[00127065]复杂构造条件急倾斜厚煤层煤层气选区评价关键技术研究

1.立项背景 我国煤矿瓦斯灾害极为严重,已经成为制约煤炭安全高效生产的最大障碍。建国以来,我国煤矿共发生过24起一次性死亡100人以上的安全事故,其中22次是煤矿瓦斯事故。随着矿井开拓不断向深部延伸和开采规模的加大,这种趋势必将越来越严重。治理瓦斯已经成为我国煤矿安全生产的第一任务。 新疆煤层气资源储量巨大,2000m以浅的煤层气资源总量约为9.51万亿m3,约占全国煤炭煤层气资源总量的26%。全国低阶煤层气资源约16万亿m3,新疆占其60%。新疆煤层气资源赋存特征具有煤层厚度大,层数多、煤阶低、气含量较低、渗透率大、丰度大等特点。在诸多盆地中,准噶尔盆地煤层气资源总量最大,为3.83万亿m3,占新疆煤层气资源量的40%。 阜康矿区邻近乌鲁木齐,赋存煤炭资源84亿t,预测煤层气资源量450亿m3,可抽采量200亿m3。在阜康的28处煤矿中,13处为高瓦斯和突出矿井,瓦斯灾害日趋严重。2005年7月11日神龙煤矿瓦斯爆炸,造成83人丧生,是新疆煤矿开采历史上最为惨重的安全事故。因此,治理瓦斯是煤矿企业、阜康市以及新疆自治区政府在当前乃至今后很长一段时期内的重大政治任务和技术攻关课题。 科林思德现阶段的主要任务是集中力量综合开发和利用阜康矿区煤层气和煤矿瓦斯,建设新疆第一个煤矿瓦斯利用示范工程。为保障电厂煤层气和瓦斯资源供应,科林思德委托河南理工大学开展“新疆阜康矿区低阶煤层气开发先导试验选区评价和开发技术研究”项目。项目任务和目标是研究评价阜康矿区煤储层地质条件,优选先期煤层气开发先导试验区块,提出相应的开发技术及工艺建议,完成钻井和压裂的初步方案。 2.主要技术指标 （1）收集并整理了矿区内25座矿井的地质与煤矿瓦斯资料; （2）井下地质调查14座矿井120个地质点; （3）井下采集煤体结构观测样本60组,井下采集瓦斯含量煤样40对; （4）完成瓦斯含量测试40对; （5）完成气体成分分析40组,煤质工业分析40组; （6）完成等温吸附常数3套,压汞实验6套; （7）编制了煤层气开发目标层的底板等高线图、煤层等厚图、气含量等值线图、顶板岩性分布图、瓦斯资源量分布图和资源量丰度图等图件; （8）完成了阜康矿区煤层气开发先导试验选区选区任务,选择4个井位,建议优先在新世纪井田、气煤一井和东部的西沟井田进行先期开发试验; （9）提出了阜康矿区煤储层压裂技术储层建议; （10）编制了《新疆阜康矿区低阶煤层气开发先导试验选区评价和开发技术研究》报告。 3.关键技术及创新 （1）揭示了阜康煤矿区复杂逆冲断裂带煤层气赋存特征,优选煤层600m埋藏以深的东、西部为优选开发区段。 通过本次研究,确定了阜康矿区具备煤层气开发的潜力,推翻了国内因为新疆前期工作没有取得成果而认为新疆不适合进行煤层气开发的看法。 （2）揭示了阜康矿区复杂逆冲断带构造煤形成机理和赋存规律,优选东、西部构造简单区为优选开发区段。 通过本项研究,揭示了阜康矿区构造煤的发育规律,为煤层气开发的井位部署以及开采技术选择提供了依据。 （3）突破复杂矿区急倾斜厚煤层大排量活性水压裂技术,刷新了中国垂直井单井煤层气日产最高记录。 针对阜康急倾斜厚煤层,采用部分射孔和大排量活性水压裂技术,储层改造效果好,实现了新疆阜康矿区煤层气开发史上的最高产量。CSD01井于2013年3月底开始产气,在井底流压1.639MPa条件下,最高日产量达到了17125m3/d,创造了新疆煤层气开发12年以来的首个技术和产量突破,创造了中国煤层气开发历史上垂直井单井最高日产记录。CSD01井的成功证明了阜康矿区具备良好的煤层气开发潜力,同时也证明了研究提出的煤层气开采技术具有区域适应性,对新疆煤层气产业发展起到了重大推动作用。 4.应用情况 1)关于新疆阜康煤层气开发地质条件构造煤赋存特征和煤层气构造控制机理的评价结论已经被开发试验证实是可靠的; 2)第一口先导试验井CSD01井的171253/d排采产气记录是新疆煤层气开发单井产量的历史突破; 3)新疆煤田地质局在阜康矿区东部完成的3口煤层气试验井产气达到了1000-2000m3/d,这进一步证实 本项目的评价结论和储层改造技术科学可行,具有在阜康矿区进一步推广应用的前景。 5.历年获奖情况 2014年3月份获得阜康市科技进步奖一等奖; 2014年7月份获得昌吉州科技进步奖三等奖。