云南省一四三煤田地质勘探队云南曲靖655000
摘要：在对煤层气进行开采的过程中会有煤粉产出，这会对煤层气井的连续排采造成严重的影响，特别是过高浓度的煤粉产出时，将会对煤层气井的稳定排采形成干扰。因此，如何监测煤层气井中煤粉的浓度、寻找到能够影响煤粉产出的因素、了解地质对煤粉产出的影响，这是对煤层气进行开采时需要解决的问题。其中，地质因素对煤层气井产出煤粉浓度的影响是煤层气开采过程中一个重要课题。
关键词：煤层气井；煤粉；煤粉浓度；地质因素
煤层气，俗称“瓦斯”，是煤炭的伴生产物，在近几十年被各个国家所认可，是一种洁净、优质的能源。我国的煤层气资源非常丰富，其勘探和开采也都取得了很大的发展。但由于我国煤层的复杂性，在对煤层气进行开采的过程中，会因为煤粉的产出而导致时常发生卡泵修井作业的情况，这大大降低了煤层气井的稳定性，也严重影响了煤层气连续、稳定的排采。导致煤粉产生的因素有多种，最为主要的因素是煤储层的静态地质因素和开采煤层气的动态因素等。煤层自身的特性是导致煤粉产出的基础，开采的工程扰动则是造成煤粉产生的诱因。
一、煤粉产出对排采的影响
煤层气井在开采的过程中会有煤粉产出。煤粉和煤层气一同存在于煤储层的裂隙和孔隙之中。当进行开采时，煤层结构被破坏而出现生产压差，导致气井井筒周围的煤层跟着被破坏而产生煤粉。煤粉包括煤层中本来存在的煤粉，也包括煤层被开采工程所扰动而生成的煤粉。特别是进行开采时，井筒附近的煤体骨架被破坏，形成比较明显的压降变化，于是就会在排气的同时产出大量煤粉。
当产出煤粉时，会因煤粉迁移对煤层裂缝形成直接堵塞，使得煤层渗透率大大降低，严重干扰了煤层气的生产。同时，煤粉也会堵塞排采设备，容易造成卡泵现象，需要经常检查开采设备，这影响了煤层气的连续开采效率。另外，还会有煤粉堆积在煤层下部的井筒处，出现埋泵现象。
二、煤粉浓度的检测办法
在煤层气的排采过程当中，煤粉产出的问题一直都存在。如果能够通过测定煤粉浓度为合理排采煤层气提供相应的理论依据，这将会对煤层气的排采带来一定的便利。
在对煤粉的监测过程中，人们在不断实践和研究中，总结出了一些煤粉浓度检测方法，如有样本的色度对比法、无标样的目视法、称量法及仪器检测法等。
采用目视法时并不用提取样本，而是直接观察煤层气井中产出的煤粉液体，通过对颜色进行分析，最后判断出煤粉的浓度。此方法比较直观，而且方便快捷，但是准确性比较差。色度对比法是需要有样本的，一般把煤粉液体样本的色度分为六个等级。将产出的煤粉液体与这些样本进行对比，能够观察出相应的浓度等级。这种对比法比较直观，也很方便，但并不能给出具体的煤粉浓度数据。以上两种方法对煤粉浓度检测的准确度较低，当需要较高的准确度时，就可以采用称量法。用一定体积的容器承装煤粉液体，之后通过过滤、风干等操作取得固体煤粉样本，再进行测量，就可以获得比较准确的固体煤粉质量，通过计算可得出煤粉浓度。这种方法的准确度比较高，只是方法过于复杂。还可以利用监测仪器对煤粉浓度进行检测。这种仪器的精确度很高，而且使用非常方便，是对煤粉浓度进行测量的最佳选择。
三、老厂矿区的地质条件
煤层气的产生和富藏受到煤层和上下岩层等多种地质作用的影响，形成富藏的地质因素有地质构造运动、煤层含气性、煤储层压力、水文条件、煤层渗透性等。以云南老厂矿区为例，该矿区位于云南省东部，主要含煤地层是二叠系龙潭组和长兴组。这里的煤层有很高的变质度，含气性好，具有很高的开发利用价值。
老厂矿区属于扬子准地台滇东台褶带曲靖台褶束与华南褶皱系滇东褶皱带罗平-师宗褶断束的接触过渡区。由于基底向上隆起，老厂矿区形成一个北东-南西走向的椭圆形基本构架，矿区内断褶构造发育形成多条以背斜窄、向斜宽为主的断裂和褶区。基底隆起后，朝四周再次发生断裂，破坏、切割主断裂，让整个构造架成为一个完整的椭圆螺旋构造。老厂矿区的背斜构造主体呈北东—南西走向，背斜较宽缓，东南侧地层的倾斜角度较小，是一个比较平缓的单斜构造，而西北侧地层的倾角比较大，断层较多，煤储层破坏比较严重。由于东南侧地层构造较完整，利于煤层气的形成和存储，含量很丰富。东南翼有7条正、逆断层和多条较小的断层，逆断层具有封闭作用，可让煤层气富集存储，因此这几条断层处的煤层气含量较高。
通过分析钻测井资料得知，该地区煤层顶底板主要以泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、泥岩等构成，泥质比较高。这样的岩性能够将煤层气很好地封存在煤层中，减少煤层气的溢散，让煤层气富集起来。
三、地质条件对煤粉产出的影响
煤粉的产生是多种因素共同作用的结果，根据多方面的实验总结，人们归纳出地质因素和工程因素两方面是影响煤粉产出的主要因素。其中地质因素对煤粉的产出影响主要为煤岩组分、煤的变质程度、煤体结构、煤层结构、煤层厚度、煤层埋深、区域构造和水文地质条件等。根据老厂矿区的实际情况和相关资料显示，影响该地煤层产出煤粉的主要因素是煤体结构、煤层厚度等。
老厂矿区的地质走向呈北东向南西方向，其中有背斜、向斜、褶皱、断层等构造。该矿区东南翼较为平坦，断层和褶皱较少，西北翼地层倾角较大，断层发育较多，煤储层破坏较严重。该地区煤层的埋深除受构造控制外，还受地形、地貌特征的影响。老厂矿区含煤地层以龙潭组为主，含煤地层平均厚度在460.13m，煤层有20-53层之多，煤层总厚度为40.75m。该矿区的煤岩以块状的深灰—灰黑色煤岩为主，呈现出金属光泽，煤层裂隙发育，硬度较脆，容易破碎成块粒煤或粉粒煤，这是煤粉产生的重要来源。该地区的煤储层裂隙较多，主要以中裂隙和小裂隙为主，给煤粉的产生提供了条件。
在分析地质因素对煤粉浓度的影响时，通常采用灰色关联分析法。这种分析方法根据各个因素之间发展趋势的相近或不同程度来衡量因素之间的关联程度。这种方法对分布规律没有明显要求，只需要较少的样本数量即可，而且比较直观。将研究对象同影响因素的因子值绘制的曲线进行比较，然后分别量化，通过这些数据计算出研究对象和待识别对象中各种影响因素之间的贴近层度，这样就能判断出待识别对象对研究对象的影响。
根据老厂矿区煤粉产出情况和对煤粉产出影响因素的分析可知，地质因素对煤粉的产出占更主要的部分。可以采用灰色关联分析法来判断地质因素对煤粉产出的影响程度。利用煤粉浓度、构造煤厚度、纯煤厚度、煤层埋深、含矸率等评价指标来反应煤粉的产出情况，以煤粉浓度作为主因素，其余指标作为子因素对煤粉产出的影响因素进行评价。用相关的软件计算出煤粉产出的关联度系数，可以直观地看出各因素对煤粉产出的影响。经过分析后得出结论：构造煤厚度是影响煤粉产出的最主要因素，其他因素的影响则相对较小。
五、结语
在进行煤层气开发的过程中，煤粉的产出是不可避免的。煤粉的产出虽然受到多方面因素的影响，但其主要影响还是地质因素。因此在排采之前，如果能够及早对相应煤层做好勘探研究工作，避免在构造煤发育的区域进行工作，将会对煤层气的排采带来更多便利。
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