河东煤田三交区块水文地质条件对煤层含气性的影响

樊明珠

（中国石化石油勘探开发研究院 北京 100083）

作者简介：樊明珠，男，高级工程师，主要从事煤层气地质研究和现场作业，fanmingzhu@pepris.com。

摘要 三交区块位于河东煤田中部，煤层气开发潜力较大，已钻煤层气井20口，并进行了较长时间排采。沿地层走向钻成的相距约6km的林家坪井组和碛口井组在含气量、含气饱和度和气产量方面存在明显差异。研究发现，这两个井组所处的水文地质环境不同，地下水强径流带是导致这些差异的地质原因。该项研究成果对下步勘探部署具有指导意义，同时为煤层气勘探开发中水文地质条件研究的重要性提供了一个典型实例。

关键词 河东煤田 三交区块 煤层气 含气性 水文地质条件

Effect of Hydrogeological Condition on Gas Content and Saturation in Sanjiao Block

Fan Mingzhu

（Petroleum Exploration and Development Research Institute of Sinopec，Beijing 100083）

Abstract：Shanjiao block，located near the center of the Hedong coal field along the eastern edge of the Odors basin，Shanxi Province，is thought to be promising in CBM development.20 CBM wells has been drilled and dewatered for a long period of time.The two pilot well patterns，Linjiaping well group and Qikou well group，were placed along the lines of strata strike and 6kmapart.The patterns are obviously different in gas content，gas saturation and gas rate.It is concluded through investigation that the differences resulted from the strong flowoff of groundwater within coal measures.This conclusion is significant of working out the coalbed methane development scheme of this block and a typical case to demonstrate the important effect of hydrogeological conditions on CBM exploration and development.

Keywords：CBM；gas content and saturation；hydrogeological conditions；Shanjiao block；Hedong coal field

引言

三交煤层气勘查区块位于河东煤田中部，离石鼻状构造北翼（图1），区内构造简单，在倾向北西-北西西的单斜背景上发育一系列低幅挠曲构造（图2）。煤层埋深500m左右，目标煤层为山西组4/5 煤和太原组8、9 煤（图3），煤层总厚7～15m，分布稳定，煤层结构简单。

图1 三交区块位置示意图

图2 太原组9煤底板构造图

图3 煤系综合柱状图

三交区块从1996年开始勘探，到2001年共施工煤层气井20口，钻成开发试验井组两个，即9口井的林家坪井组和5口井的磺口井组（图4），其中林家坪井组SJ5、SJ6、SJ7、SJ8、SJ9排采时间长达24个月，磺口井组排采时间16个月。在勘探生产中发现，相距约6km的这两个井组的含气性和可采性有明显差异，磺口井组明显好于林家坪井组。这种差异说明该区块的煤层气地质条件复杂，应引起勘探者的高度重视。查明引起这种差异的地质原因对制定该区合理的勘探部署方案，指导煤层气的成功开发具有重要的实际意义。

图4 三交区块与试验场井位图

1 煤层含气性和气产量变化特征

三交区块煤层含气量数据来源有三种，即煤田勘探井、常规取心的煤层气探井和绳索取心的煤层气开发试验井，其中，绳索取心井的煤样暴露时间最短，含气量测定结果最可靠。代表两个井组3口绳索取心井的含气量测定结果见表1，SJ11和SJ13 井为林家坪井组，SJ14井为磺口井组。由表可见，磺口井组各煤层的含气量明显高于林家坪井组。

表1 SJ11、SJ13和SJ14井含气量数据

这两个井组的含气饱和度数据见表2和图5，SJ11井代表林家坪井组，SJ14代表磺口井组。由图5可见，磺口井组的含气饱和度高出林家坪井组17%～36%，磺口井组为饱和、近饱和，林家坪井组严重欠饱和。

表2 SJ11和SJ14井含气饱和度数据

注：数据形式为

图5 SJ11和SJ14井平均含气饱和度对比图

图6是林家坪和磺口井组试验井经过大约10个月排采时间后各井的气产量。由图可见，磺口井组的气产量普遍较高。

2 水文地质条件及其控气作用

三交区块含煤层段的地下水流动方向与地层倾向一致，在中部为由东南向北西流动，在磺口镇以南因地层走向转为近南北向，地下水流向变为由东向西流动，在林家坪井组南侧附近存在一高位势带（图7），对山西组和太原组地下水氯离子含量编图发现，林家坪井组位于氯离子含量低异常带（图8、图9），这些资料共同表明，林家坪井组位于地下水的强径流带，地下水流量分析证实了这一看法（图10）。

图6 排采大约10个月时各井气产量

图7 太原组等水位线图

野外踏勘发现林家坪井组西南约200m处的Sg3井地下水自溢，自流水为乳白色，装入杯中后，水面点火可燃，数分钟后水体由乳白变为清澈透明状。这种现象说明地下水含溶解气。

由上述不难看出，磺口井组和林家坪井组所处的水文地质环境不同，磺口井组的水文地质环境较稳定，封闭性较好，而林家坪井组水文地质环境的稳定性和封闭性较差，地下水和地表水交替强烈，使煤层气以水溶状态运移散失，导致含气量和含气饱和度降低，进而使气产量降低。

图8 太原组氯离子含量图

图9 山西组氯离子含量图

图10 太原组地下水径流量等值线图

3 结论

三交试验区的勘探成果证实了水文地质条件具有明显控气作用，是煤层气勘探开发活动中不容忽视的一项重要研究内容。就该区块勘探工作来说，当务之急是研究地下水强径流带形成的地质原因，查明全区地下水文地质环境的变化特征，为勘探开发方案的制定提供必要依据。

感谢原阿科中国公司（Arco China Inc.）高级地质师Victor Zhang 博士提供本文所需资料。

参考文献

殷八斤，丁健春，王楚峰，辛文杰.2002.山西省河东地区煤层气勘探历史及前景.21世纪中国煤层气产业发展与展望（第三届全国煤层气学术研讨会论文集），42