深部微构造特征及其对煤层气高产"甜点区"的控制——以鄂尔多斯盆地东缘大吉地区为例

国内埋深大于2 000 m的深层煤层气资源丰富,但整体勘探开发程度低,尚未有明确的开发规律认识和系统的开发地质理论.对比分析了鄂东缘大吉地区埋深大于2 000 m的深部煤层与1 000～1 500 m中深部煤层20项地质参数,对深部煤层单斜构造上的微幅构造区进行了精细刻画和分类,通过深部煤层气井生产特征规律、测井、工程改造参数及压裂曲线特征研究,发现煤层微幅构造差异对深部煤层气井高产控制作用明显,并从现象入手,深入剖析了深部煤层气赋存机理、开发机理及高产主控因素,预测了深部煤层气理想排采曲线,提出了与浅层煤层气排采曲线的异同之处.研究表明:①深部煤层整体上展现了"高含气、高饱和"的优势和"煤体结构好、特低渗"的特征,生产井具有"见气时间短、见气时压力高、见气后产液量少"的特点;②精细划分出斜坡构造上的5类微构造区,深部煤层气高产井主要分布在顶板封盖较好的正向微幅构造和平缓构造区,该区渗透性相对较好、易于加砂,生产井压裂施工压力相对低、稳产能力好,且稳产气量与施工排量、总加砂量呈现出明显的正相关;在中高加砂规模的前提下,位于正向微构造部位直井平均稳产水平为5 000 m3/d、平缓构造部位井3 500 m3/d;位于其他部位井试验了不同的工艺、施工排量、酸量、加砂规模,稳产水平1 500 m3/d;③不同于浅层开发机理"排水诱导解吸",深部煤层气是"产气诱导解吸";在一定深度高温状态对解吸占主导作用时,部分解吸出来的煤层气会以"游离态"赋存于煤层,开发初期表现为以"游离气"为主,生产特征类似页岩气;④认为深层煤层的致密性是制约深部资源能否开采出来的最关键因素,深部煤层具有原生结构煤的优势和特低渗的劣势,微幅构造在深部高压状态下对煤层渗透性有"放大"的效果,或者改善、或有较大影响,故除了压裂能改善有限的范围外,寻找渗透性相对较好、天然裂隙更发育的正向或平缓微构造部位,不仅有助于压裂改造效果,还有助于高产;⑤由于背斜构造比例少,建议将深部煤层的精细微幅构造研究,作为突破深部煤层气勘探开发的重要方向,可将正向微构造和平缓构造部位作为优选"地质-工程"双甜点部位;负向微构造和水平向挤压部位的压裂改造技术攻关,将是关系到未来深部煤层气是否能开拓更大战略场面必须要攻克的难题.研究为深部煤层气勘探开发方向、深部煤层甜点评价、针对性地开展工程技术对策攻关及深部煤层气井曲线合理生产制度的制定,提供了借鉴.