科学技术与工程

区块	煤层	资源丰度/(10⁸m³·km^-2)	有效解吸量/(m³·t^-1)	单井可采量/10⁴ m³
杨家坡	4+5号	0.25	2.15~6.14(3.87)	53.04~ 352.19(188.05)
8+9号	0.83	1.92~4.91(2.89)	199.42~ 644.97(371.72)
保德	4+5号	0.66	3.10~9.10(6.40)	255.51~ 750.10(527.54)
8+9号	0.91	2.43~8.43(5.73)	284.11~ 986.49(670.42)

区块	煤层	资源丰度/(10⁸m³·km^-2)	有效解吸量/(m³·t^-1)	单井可采量/10⁴ m³
杨家坡	4+5号	0.25	2.15~6.14(3.87)	53.04~ 352.19(188.05)
8+9号	0.83	1.92~4.91(2.89)	199.42~ 644.97(371.72)
保德	4+5号	0.66	3.10~9.10(6.40)	255.51~ 750.10(527.54)
8+9号	0.91	2.43~8.43(5.73)	284.11~ 986.49(670.42)

评价参数	权重	评价得分
地质条件 (0.28)	煤层埋深/m	0.25	>1 100	(900,1 100]	(700,900]	≤700
构造条件	0.40	构造简单	构造中等	构造较复杂	构造复杂
构造曲率/10^-6	0.35	(-50,50]	(50,200]	>200	≤-50
资源条件 (0.30)	煤层厚度/m	0.40	>8	(5,8]	(3,5]	≤3
含气量/(m³·t^-1)	0.60	>7	(5,7]	(3,5]	≤3
储层条件 (0.18)	渗透率/10^-15m²	0.30	>2	(1.50,2]	(1,1.20]	≤1
临储比	0.30	>0.50	(0.40,0.50]	(0.20,0.40]	≤0.20
含气饱和度/%	0.20	>70	(60,70]	(50,60]	≤50
煤体结构	0.20	原生-碎裂煤	碎裂-碎粒煤	碎粒煤	糜棱煤
水文条件 (0.24)	水动力分区	0.60	滞流区	弱径流区	径流区	补给区
含水层富水丰度/(m³·m^-2)	0.40	≤0.10	(0.10,0.20]	(0.20,0.30]	>0.30
合采地质条件	渗透率差/10^-15m³	0.25	≤0.50	(0.50,1]	(1,1.5]	>1.5
储层压力差/MPa	0.28	≤0.40	(0.40,0.80]	(0.80,1.20]	>1.20
临界解吸压力差/MPa	0.32	≤0.40	(0.40,0.80]	(0.80,1.20]	>1.20
层间距/m	0.15	≤50	(50,100]	(100,150]	>150

评价参数	权重	评价得分
地质条件 (0.28)	煤层埋深/m	0.25	>1 100	(900,1 100]	(700,900]	≤700
构造条件	0.40	构造简单	构造中等	构造较复杂	构造复杂
构造曲率/10^-6	0.35	(-50,50]	(50,200]	>200	≤-50
资源条件 (0.30)	煤层厚度/m	0.40	>8	(5,8]	(3,5]	≤3
含气量/(m³·t^-1)	0.60	>7	(5,7]	(3,5]	≤3
储层条件 (0.18)	渗透率/10^-15m²	0.30	>2	(1.50,2]	(1,1.20]	≤1
临储比	0.30	>0.50	(0.40,0.50]	(0.20,0.40]	≤0.20
含气饱和度/%	0.20	>70	(60,70]	(50,60]	≤50
煤体结构	0.20	原生-碎裂煤	碎裂-碎粒煤	碎粒煤	糜棱煤
水文条件 (0.24)	水动力分区	0.60	滞流区	弱径流区	径流区	补给区
含水层富水丰度/(m³·m^-2)	0.40	≤0.10	(0.10,0.20]	(0.20,0.30]	>0.30
合采地质条件	渗透率差/10^-15m³	0.25	≤0.50	(0.50,1]	(1,1.5]	>1.5
储层压力差/MPa	0.28	≤0.40	(0.40,0.80]	(0.80,1.20]	>1.20
临界解吸压力差/MPa	0.32	≤0.40	(0.40,0.80]	(0.80,1.20]	>1.20
层间距/m	0.15	≤50	(50,100]	(100,150]	>150

鄂尔多斯盆地东缘杨家坡区块煤层气开发潜力评价及开发地质单元划分

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张海锋 ¹ , 张兵 ¹ , 魏超 ² , 杜丰丰 ³^,^* , 冯冬 ⁴

科学技术与工程 | 论文∙天文学、地球科学 2025,25(19): 7920-7929

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科学技术与工程 | 论文∙天文学、地球科学 2025, 25(19): 7920-7929

鄂尔多斯盆地东缘杨家坡区块煤层气开发潜力评价及开发地质单元划分

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张海锋¹, 张兵¹, 魏超², 杜丰丰³^,^*, 冯冬⁴

作者信息

¹ 中联煤层气有限责任公司, 北京 100011

² 中海艾普油气测试(天津)有限公司, 天津 300452

³ 中国地质大学(北京)能源学院, 北京 100083

⁴ 河南理工大学能源科学与工程学院, 焦作 454000

张海锋(1981—),男,汉族,四川广安人,高级工程师。研究方向:煤层气地质与开发。E-mail:zhanghf5@cnooc.com.cn。

通讯作者:

*杜丰丰(1998—),男,汉族,河南焦作人,博士研究生。研究方向:煤层气地质与开发。E-mail:dff9803@163.com。

Evaluation of CBM Development Potential and Division of Development Geological Units in Yangjiapo Block, Eastern Margin of Ordos Basin

Hai-feng ZHANG¹, Bing ZHANG¹, Chao WEI², Feng-feng DU³^,^*, Dong FENG⁴

Affiliations

¹ China United Coalbed Methane Corporation Ltd, Beijing 100011, China

² COSL-EXPRO Testing Services( Tianjin) Co., Ltd., Tianjin 300452, China

³ School of Energy Resources, China University of Geoscience (Beijing), Beijing 100083, China

⁴ School of Energy Science and Engineering, Henan Polytechnic University, Jiaozuo 454000, China

出版时间: 2025-07-08 doi: 10.12404/j.issn.1671-1815.2405171

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摘要

收起

为评价鄂尔多斯盆地东缘杨家坡区块煤层气开发潜力,优化其开发地质单元划分方法,采用储层精细描述技术、类比法与多层次模糊综合评价法,对区块4+5号与8+9号煤层地质、资源、储层、水文及合采地质条件进行描述,开展与北部保德区块地质条件对比,剖析总结杨家坡区块煤层气开发难点,优化煤层气开发潜力评价与开发地质单元划分方法。结果表明:杨家坡区块单煤层资源条件较差,两煤层累计资源丰度为1.08×10⁸ m³/km²。储层渗透性较好,层间物性差异较小,具备合层开发潜力。断层对300 m范围内煤储层含气量、渗透率具有重要影响,同时增加沟通顶板含水层的风险。应用煤层气开发地质单元划分方法,评价了杨家坡区块煤层气开发潜力与合采兼容性,划分了3个级别潜力区6个开发地质单元,指出杨家坡区块中部适合合层开发,西北部的部分区域适合合层开发,东北部适合接替开发。

关键词

煤层气 / 开发潜力评价 / 开发地质单元 / 类比法 / 多层次模糊综合评价 / 杨家坡区块

Abstract

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In order to evaluate the development potential of coalbed methane in Yangjiapo block on the eastern margin of Ordos Basin and optimize the division method of its development geological units, the geological, resource, reservoir, hydrological and commingled production geological conditions of No.4+5 and No.8+9 coal seams in the block were described by reservoir fine description technology. By using the analogy method and multi-level fuzzy comprehensive evaluation method, the geological conditions of the Baode block in the north were compared, the difficulties of CBM development in the Yangjiapo block were analyzed and summarized, and the evaluation of CBM development potential and division method of development geological units were optimized. The results show that the resource conditions of a single coal seam in the Yangjiapo block are poor, and the cumulative resource abundance of the two coal seams is 1.08×10⁸ m³/km². The reservoir permeability is good, the difference in physical properties between the layers is small, and it has the potential for combined layer development. Faults have an important influence on the gas content and permeability of coal reservoirs within 300 m, and increase the risk of communicating with roof aquifers. The geological unit division method of coalbed methane development was applied to evaluate the development potential and commingled production compatibility of coalbed methane in the Yangjiapo Block. The six geological development units were divided into three levels of potential areas. It is pointed out that the middle part of Yangjiapo block is suitable for commingled development, some areas in the northwest are suitable for commingled development, and the northeast is suitable for replacement development.

Key words

coalbed methane / development potential evaluation / development geological unit / analogical method / multilevel fuzzy comprehensive evaluation / Yangjiapo block

引用本文

张海锋, 张兵, 魏超, 杜丰丰, 冯冬. 鄂尔多斯盆地东缘杨家坡区块煤层气开发潜力评价及开发地质单元划分. 科学技术与工程, 2025 , 25 (19) : 7920 -7929 . DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2405171

Hai-feng ZHANG, Bing ZHANG, Chao WEI, Feng-feng DU, Dong FENG. Evaluation of CBM Development Potential and Division of Development Geological Units in Yangjiapo Block, Eastern Margin of Ordos Basin[J]. Science Technology and Engineering, 2025 , 25 (19) : 7920 -7929 . DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2405171

正文

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杨家坡区块位于鄂尔多斯盆地东缘,主力煤层为山西组4+5号与太原组8+9号煤层,探明储量为101.8×10⁸m³^[1],展现出较大的开发潜力。前期布置了几口生产试验井平均产水量20.85~52.99 m³/d,产水量大;产气不稳定,稳产气量552~1 744 m³/d,产气效果一般。由于该区储层非均质性强,勘探开发程度低,地质认识不详尽,开发难点不明,甜点区界限不明确,亟需明确煤储层地质特征,开展影响煤层气井产量的地质因素分析,指导后期勘探开发工程优化。

文献[2 -4]基于地震、钻井、完井、测井、录井、注入压降试井、压裂、排采及实验室测试等获取的数据和资料,通过观测、数据分析与解释等手段,查明煤储层特征。文献[5 -8]采用生产数据分析、主成分分析法、灰色关联分析以及多种方法相结合,剖析煤层气井产能主控因素,揭示了煤层含气量、渗透率、临储比等是影响煤层气井产能的主控因素。文献[9-10]采用层次分析、多层次模糊综合评价、数值模拟等一种或多种方法组合,评价煤层开发潜力,确定开发有利区。这些研究对煤层气储层描述与开发潜力评价均有一定指导意义。然而煤层气开发受多因素耦合作用,不同区块煤储层存在较大的差异,开发潜力评价与开发地质单元划分不能完全参照其他区块评价标准,且杨家坡区块煤层生产井资料较少,使得上述方法存在一定的局限性。保德区块位于杨家坡区块北部,两区块地理位置相近,构造演化、煤系地层分布等条件相似,年产气量超过5×10m³^[2],产气效果大相径庭。充分借鉴开发保德区块开发成功经验,剖析杨家坡区块开发难点,是提高开发经济效益、加快地质工程一体化进程的准确、有效措施手段之一,然而相关研究尚未开展。

鉴于此,以杨家坡区块4+5号与8+9号煤层为研究对象,采用储层精细描述技术,从地质、资源、产出、可改造性、水文及合采地质条件等六方面,查明区块煤层气藏特征;类比保德区块开发潜力,剖析杨家坡区块煤层气开发难点;采用多层次模糊综合评价法,优化煤层气开发地质单元划分方法,划分了煤层气开发地质单元,为杨家坡区块下一步煤层气井的部署与施工提供参考。

1 区块地质与生产概况

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杨家坡区块位于鄂尔多斯盆地东缘北部临兴东区,属于晋西挠褶带北段。构造东北高、西南低,为简单的西倾单斜构造[图1(a)]^[11]。依据地层变形强度与断层发育特点,临兴东区自东向西依次为剥蚀带、断阶带、平缓带。杨家坡区块整体位于断阶带内,地层总体为向NW倾的单斜构造。区内构造条件复杂,发育多条NNW向与SW向高陡逆断层,断距规模不大,中部存在部分隆起[图1(b)]。

区块内主力煤层为山西组的4+5号与太原组的8+9号煤层;4+5号煤层埋深为232~1 543 m,8+9号煤为278~1 632 m,煤层倾角为3°~11°,整体呈由东北向西南逐渐加深的趋势。4+5号煤层厚度介于0.8~6.2 m,平均3.84 m;8+9号煤层厚度介于4.5~13.7 m,平均9.27 m,煤层厚度大且稳定;煤层顶板均以泥岩为主[图1(c)]。

杨家坡区块内采用直井压裂的方法,分别进行了4+5号、8+9号煤单采与两煤层合采试验,共试采了6口井,经过两年时间的排采,整体产气效果一般,产水量均大于20 m³/d,产水量较大。

2 煤层气藏描述

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2.1 地质条件

地质条件反映了煤储层展布规律、开发条件的好坏,包括煤层埋深、构造条件等,影响煤层气的生成、赋存与产出,对煤层气开发潜力评价具有重要影响。微构造对煤层气成藏与产出具有一定的控制作用,表现为富集区、高产区与鼻隆构造具有较好的相关性,相应的低产井与沟槽构造具有较好的对应关系^[12]。构造曲率是表征线或面弯曲程度的量化参数,正值代表平面突起,负值表示平面凹陷,可采用该值分析杨家坡区块微构造发育情况。采用构造曲率公式,结合煤层底板标高,分别获取4+5号与8+9号煤层构造曲率^[13],等值线如图2所示。

由图2可知,4+5号与8+9号煤层构造曲率走势基本一致,平面上存在多个圈闭区,表明存在局部的鼻隆与凹陷。如区块的中部与西部存在局部的鼻隆构造,东南部与西北部存在沟槽构造。

2.2 资源条件

资源条件是煤层气开发的基础,煤层气资源量的多少主要取决于煤层含气量与厚度。杨家坡区块4+5号煤层与8+9号煤层含气量及累计厚度等值线如图3所示。

由图3可知,杨家坡的4+5号煤层含气量介于3~8 m³/t,平均为4.98 m³/t;8+9号煤层含气量介于1.7~7.54 m³/t,平均为4.55 m³/t;两煤层含气量差别不大,整体均呈现东低西高的分布特点。两煤层累计平均厚度为13.74 m,累计厚度呈现北厚南薄的分布特征。

2.3 储层条件

资源条件决定了煤层气开发的资源潜力,而煤层气能否产出还取决于气水运移产出通道的畅通性、解吸难易程度、解吸量的大小以及能否进行有效改造等。

杨家坡区块4+5号煤层渗透率在0.13×10^-15~2.64×10^-15 m²,平均为1.63×10^-15 m²;8+9号煤层渗透率介于0.02×10^-15~2.24×10^-15 m²,平均为0.83×10^-15 m²。整体渗透率普遍较高,有利于排水降压与煤层气的运移产出,断裂构造处煤体结构破碎,渗透率较低。4+5号煤层临储比介于0.11~0.79,平均为0.33,8+9号煤层临储比介于0.07~0.56,平均为0.22。4+5号煤层含气饱和度介于43.81%~86.29%,平均为60.38%;8+9号煤含气饱和度介于25.88%~73.83%,平均为50.24%。整体上临储比、含气饱和度较低,需要经历较长时间的排采降压才能见气,杨家坡区块煤层气井见套压时间为23~104 d,有一口井甚至未见套压,整体见套压时间较长。4+5号煤储层压力梯度介于0.73~0.89 MPa/hm,平均为0.8 MPa/hm;8+9号煤层储层压力梯度介于0.61~0.93 MPa/hm,平均为0.80 MPa/hm,均为欠压储层。

杨家坡区块4+5号煤层宏观煤岩类型主要为亮煤与暗淡煤,8+9号煤主要为亮煤。割理较发育,4+5号煤9~22条/5 cm,8+9号煤4~19条/5 cm;内生裂隙普遍发育,外生裂隙则不甚发育。煤体结构以碎裂结构煤为主,碎粒、糜棱煤次之;垂向上,由上到下煤体结构呈现变差的趋势。

2.4 水文条件

水文条件主要通过影响煤层气生成、运移、富集及地层供液能力大小影响煤层气开发,水动力分区与含水层富集水丰度能直观反映水文条件复杂程度。

地下水矿化度是判识水动力强弱与封闭性的重要参数指标^[14]。一般情况下,矿化度越低,则水动力越强,越靠近氧化区;反之水动力越弱,靠近还原区。根据杨家坡区块煤层气井口水样测试结果,排采水矿化度介于783~1 868 mg/L,平面上,呈现由NE向SW逐渐增大的趋势,表明东部水动力强,向西水动力逐渐减弱。结合区块地下水势,自东向西可划分为补给区、径流区、弱径流区与滞流区。

4+5号与8+9号煤层顶底板局部发育砂岩,与煤层距离较近,是煤层气井高产水的主要来源。4+5号煤层顶底板含水层富水丰度介于0 ~0.27 m³/m²,平均0.10 m³/m²;8+9号煤层顶底板含水层富水丰度介于0.02 ~0.76 m³/m²,平均0.20 m³/m²,整体富水性较弱;若裂隙沟通含水层,易造成煤层气井产水量增大,排水降压困难。

2.5 合采地质条件

储层导流能力差与能量差是影响煤层气合层开发的主要因素,包括渗透率差、储层压力差、临界解吸压力差、层间距等,合采储层参数差异越小越有利于合层开发^[15-16]。

杨家坡区块两主力煤层渗透率差介于0.03×10^-13 ~2.26×10^-15 m²,储层压力差介于0~1.10 MPa,临界解吸压力差介于0.08~2.68 MPa,层间距介于14~99 m,平均54 m,结合保德区块合层开发经验,当渗透率差小于2×10^-15 m²,储层压力差小于0.6 MPa,临界解吸压力小于0.4 MPa时,合层开发效果好^[17]。可见杨家坡区块具有较好的合层开发潜力,合层开发是煤层气经济开发的有效方法。

3 杨家坡区块煤层气开发难点

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与开发成功的区块进行潜力对比,分析控制因素,能够明确开发难点,为优化开发地质单元划分方法奠定基础。

3.1 与保德区块潜力对比

杨家坡区块4+5号和8+9号煤层的资源丰度分别为0.25×10⁸ m³/km²和0.83×10⁸ m³/km²;保德区块4+5号和8+9号煤的资源丰度分别为0.66×10⁸ m³/km²和0.91×10⁸ m³/km²,杨家坡两层煤的资源丰度不及保德区块8+9号煤层的煤层气资源丰度。

煤层气资源丰度表征储层地质储量的大小。能否有效产出还需考虑解吸潜力。采用有效解吸量获取煤储层临界解吸压力与废弃压力对应的含气量的差值,评价煤储层的解吸潜力。煤层有效解吸量越大,吸附气释放量越大,煤层气井累计产气量也就越大。以井控范围300 m×300 m估算煤层气井单井可采量,计算公式为

(1)

V 解 = V 实 - V 废

(2)

V 废 = V L P 废 P L + P 废

(3)

Q = V 解 h × 300 × 300 ρ

式中:V_解为有效解吸量,m³/t;V_实为实际含气量,m³/t;V_废为废弃压力对应的含气量,m³/t;V_L为兰氏体积,MPa;P_L为兰氏压力,m³/t;P_废为废弃压力,取0.5 MPa;Q为单井可采量,m³;h为煤层厚度,m;ρ为煤层密度,m³/t。

采用式(1)~式(3)分别计算了杨家坡与保德区块4+5号和8+9号煤的有效解吸量与单井可采量,结果如表1所示。

由表1可知,杨家坡区块4+5号和8+9号煤的有效解吸量平均值分别为3.87 m³/t和2.89 m³/t,保德区块为6.4 m³/t和5.73 m³/t,杨家坡区块有效解吸量较小。保德区块平均单煤层单井可采量超过500×10⁴ m³,杨家坡区块需两煤合层开发,单井平均总产气量才能超过500×10⁴ m³。

3.2 断层对煤储层参数的影响

杨家坡区块与保德区块地质条件相比,发育更多的断层构造。断层对煤储层含气量、渗透率及煤层气开发均有影响^[18]。依据杨家坡区块煤储层特征,分别剖析断层对煤层含气量、渗透率的影响。

3.2.1 断层对含气量的影响

杨家坡区块断层附近含气量随距离断层距离的变化规律如图4所示。

由图4可知,整体上随着与断层距离的增大,煤层含气量逐渐增大。当距离断层300 m后,断层对含气量的影响较小,可忽略不计。这是由于靠近断裂破碎中心,煤层顶底板封闭性变差,在地下水运移携带作用下逸散;随着距离的增大,封闭性逐渐变好,煤层含气量趋向于正常值。

3.2.2 断层对煤体结构的影响

杨家坡区块两口距离断层不同距离的煤层气井8+9号煤层煤体结构判识结果如图5所示。

由图5可知,YJP-06井较YJP-05井8+9号煤层煤体结构破碎,8+9号煤层上部煤体结构好于下部。其中,YJP-6井距F₆断层40 m,YJP-5井距F₅断层较远,分析认为在断层构造的挤压、揉搓作用下煤体结构破碎,随着距离的增大,断层的影响逐渐减弱,直至消失。

3.2.3 断层对渗透率的影响

杨家坡区块煤储层渗透率随距离断层距离的变化规律如图6所示。

由图6可知,断层附近煤储层渗透率较低。当距离断层距离大于300 m时,断层对煤储层渗透率影响较小,可忽略不计。分析认为,断层破坏带附近煤体破碎,应力集中,裂隙闭合,储层渗透性差。

3.3 煤层气井高产水成因

保德区块煤层气井排采水来源为煤层水、压裂液及含水层补给,含水层突破补给与侧向补给是高产水的主要原因^[19]。杨家坡区块目前的煤层气排采井日产水量普遍大于20 m³/d。类比保德区块煤层气井高产水成因,沿剖面A-A'对杨家坡区块煤层气井产水成因进行分析,剖面与排采煤层气井煤层顶底板含水层判识结果如图7所示。

由图7可知,YJP-6井为单采4+5号煤层,距离F₆断层40 m,存在断层沟通含水层的风险,且4+5号煤层顶底板含水层厚度大富水性好,断层沟通含水层向煤层补给,平均产水量为52.99 m³/d,基本不产气。YJP-5井为4+5号与8+9号煤合层排采,距离F₅与F₄断层较远,不存在断层沟通含水层风险,4+5号煤层上部发育较薄的砂岩含水层,8+9号煤层顶板以含水性弱的砂质泥岩,补给能力弱,平均产水量为28.45 m³/d,稳产气量1 159 m³/d。杨家坡区块未进行区域排水,整体产水量较大。煤层顶板砂岩含水层、凹槽区、断层发育区是煤层气井主要的高产水区。

综合以上分析结果,合层开发是杨家坡区块煤层气增储提产的有效措施手段;构造与水文条件是进行煤层气开发地质单元划分方法优化的重点。

4 煤层气开发地质单元划分

收起

4.1 开发地质单元划分方法

煤层气开发地质单元是指三维空间中具有相似地质、资源、储层和开发条件的煤层气地质单元,可采用类似的工程技术进行开发^[19]。依据上述杨家坡区块煤层气开发难点,优化开发潜力评价体系,叠加合采兼容性评价结果,优化煤层气开发地质单元划分方法,具体方法步骤如图8所示。

(1)评价参数指标体系建立。煤层气产气潜力受多方面因素影响,包括地质条件、资源条件、储层条件、水文条件及合采地质条件等,共同决定了煤层气产出潜力、产出条件、开发条件的相对优劣^[8,13]。基于上述煤层气藏描述结果,分别建立开发潜力与合采兼容性评价体系,如图8所示。

(2)多层次模糊综合评价。采用多层次模糊综合评价法,结合保德区块与邻近区块煤层气开发地质单元划分参数权重赋值经验^[15,17],分别进行4+5号、8+9号煤层开发潜力与两煤层合采兼容性评价,采用的各参数的权重及评分标准如表2所示。

(3)叠加方法。根据计算结果,煤层气开发潜力以≥70、65~70、<65划分为有利区、较有利区和后备区;合采兼容性以≥70、65~70、<65划分为较好兼容性、一般兼容性和兼容性较差;在此基础上进行组合叠加,划分了3大类6小类煤层气开发地质单元,如图8所示。

4.2 开发地质单元划分

采用上述煤层气开发地质单元划分方法,划分结果如图9所示。

由图9可以看出,杨家坡区块共划分了3个级别潜力区共6个开发地质单元,其中甜点区3个,包括1个“有利区+有利区+较好兼容性”的I₁类开发地质单元,1个“有利区+有利区+一般兼容性”的Ⅰ₂类开发地质单元,1个“有利区+潜力区+较好兼容性”的Ⅰ₃类开发地质单元;“一般区”3个,1个“潜力区+潜力区+较好兼容性”Ⅱ₁混合的开发地质单元,2个“潜力区+潜力区+一般兼容性”的Ⅱ₂类开发地质单元;不利区两个,为“后备区或兼容性较差”的Ⅲ类开发地质单元。可见划分结果反映了杨家坡区块煤层气的产气潜力与合采兼容性,同时为单井施工的开发工艺及开发模式提供了参考,即杨家坡区块中部适合两主力煤层合层开发,西北部的部分区域适合合层开发,东北部则适合采用先开发4+5号煤层再开发8+9号煤层或先开发8+9号煤层,再封堵8+9号煤层开发4+5号煤层的方式进行接替开发。

5 结论

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(1)杨家坡区块4+5号与8+9号煤层资源丰度分别为0.25×10⁸ m³/km²、0.83×10⁸ m³/km²,单煤层资源条件较差,部分区域8+9号煤层具备单层开发的资源潜力,主力煤层间合采参数差异较小,具备两煤层合层开发潜力。

(2)杨家坡区块构造较发育、高产水是限制煤层气井高产的主要因素。煤层顶板含水层富水性强,含水层补给是煤层气井产水的主要来源;断层构造发育导致杨家坡区块煤层气资源、产出、可改造性差,同时增加了沟通含水层的风险。

(3)通过煤层气藏描述,与保德区块潜力类比分析,明确了杨家坡区块煤层气开发难点分析,优化了煤层气开发地质单元划分方法。采用该方法划分了3个级别潜力区共6个开发地质单元,指出杨家坡区块中部适合两主力煤层合层开发,西北部的部分区域适合合层开发,东北部适合接替开发。

基金

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“十四五”重大科技项目(KJGG2021-1000)

参考文献

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文献

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排序方式：

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2025年第25卷第19期

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234

101

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doi: 10.12404/j.issn.1671-1815.2405171

接收时间：2024-07-10
首发时间：2025-12-22
出版时间：2025-07-08

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收稿日期：2024-07-10
修回日期：2024-12-23

基金

“十四五”重大科技项目(KJGG2021-1000)

作者信息

¹ 中联煤层气有限责任公司, 北京 100011

² 中海艾普油气测试(天津)有限公司, 天津 300452

³ 中国地质大学(北京)能源学院, 北京 100083

⁴ 河南理工大学能源科学与工程学院, 焦作 454000

通讯作者:

*杜丰丰(1998—),男,汉族,河南焦作人,博士研究生。研究方向:煤层气地质与开发。E-mail:dff9803@163.com。

参考文献

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https://castjournals.cast.org.cn/joweb/kxjsygc/CN/10.12404/j.issn.1671-1815.2405171

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2种不同金属材料的力学参数

科 Family	属数 Number of genus	种数 Number of species	占总种数比例 Percentage of total species (%)	属 Genus	种数 Number of species	占总种数比例 Percentage of total species (%)
鹅膏菌科Amanitaceae	2	11	5.26	鹅膏菌属 Amanita	10	4.78
小菇科 Mycenaceae	2	12	5.74	丝盖伞属 Inocybe	5	2.39
多孔菌科 Polyporaceae	8	14	6.70	蜡蘑属 Laccaria	5	2.39
红菇科 Russulaceae	3	23	11.00	小皮伞属 Marasmius	6	2.87
				小菇属 Mycena	11	5.26
				光柄菇属 Pluteus	5	2.39
				红菇属 Russula	17	8.13
				栓菌属 Trametes	5	2.39

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TxT

区块	煤层	资源丰度/(10⁸m³·km^-2)	有效解吸量/(m³·t^-1)	单井可采量/10⁴ m³
杨家坡	4+5号	0.25	2.15~6.14(3.87)	53.04~ 352.19(188.05)
8+9号	0.83	1.92~4.91(2.89)	199.42~ 644.97(371.72)
保德	4+5号	0.66	3.10~9.10(6.40)	255.51~ 750.10(527.54)
8+9号	0.91	2.43~8.43(5.73)	284.11~ 986.49(670.42)

区块

煤层

资源丰度/(10⁸m³·km^-2)

有效解吸量/(m³·t^-1)

单井可采量/10⁴ m³

杨家坡

4+5号

0.25

2.15~6.14(3.87)

53.04~ 352.19(188.05)

8+9号

0.83

1.92~4.91(2.89)

199.42~ 644.97(371.72)

保德

4+5号

0.66

3.10~9.10(6.40)

255.51~ 750.10(527.54)

8+9号

0.91

2.43~8.43(5.73)

284.11~ 986.49(670.42)

评价参数	权重	评价得分
地质条件 (0.28)	煤层埋深/m	0.25	>1 100	(900,1 100]	(700,900]	≤700
构造条件	0.40	构造简单	构造中等	构造较复杂	构造复杂
构造曲率/10^-6	0.35	(-50,50]	(50,200]	>200	≤-50
资源条件 (0.30)	煤层厚度/m	0.40	>8	(5,8]	(3,5]	≤3
含气量/(m³·t^-1)	0.60	>7	(5,7]	(3,5]	≤3
储层条件 (0.18)	渗透率/10^-15m²	0.30	>2	(1.50,2]	(1,1.20]	≤1
临储比	0.30	>0.50	(0.40,0.50]	(0.20,0.40]	≤0.20
含气饱和度/%	0.20	>70	(60,70]	(50,60]	≤50
煤体结构	0.20	原生-碎裂煤	碎裂-碎粒煤	碎粒煤	糜棱煤
水文条件 (0.24)	水动力分区	0.60	滞流区	弱径流区	径流区	补给区
含水层富水丰度/(m³·m^-2)	0.40	≤0.10	(0.10,0.20]	(0.20,0.30]	>0.30
合采地质条件	渗透率差/10^-15m³	0.25	≤0.50	(0.50,1]	(1,1.5]	>1.5
储层压力差/MPa	0.28	≤0.40	(0.40,0.80]	(0.80,1.20]	>1.20
临界解吸压力差/MPa	0.32	≤0.40	(0.40,0.80]	(0.80,1.20]	>1.20
层间距/m	0.15	≤50	(50,100]	(100,150]	>150

评价参数

权重

评价得分

100

地质条件
(0.28)

煤层埋深/m

0.25

>1 100

(900,1 100]

(700,900]

≤700

构造条件

0.40

构造简单

构造中等

构造较复杂

构造复杂

构造曲率/10^-6

0.35

(-50,50]

(50,200]

>200

≤-50

资源条件
(0.30)

煤层厚度/m

0.40

(5,8]

(3,5]

≤3

含气量/(m³·t^-1)

0.60

(5,7]

(3,5]

≤3

储层条件
(0.18)

渗透率/10^-15m²

0.30

(1.50,2]

(1,1.20]

≤1

临储比

0.30

>0.50

(0.40,0.50]

(0.20,0.40]

≤0.20

含气饱和度/%

0.20

>70

(60,70]

(50,60]

≤50

煤体结构

0.20

原生-碎裂煤

碎裂-碎粒煤

碎粒煤

糜棱煤

水文条件
(0.24)

水动力分区

0.60

滞流区

弱径流区

径流区

补给区

含水层富水丰度/(m³·m^-2)

0.40

≤0.10

(0.10,0.20]

(0.20,0.30]

>0.30

合采地质
条件

渗透率差/10^-15m³

0.25

≤0.50

(0.50,1]

(1,1.5]

>1.5

储层压力差/MPa

0.28

≤0.40

(0.40,0.80]

(0.80,1.20]

>1.20

临界解吸压力差/MPa

0.32

≤0.40

(0.40,0.80]

(0.80,1.20]

>1.20

层间距/m

0.15

≤50

(50,100]

(100,150]

>150