多重地质属性约束下CO2-ECBM选址原则及实例.pdf

第4 5 卷第1 2 期 2 0 2 0 年1 2 月 煤炭学报 J O U R N A LO FC H I N AC O A LS O C I E T Y V 0 1 ．4 5 D e c ． N o ．1 2 2 0 2 0 移动阅读 蔡颖，申建，李超，等．多重地质属性约束下c 0 一E c B M 选址原则及实例[ J ] ．煤炭学报，2 0 2 0 ，4 5 1 2 4 1 1 1 _ 4 1 2 0 ． C A IY i n g ，S H E NJ i a n ，L IC h a o ，e ta 1 ．P r i n c i p l e sa n de x 砌p l e so fC 0 2 一E C B Ms i t es e l e c t i o nu n d e rt h ec o n s t r a i n t s o f m u l t i p l eg e 0 1 0 舀c a la t t r i b u t e s [ J ] ．J o u m a lo fc h i n ac o a ls o c i e t y ，2 0 2 0 ，4 5 1 2 4 1 1 1 4 1 2 0 ． 多重地质属性约束下C 0 2 一E C B M 选址原则及实例 蔡颖1 ’2 ，申建1 ’2 ，李超1 ’2 ，赵冈0 3 1 ．中国矿业大学煤层气成藏过程教育部重点实验室，江苏徐州2 2 1 0 0 8 ；2 ．中国矿业大学资源与地球科学学院，江苏徐州2 2 1 1 1 6 ；3 ．中联 煤层气有限责任公司，北京1 0 0 0 1 1 摘要C O 一E C B M 通过将C O 注入煤层提高煤层气采收率并实现C O 地质封存受到业界的高度 关注。为了探索c O 一E c B M 在沁水盆地南部s z N 区块大量低单井产量井技术适应性，实现低效老 井区产量提升以及c 0 封存的双重收益，基于区内地质条件及储层非均质性等特征分析，提出了 老井低效煤层气井区c 0 一E c B M 可注入性、可增产性、可封存性三大类选址关键地质原则。在此 基础上，阐释了研究区关键地质选址原则下煤厚、渗透率、煤层倾角、构造曲率、地下水流场、地温 场、埋深、顶底板岩性、断层等地质约束条件，指出煤层厚度适宜且煤层结构简单、平均产气量较高、 煤层倾角小于5 。、处于平缓近等轴褶皱构造部位 构造曲率低于2 ．5 1 0 。 、距离断层1k m 以外、 相对较低地应力及主地应力差、煤层地下水径流与C 0 ，注入流场协同、煤层顶底板以致密泥岩类 为主等c 0 2 一E c B M 潜在工程有利区评价参数和指标，优选出s z N 区块北部z 一1 ～z 一1 0 0 、中部z 一 1 6 0 ～z 一1 7 0 、南部z 一1 8 0 一z 一2 4 0 区等作为c 0 一E c B M 潜在有利区。通过对比分析，在有利区基 础上进一步优选出煤体结构以碎裂一原生为主、物性条件较好且采出程度较低的7 个备选井组。 采用煤层剩余含气量、渗透率、现今产水量、1 5m 内砂岩厚度、井距等c o ，一E c B M 井组优选参数， 基于灰色关联分析方法，厘定了C O ，一E C B M 注入井组实施先后序列为T 一7 T 一2 T 一1 T 一3 T 一6 T 一4 T 一5 ，即T 一2 与T 一7 为最优先注入井组。 关键词C 0 2 注入煤层；地质选址；可注入性；可增产性；可封存性 中图分类号P 6 1 8 ．1 1文献标志码A文章编号0 2 5 3 9 9 9 3 2 0 2 0 1 2 4 1 1 卜1 0 P r i n c i p l e sa n de x a m p l e so fC 0 2 一E C B Ms i t es e l e c t i o nu n d e rt h e c o n - s t r a i n t so fm l l l t i p l eg e o l o 酉c a la t t r i b u t e s C A IY i n 9 1 一，S H E NJ i a n l ”，UC h a 0 1 ⋯，Z H A OG a n 9 3 1 ．嘶如6 0 r 口幻，y 旷c o n №d 胁琥口船如o u 舰5 胁s e M 扫而硎z 幻HP r o 唧s ，胁凡妇y o ，胁删i o n ，吼i 册踟沁坶蚵o ，胁n i 增。以‰ ，1 0 锄，盖砒础 2 2 1 0 0 8 ，吼讹；2 ．＆h D D fo ，冗∞o u Mo 以＆∞c 如聊∞，蕊i m ‰托Ⅲ渺。厂肘溉n g 口n dn 如M 切，x W b M2 2 1 1 1 6 ，蕊i ”；3 ．吼i №‰扛缸c D o f 6 e d 讹靠 o Mc 0 ．，厶正，眈彬昭1 0 0 0 l l ，吼i M A b s t r a c t C 0 2 一E C B Mh a sa t t r a c t e dg r e a ta t t e n t i o nf I - o mt h en a t u m lg a si n d u s t r y ，a si te n h a n c e st h eC B Mr e c o v e r yr a t e b yi n j e c t i n gC 0 2i n t oc o a ls e a m sa n da c h i e v e st h eg e o l o g i c a ls t o r a g eo fC 0 2 ．I no r d e r t oe x p l o r et h et e c h n i c a la d 印t a - b i l i t yo fC 0 2 一E C B Mt oal a r g en u m b e ro fe x i s t i n gl o ws i n d ew e Up r o d u c t i o nw e l l si nS z Nb l o c ki nt h es o u t ho fQ i n s h u iB a s i n ，a n dt oe n h a n c et h eg a sp r o d u c t i o no fl o we f k c t i V eo l dw e l l sa n ds e a lC 0 2u n d e r g r o u n da sw e U ，s o m eI e - 收稿日期2 0 1 9 1 0 一3 0修回日期2 0 2 0 一0 3 3 1责任编辑韩晋平D O I 1 0 ．1 3 2 2 5 “c nk i ．j c c s ．2 0 1 9 ．1 4 8 7 基金项目国家自然科学基金资助项目 4 1 8 7 2 1 7 1 ；国家科技重大专项资助项目 2 0 1 7 z X 0 5 0 6 4 0 0 3 作者简介蔡颖 1 9 9 5 一 ，女，湖北荆州人，硕士研究生。E m a i l 1 7 7 2 8 1 3 “1 q q ．c o m 通讯作者申建 1 9 8 3 一 ，男，四川遂宁人，教授。T e l 0 5 1 6 8 3 5 9 2 2 5 3 ，E m a i l j i a n s h e n c u m Le d u ．c n 万方数据 煤炭 学报 2 0 2 0 年第4 5 卷 s e a r c hh a v eb e e ne o n d u c t e db a s e do nt h eg e 0 1 0 9 i c a ls e t t i n g sa n dt h ea n i s o t I ．o p yo fp h y s i c a lp I j o p e r t i e si nc o a ls e a m si n t } l e s t u d ya r e a ．T h i ss t u d yp r o p o s e st h r e ek e yg e o l o g i c a lp r i n c i p l e s o fl o c a t i o ns e l e c t i o n i n j e e t a b i l i t y ，s t i m u l a t i o na n d s t o r a g eo fs e l e c t e dw e l l si nl o we m c i e n c yo l dw e Ua r e aC 0 2 一E C B M ．O nt h i sb a s i s ，t h ep a p e re x p l a i n e dt h ep r i n c i p l eo f t h ek e yg e o l o g i c a lc o n d i t i o n s ，s u c ha st h ec o a ls e a m st h i c k n e s s ，p e r m e a b i l i t y ，t h ed i pa n 9 1 eo fc o a ls e a m s ，s t m c t u r e c u n r a t u r e ，g r o u n d w a t e rn o wf i e l d ，g e o t h e 珊a lf i e l d ，b u r i a ld e p t h ，l i t h o l o g yo ft h er o o fa n d Ⅱo o r ，f a u l t s ，e t c ．T h er e s u l t s h o wt h a ta p p r o p r i a t ec o a ls e a mt h i c k n e s sa n ds i m p l es e a ms t r u c t u r e s ，h i g hg a sp r o d u c t i o n ，1 e s st h a n5d e g r e eo fd i p a n d e ，an a tf o I dw h i c hh a sa p p r o x i m a t ea x i s s t r u c t u r a lc u n r a t u r ei sl e s st h a n2 ．5 1 0 - 4 ，1k ma w a yf ．r o mt h ef a u l t ， r e l a t i v e l yl o wg r o u n ds t r e s sa n ds m a l ld i f k r e n c eo fp r i m a r ys t r e s s e s ，t h ec o o p e r a t i o no fg r o u n d w a t e rm n o f fa n dC 0 2i n j e c t i o nn o wf i e l di nc o a ls e a m ，a n dt h eI D o fa n dn o o ro ft h ec o a ls e a mw i t had e n s em u d s t o n e1 i t h o l o g ya r et h ee V a l u a - t i o np a r a m e t e r sa n di n d e x e so fp o t e n t i a le n g i n e e r i n gf a V o r a b l ea r e a so fC 0 2 一E C B M ．R e s u l t sZ l Z 一1 0 0i nt h en o r t h ， Z 1 6 0 一Z 一1 7 0i nt h em i d d l ea n dZ 一1 8 0 一Z 一2 4 0i nt h es o u t ha r et h ef a v o m b l ea r e a sf o rC 0 2 一E C B M ．T h r o u g ht h ea - b o v ec o m p a r a t i v ea n a l y s i s ，o nt h eb a s i so ff a v o r a b l ea r e a s ，s e v e na l t e m a t i v ew e Ug r o u p sw i t hg o o dp h y s i c a lp m p e r t i e s a n dl o wr e c o v e I yd e g r e ea r ef u r t h e rs e l e c t e d ．T h ei m p l e m e n t a t i o ns e q u e n c eo fi n j e c t i o nw e Ug r o u pi sT 一7 T 一2 T 一1 T 一3 T 一6 T 一4 T 一5b yg r e yc o r r e l a t i o na n a l y s i s ，a n dT 一2a n dT 一7a r et h em o s tp r e f b r r e di n j e c t i o nw e Ug r o u p s ． K e yw o r d s C 0 2i n j e c t i o nc o a ls e a m ；g e o l o g i c a ls i t es e l e c t i o n ；i n j e c t a b i l i t y ；s t i m u l a t i o n ；s t o r a g e 我国煤层气资源丰富，在沁水盆地和鄂尔多斯盆 地东缘等成功实现了煤层气商业开发HJ 。受复杂煤 层气赋存地质条件和缺乏有效的增产技术影响，大量 煤层气资源仍难以有效动用心j 。c o 一E c B M 注c o 提高采收率 技术在提高煤层甲烷采收率的同时，亦 可实现温室气体c O 的有效封存，具有资源和环境 的双重意义，引起了国内外学者的广泛关注旧书J 。目 前，美国在圣胡安盆地、加拿大在阿尔伯塔盆地、波兰 在卡尼夫含煤盆地、德国在克尔钦、日本在北海道石 狩湾及中国在沁水盆地、鄂尔多斯盆地等开展了理论 研究和不同规模的先导性试验∽‘15 | ，证实了煤层中注 入c O ，不仅可提高煤层气的采收率而且实现了煤层 有效封存c o 。同时，工程试验发现不同井对于 c O 一E C B M 技术实施产生了不同响应，昭示了c O 一 E C B M 具有显著的地质适应差异性。换言之，选区选 井地质评价是实现c 0 一E c B M 效果的关键。沁水盆 地S z N 区块，现有煤层气井约11 0 0 余口，平均煤层 气产量6 1 7m 3 ／d ，半数以上煤层气井平均产量低于 5 0 0m 3 ／d ，提高单井产量仍然是当前本区煤层气开发 面临关键问题。因此，针对此煤层气低效生产区块， 基于多种地质条件约束分析，构建c 0 一E c B M 选址 理论与方法，力争为本区C O 一E c B M 工程示范及技 术辐射提供支撑。 1 地质选址原则 由于研究区地质条件复杂性和储层的强非均质 性，c o 一E c B M 效果存在极大的不确定性。因此，构 建完善C O 一E C B M 地质选址技术极为重要。制约本 技术实施关键主要有3 方面①要实现增产必须能 有效注入C O ，即煤层可注入性，因此必须具有一定 稳定厚度的煤层和渗透性；②注c O 必须能达到提 高采收率目的，即具有可增产性，因此必须增大C 0 ， 煤层中扩展半径与提高置换c H 。量，而此2 者由c O 相态 温度与压力 、含气量、c O ／c H 。吸附性，构造 及地下水流场协同共同决定；③为了其环境效益，注 入c 0 不能泄露，即保证c O 在煤层中可封存性，这 主要由盖层与断层决定。基于上述分析，提出了本区 C 0 一E C B M 实施“可注入性、可增产性、可封存性”三 元递进地质选址原则 图1 。 C 0 ， E C B M 地质 选址 原则 一叫煤层渗透性 裂隙、地应力、渗透率1 l 竞争吸附置换性 含气量与c 0 2 ／c H 4 吸 广1 附特性 可增产性H 一构造与c o 有效扩展 H 地下水流场与c o 传递协同 叫地温场与注入液态c o 有效气化 图1c 0 一E C B M 地质选址原则 F i g ．1 0 nt h ep r i n c i p l eo fs e l e c t i n gg e 0 1 0 9 i c a lf a c t o r so f C 0 2 一E C B M 1 ．1 可注入性 要保证c 0 顺利注入煤层，首先考虑的是煤层 条件及渗透性。在进行c 0 注入增产煤层气试验 时，①煤层需要足够厚度，厚且稳定的煤层才能有 效保证c o 的注入量，且煤层结构简单，避免致密 泥质夹矸层影响C O 在煤层中沿纯煤分层扩展、难 万方数据 第1 2 期蔡颖等多重地质属性约束下c 0 一E c B M 选址原则及实例 以整个煤层垂向分散波及；②煤层渗透率反映煤储 层的渗流能力，直接影响注入C O 的进入煤层速率 和效率，因此注入井宜选择煤体结构较为完整 原 生与碎裂结构煤 、裂隙发育且地应力相对低 值带。 1 ．2 可增产性 增加煤层气采收率是C O 一E c B M 项目主要目 的之一，即当c o 注入煤层后，能保证置换出更多 的c H 。，达到有效的煤层气增产效果。竞争吸附是 c O 一E c B M 的理论基础№ 1 6 j ，煤对大多数气体都有 着较强的吸附性，不同气体吸附能力不同，现有研 究表明，吸附能力由大到小依次为C 0 ，C H 。，N ，因 此煤层c o 吸附能力强于c H 。⋯也0 | 。其次，注入 C O 扩展范围越广，影响半径越大，越有利于更多 煤层甲烷被置换产出。总体而言，低效井区煤层渗 透率较低，要增大注入c O 煤层运移半径，须考虑 如下地质因素与c O 流场协同，包括①煤层倾 角。c O 密度小于水密度，整体会向上倾方向运 移，因此作为井组c O 一E c B M 试验，要求煤层倾角 较小，避免高倾角单向迅速扩展，C O 一E c B M 效果 局部化；②构造和地应力。优选平缓等轴褶皱核部 和低水平主地应力差带，降低注人c O 流向非均质 性以利于C 0 多向波及，提高井组C O 一E C B M 效 果；③煤层地下水。地下水动力作用主要表现在水 动力强度与水流方向两方面水动力强度由高势区 向低势区逐渐减弱，水流方向则受到区域构造形态 的影响1 2 卜23 | ，当C 0 和地下水流体运移方向一致， 有利于c O 较慢稳定外向扩展，增大影响半径，提 高有效作用范围。当井组内煤层地下水与注入C O 流场一致时，有利于c O 增大波及范围；④地温 场。基于c O 一E C B M 增产机理，注入的液态C O 气 化后才能置换出微孔吸附的煤层甲烷，因此要保证 一定地温环境使液态c O 在煤层中有效气化，前期 实践表明煤层温度高于2 0 。即可实现液态C O 煤层 完全气化。 1 ．3 可封存性 可封存性是c O 注入煤层环境安全的保障。一 者，C 0 滞留煤层才能有效减少温室气体的效果；二 者，c O 不泄露出影响土壤和地下水。控制c O 封 存性的主要地质因素有顶底板岩性和断层。①顶、 底板岩性。顶、底板岩性致密程度是决定封闭性的关 键因素之一，一般认为连续具有一定厚度泥岩、页岩 或致密灰岩具有优良封盖性，有利于c O 封存，本次 研究优选顶、底板1 5m 内无连续厚层砂岩作为有利 封盖条件。②断层。注入煤层c O 要考虑其长期封 存，因此不论是开放性断层还是封闭性断层在将来地 质演化中均存在c O 逸散风险，本次研究将距离断 层1k m 以外作为低泄漏风险判断条件。 2 地质选址实例 2 ．1 地质条件概述 研究区位于沁水盆地南部S z N 区块，总体为走 向北北东、倾向向西的单斜构造。受寺头断层影响， 区内发育数条断距较小的次级断层。未见岩浆活动， 地层平缓，构造简单。太原组与山西组为主要的含煤 地层，稳定发育的山西组3 号煤层是煤层气勘探开发 的主要目的层‘24 | ，也是本次C O 一E c B M 试验的目标 层 图2 。 研究区3 号煤层厚度3 ．3 ～9 ．2m ，平均6 ．0m ； 埋深在5 3 3 ．6 ～8 0 5 ．3m ，平均为6 7 2 ．7 8m 图2 。 含气量9 ～2 3m 3 ／t ，平均1 3 ．7m 3 ／t 旧5 | ；渗透率o ．0 4 1 0 5 ～1 ．1 0 1 0 。1 5m 2 ，多在0 ．1 1 0 - 1 5m 2 以下，平均 为0 ．3 3 1 0 ’1 5m 2 ，为特低渗煤储层。3 号煤顶底板多 为泥岩和砂质泥岩，直接厚度多在1 0m 左右，含水性 弱。研究区共有11 0 0 口煤层气井，平均产气量最低 达2m 3 ／d ，平均最高产气量为26 9 5m 3 ／d ，大部分煤 层气平均产气量低于3 0 0m 3 ／d ，绝大部分平均产气 量在1 0 0 ～5 0 0m 3 ／d ，产气量整体偏低。研究区平均 产水量最低达0 ，平均最高产水量为1 3 ．9 1m 3 ／d ，大 部分煤层气井平均产水量在1 ～3m 3 ／d 。 2 ．2 地质选址评价 2 ．2 ．1 有利区优选 1 可注人性。 ①煤层厚度与结构。研究区煤层厚度稳定且 平均约6m 以上；以O ～1 层夹矸为主，夹矸厚 0 ．1 4 ～2 ．1 5m ，平均厚O ．5 2m ，煤层结构简单一 复杂。优选厚度6m 以上、结构简单煤层作为首 要标准 图3 。 ②煤层渗透性。基于研究区c 0 一E C B M 物理 模拟实验，并结合前期邻近区c O 先导试验，本区煤 层渗透性可实现C O 有效注入旧8 | 。为了实现C O 有效注入并运移，先导性试验区优选渗透性较好区实 施。然而，由于区内缺乏煤层试井渗透率，难以确定 渗透率展布规律，必须寻求判断渗透率替代参数。分 析显示，本区及邻近区有限的煤层试井渗透率与平均 产气量呈明显线性正相关关系 图4 ，因此可通过煤 层气井产气量初步判断研究区煤层渗透率。如图5 所示，平均产气量高值主要集中分布在区内西北部， 因此优先选择此区作为试验有利区 图5 。 万方数据 4 1 1 4 煤炭 学报 2 0 2 0 年第4 5 卷 组 柏i ，￡联牲帙7 冲L l j “ _ | 愈F ．．．1 纰 K K l | J 孽；Ⅱ1 十i 砂Z 、 l j { i 3 号 粉渺r 、 组 4 号 泥7 、煤 K 岩忆L K ． i 芎 每 8 号 _ _ L _ _ ．- _ 一 9 号 K ，一一K 。灰 爪 1 躁 一I 者、t l ，糨 l I 号 粒砂7 、 腮 1 2 号 煤』点粉 K j 砂々k ∥E l l ， n 3 号 1 一 组 1 4 弓 K ， 5 号 K K “ z4 3 K 昏 、＼赢 Tl ＼ T6 Z 1 6 Z 讵 ／ Z ． Z1 0 2 T5 Z i 、7 2 T4掣Z8 8 8 4 ，_ 一 陟 q 争， 墨沁 ＼ Z ～2 0 3 z 主 Z2 l O 05 0 010 0 01 1 1 I ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．J 【．．．．．．．．．．．．_ J 6 锄 等恤线，m 目 砂岩 目 灰岩 目 泥7 口 陷落{ | { 图2 研究区地层综合柱状‘j3 号煤层埋深等值线 F i g ．2S t r a 【i g r a p h i c 。 ”1 1 p r e h r n s i v e “ 1 u n u l a ra n IN o ．3c o a l I e p t hi s g r a } i nt h es t u d ya r e a z ≯％z5 5 ■1 9 画z ’9 5 暑 Z 一1 9 4／ 吃1 9 9 8 z 爵≮羔 Z6 Z1 7 Z 一3 4 Z2 8 ／ z _ 1 2 2 z _ 3 3 5 { z _ 1 3 9 耋l 斋 Z2 3 9 ／6 ．5 ／ Z 】7 5 ／z2 3 7 ∥Z 一2 3 2 Z 一2 0 8 Z 一2 0 3 Z2 1 0 、r P 医刁煤厚等值线，m 刨，} 何 O5 0 01O O Om 】．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1．．．．．．．．．．J I 刳3 煤层脬度等值线 F i g ．3I s o g r a l l lo f 。 a ls e a I l lt h i ‘k n e s s 2 可增产性。 ①c o ，／c H 。吸附性与煤层含气量。研究区煤 c 0 ，／c H 。等温吸附实验结果表明，甲烷朗式体积和 ，瓦力分别为4 3 ．5 7c m l ／g 和2 ．1 0M P a ，而C 0 朗式 体积和压力分别为4 5 ．2 7 ㈨3 ／g 和0 ．4 8M P a 。按照 多组分吸附模型汁算结果表明，本区煤对c 0 的吸 附能力强于c H 。，注入煤层的 0 。可置换出大量甲 烷。并且本区煤级和煤岩组分变化较小，竞争吸附导 致C 0 ，一E C B M 效果差异较小。 ， 勺 ， E 鼍 蚓 扩 傲 霜 I 图4 渗透率j j 平均产二气{ | } 关系 卜1 i g ．4R e l a I i ，n s h i I b e t w P e np P l l l l e a b i l i t ya n 1a v e l ‘a g e g a sf l d u I i f J n 基于等温吸附法2 6 ，结合当前的储层参数，计算 了研究区煤层剩余含气量。研究区剩余煤层含气量 介于2 ．6 ～1 7 ．5m 3 ／t ，在平面上呈南西高北东低的展 布趋势 图6 。基于现今储层压力、废弃压力和多组 分吸附模型计算，认为含气量大于1 0m 3 ／t 仍具有较 大增产潜力，按此作为c 0 一E c B M 有利区的含气量 下限。 ②煤层倾角。在煤层底板等高线上，煤层倾角 的数学讨算方法可表述为煤层倾角的正切值等于两 等高线高程差‘j 其之问平距的比值，上述关系2 9J 可 转换成数学公式，即 5 r 一筹M 警 2 警 ] ㈩ 式中，S ，为煤层倾角；磊，z w ，么。，z ．分别为东、西、 南、北4 个高程；龇，匐’分别为z 。，z 。和z 、，z 。点的 N 宓 翱目煤囫貅 霖嬲翩 罗；} 吵■弛彳 N 寅 万方数据 第1 2 期蔡 颖等多重地质属性约束下c 0 一E c B M 选址原则及实例 4 1 1 5 ／ Z 一8 7Z 一8 9 Z 一1 1 6 ∥z 嘉一6 ＼＼2 2 0 差o s c Z 一1 7 釜匕z 嘲 N 寅 团盖美需 圃井位 图5 平均产气量等值线图 F i g ．5I s o g m mo fa v e r a g eg a sp m d u c t i o n 兰兹獬≯ 一5 1 、 Z 一8 7 z { e ＼ Z 一9 5 ＼ 淞 ≤ N 8 z _ 、2 2 弋Z 3 3 澎影 ≯，瓮≮／／分1 夕 ≯z ， 一 锾缓爹 N 幽 芸刊囫掣畲囊蔫 回井位 e 业 o o o m 图6 研究区煤层剩余含气量分布 F i g ．6 D i s t r i b u t i o no fr e s i d u a lg a sc o n t e n ti ns t u d ya r e a 平距。 根据上述公式计算了研究区3 号煤层倾角平面 图 图7 ，优选倾角小于5 。的区作为有利区。 ③构造与地应力。构造曲率是研究构造形态弯 曲变形程度较好的量化方法阳0 I 。构造曲率∞定义 为 G 舞 ㈦ 式中，c 为煤层底板某点的曲率值；彳为煤层底板标 层倾角 值线， o 位 l0 0 0m 图7 研究区煤层倾角分布 F i g ．7 C o a ls e a md i pd i s t r i b u t i o ni ns t u d ya r e a 3 ，3 2 ， 高，m ，z 八戈，y 是坐标为戈，y 的函数；z k 罢，z ” 鼍。 d 戈 d 戈 根据式 2 计算了研究区3 号煤层构造曲率 设 定构造曲率值在向斜为正，背斜为负 ，显示研究区 发育一些次级褶皱构造 图8 。按照C 0 一E c B M 地 质选址原则，按曲率绝对值低于o ．2 5 1 0 ‘3 作为上 限，优选平缓等轴褶皱作为有利区。同时，结合研究 区地应力测井反演，选择相对较低地应力值和低主地 应力差作为选址依据。 ④煤层地下水流场。根据研究区当前液面监 测，绘制了当前煤层水水位等值线图 图9 。结果显 示，研究区煤层水主体径流方向主体为南南东一北北 西向。就c O 注入而言，最有利注入井处于相高势 区 即高水位 ，即优选井组中心井为高势区作为有 利井区，C O 注入后潜在运移方向与径流区一致，有 利于提高c O 运移，提高煤层甲烷采收率。 ⑤地温场。研究区3 号煤温度梯度在2 ．6 3 ～ 3 ．9 5 ℃／h m ，平均为3 ．2 3 ℃／h m ，呈北西高、东部低 的规律 图1 1 。3 号煤层温度在1 7 ．3 ～2 9 ．6 5 ℃，平 均为2 3 ．3 0 ℃，总体呈西北高、东部低展布 图1 0 。 按照温度原则，本区温度对C O 气化影响较小。 3 可封存性。 本次研究统计了煤层顶底板岩性，绘制了3 号煤 层顶底板岩性图，优选煤层顶底板以泥岩和砂质泥岩 区域作为优良C O ，可封存区 图1 2 ，1 3 。在此基础 上，进一步优选顶板1 5m 内无连续稳定发育厚层砂 ≮ N 夤 朗 叶。 }H 式 万方数据 4 1 1 6 煤炭 学报 2 0 2 0 年第4 5 卷 z 一5 8 z 一5 5 z 1 9 z 一4 3 z 一8 、 弋迄。妻 Z 一5 1 Z 一9 l Z 一8 7 z 0 1 6z 翟5 z 一，。。蓍一2 4 0 ／ 象s z 一1 T 一2 ＼Z 一1 0 2 、O O ．2 5 Z 一6O ．2 5 ／一一N Z 一3 3 画z 一1 4 3 z 1 3 9 西＼一1 2 9 T 一5 Z ～l ，Z - 1 6 8 T - 4 z - 1 8 8 剞望z 象五笔 2 3 2 - ，厂≈二≥} 岁 Z 一2 3 7 o ∞ 团馨藿蔬， 回井位 21 9 11o o om 图8 研究区构造曲率分布 F i g ．8C o n s t m c t i n gc u r v a t u r ed i s t r i b u t i o ni ns t u d ya r e a 电姜 ＼／ 层5 碍 z ＼5 5I T 7 Z 一5 1 孚一- 邶 ≮＼。，， 、 Z 一9 1 T 一1 T 一3 T 一6 T 一4 T 一5 ，认为T 一7 和T 一2 井组是该区最优先施工井组。 万方数据 第1 2 期蔡颖等多重地质属性约束下C 0 一E C B M 选址原则及实例 4 1 1 9 3 结论 1 建立了C 0 一E C B M 可注人性、可增产性及可 封存性三大地质选址原则，考虑了煤层厚度与结构、 渗透性、含气量与C O ／C H 。吸附性、构造与地应力、 地下水流场、温度、顶底板岩性和断层等地质因素，构 成了多重地质属性约束下C O 一E C B M 选区评价指标 体系。 2 基于地质选址原则，认为北部z l Z 1 0 0 ， 中部z 1 6 0 一z 1 7 0 ，南部z 一1 8 0 ～z 一2 4 0 区为c O ，一 E C B M 有利区。 3 基于含气量、渗透率、现今静液面、现今产水 量、煤体结构、顶底板岩性等地质因素，采用灰色关联 分析法对优选7 个井组排序，指出T 一2 与T 一7 为最 优先注入井组。 参考文献 R e f e №眦豁 [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] 秦勇，袁亮，胡千庭，等．我国煤层气勘探与开发技术现状及发 展方向[ J ] ．煤炭科学技术，2 0 1 2 ，4 0 1 0 卜6 ． Q I NY o “g ，Y U A NL i a n g ，H UQ i a n t i n g ，e ta 1 ．S a t u sa n dd e v e I o p m e n t 撕e n t a t i 蚰o fc o a l b e dm e a t h a n ee x p l o 阻t i o n 粕dd e v e l 叩m e n tt e c h - ∞l o 盯i nc h i n a [ J ] ．c o a lS c i e n c ea n dT e c h n 0 1 0 9 y ，2 0 1 2 ，4 0 1 0 l 一6 ． 冯云飞，李哲远．中国煤层气开采现状分析[ J ] ．能源与节能， 2 0 1 8 5 2 6 2 7 ． F E N GY u n f e i ，L IZ h e y l J 蛐．A n a l y s i so ft l I es t a t u sq u oo fc o a l - b e dm e t h M e “P l o i t a t i o ni nC h i n a [ J ] ．E n e r 盯dE n e r 科C o n s e r ． v a t i o n ，2 0 1 8 5 2 6 2 7 ． 鹿雯．强化煤层气采收率的深部煤层封存C 0 2 技术 c 0 2 一 E C B M 进展研究[ J ] ．环境科学与管理，2 0 1 7 ，4 2 1 1 1 2 6 一1 3 0 ． L UW e n ．C a r b o nd i o x i d es e q u e s t r a t i o ni nd e e pc o