中国高煤阶煤储层的特点及研究重点

第二节　中国高煤阶煤储层的特点及研究重点

在20年的高煤阶煤层气勘探开发实践中，作者逐步体会到了中国高煤阶煤储层的裂缝系统、渗透性及工程属性特征对煤层气勘探开发的重要性。

高煤阶煤储层的裂缝系统、渗透性及工程属性特征是：经历了多阶段的变质作用；区域岩浆热变质影响最深；后期构造简单；原始煤层气含量比较高；特别是埋藏浅煤区，由于保存条件不同，造成目前的含气量差异显著。由于煤特殊的机械岩石力学性质，导致高煤阶煤储层具有裂缝型储层的特点，认识这种裂缝型储层特点对于高煤阶煤层气藏的开发具有十分重要的意义，具体表现在以下几个方面：

（1）煤储层内部普遍存在一种大裂隙系统。这种特有的大裂隙系统具有天然的规律性，表现为主要由构造节理、气胀节理和内生裂隙组成的肉眼可见裂隙系统，并且各种级别的裂隙在特定构造环境下，明显地受到较高一级小微构造的控制。

（2）煤储层大裂隙系统对煤层气井渗透性具有控制作用。已有的6 800多口煤层气开发井的生产数据表明：高煤阶煤储层的渗透性变化很大，相似渗透率相邻井数量不超过5口，其原因是由高煤阶煤储层的大裂隙系统的发育导致的。高煤阶煤储层的大裂隙系统是煤储层与古地应力相互作用的产物，此外，煤储层渗透性还与现今地应力的作用关系密切。

（3）煤体结构不仅影响含气性与渗透性，也深刻影响着工程属性和工程措施的效果。与开发常规天然气不同的是，煤储层大裂隙系统对直（水平）井开发的钻井、完井、压裂、排采等工程措施的效果也具有明显制约作用。例如，煤体的破碎程度直接决定水平井的井眼稳定性，同样也决定煤层气直井的压裂施工效果。

（4）由于煤储层大裂隙系统不仅对煤储层岩石物理性质以及开发工程产生重要影响，同样它也间接控制煤层的含气量，从而对煤层气井产能产生重要的影响。大量的产能数据统计表明，高煤阶煤储层的煤层气生产井具有小井组（5～10口）内部不均一性强的特点，类似产能的相邻煤层气井数量不超过5口，但是区块内（几十到几百口煤层气井）的产能大致处于几个相近的量级；不同区块之间比较，每个区块内部又具有相对一致性。但是区块之间差别是很大的。

值得指出的是，煤储层中广泛存在的小微构造在已有的煤田勘探（包括提交建井高级储量的精细勘探）报告中大部分尚未查清，而大裂隙系统则更属于未知的范畴。在高煤阶煤储层的煤层气勘探开发的实践中，随着煤层气开发井密度增加以及煤储层非均质性在各方面的突出表现，逐步体会到了传统描述煤储层的方法技术不能满足煤层气生产的基本需求。因此，不少煤层气开发公司开始增加二维地震勘探来揭露煤层中的小微构造。相对于煤层气开发的现实需要，煤层气产业对大裂隙系统的研究成果的重视程度还远远不够，其中缺乏科学有效的研究方法技术体系是最主要的原因之一。

经过多年来煤层气勘探开发的探索，特别是晋城煤层气开发与煤层瓦斯抽放一体化的大量工程实践经验积累，煤层气压裂井的长期追踪观测、煤层气开发井的追踪开挖解剖，超过20km²的工作面连续回采观测解剖，以及不同煤区30多个矿井的大裂隙系统的观测解剖，对这种天然裂缝系统取得了一定的研究结果。在作者倡导大规模开展煤储层大裂隙系统研究与应用的同时，产业单位，特别是油气公司提出了煤矿距离煤层气井较远，能否有效指导未知区以及由于埋藏深度不同造成的差异如何解决等疑问。通过反复研究和生产实践证实，作者认为，开展大裂隙系统解剖研究是解决当前煤层气开发诸多困惑的切实可行的技术途径。特别是研究高煤阶煤储层内裂缝系统的技术方法日渐成熟，客观上具备了将高煤阶煤储层评价研究成果以及技术方法结集成书的基本条件。

依据沁水盆地南部无烟煤储层解剖实例的经验及为煤层气开发公司提供高煤阶煤储层评价研究的成果，作者体会到：在煤层气开发过程中，除了提供煤储层的天然大裂缝系统的基本地质特征研究以外，还要提供煤储层有关工程属性方面的认识。这里的工程属性特指一些具体生产井的工程属性，如钻井、压裂和排采过程中与煤储层之间的作用等。只有这种深入揭示煤储层地质与工程属性的储层评价，才能有效指导工程技术的合理运用，合理解决煤储层地质与工程措施之间的适配性问题，达到预期目标。因此，本书将煤储层有关的工程属性作为研究讨论的重点内容。

已有的开发研究实践证实，煤储层工程属性（钻、压、采）必须而且有条件进行研究。这一点是常规油气所不具备而特别有利的客观条件。研究煤储层特点与工程技术措施之间的适配性，是有效指导高煤阶煤层气开发的关键技术路线。对生产井诸多存在的问题很有必要进行评价，这无疑对于新区的煤层气开发方案的科学制定具有重要的指导意义。

我国待开发的高煤阶煤层气区块还比较多，而且在近期仍然占有很大比重。因此，在我国煤层气产能建设的“十二五”关键时期，作者将过去多年积累的经验与体会结集成书，提出高煤阶煤储层评价研究的基本思路与方法，试图为促进我国煤层气的成功开发贡献微薄之力。