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讲解-地质设计(GS试1井)

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地质 储层 沉积 地化 层序地层
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1 井地质设计地 区:荥巩矿区谷山井田井 号: 1 井井 别:参数井+试验井郑州??有限公司二00六年九月十五日编写人: 年 月 日审核人(签字):年 月 日宏基公司负责人(签字):年 月 日技术负责人(签字):年 月 日录一、基本数据 ......................................................................................................标区地质条件及井位选择 ......................................................................通位置.......................................................................................................................造...............................................................................................................................、总体构造特征 .............................................................................................................、主要构造 .....................................................................................................................层气地质学特征....................................................................................................... 煤层与煤厚 ................................................................................................................... 煤层对比标志层 ........................................................................................................... 煤质特征 ....................................................................................................................... 煤阶及其影响因素 ....................................................................................................... 煤层气成分、含量及其控制因素 ............................................................................... 煤层气储层压力 ......................................................................................................... 储层温度 ..................................................................................................................... 煤储层渗透性 ............................................................................................................. 顶、底板岩石力学性质 ............................................................................................. 水动力条件 .................................................................................................................位选择.....................................................................................................................井风险分析.............................................................................................................区布井方案及钻探目的任务 .....................................................计依据 ....................................................................................................计地层剖面及预测目的煤层厚度和深度 ............................................计分层.....................................................................................................................组地层岩性描述.....................................................................................................层压力预测、钻井液性能要求及井控要求 ........................................层压力预测.............................................................................................................井液要求.................................................................................................................控要求.....................................................................................................................取资料项目及要求 ................................................................................时录井.....................................................................................................................屑录井.....................................................................................................................芯录井.....................................................................................................................井液录井.................................................................................................................易水文观测.............................................................................................................程参数录井.............................................................................................................球物理测井 ............................................................................................钻裸眼井测井项目.................................................................................................井比例尺.................................................................................................................井质量检查.............................................................................................................井解释.....................................................................................................................层测试 ....................................................................................................品采集与分析测试 ................................................................................井技术要求 ........................................................................................身质量.....................................................................................................................身结构.....................................................................................................................井.............................................................................................................................裂施工要求.............................................................................................................气要求 ................................................................................................井工程提示 ........................................................................................康、安全与环境管理(求 ................................................料要求 ................................................................................................费预算 ................................................................................................层气井投资估算(表11).......................................................................................产成本和销售收入估算...........................................................................................图 ........................................................................................................本数据井名: 1 井井别:参数井+试验井地理位置:河南省巩义市新中镇东茶店村东北 500 巩矿区谷山井田双楼背斜西翼井位坐标:X:3841200 Y:38427960 H:+250设计井深:200 叠系山西组二 1 煤层完钻层位:太原组完钻原则:钻穿山西组二 1 煤层以下 50 m 完钻完井方法:套管完井。二、目标区地质条件及井位选择1、交通位置该区位于河南省巩义市境内,隶属小关、新中、米河三镇管辖。矿区中心东距郑州市 54 距郑州市上街区 18 北距巩义市 20 州铝厂矿山铁路专用线经过本区,在上街站与陇海铁路接轨。郑(州)~洛(阳)公路纵贯矿区中部,区内简易公路四通八达,交通方便(图 1)该区地理坐标为东径 113°08′31″~113°15′19″,北纬 34°40′52″~34°44′22″。矿区东西长 10 北宽 积二 1 煤层为 、体构造特征本区位于华北地台嵩箕台隆北部边缘荥密背斜北翼,总体构造形态为一走向向 15°左右,倾角一般小于 10°的单斜构造。发育少量高角度正断层及滑动构造。构造复杂程度属简单构造。要构造区内断裂构造不太发育,但断裂形式多样,以高角度的正断层为主,兼有低缓角度的正断层(F 210) 。除存在逆断层外,且有特殊形式的滑动构造。区内含煤地层产状无明显变化。全区共查明断层 29 条,其中落差大于 30 米的 8 条,20 至430 米的 8 条,小于 20 米的 13 条,其中切割煤层者仅有 20、F 27 等 8 条,详见表 1。褶皱仅发育双楼背斜(附图 1) 。与 1 井有关的构造为双楼背斜和 断层(滑动构造) ,分述如下:图 1 交通位置图表 1 谷山井田断层特征一览表断 层 特 征断 层 名 称及 编 号 性 质 走 向 倾 向 倾 角 (度 ) 落 差 (m)区 内 延 伸长 度 ( 割煤 层查 明情 况将 军 岭 断 层 (正 W 60~70 140 1、 一 1 查 明楼 子 沟 断 层 (正 E 50 0~30 1、 一 1 基 本 查 明古 城 寨 断 层 (逆 W 50 0~40 1、 一 1 查 明 W 50 0~15 1、 一 1 查 明 E 50 0~15 1、 一 1 查 明 E 50 0~15 1、 一 1 查 明 E 50~60 0~25 1、 一 1 基 本 查 明 动 构 造 正 E 0~40 20~70 1 查 楼背斜双楼背斜位于矿区东部,背斜轴走向 100°~110°,西端起于西温堂南,向东经双楼至暖泉沟东止,长约 3 表在 7210 孔西、双楼村及暖泉沟附近可见到两翼地层出露,均为二叠系下石盒子组地层。两翼地层走向一致,倾向相反,倾角均较平缓,在二 1 煤层底板等高线图上,仅+50 m 和+100 m 等高线之间异常宽阔,应属该背斜构造所影响。该背斜已查明。26层(滑动构造)5位于井田东南部,总体呈东西向延展。西端起于西茶店北部,北侧沿后沟、东温堂、寨顶至贾家沟后继续向东延伸出区外。井田内延展长度 4.5 断层被新生界掩复,在西苇园东部有 糟揭露,断层破碎带清淅,宽5m,上盘为绿黄色细粒砂岩(P 1x),下盘为褐色中细粒砂岩( ,落差约为50m。另外有 6605、6709、6803、6804、6905、6906 、7204、7209、7610 及老钻孔7303、7604、8004、8104、8203、8303、8403、8502、 8603、8701、8005、8205、8404 等钻孔均见及,且断层迹象明显。根据槽探及钻孔资料绘出该断层,其几何形态独特:在地质图上,断层(出露)线呈长椭园形,断层面均向中心部位倾斜,构成四周翅起、中央下凹的弧形面(附图 1) ;在二 1 煤层底板等高线上,断层与煤层的交面线亦呈长椭园形(即煤层断失带形态) (附图 2) 。其剖面形态酷似舟状或勺状。断层倾角浅部一般 40°至 30°,向下部则急剧变缓,常常小于 10°(附图 3) 。断层落差在各部位表现不等,且变化较大,一般为 20~70 m,该断层常在二 1 煤层之上下部位沿层间滑动,造成煤厚减薄。该断层已查明。3、层与煤厚该区含煤地层为石炭、二叠系,含煤地层总厚 m,自下而上划分为十个煤组,即:本溪组为 0 煤组,太原组为一煤组,山西组为二煤组,下石盒子组为三、四、五、六煤组,上石盒子组为七、八、九煤组。据钻孔资料,仅 0、一、二、三、五、等五个煤组有煤发育,共含煤 20 层,煤层总厚 m,其中,山西组与太原组为本区主要含煤地层,太原组的一 1 煤层和山西组的二 1 煤层为本区主要可采煤层,厚 m,可采含煤系数为 二 1 煤层为煤层气地面开发的目的煤层,赋存于下统山西组下部,上距“紫斑泥岩” (A 层铝土)m,距“香炭砂岩”m。 “二 1 煤底砂岩”为其间接底板(局部为直接底板) ,下距 灰岩 m,全区发育,层位稳定,普遍可采。煤层埋深 40~550 m,煤层可开采底板标高为+190~m。二 1 煤层厚 0~均厚 内共有 165 孔穿过二 1 煤层层位,除 7孔煤层断失与两孔遇老窑采空区外,余 156 孔中可采点(煤厚 ≧)133 个,占 无煤点及不可采点 23 个,占 二 1 煤厚度为 0~化较大,无煤点及不可采点多分布在老窑警戒区范围以内(附图 4) 。二 1 煤层结构一般为简单,局部较复杂,133 个可采见煤点中,有 39 个含有夹矸,其中含一层夹矸的 26 层次,含二层夹矸的 7 层次,含三层夹矸的 5 层次,6含四层夹矸的 1 层次,单层矸厚 m,夹矸为泥岩与炭质泥岩。综上所述,区内二 1 煤层层位稳定,发育普遍,结构较简单,厚度变化局部较大,普遍可采,煤层稳定程度属较稳定煤层。预计 1 井二 1 煤层厚度 3 m 左右。层对比标志层煤层对比主要标志层见表 2。的物理性质和煤岩特征(1)煤的物理性质二 1 煤 : 黑 色 , 以 粉 、 粒 状 煤 为 主 , 次 有 少 量 片 状 煤 。 煤 的 原 生 结 构 遭 破 坏 ,呈 现 层 间 挤 压 、 揉 搓 的 构 造 煤 特 征 , 偶 夹 块 煤 , 亦 为 粉 煤 压 固 而 成 , 表 现 为 滑 面发 育 , 强 度 极 低 , 指 压 可 碎 , 遇 水 则 产 生 大 量 煤 泥 。 粒 状 煤 则 松 散 , 煤 芯 难 以 成柱 状 。 煤 的 真 密 度 为 t/视 密 度 为 其 空 隙 率 为 煤 的 导电 性 良 好 , 电 测 井 视 电 阻 率 在 15Ω·M 左 右 , 呈 低 阻 反 映 。(2)煤岩特征宏观煤岩特征:二 1 煤宏观煤岩组分以亮煤为主,暗煤次之,丝炭少量,宏观煤岩类型以半亮型煤为主,次为半暗型。显微煤岩特征:镜下鉴定二 1 煤有机组分各组分之间的界限不易区别。主要为镜质组,约占有机组分的 次为半镜质组,约占有机组分的 半丝质组及丝质组含量甚少( ;无机组分以粘土类矿物为主,约占无机组分的 99%,硫化物及碳酸盐类矿物含量甚微。煤的显微结构以均匀无结构的镜质体为主,有较强的反射力,具有吸收性和明显的多色性。由于构造作用的影响,煤很破碎,常呈碎裂状和靡棱状构造,丝质体表现为呈弧形或星状构造,有的呈星点状离散分布。二 1 煤镜质组最大反射率(R o,均 表 2 标志层特征一览表标 志 层 名 称及 代 号两 极 值平 均 值与 二 1煤间 距与 一 1煤间 距 主   要   特   征 备   注五 煤 底 砂 岩( 色 粗 粒 石 英 砂 岩 。 成 份 以 石 英 为主 , 达 90%以 上 , 硅 质 胶 结 , 分 选 好 ,底 部 含 泥 质 团 块 , 具 大 型 交 错 层 理 。四 煤 组 与 五煤 组 以 其 底界 为 界四 煤 底 砂 岩( 中 ~粗 粒 石 英 砂 岩 , 主 要 成 份 为 石英 , 硅 质 胶 结 以 孔 隙 式 为 主 , 磨 园 与 分选 均 好 。紫 斑 泥 岩( 鲕 状 铝 土 质 泥 岩 , 具 鲕 状 、 豆 状结 核 。 中 部 夹 一 薄 层 暗 红 色 菱 铁 质 泥岩 。7砂 锅 窑 砂 岩( 色 中 ~粗 粒 石 英 砂 岩 , 磨 园 较 好 、分 选 中 等 , 硅 质 胶 结 , 含 少 量 泥 质 团块 。P 1x 与 底 界 分界香 炭 砂 岩( 中 粒 长 石 岩 屑 石 英 砂 岩 , 含 有 泥 质团 块 与 炭 质 条 带 , 呈 “倒 粒 序 ”变 化 。二 1 煤 底 砂岩( 细 ~中 粒 石 砂 岩 , 含 炭 质 条 带 , 底部 具 水 平 与 波 状 层 理 , 中 、 上 部 具 大型 楔 状 斜 层 理 , 层 理 面 上 含 有 大 量 云母 片 。 底 界 分界石 灰 岩( 灰 黑 色 , 隐 晶 质 结 构 , 局 部 含 遂石 和 黄 铁 矿 结 核 , 含 蜓 科 与 腕 足 类 化石 。胡 石 砂 岩( 中 ~粗 粒 石 英 砂 岩 , 主 要 成 份 为 石英 , 硅 质 胶 结 , 含 星 散 状 黄 铁 矿 , 具楔 形 斜 层 理 , 其 成 份 与 结 构 成 熟 度 都比 较 高 。石 灰 岩( 煤 顶板深 灰 色 石 灰 岩 , 含 燧 石 结 核 与 星 散 状黄 铁 矿 , 产 蜓 科 与 腕 足 等 动 物 化 石 。镜 下 见 其 具 典 型 的 生 物 碎 屑 结 构 , 生物 骨 屑 以 蜓 科 化 石 为 主 , 还 有 腕 足 类 、介 形 虫 等 。本 溪 组( 煤 底板灰 色 、 铝 土 质 泥 岩 与 铝 土 矿 层 , 富 含鲕 状 菱 铁 矿 与 星 散 状 结 核 与 黄 铁 矿 。阶及其影响因素二 1 煤 原 煤 挥 发 分 为 精 煤 挥 发 份 为 焦 渣 特 征 1~2, 属无烟煤种类。原煤元素分析,其氢含量分别为 依 据 《 中 国 煤 炭 分 类 国 家 标准 》 ( , 确 定 二 1 煤 为无烟煤二号。二 1 煤镜质组最大反射率(R o,均 亦反映为无烟煤。三叠纪末期,本区二 1 煤达到了最大埋藏深度(4000 m 左右) ,在正常古地温场下(3 ℃/100 m 左右)发生了深成变质作用,使煤的变质程度达到了气肥煤阶段, 右。之后进入了持续抬升阶段,如果没有异常高温的作用,煤阶将保持在气肥煤阶段。然而与华北其它地区一样,燕山期的异常热事件促使煤的变质程度进一步增高,这一发生在 1 期间的热事件,形成了现今煤变质程度格局。在河南省的中西部形成了济源-荥巩-登封-焦作矿区的无烟煤。所有这些矿区基本上都围绕盘古寺-封丘断裂和五指岭断裂分布,且月靠近断裂煤的变质程度跃高。同时地表又没有发现大规模的燕山期岩体的侵入,深部隐伏岩体的存在是通过航磁勘探推测的。6209 钻孔二 1 煤细砂岩夹矸中发现石英脉穿插,而且岩脉中发现有方铅矿、闪锌矿和黄铜矿,泥岩存在叶腊石化现象。充分说明存在气水热液活动。也就是说,荥巩矿区高煤阶无烟煤的形成是在深成变质基础上叠加了气水热8液变质共同作用的结果,气水热液变质作用决定了现今煤阶展布格局。气水热液变质作用是以上地幔或深部隐伏岩体为热源、以深大断裂为通道、以流体为热载体、通过对流方式将热直接传递给煤层,使煤发生变质的一种作用。这种变质作用与深成变质作用和区域岩浆热变质作用通过传导将热传递给煤层的方式不同。气水热液变质作用不仅使煤阶增高、煤层气大量生成,而且形成大量的热变气孔,为煤层气的储存提供了空间。层气成分、层气成分与含量该区为一走向近东西,地层倾角较缓(8~12°)的单斜构造,从矿区边界来看,西部 35 勘探线,东部水头河,深部-260 m 底板等高线均未破坏煤层与井田外围的连续性,虽不属严格的封闭边界,但也不存在利于瓦斯逸散的条件,唯浅部煤层露头被第四系松散沉积物所掩盖,应属煤层瓦斯的逸散边界。与西部的大峪沟井田相比,这种边界条件,显然是二 1 煤层瓦斯保存的有利因素,也决定了该煤层瓦斯由浅到深、自西向东瓦斯逐渐增大的基本规律。但受西北 27 断层以及 236 等小断层和褶曲的发育、煤厚的变化、薄无煤带的分布、顶底板岩性的差异等因素的影响,使煤层瓦斯赋存极不均衡。荥巩矿区二 1 煤储层内赋存着丰富的煤层气资源,资源总量达 08 源丰度为 m3/山井田是该煤田勘探程度较高、正在建井的一个井田,井田内煤层气含量高,一般为 10~m3/t,6406、 6806 钻孔曾发生瓦斯携煤喷出的动力现象。总体上表现为南低北高、西低东高的趋势(表 3、附图 5) 。煤层气风化带埋藏较浅,垂深38~73 m。预测二 1 煤煤层气含量为 15 m3/t。层气含量控制因素控制煤层气含量的因素主要有以下几个方面:(1)顶底板 二 1 煤层常有 m 左右的炭质泥岩伪顶和伪底。其顶板为黑色泥岩与砂质泥岩,一般厚 2~7 m;底板为富含植物根化石的泥岩与砂质泥岩,一般厚 m。有利于煤层气的保存。另外局部地段二 1 煤底砂岩为直接底板。(2)风氧化带 煤层露头煤层气散失和空气的混入使得煤层气中的甲烷含量降低,二氧化碳、氮气含量增高,一般取甲烷浓度 80%为风氧化带的底界。该区甲烷组分含量为 80%对应的煤层埋深为 38~73 m,即风氧化带深度为 38~73 m,如此浅的风氧化带是国内罕见的,充分说明煤体本身的渗透性差。(3)断层的封闭性 研究区内的断层中 235、F 237、F 238 四条断层切割煤层,根据分析在断层面附近均产生有糜棱煤,并且于断层两侧对接的均为泥岩或砂质泥岩,断层带的胶结类型为钙质或泥质胶结,有利于煤层气封闭。9(4)滑动构造 研究区内重力滑动构造造成了煤体严重破坏,煤储层透气性极低,为煤层气的开发带来了困难。二 1 煤层顶板滑动构造破碎带,滑面附近产生一致密、光滑的隔水、隔气的糜棱岩层,成为阻止煤层气向顶底板运移的屏障,起到了封闭煤层气的作用。在滑动构造造成的煤层局部增厚的区域,煤层气含量则更高。如果滑动构造没有形成致密的糜棱岩层,则破碎带将成为游离态煤层气储存的空间。由于破碎带上部发育致密泥岩盖层,使得煤层内扩散来的煤层气在破碎带内得以保存。这种状态下的煤成气是非常利于开发利用的。(6)水文地质条件 国内外目前已经进行商业开发的煤层气藏大部分与地下水有着密切的关系,排水—降压—采气已经成为不争的事实。但近几年加拿大发现的不含水的煤层气藏,并获得了商业产能。我国还没有类似的报道。谷山井田山西组二 1 煤层的上部为山西组砂岩含水层,下部为太原组灰岩含水层。这两个含水层与煤储层之间存在致密的泥岩、砂质泥岩隔水层。因此,煤层为独立的水文地质单元,与含水层之间没有水力联系。极低的渗透性使得沿煤层露头的地下水补给量非常有限,就是煤层气在这类煤储层内的迁移都是以扩散为主要方式,地下水在煤层内的迁移更不可能。这正是煤储层成为干层的主因。这种干层使得煤层气开发排采费用降低。表 3 煤层气含量与成分组成表采 样 深 度 瓦 斯 成 分 (%) 煤 质 ( %) 质 量煤层 孔 号煤 层厚 度(m)垂 深(m)标 高(m) 2瓦 斯含 量(m3/t,)))样 重(克 )资 料评 价3605 10 合 格4406 95 合 格4506 77 合 格4806 35 合 格4807 72 合 格5215 95 合 格5217 83 合 格5507 10 合 格5612 04 合 格5614 20 合 格5811 82 合 格6007 36 参 考6104 70 合 格6307 55 合 格6406 90 参 考6409 36 参 考6509 30 合 格6607
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