云南省一四三煤田地质勘探队 云南曲靖 655000
摘要：随着我国社会和经济的高速发展，对煤层气资源的需求量不断增加，各种煤层气工程越来越多，对工程的要求不断提升。根据相关调查显示，我国埋藏深度在1500-3000米的煤层气资源是浅部煤层气资源总量的2倍左右。为了给深部煤层气资源的开采打下一个良好的基础，我国在深部煤层气基本地质研究上，投入了非常大的精力，并取得了不错的研究结果。为此，笔者将要在本文中对关于深部煤层气基本地质问题进行分析，希望对促进我国煤层气开采事业的发展，可以起到有利的作用。
关键词：深部煤层气；地质问题；分析
1前言
我国深部煤层气资源总量非常丰富，其地质资源总量约为18.47*1012立方米，是浅层煤层气总量的2倍左右，是我国煤层气产业发展的基础。我国深部煤层气开采价值非常大，有必要对其存在的地质问题进行深入的探索，对其中存在的问题进行深入探讨。
2深部煤层气的界定
煤层气，是指储存在煤层中以甲烷为主要成分、以吸附在煤基质颗粒表面为主、部分游离于煤孔隙中或溶解于煤层水中的烃类气体，是煤的伴生矿产资源，属非常规天然气，是近一二十年在国际上崛起的洁净、优质能源和化工原料。俗称“瓦斯”，热值是通用煤的2-5倍，1立方米纯煤层气的热值相当于1.13kg汽油、1.21kg标准煤，其热值与天然气相当，可以与天然气混输混用，而且燃烧后很洁净，几乎不产生任何废气，是上好的工业、化工、发电和居民生活燃料。煤层气空气浓度达到5%-16%时，遇明火就会爆炸，这是煤矿瓦斯爆炸事故的根源。煤层气直接排放到大气中，其温室效应约为二氧化碳的21倍，对生态环境破坏性极强。在采煤之前如果先开采煤层气，煤矿瓦斯爆炸率将降低70%到85%。煤层气的开发利用具有一举多得的功效：洁净能源，商业化能产生巨大的经济效益。为国家战略资源。
深部煤层气的环境特征是非常复杂的，具有较高的地应力和流体压力，吸附和解吸特性相对比较明显，且容易受到地层温度和压力的影响，其吸附状态往往存在于开采过程中的吸收过程。其中流体压力和地应力压力之间经常会处于耦合的状态，这直接决定了煤储层的高低应力状态。通过应力和煤层气之间的耦合作用，合理把控其吸附和解吸特性，就会对煤层气的排采工作机制，造成非常直接的影响。在实际进行研究的过程中，通常会将水平主应力和垂直应力的比值作为侧压系数。如果临界转换深度相对比较浅，其主应力和水平应力就会相对比较大，煤层裂缝处于拉张的状态，并形成煤层裂缝，对煤储层的渗透性，会造成非常直接的影响。如果临界深度过深，就会直接导致垂直和水平应力的变化，主应力在这个过程中就容易出现缩减的现象。在裂缝开始闭合之后，煤层的渗透性就会发生变化，并对孔缝造成直接的影响。
我国各地区煤层气地质临界状态往往存在较大的区别，华北地区临界深度在600米左右，鲁西地区的临界深度在1000米左右。垂强系数会随着水平主应力的增加而增加，这表示随着水平主应力的增加，地应力状态转换临界深度也就会越深。在过去，很多专家都认为储层岩石的有效应力系数为1，岩石孔缝程度是相同的。在煤层深部高压和高温的作用下，煤层温度的敏感度就会相对比较高，这就会对煤层气的接吸性和吸附性造成直接的影响。随着地质温度梯度的增加，煤层气的温度反而会上升，温度对煤层的含气量会有直接的影响。煤层的温度对含气量和吸附特性，有着非常直接的影响。地层温度越低，其吸附能力下降趋势就会比较明显，煤层当中的含气量会大大减少，这种现象随着煤层深度的增加表现越明显。一旦超过了临界深度，深度煤气量会增加非常迅速。
在实际的工程开采过程中，通常将岩体出现非线性力学现象的深度及其以下的深度区间，称之为深部开采工程。对于出现非线性大变形力学现象的深度成为上临界深度，未出现非线性动力学现象的深度称为下临界深度。根据上边的论述可知，对于处于地应力状态和含气量在临界深度以下的煤层气资源称为深部煤层气资源。其深部界线包括：一、侧压系数1.0深度小于含气量反转深度。二、侧压系数1.0深度大于含气量反转深度。三、侧压系数1.0深度等于气量反转深度。对于前面的两种情况，在浅部和深部之间往往会存在一个过渡带，在超过该过渡带之后便为深部界线。
深部煤层气的基本地质问题。一、资源潜力评价问题。
深部煤层气潜力评价是进行后期开采的基础，也是判断煤层气开采难度的重要指标，其主要内容包括地层压力、温度和资源储备层的应力状况。在开展潜力评价的过程中，应该对资源储备层解析特性进行全面的了解。深部煤层气的开采和浅部煤层气的开采，有着很大的区别，在技术和开采理念上差别很大。为了达到开采资源的目的，开采单位需要合理对高精度探测技术进行应用，在探测数据信息的基础上，来构建模型，并在实际开采之前，对开采效果进行模拟，保证开采工作的效率，降低开采成本。二、资源储备层的可变性问题。从深部煤层气特殊的性质可知，复杂地质条件对地层整体、煤层力学以及改造过程中的地质变化，有着非常大的影响。此外，开采企业在实际开采的过程中，应该认真做好资源储备层的分析，并在此基础上来对勘探技术合理进行应用。最后，应该对煤层改造后的情况进行分析，掌握各种影响因素，合理对煤层进行改造。三、开采技术原理问题。深部煤层气开采技术原理与开采浅部煤层的技术原理，差异是非常大的，需要认真做好技术的升级工作。首先，开采企业应该认真分析地质条件对开采技术实际造成的影响，合理对压裂技术、电脉冲技术进行应用。此外，开采企业应该认真研究资源储备层客观条件的影响，如煤层气以外的其它物质是否会导致开采失衡的现象，合理对开采条件进行控制。
3深部煤层气储层的地质条件
对于深部煤层气来说，其临界深度往往是一种比较特殊的状态，可以直接表征为地应力状态，还可以反映地层的温度状态，能够以煤层气状态函数的形式进行表示。其中，应力状态和地层温度状态属于外在地质影响因素，煤层气储层状态函数描述的是内在地质影响因素。通过大量的研究分析表明，对于深部煤层气，其主要有以下几个特点：一、受到煤岩力学性质的变化，会对煤层的渗透性造成直接的影响。二、受到地层高温的影响，煤层气的临界深度会发生变化。三、在地质环境高温和高压力的作用下，煤层气地质的均质现象比较明显。
4需要解决的深部煤层气基本地质问题
在深部煤层气资源的开采过程中，就需要认真做好煤层气资源开采潜力的评价，这是一个比较重要的问题。在对该资源的评价过程中，需要对煤层气资源有进一步的认识，掌握深部地质高压力和高温度的特点，掌握煤储层应力、含气特性、含水特性随煤层深度的变化情况，对煤层气深部地质特征进行深入的挖掘，对煤层气资源有更加客观的认识，包括其解吸过程、渗透性耦合控制过程、渗流特点以及其它因素等。此外，也可以针对煤储层的特性，采用相应的高分辨率探测技术，建立煤储层深部模型，对煤层气的开发潜力进行评估，为后期煤层气资源的开采，打下一个坚实的基础。
在开展深部煤层气储层的构造研究过程中，需要首先把握煤层气储层的地质特征，并根据现有的地质条件，来对地质影响因素煤岩力学性质、地质构造中的动态变化规律进行研究，并据此建立其动态力学模型。此外，还应该进一步加强深部煤层气储层工程力学性质的研究，对煤层深部结构的灵敏性及时进行分析，积极将先进的物理探测技术手段应用到探测当中，做好相关探测设备的研发工作，建立针对性的力学性质评价方法。此外，还应该对深部煤层气储层构造效果的影响因素进行评价和分析，建立与深部地质条件相适应的煤层气构造评价方案。
通过对深部煤层气开采技术的应用，可以很好解决深部煤层气的开采问题，这个过程中，往往需要运用到一些对应的技术。为了将技术的作用充分发挥出来，就需要认真做好技术的改进和创新工作，掌握各种技术的实际工作原理，对深部煤层气地质条件的适应性进行分析，对压裂、卸压、置换等技术的工作原理进行针对性的分析，为后期技术的改进，创造出一个更好的条件。例如，对深部煤层气储层中各种天然气、水、有机质之间的相互作用进行研究，掌握煤层气储层的应力分布和温度分布，然后合理对造缝、解堵、促解等新技术原理进行应用。
结语
随着时代的不断发展，对煤层气开采提出了更高的要求。为了给深部煤层气的开采打下一个良好的基础，就需要认真做好深部煤层气地质的研究工作，针对不同的地质情况，采用不同的勘探和开采技术手段，保证相关技术应用效果。
参考文献
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