Estado actual, características geológicas y análisis de perspectivas de la exploración y desarrollo de metano en capas de carbón en el bloque Shouyang
Wang Mingshou1 Wang Chufeng1 Wei Yongpei2 Zhang Xinyong1 Xu Wenjun1
(1. China United Coalbed Mtane Co., Ltd., Beijing 100011; 2. Far East Energy Co., Ltd. , Beijing 100016)
Sobre el autor: Wang Mingshou, hombre, nacionalidad Han, nacido en marzo de 1963 en Shouguang, provincia de Shandong, se unió al Partido Comunista de China en julio de 1986. Beijing 100011; 2. Far East Energy Co., Ltd. Beijing 100016)
Acerca del autor: Wang Mingshou, hombre, nacido en 1966, geólogo senior, candidato a doctorado en el trabajo, con especialización en minerales Estudio y exploración, actualmente trabajando en China UNITED CBM LIMITED. Actualmente trabaja en China United Coalbed Mtane Co., Ltd. y se ha dedicado a la exploración, producción e investigación científica de carbón y metano de yacimientos de carbón durante muchos años.
Resumen El enriquecimiento de metano de yacimientos de carbón está estrechamente relacionado con las características del yacimiento y restringido por las condiciones geológicas. Basado en un estudio detallado de las características de los yacimientos de carbón y los mecanismos de enriquecimiento de metano en yacimientos de carbón, este artículo analiza y resume el estado actual de la exploración y el desarrollo de metano en yacimientos de carbón en el bloque Shouyang en el extremo norte de la cuenca Qinshui, y lleva a cabo una evaluación preliminar del desarrollo. perspectivas. Según la observación y prueba de la roca de carbón, la calidad del carbón, la estructura del cuerpo del carbón, la permeabilidad de los poros y las propiedades de adsorción, las vetas de carbón en esta área son gruesas, tienen un alto grado de evolución térmica, el carbón estructural se desarrolla localmente y las grietas están relativamente desarrolladas. , la capacidad de adsorción es fuerte y el contenido de gas es alto, la saturación de gas es baja. En términos generales, este lugar es adecuado para el desarrollo de metano de capas de carbón. El enriquecimiento del metano de las capas de carbón en esta área está controlado principalmente por la historia de la evolución térmica y la historia del entierro. En el contexto del metamorfismo regional, el metamorfismo térmico del magma se superpone, lo que da como resultado una alta intensidad de generación de gas; además, la profundidad del entierro de la veta de carbón, el sellado del techo y el piso, las condiciones hidrogeológicas, etc., afectan el contenido de gas. del metano de los lechos de carbón es el resultado de múltiples factores.
Palabras clave Contenido de gas del yacimiento de carbón Evolución térmica Pozo horizontal columnar Bloque Shouyang
Estado de exploración y desarrollo de metano en lecho de carbón del bloque Shouyang, características geológicas y análisis de perspectivas
Wang Mingshou1, Wang Chufeng1, Wei Yongpei2, Zhang Xinyong1, Xu Wenjun1
(1. China United Coalbed Mtane Co., Ltd. Far East Energy Company. Beijing: Corporación Nacional de Petróleo de China. Beijing: Corporación Nacional de Petróleo de China. Beijing : Corporación Nacional de Petróleo de China Beijing: Corporación Nacional de Petróleo de China Beijing: Corporación Nacional de Petróleo de China Beijing: Corporación Nacional de Petróleo de China. Sobre el estudio detallado de las características físicas del yacimiento y el mecanismo de enriquecimiento del metano del yacimiento de carbón, se resume y analiza la situación real de exploración y desarrollo del yacimiento con base en las características físicas del yacimiento de carbón y el mecanismo de enriquecimiento del metano del yacimiento de carbón. La situación real de exploración y desarrollo del bloque Shouyang en la cuenca norte de Qinshui se resumió y prospectó analizando el tipo de carbón, la calidad del carbón, la estructura de la veta de carbón y la porosidad-permeabilidad. De acuerdo con la observación y prueba de las propiedades de adsorción, las vetas de carbón tienen la siguientes características: yacimientos gruesos, alta evolución térmica, carbón estructural local, fracturas desarrolladas, propiedades de adsorción obvias, alto contenido de gas, baja saturación de gas, historia de evolución térmica e historia de entierro de metano en capas de carbón. Debido a la superposición de metamorfismo regional por magma. metamorfismo térmico, la intensidad de la producción de gas es alta; además, la profundidad de enterramiento y las propiedades de sellado del metano de los yacimientos de carbón también son altas. La profundidad de enterramiento, las propiedades de sellado de las rocas adyacentes y la hidrogeología también afectan el contenido de gas. allí? El resultado de una combinación razonable de factores: depósito de metano en capas de carbón; contenido de gas; evolución térmica; pozos multihorizontales
Introducción
El bloque Shouyang está ubicado en el norte. parte central de la provincia de Shanxi, en el extremo norte de la cuenca de Qinshui (Figura 1), la zona minera adyacente de Yangquan es una de las famosas bases de producción de antracita de mi país y una zona típica de extracción de gas con alto contenido de gas comenzó en. 1957 [1] En la práctica de producción de minas de carbón, ha acumulado una rica experiencia en el drenaje de gas de minas de carbón y es la mina de drenaje y utilización de gas de minas de carbón más exitosa de mi país. Tiene 8 estaciones de drenaje de gas con una larga historia. de drenaje de gas, y el volumen anual actual de drenaje de gas alcanza 2, × 108 m3, ocupando el primer lugar en el país [2].
A principios de la década de 1980, con el aumento de la exploración y el desarrollo de metano de yacimientos de carbón en mi país, el bloque Shouyang se convirtió en un punto caliente para el desarrollo de metano de yacimientos de carbón en mi país debido a sus buenas condiciones de recursos y condiciones de desarrollo. Desde la construcción del pozo HG1 en el bloque Hanzhuang por la Administración General de Geología de Yacimientos de Carbón de China en 1996, en los últimos diez años, muchas unidades han llevado a cabo investigaciones básicas sobre metano de yacimientos de carbón y pruebas de exploración y desarrollo de metano de yacimientos de carbón en el bloque, y ha construido 10 pozos de parámetros de metano de capas de carbón o pozos de prueba de producción (incluidos tres pozos horizontales de penacho de metano de capas de carbón construidos por Far East Energy Company), el trabajo de exploración y desarrollo de metano de capas de carbón ha avanzado por etapas. Este artículo resume las actividades de exploración y desarrollo de metano en capas de carbón en este bloque en los últimos años. En vista de algunos problemas geotécnicos encontrados en la práctica de la exploración de metano en capas de carbón en este bloque, analiza el mecanismo de enriquecimiento de metano en capas de carbón y los factores de control de gas en este bloque. Con el fin de brindar orientación, se despliegan trabajos de exploración para lograr un gran avance en el desarrollo de metano de yacimientos de carbón en este bloque.
Figura 1 Mapa de ubicación del tráfico del área de estudio
1 Historia y situación actual de la exploración y el desarrollo
La historia de la exploración y el desarrollo de metano de yacimientos de carbón en el estudio La zona se remonta a los años 1970. En 1975, el antiguo Ministerio del Carbón construyó algunos pozos de drenaje superficial de metano en capas de carbón en el área minera de Yangquan y fracturó algunos pozos para aumentar la producción. Sin embargo, debido a las condiciones técnicas y el nivel de comprensión en ese momento, no se lograron los objetivos esperados [3]. ].
En 1995, el proyecto "Desarrollo de recursos de metano de lechos de carbón de China" fue financiado por el Programa de las Naciones Unidas para el Desarrollo (PNUD) utilizando el Fondo para el Medio Ambiente Mundial (FMAM) y llevado a cabo por la sucursal de Xi'an del General Instituto de Ciencia y Tecnología del Carbón El informe especial de investigación científica "Evaluación de los recursos de metano de capas de carbón en el área minera de Yangquan", un hito en la historia del desarrollo industrial, evalúa y estudia el desarrollo de los recursos de metano de capas de carbón en el área minera de Yangquan (incluida la producción). área, Pingxian y Shouyang), centrándose en los recursos de metano de las capas de carbón en el área de Shouyang. Se evaluó y estudió la situación del desarrollo. El informe evalúa y estudia el desarrollo de recursos de metano de capas de carbón en el área minera de Yangquan (incluidas el área de producción, el área de Pingxian y el área de Shouyang), centrándose en la evaluación e investigación del desarrollo de recursos de metano de capas de carbón en el área de Shouyang.
De 1996 a 1997, la Administración Estatal de Geología de Yacimientos de Carbón construyó HG1, HG6, HG3, HG2 y otros pozos de parámetros de exploración de metano en yacimientos de carbón en Hanzhuang, y obtuvo parámetros de yacimientos de carbón relevantes en el área. Entre ellos, se llevaron a cabo pruebas de modificación de fracturamiento y drenaje en la veta de carbón principal del pozo HG6, y se obtuvo un conjunto completo de datos de producción sobre el drenaje de la capa combinada del pozo.
En 1996, la Oficina de Minería de Yangquan cooperó con la sucursal de Xi'an del Instituto General de Ciencias del Carbón para realizar un estudio de evaluación de los recursos de metano de las capas de carbón en el área de Shouyang del área minera de Yangquan. y junto con ****, completaron el "Informe del estudio de viabilidad del área minera de Yangquan sobre la exploración y el desarrollo de metano en capas de carbón en el área de Shouyang".
De 1997 a 1998, Zoomlion construyó un total de 4 pozos de metano en capas de carbón en el bloque Shouyang, incluido 1 pozo de exploración y 3 pozos de prueba de producción, y obtuvo valiosos parámetros de vetas de carbón y datos de producción. En 1998, se completaron cuatro líneas de exploración sísmica bidimensional, con un total de 167 kilómetros, y se lograron ricos resultados geológicos;
El 16 de abril de 2002, ConocoPhillips y Zoomlion firmaron oficialmente un acuerdo de cooperación con la Estados Unidos. ConocoPhillips y Zoomlion firmaron oficialmente un contrato de PSC; en junio de 2003, ConocoPhillips y Far East Company firmaron un acuerdo de transferencia del proyecto Shouyang, con Far East Company como operador. Con base en el análisis de datos de exploración anteriores en el bloque Shouyang, el comité de gestión conjunta del proyecto consideró que la tecnología convencional de fracturación y terminación de pozos verticales en el área no era ideal, y decidió implementar pozos horizontales de pluma en el bloque para lograr una avance en el desarrollo. En 2005, Far East Company construyó tres pozos horizontales de pluma en este bloque, dos de los cuales tenían una longitud de veta de carbón de más de 3.000 metros. Actualmente, los tres pozos se han puesto en producción.
2 Antecedentes geológicos
El extremo norte de la cuenca Qinshui está ubicado en el lado oeste del levantamiento de las montañas Taihang en la tercera zona de levantamiento del sistema Neocathaysiano en dirección NNE, en el lado este del graben Fenhe y entre el condado de Yangqu-Mengxian. El ala sur del cinturón estructural zonal. La estructura general es una estructura monoclínica que corre de este a oeste y se inclina hacia el sur. La estructura de la zona es simple, los estratos son suaves y el ángulo de buzamiento es generalmente de alrededor de 10°.
Desde el Cámbrico hasta el Ordovícico medio, la corteza de esta zona continuó hundiéndose, formando sedimentos marinos poco profundos compuestos principalmente por carbonatos sobre el antiguo basamento cristalino. Después del Ordovícico Medio, debido al movimiento de la corteza caledonia y al levantamiento del bloque de falla del norte de China, toda la región sufrió una erosión a largo plazo.
En el Carbonífero Medio, la corteza de esta zona volvió a hundirse y en el Carbonífero-Pérmico se depositaron estratos carboníferos en la intersección del mar y la tierra, sentando las bases materiales para la formación de metano en capas de carbón. Con la deposición de estratos del Triásico superpuestos, la profundidad de entierro de las vetas de carbón del Pérmico Carbonífero aumentó, la temperatura y la presión del suelo aumentaron y se produjo un metamorfismo profundo en las vetas de carbón. El movimiento indosinio elevó toda la región y provocó una gran erosión. El fuerte movimiento Yanshaniano ocurrió en el Jurásico Temprano y Medio, formando la Cuenca Qinshui con el levantamiento Mengxian en el norte, el levantamiento Zhongtiaoshan en el sur, el levantamiento Taihang en el este y el levantamiento Luliang en el oeste. Debido a la remodelación del Movimiento del Himalaya, la cuenca de Qinshui se dividió en tres partes: Qinshui Coalfield, Xishan Coalfield y Huoxi Coalfield por la depresión de la falla Jin y el levantamiento de Huoshan. El sinclinal de Qinshui forma una pequeña cuenca estructural independiente, y esta área se encuentra en el extremo norte del sinclinal de Qinshui.
Durante el Movimiento Yanshan y el Movimiento del Himalaya, debido a las actividades de intrusión de magma a gran escala, el valor de fondo del flujo de calor de la Tierra aumentó. Las vetas de carbón del Carbonífero-Pérmico en el área se superpusieron al magma regional sobre la base de. el metamorfismo profundo original. El metamorfismo térmico profundiza el efecto de coalificación, y en el área se forman carbón pobre altamente metamórfico, carbón pobre y una pequeña cantidad de carbón de antracita.
3 Características del yacimiento de carbón
3.1 Principales vetas de carbón y sus características
Los principales estratos carboníferos son la Formación Taiyuan del Sistema Carbonífero Superior y el Shanxi Formación del Sistema Pérmico Inferior, contiene más de 10 capas de carbón, principalmente carbón 3# y 15#.
La veta de carbón principal superior (veta de carbón 3#): comúnmente conocida como carbón Qichi, está ubicada en la parte media y superior de la Formación Shanxi, a unos 20-30 m de la Formación Shixia inferior y la arenisca límite (K8) de la Formación Shanxi El espesor de la veta de carbón en toda el área es de 0 -3,78 m, la veta de carbón es relativamente estable, más gruesa en el área minera occidental de Shouyang y en el área minera Yangquan No. 3, mientras que la veta de carbón en otras áreas se vuelve más delgada o incluso afilada. La estructura es simple, a veces contiene una capa de ganga, y el techo y el piso están hechos de lutita, lutita arenosa, limolita, lutita carbonosa local y arenisca fina.
Fila de carbón principal inferior (fila de carbón 15#): está ubicada en la parte inferior de la Formación Taiyuan. La placa inferior de la capa de marca de piedra caliza (K2) es su techo directo. 0,27-6,48 m. Toda el área es estable y es la clave para el desarrollo de metano en capas de carbón en las principales vetas de carbón. Hay una masa de arena de marea cerca del condado de Shouyang, que es un cinturón libre de carbón, corre casi de norte a sur, tiene 10 km de largo y 4 km de ancho. La veta de carbón 15 contiene de 1 a 3 capas de ganga y tiene una estructura media. El piso inferior es lutita y lutita arenosa, y localmente es arenisca fina y lutita carbonosa.
3.2 Características de las fisuras del yacimiento de carbón
A partir de la observación subterránea de la mina de producción en el área de estudio, así como de las estadísticas cuantitativas de densidad y espaciamiento de grietas observadas bajo el microscopio en bloque direccional. En muestras, las grietas de pequeña escala en la veta de carbón son más grandes que las grietas de gran escala. Las grietas se desarrollan de medianas a pequeñas a micro, la densidad de las grietas aumenta y el espaciamiento disminuye. El grado de desarrollo de grietas también está relacionado con la composición del carbón y la roca, desde el carbón oscuro, el carbón semioscuro, el carbón semibrillante hasta el carbón brillante, la densidad de las grietas aumenta y el espaciamiento disminuye.
Las grietas en el carbón espejo son generalmente rectas y perpendiculares a la capa estratigráfica, y algunas intersectan oblicuamente la capa del estrato. El ancho de las grietas medido con un microscopio es de 2 a 15 μm; en el carbón brillante y en el carbón oscuro son más complejos: hay formas dentadas, bifurcadas, escalonadas, de gansos voladores, etc. El ancho de las grietas medidas al microscopio es generalmente de 8 a 45 μm.
Las grietas del carbón generalmente están rellenas de minerales, principalmente calcita, pirita y minerales arcillosos. La calcita se rellena principalmente en forma de venas y la pirita en forma de bayas o nódulos. A veces, la pirita se distribuye en vetas de calcita para formar empastes mixtos.
3.3 Contenido de gas de la veta de carbón y forma de aparición
El contenido de gas de la veta de carbón 3# en el área de exploración de Shouyang es de 5,05~27,15 m3/t, con un promedio de 11,99 m3/ t, concentrado principalmente en 8~ Dentro del rango de 12m3/t, el contenido de gas de la veta de carbón 15# es de 4,6~27,48m3/t, con un promedio de 12,00m3/t. El componente principal del gas de desorción de vetas de carbón es CH4, generalmente CH4 es el componente principal. El CH4 es el principal, generalmente 70.63-99.87, seguido del N2 y el CO2, la concentración de N2 va de 0 a 27.47, con un promedio de 4.90, y la concentración de CO2 va de 0 a 3.00, con un promedio de 1.62. en muestras individuales.
Las características de distribución plana del contenido de gas en las vetas de carbón están relacionadas con los cambios en la profundidad de enterramiento de las vetas de carbón. El rendimiento general es que el contenido de gas aumenta de norte a sur con el aumento de la profundidad de enterramiento.
El contenido de gas de las vetas de carbón en esta área es generalmente inferior a 10,00 m3/t, entre 300 y 600 m, el contenido de gas está entre 9 y 12 m3/t; entre 1000 y 1400 m Entre 1400 m y 1800 m, el contenido de gas está entre 16-22 m3/t entre 1400 m y 1800 m, el contenido de gas está entre 16-22 m3/t cerca de la línea de profundidad de enterramiento, el contenido de gas varía entre 16-22 m3; /t; entre 1400m Entre -1800m, el contenido de gas varía entre 16-22m3/t; cerca de la línea de profundidad del entierro, el contenido de gas varía entre 16-22m3/t; Cerca de la línea de profundidad de entierro, el contenido de gas es de 22-26 m3/t; en la veta de carbón más al sur, cerca de la línea de profundidad de enterramiento, 1800-2000 m, el contenido de gas es de hasta 26 m3/t[4].
3.4 Rendimiento de adsorción isotérmica del yacimiento de carbón y saturación de gas
El rendimiento de adsorción del carbón determina las reservas y el proceso de producción de metano de yacimientos de carbón, que generalmente se describe mediante constantes de adsorción y curvas de adsorción isotérmica. La saturación de gas se refiere al grado de saturación de adsorción de metano en capas de carbón bajo ciertas condiciones de presión y temperatura del yacimiento [5]. Se realizaron pruebas de adsorción isotérmica en 10 pozos de metano en capas de carbón construidos en el área de investigación. Los resultados de las pruebas muestran que la capacidad de adsorción del carbón en el área de Shouyang es relativamente alta. El volumen de adsorción saturado (VL) del carbón crudo No. 3 es de 24,04 a 35,00. m3 El volumen de adsorción saturado (VL) del carbón crudo No. 3 es de 24,04-35,00 m3 El volumen de adsorción saturado (VL) del carbón crudo No. 3 es de 24,04-37,65 m3/t, con un promedio de 28,29 m3/. t la presión de Langmuir (PL) es de 1,69-2,98 MPa, con un promedio de 2,41 MPa; el volumen de adsorción saturado (VL) del carbón crudo No. 15 es de 1,69-2,98 MPa, con un promedio de 2,41 MPa. El volumen de adsorción saturado (VL) del carbón crudo No. 15 es de 31,55-34,93 m3/t, con un promedio de 33,31 m3/t; la presión de Langmuir (PL) es de 1,79-2,74 MPa, con un promedio de 33,31 m3/t; 2,31 MPa.
Se puede ver en la curva de adsorción isotérmica del pozo SY-XX (Figura 2) que el rendimiento de adsorción isotérmica del pozo SY-XX es mejor.
Se puede ver en la curva de adsorción isotérmica del pozo SY-XX (Figura 2) que en el rango de 0-8MPa, a medida que aumenta la presión, el incremento de adsorción cambia más obviamente, entre los cuales la adsorción el incremento cambia significativamente entre 0 y 3 MPa. El cambio es el más significativo, el incremento de adsorción promedio es de 6,42 m3/t.MPa; el incremento de adsorción promedio de 3 ~ 8 MPa es de 1,66 m3/t.MPa; ~11 MPa es 0,69 m3/t.MPa; el incremento de adsorción promedio de 11~11 MPa es 0,69 m3/t.MPa; el incremento de adsorción promedio de 15 MPa es solo 0,42 m3/t.MPa; Esto muestra que durante el proceso de drenaje de metano del lecho de carbón y reducción de presión, la producción máxima de gas del pozo debe estar entre 3 MPa y el drenaje del lecho de carbón y la presión del pozo, y la saturación de gas es generalmente baja.
Figura 2 Curva de adsorción isotérmica de carbón crudo de la veta de carbón No. 3 en el Pozo SY-XX. Curva de adsorción isotérmica de carbón crudo de la veta de carbón No. 3 en el Pozo SY-XX.
3.5 Permeabilidad del carbón
Hay 8 pozos de parámetros de metano de lechos de carbón y 16 pozos de prueba de producción en el área de estudio que se han sometido a pruebas de inyección y producción/caída de presión, y en términos generales se han obtenido más datos de permeabilidad de las vetas de carbón. La permeabilidad del yacimiento de la veta de carbón es buena, oscilando entre 0,0352 y 82,84. La permeabilidad de la veta de carbón obtenida difiere de varias veces a docenas de veces entre mD, lo que también ilustra la heterogeneidad de la veta de carbón [6].
4 Mecanismo de enriquecimiento de metano en capas de carbón
4.1 La historia de la evolución térmica y el historial de entierro del carbón son los principales factores de control para el enriquecimiento de metano en capas de carbón
Una gran cantidad de datos muestra que esto El enriquecimiento del metano de las capas de carbón en el área está controlado principalmente por la historia de la evolución térmica y la historia del entierro del carbón en el área [7]. Durante los períodos Carbonífero y Pérmico del yacimiento de carbón de Qingshui, el área estaba en estado estable y estable. etapa de hundimiento equilibrado de la meseta, con una tasa de hundimiento de 22,82 m/Ma.
En el Triásico, la corteza terrestre se hundía a un ritmo acelerado, con una tasa máxima de hundimiento de 65 m/Ma. En el Jurásico sólo se produjo un breve período de hundimiento débil y, en general, estuvo dominado por pliegues y levantamientos. Según los datos disponibles, al final del Triásico el grupo inferior de carbón de esta zona estaba enterrado a unos 3.400 m de profundidad, con una temperatura del suelo de unos 154°C. El grado de carbonificación se encontraba en las etapas de carbón graso, coquizable. carbón y carbón pobre Durante el período pico de generación de gas, la tasa promedio de generación de gas fue de 0,8978 × 108 m3/km2-Ma, y se redujo a 0,018 × 108 m3/km2-Ma en el Cretácico. Después del Cretácico, la generación de gas básicamente cesó. .Dado que el área de estudio está ubicada en la zona de latitud 34°, el metamorfismo térmico magmático se superpone al fondo de metamorfismo regional. Por lo tanto, la intensidad de generación de gas en esta área es relativamente alta, y la intensidad de generación de gas en las áreas de Yangquan, Shouyang y Xiyang es generalmente mayor que 90 × 108 m3/km2. En resumen, el área de estudio tiene dos etapas principales de evolución térmica después del período de formación de carbón. Una es la etapa Indosiniana, que es principalmente una etapa de rápida sedimentación, acumulación y calentamiento. Esta etapa fortaleció la coalificación de las vetas de carbón del Carbonífero y del Pérmico y mejoró la calidad del carbón. La mayoría de las vetas de carbón en el área pasaron el "valor crítico" de generación de gas y entraron en la etapa principal de generación de gas (R°max>1.0). en el área alcanzó el pico de generación de gas (R°max=>1,35), por lo que el período Indosiniano es el principal período de generación de metano de yacimientos de carbón. Por lo tanto, el período Indosiniano es el principal período de generación de metano de yacimientos de carbón. Otro período es el período Yanshanian, que es principalmente la etapa de calentamiento térmico del área de magma.
4.2 La influencia de la profundidad de la veta de carbón en el enriquecimiento de metano del lecho de carbón
En términos generales, a medida que aumenta la profundidad de la veta de carbón, el contenido de gas también aumenta. En el plano, el contenido de gas aumenta de norte a sur. En el pozo, el contenido de gas del grupo inferior de carbón es mayor que el del grupo superior de carbón. La profundidad de la zona de erosión del metano del lecho de carbón en esta área es de 300 m, es decir, en la capa poco profunda de 300 m, el contenido de metano en la composición del metano del lecho de carbón es generalmente inferior al 80%.
4.3 Efecto del sellado del techo y el piso sobre el contenido de gas
Las investigaciones muestran que la litología y el rendimiento del sellado del techo y el piso de las vetas de carbón tienen una gran influencia en el contenido de gas. El techo y el piso están herméticos y sellados. Las áreas con buen rendimiento de sellado tienen un alto contenido de gas, y viceversa, las áreas con bajo contenido de gas coinciden básicamente con el cinturón de arenisca del techo con veta de carbón.
4.4 La influencia de las condiciones hidrogeológicas en el contenido de gas
El agua de los yacimientos de carbón juega un papel importante en todo el proceso de generación, almacenamiento (adsorción) y producción de metano de los yacimientos de carbón. Entre los principales factores geológicos que controlan las reservas y la producción de metano de los yacimientos de carbón (contenido de gas, presión crítica de desorción, presión del yacimiento, permeabilidad, fracturas endógenas y endógenas, etc.), el agua de los yacimientos de carbón, como portador objetivo, interactúa con muchos factores para realizar su función. el impacto en las reservas y producción de metano de los yacimientos de carbón [7]. La presión del yacimiento de carbón se expresa como presión de agua en la veta de carbón, mientras que la presión del yacimiento de arenisca convencional se expresa como presión de gas. Por lo tanto, el nivel de presión del agua de la veta de carbón refleja la energía del depósito de carbón. La capacidad de adsorción de la roca de carbón a moléculas de metano está relacionada principalmente con la temperatura y la presión. Bajo la acción de la presión del agua de la veta de carbón, la parte poco profunda de la veta de carbón aún mantiene un alto contenido de gas original y una cierta cantidad de gas queda "atrapada". " en el depósito de roca de veta de carbón. Formación de depósito de metano en lecho de carbón [8].
En el área de estudio, el área de alto contenido de gas de la veta de carbón principal coincide con el área local baja del contorno de agua subterránea. Por ejemplo, el contenido de gas en la veta de carbón principal del campo minero de Hanzhuang es el más alto en el área de estudio. Sin embargo, los niveles de agua de los acuíferos del Ordovícico Medio, Taiyuan y la formación Shanxi en el área se encuentran en niveles bajos. Estado La obvia retención de agua subterránea es la razón del alto contenido de gas de la veta de carbón principal del campo minero de Hanzhuang.
Las reglas de distribución de la salinidad del agua subterránea y los tipos de calidad del agua confirman aún más las reglas anteriores. Hay un centro de alta mineralización en el acuífero de toba del Ordovícico en el campo minado de Hanzhuang, con una salinidad de más de 2000 mg/L: entre los acuíferos de la Formación Taiyuan, esta área tiene la salinidad más alta, por encima de 1500 mg/L. Entre ellos; , el grado de mineralización en esta zona es el más alto, por encima de los 1000mg/L. Esta zona de alta salinidad es similar a la zona de alta salinidad de la veta de carbón principal del campo minado de Hanzhuang, y también es similar a la zona de alta salinidad de la veta de carbón principal del campo mina de Hanzhuang. La distribución espacial de esta zona de alta salinidad es muy consistente con la zona de alto contenido de gas de la veta de carbón principal, lo que revela aún más el importante papel del flujo lento o el estancamiento del agua subterránea en la preservación y enriquecimiento del metano de las capas de carbón [2].
Cabe señalar que el enriquecimiento de metano de las capas de carbón en el extremo norte de la cuenca de Qinshui es el resultado del efecto combinado de los factores anteriores. Sólo mediante la asignación efectiva de múltiples factores se puede lograr una extracción de metano de las capas de carbón. Durante el despliegue se deben tener en cuenta varios factores que pueden afectar el contenido de gas.
5 Problemas y Contramedidas en la Exploración
Han pasado 10 años desde la construcción del pozo de exploración de metano en lecho de carbón HG1 por parte de la Administración General de Geología de Yacimientos de Carbón de China en 1997, lo que dio inicio al Se puede decir que se han logrado avances graduales en la exploración de metano de yacimientos de carbón en toda la región, pero objetivamente hablando, el proceso de exploración y desarrollo en esta área es lento. La razón no solo está relacionada con el desarrollo reciente de la industria de metano de yacimientos de carbón. años y la geología del metano de las capas de carbón, sino también a la zona
El proceso de exploración y desarrollo en esta zona es lento.
De 1996 a 1997, los cuatro pozos construidos por la Administración General de Geología del Carbón de China estuvieron ubicados en el Área de Exploración de Precisión de Hanzhuang. Dado que el equipo de carbón completó la exploración fina de Hanzhuang, con un alto nivel de posesión e investigación de datos geológicos, la selección del pozo fue muy exitosa y los parámetros principales, como el espesor de la veta de carbón y el contenido de gas, fueron muy optimistas, especialmente la producción. El pozo de prueba HG6, que se fracturó. Posteriormente, la producción máxima diaria de gas de un solo pozo alcanzó el nivel más alto de producción de gas en ese momento. Especialmente después de la fractura del pozo de prueba de producción HG6, la producción máxima diaria de gas de un solo pozo alcanzó los 1.300 metros cúbicos. Mirando hacia atrás, este pozo debería haber sido relativamente exitoso, pero estaba limitado por la comprensión de la teoría del metano de las capas de carbón y las limitaciones de la tecnología de ingeniería en ese momento. Por ejemplo, no se prestó suficiente atención a la contaminación del yacimiento durante el proceso de perforación, y allí. No hubo una instalación razonable durante el drenaje y la producción. El sistema de drenaje ha causado accidentes como salpicaduras de arena de vetas de carbón y bombas enterradas. El pozo exploratorio número uno construido por Zoomlion no logró el propósito esperado debido a su selección en un área en blanco de exploración de campos de carbón, así como debido a la entrada y fuga de agua de la formación. Ideas de exploración en ese momento, el pozo del Grupo Xiaosan fue seleccionado en un punto estructural alto, junto con una investigación insuficiente sobre las condiciones hidrogeológicas del área y estar ubicado en un área rica en agua, debido al suministro adecuado de agua de fisura durante el período. proceso de drenaje, el nivel del líquido se mantuvo estable durante mucho tiempo y otros factores, la operación tuvo que ser terminada al final.
La tecnología de pozos horizontales es una tecnología eficaz para aumentar la producción de metano en yacimientos de carbón en Estados Unidos, Canadá, Australia y otros países en los últimos años. Sobre la base de analizar y resumir los datos geológicos y de exploración anteriores en el área, Far East Company decidió implementar pozos horizontales de pluma para lograr un gran avance. Sin embargo, a juzgar por los tres pozos completados, fue relativamente exitoso. alto costo operativo de los pozos horizontales de pluma, antes de implementar los pozos horizontales de pluma, se llevó a cabo un estudio geológico integral que incluía la reposición de agua de la veta de carbón y la estabilidad a largo plazo. Sin embargo, debido a los altos costos operativos de los pozos de penacho horizontal, se debe realizar un estudio geológico integral antes de implementar pozos de penacho horizontal, incluyendo las propiedades mecánicas y físicas de la veta de carbón, la capacidad de perforación, las características hidrogeológicas, etc., así como las estructuras. que controlan el área de la trayectoria del pozo (como la realización de estudios sísmicos tridimensionales, etc.) es muy importante. Además, debido a los muchos tipos de trabajo involucrados, la construcción de pozos horizontales de columnas de metano en lechos de carbón también es un proyecto sistemático y la organización y gestión científica y efectiva obtendrá el doble de resultado con la mitad de esfuerzo.
6 Conclusión
El depósito de carbón en el extremo norte de la cuenca Qinshui es grueso y tiene una profundidad de enterramiento moderada, el carbón tiene un alto grado de evolución térmica y ha entrado en el pico; período de generación de gas; el techo y el piso de la veta de carbón tienen buenas propiedades de sellado; el contenido de gas es alto; las grietas de la veta de carbón están relativamente desarrolladas, los poros son principalmente poros pequeños y microporos, y la permeabilidad del carbón es fuerte; Rendimiento, pero la saturación del contenido de gas es baja. En términos generales, las condiciones para el desarrollo de metano en capas de carbón en esta área son buenas.
El enriquecimiento del metano de las capas de carbón está controlado por una variedad de condiciones geológicas y es el resultado de la configuración efectiva de múltiples factores, entre los que la historia de la evolución térmica y la historia del entierro del carbón juegan un papel principal. Otros factores, como el rendimiento de la roca de cobertura del techo y el piso, las condiciones hidrogeológicas, la profundidad del enterramiento, etc., también afectarán el enriquecimiento de gas. Se deben considerar exhaustivamente varios factores durante la selección y el despliegue de exploración. En términos de la selección de medidas de estimulación de la producción, se recomienda adoptar la fracturación tradicional de pozos verticales y la fracturación de pozos horizontales en forma de pluma en paralelo, y al mismo tiempo probar procesos y tecnologías avanzados como el fluido de fracturación limpio y la fracturación con espuma de nitrógeno, que han logrado logros notables. resultados en los últimos años.
Referencias
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