，減少對鄰井的影響。

5 勘探開發(fā)成效

研究區(qū)系統(tǒng)開展薄煤層資源評價(jià)，落實(shí)薄煤層含氣面積達(dá)17.336 km2，探明儲量達(dá)20.26×108m3，展現(xiàn)了良好的資源基礎(chǔ)。在此基礎(chǔ)上，開展了薄煤層多層合采試驗(yàn)工作，獲得理想效果。截至2022年底，薄煤層煤層氣投產(chǎn)井為134 口，累計(jì)產(chǎn)氣量0.78×108m3，采出程度為3.87%。134 口在產(chǎn)井中116 口井已產(chǎn)氣，日產(chǎn)氣量介于200～13 000 m3，平均產(chǎn)氣量約2 500 m3/d，其中投產(chǎn)超3 個(gè)月的井88 口，整體產(chǎn)能達(dá)標(biāo)率為154%。目前研究區(qū)薄煤層正處于產(chǎn)能建設(shè)階段，產(chǎn)量分布規(guī)律不明顯。2023年投產(chǎn)薄煤層井36 口，主要位于區(qū)塊中部，當(dāng)前33口井口見套壓，7 口井已達(dá)配產(chǎn)。其余井均處于憋壓或者上產(chǎn)期，日產(chǎn)氣量升至3.7×104m3，累計(jì)產(chǎn)氣量98.5×104m3。

PH85 井在2021年8月26日投入生產(chǎn)，投產(chǎn)第二天見氣，壓裂7～9 和11 號煤層，截至2023年4月4日，累計(jì)產(chǎn)氣量達(dá)4.5×106m3，累計(jì)產(chǎn)水量達(dá)946.34 m3，有253 天日產(chǎn)氣量超過10 000 m3，最大日產(chǎn)氣量為11 211 m3，平均日產(chǎn)氣量7 790 m3，產(chǎn)氣效果較好，整體呈穩(wěn)定上升趨勢。PH66 井在2022年3月21日投產(chǎn)，壓裂5～9、11 和12 號煤層，壓后30 天左右見氣，截至2023年4月4日，累計(jì)產(chǎn)氣量達(dá)1.1×106m3，最大日產(chǎn)氣量為10 663 m3，前期提產(chǎn)緩慢，上產(chǎn)潛力巨大。PH104 井在2021年11月29日投產(chǎn)，投產(chǎn)第二天見氣，壓裂5～9、11和12 號煤層，截至2023年4月4日，累計(jì)產(chǎn)氣量達(dá)290×104m3，累計(jì)產(chǎn)水量達(dá)3 024.26 m3，最大日產(chǎn)氣量為9 852 m3，平均日產(chǎn)氣量為6 053 m3，整體呈上升趨勢。整體來看，薄煤層產(chǎn)氣潛力巨大（圖8）。

圖8 典型多薄層煤層氣井生產(chǎn)曲線圖

研究區(qū)在已大規(guī)模投產(chǎn)開發(fā)的3 號煤層和15 號煤層基礎(chǔ)上，進(jìn)行潘河薄煤層的開發(fā)，產(chǎn)氣層得到縱向拓展，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)老氣田穩(wěn)產(chǎn)，而且能夠?qū)崿F(xiàn)增產(chǎn)。薄—超薄煤層天然氣開發(fā)，推動(dòng)研究區(qū)在2022年產(chǎn)能達(dá)到3.64×108m3以上，預(yù)計(jì)2024年將達(dá)到年產(chǎn)氣量峰值4.55×108m3，年產(chǎn)氣量3×108m3以上將穩(wěn)產(chǎn)7年。

6 結(jié)論和認(rèn)識

1）研究區(qū)8 層煤層中除9 號煤層為平均厚度1.25 m 屬薄煤層外，其余7 層均為0.80 m 以下的超薄煤層，相鄰煤層間距主體介于5～15 m。煤體結(jié)構(gòu)以原生、碎裂結(jié)構(gòu)為主，發(fā)育光亮和半亮型煤，含氣量在13～19 m3/t，含氣飽和度約65%，呈現(xiàn)了多層系立體含氣特征。

2）各薄煤層縱向緊鄰，壓力系統(tǒng)一致，利于合層開發(fā)，直井多層壓裂合排有效克服了薄煤層厚度有限、展布不均的影響。薄煤層層間距離24 m 以上采用封隔措施分別壓裂，以“厚層兼顧薄層，多層優(yōu)于少層”為原則，煤層間存在石灰?guī)r或與已壓裂層位較近時(shí)采用投球分層壓裂，層間不存在石灰?guī)r或與已壓裂層位較遠(yuǎn)時(shí)采用合層壓裂。

3）薄—超薄煤層天然氣開發(fā)推動(dòng)潘河區(qū)塊2022年產(chǎn)能達(dá)到3.64×108m3，突破了煤層氣煤層開發(fā)厚度下限，打破了勘探開發(fā)禁區(qū)；開辟了中高煤階薄層開發(fā)新領(lǐng)域，豐富了煤層氣勘探開發(fā)類型；發(fā)展了成熟探區(qū)天然氣增儲上產(chǎn)新動(dòng)能，可以充分運(yùn)用成熟探區(qū)已有鉆井和集輸?shù)仍O(shè)備，大幅降低勘探開發(fā)成本。

4）潘河區(qū)塊薄—超薄煤層天然氣開發(fā)突破了對煤層氣煤層厚度開發(fā)下限的傳統(tǒng)認(rèn)識，實(shí)現(xiàn)了厚度2 m 以下高煤階煤層氣商業(yè)開發(fā)，多口單井日產(chǎn)氣量突破1×104m3，是煤層氣勘探開發(fā)地質(zhì)認(rèn)識和工程實(shí)踐的新突破，為煤層氣產(chǎn)業(yè)突破提供新動(dòng)能。