有谁知道关于柳林煤矿的情况

6月11日，吕梁市煤矿基建矿井现场会在柳林县召开。会议传达学习了省委书记袁纯清在吕梁调研期间关于安全生产等工作的重要指示精神，安排部署了全市煤矿建设及安全管理工作。会议要求，各级各有关部门要进一步强化责任意识和安全意识，把煤矿建设及安全管理工作摆在一切工作的首位，下大力气，动员一切力量，打好打胜全市煤矿建设攻坚战。市委常委、副市长张中生，市长助理杨巨才等领导参加会议。

煤矿兼并重组整合后，全市共保留煤矿111个，属于吕梁市地方监管的煤矿94个，其中有83个煤矿将进行技术改造和建设，基建矿井的数量占到全市所辖煤矿的近90％，建设设计能力达到7500万吨／年，矿井建设数量之多、规模之大在吕梁市煤矿建设史上也是空前的。

张中生在讲话中首先传达了省委书记袁纯清在吕梁市调研期间关于安全生产工作的重要指示精神，要求全市各级各部门认真学习、深刻领会，切实把安全生产工作抓在手上，警钟长鸣，常抓不懈，坚决遏制重特大事故的发生。

张中生指出，在全市煤矿企业兼并重组整合后，矿井建设工作已进入关键阶段，但从实际情况看，矿井建设依然存在手续不全、标准不高、质量不好、管理混乱等问题。当前，基建矿井重点是全力以赴办理矿井建设的各种手续，由各县（市、区）政府牵头，政府、煤炭部门、煤矿企业三位一体，切实做好基础性工作，加快有关手续的办理；要高起点设计、高质量建设、高标准验收，严格按照安全可靠、高产高效现代化矿井的要求，全面提升煤炭产业水平；要认真抓好建设矿井施工管理工作，严把施工队伍资质关，做到资质、管理、队伍三统一，严禁以包代管、层层转包等情况的出现，强力推进全市煤矿建设工作。

会议期间，与会人员还深入柳林县东辉西坡煤业公司、中阳县鑫隆煤源公司等地，对煤矿井上、井下建设工作进行了观摩。

1999年，陈鸿志退伍后创建了“星火石料厂”。开石料厂让陈鸿志赚取了人生的第一桶金。2003年是他在商界崛起的标志性年份，时年28岁的陈鸿志借力煤炭经济的快速增长，开始涉足煤炭业。2005年，他正式组建山西凌志能源投资集团公司。2009年山西省煤炭企业兼并重组后，凌志集团共拥有4座主体煤矿，4座洗煤厂，综合购物商厦1座（燎原商厦），五星级酒店1座（煤炭大酒店），全日制省级示范初中1所（成家庄示范初中），大型印刷厂1个，以及占地1152亩的绿色生态农业园区1个。

2019年11月5日，陈鸿志因犯组织、领导黑社会性质组织罪、故意伤害罪等一审被判死刑，缓期二年执行，剥夺政治权利终身，并处没收个人全部财产。随着这一最终判决的宣布，这个曾经富甲一方的人物和其打造的商业帝国画上了句号。

民间传言，陈鸿志其人以前生活还是比较简朴，直至今年来才奢侈一些。据说陈宏志非常好学，利用10年的时间自己修得4个成人本科文凭，都是其管理企业比较实用的一些专业，而且确实是自己参加考试拿下的。据说他每天看书会看到深夜，每日笔记都会写20页左右。何其勤奋！他还经常请一些大学教授来给他讲学，多数也是集中在企业管理方面的知识。他做事认真，管理苛刻，传言他的任何工程都不找监理公司，全是由他的手下监督，质量亲眼看了以后真是无可挑剔。他手下的人都被培养成了非常优秀的管理者。据说他请清华大学的教授为他做孟门黄河旅游项目的规划，因不满对方的方案，后又融合两家规划单位一起做方案，他仍然不满意。他骂这些专家对孟门当地没有感情，就要求做规划的人每天早起第一件事就是陪他沿黄河步行数公里，并组织他们到全国的许多5A级风景区去参观学习达两月余。

然而，其巨大的缺点是修养较差，脾气暴躁。传言其打过时任县委书记耳光，揍过自己父亲，在企业大会上也经常以难听的语言辱骂下属，甚至殴打。当然，后来证实他还犯了组织、领导黑社会组织，故意伤害等罪责。据说有些员工努力把工作做好的原因之一也是怕其辱骂殴打，反倒培养一批自律严谨的职工。苛政在一定的范围内看起来也是有作用的。

柳林县矿产资源丰富，主要有石灰岩、煤炭、煤层气、铝土等。

石灰岩：柳林县石灰岩出露总面积约50～60平方公里，集中分布在矿产资源分区中的第Ⅱ区。大部分地区为石灰岩覆盖区。境内石灰岩矿产皆赋存于奥陶系中统地层中，整个奥陶系中统地层厚450米左右，主要岩性有泥灰岩、白云质灰岩、含白云质灰岩、纯灰岩及少量白云岩。

煤炭：柳林县位于河东煤田腹地。储煤面积约800平方公里，占柳林县总面积的62%，储量达100亿吨。平均总厚151.5米。经普查勘探初步查明煤的总储量为269 688.63万吨，而且均是埋藏在小于500米深的矿产资源分区的第Ⅲ区。其中，柳林精查区总量为87 580万吨，青龙普查勘探区为182 108.64万吨，柳林县煤炭远景储量80～90亿吨。

煤层气：柳林县在黄河东岸的700平方公里的含煤区范围内，煤层气气源岩分布广泛，又具有溶积较大的岩性和构造圈闭。柳林县煤层气储量初步估算总生气量为77 117.4亿立方米，保存量592.92亿立方米。

高铝粘土：柳林县内石炭系中统本溪组出露比较广泛，铝土矿石472.79万吨，属中型矿床。

白云岩：柳林县白云岩资源主要公布于矿产资源分区中等1区的西部地带。赋矿地层中，寒武系中统张夏组厚0~6米，寒武系上统厚42米，奥陶系下统治里组厚45米，奥陶系下亮甲山组厚46米，共赋有5个白云岩含矿层。远景储量数亿吨。 柳林县土地总面积为1287.29平方公里（2011年），折合1931380.9亩。其中，耕地762381.9亩，占土地总面积的39.48%，人均占有3.29亩。园地4754.4亩，占土地总面积的0.25%，人均占有0.02亩。林地217456.8亩，占土地总面积的11.26%，人均占有0.94亩。专用牧草地1920.4亩，占土地总面积的0.1%，人均占有0.008亩。居民点及工矿用地89804.2亩，占土地总面积的4.65%，人均占有0.38亩。交通用地7415.7亩，占土地总面积的0.39%，人均占有0.03亩。水域37350.7亩，占土地总面积的1.93%，人均占有0.16亩。未利用809857.5亩，占土地总面积的41.9%，人均占有3.49亩。

在已利用的土地面积中，农、林、牧三项农业用地98.65万亩(农耕地占77.3%，林地包括果园占22.5%，牧草地占0.2%)，占已利用土地面积的88%，非农业建设用地9.72万亩，占已利用土地面积的8.7%，水域用地27350.7亩，占已利用土地面积的3.3%。

草地：柳林县各种牧草地共有11.3万亩（2011年），占全县土地总面积的3.059%。其中，300亩以上的牧坡7块，共计3.3万亩。可分为山地草原类和灌木草地类。主要牧草为山地干草。面积29418.7亩，占300亩以上牧坡面积的88.35%。亩均产青草量200公斤。灌木草地类牧坡属山地灌丛亚类，覆盖度一般在50%以上。属于本科草。面积3878.8亩，占300亩以上牧坡面积的11.65%，亩均产青草量220公斤。

林地：柳林县天然林树种以侧柏、白皮松为主，为多代天然更新的次生林。主要分布在县境东北部，2011年林地面积达到1万亩。 柳林县境内水资源总量多年平均为1.789亿立方米/年。其中，地表水为1.5772亿立方米/年，地下水为0.2208亿立方米/年。

境内低山丘陵区的地下水埋藏较深，三迭纪、二迭纪、石炭纪沉积岩层中，虽含有不太丰富的孔隙裂隙水，但也多从沟谷底呈下降泉出露侧排。三川河河谷平川地区地下水较丰，埋藏较浅，宜于开发利用。

柳林县多年平均地表水和地下浅层水资源可利用量为1.58亿立方米/年。其中，地表水为1.5772亿立方米/年，地下水为0.0029亿立方米/年。保证率P20%、P50%、 P75%、P95%的年水资源可利用量分别为17971.43万立方米、15106.61万立方米、14220.64万立方米、13343.28万立方米。

作为柳林"黑枭"巨头"山西煤老板"陈鸿志的江湖路可谓是非常精彩，他从一方首富再到犯罪入狱，一生跌宕起伏，这篇文章将走进陈鸿志，了解他的江湖路。

陈鸿志出生于1975年，山西柳州人。陈鸿志的家庭并不富裕，父亲是一个铁匠，小时候生活很困难，而他小时候并不喜欢读书，成绩比较差，之后毕业后，当上了一名武警，后来于1998年退伍。

据相关人士透露，陈鸿志因为缺乏基础知识和相关的经验，他曾经回到老家后在一个洗浴中心当了一段时间的洗脚工。但在1999年，在一个县老板的帮助下，陈鸿志创办了属于自己的第一家公司，名叫"星火石料厂"，之后，他又承包了煤矿，也因此获得了人生第一桶金，也算是白手起家。

自那以后，陈鸿志的煤炭事业开始奠定基础，之后在2003年，陈鸿志正式进军商界他借助于煤炭事业，资本和经济实力都得到了很快的增长，同年，陈鸿志正式成立柳林燎原商贸公司，而公司的名字也有着特殊的寓意，寓意为"星星之火，可以燎原。"随后，陈鸿志开始进军煤炭业。

在之后几年间，陈鸿志发展的速度越来越快，承包了大批的煤炭，之后，他将现有的煤矿和洗煤厂整合为山西能源投资集团公司，将自己的业务范围进一步扩大，实力也因此得到了夯实，在后来的一段时间内，当地人对陈鸿志的公司有着这样的评价：柳州南边的事业是邢利斌的，而北边大部分是陈鸿志的范围。

这样的发展速度让人们非常的震惊，陈鸿志凭借着自己的实力和运气打出了属于自己的一片事业，从低谷中成功的他在短时间内占据了一片江山，可谓是非常的励志。

之后，功成名就的陈鸿志做起了慈善事业，为家乡的扶贫工作做出了很大的贡献，并资助了当地很多的贫困学生，在汶川大地震中，公司捐款100万物资，

陈鸿志也因此获得了2006年山西优秀企业家，山西社会扶贫先进个人等多个荣誉，同时他很少会接受媒体的采访和荣誉评选。

如果事情按这样的发展顺序，陈鸿志会变成一个不错的企业家，但是金钱和利益的诱惑让他走上了一条不归路。

陈鸿志的主要业务是发展煤炭，进行煤炭买卖，而就在经营的过程中，他采用了很多暴力手段。

当时，陈鸿志成立了一个保安队，这个保安队在陈鸿志发展煤炭时期发挥了很大的作用，也在煤炭利益的抢夺中帮助了陈鸿志。

而这个保安队的人员什么样的人都有，甚至有些人之前有犯罪前科，而这支队伍在陈鸿志收购、合并煤炭的过程中，多次帮助他打伤村民，非法拘禁他人。各种恶性事情经常发生。

其中有一个名叫邓洼村的地方，因为过度的开采和挖掘，整个村庄的地基下沉的非常严重，村子中周围到处都是裂痕，路面和房屋也遭到了严重的破坏，很多村民被迫离开这里，面对这一切，陈鸿志并没有就此收手，反而加大力度，之后很多村庄都遭到了这样的破坏。

面对这样的行为，人们都没有什么办法，到现在，这些村子因为破坏早就已经变得面目皆非了，人们也因此不能回到那里，安居乐业，关于村子的记忆，也随着破坏渐渐的遗忘在那里。

对于外边的经济收入，陈鸿志运用抢占的手段，很多员工面临着各种各样的强制压制和工资拖欠。

一位曾经就职于陈鸿志公司的员工表示：公司不允许主动离职，要不然拖欠的工资就没有了，而且员工不敢请假，每个部门最多只能有两个人休假，而且还会被扣除当月工资的一半，员工的工资也不像外界传言的那样。

陈鸿志曾经扣发每个员工四个月的工资，这种强制的经济手段让员工不敢擅自离职。

不仅这些，很多人的钱会被锁住，取不出来，陈鸿志公司的工资虽然比当地水平高，但内部的规定很多，员工犯了一点小错，就会被扣工资，一扣就是半个月，员工如果被辞退，之前拖欠的工资一概都不会退还。

而陈鸿志的这些行为不仅让员工深受其害，还给他的商业帝国埋下了很大的隐患。

陈鸿志性格暴烈，好用斗狠，根据媒体报道，陈鸿志长期控制柳州县委书记王宁，还曾经被指当众打柳州县委书记耳光。

而通过对县里主要领导人的控制，陈鸿志将自己的同学、亲人、朋友安排在政府公安、煤管、土地、水利等多个部门，借此为陈鸿志非法占地，越界开采，私挖乱采、涉黑犯罪提供帮助和保护。

2018年7月21日晚间，山西煤炭大厦附近的大楼通道被封锁，而这个地方正是陈鸿志公司的所在地，在长达两个小时的行动后，数十人被带走，之后柳州人大召开紧急会议，宣布免除陈鸿志的人大职务。

第二年，陈鸿志因犯故意伤害罪、强迫交易罪等十余项罪，数罪并罚被判死缓，沦为了阶下囚。法院证实，以陈鸿志为首的黑社会性质组织，早在2006年底就正式形成了，组织成员达78人。

专案组办案民警曾经在采访中说："（陈鸿志）民宅有喷泉，住宅在老宅的基础上翻新，价格非常昂贵，看上去非常奢华。陈鸿志还将黄河河道改修，在自己家门口建起了大坝。

之后，央视还曾以《山西破特大涉黑团伙，暴力敛财巨额财富触目惊心》为题目，全面揭露了陈鸿志案件。

19年的时间，陈鸿志从一无所有到功成名就，也从巅峰回到最初，这所有的事情并不是巧合，从陈鸿志的发展路上，我们可以看出最后的结果都是他之前的所作所为。

不能否认的是，在成名后，陈鸿志也做了一些好事，推动了慈善事业的发展，但是他后来因为金钱和利益，做的那些种种错事，都是他必须要承担的，而他的江湖之路也因此结束了。

莫日和 郭本广 孟尚志 张文忠

作者简介:莫日和,1969年生,男,汉族,广东高州人,硕士,高级工程师,中联煤层气有限责任公司,油气井专业,从事钻探、排采工程技术及管理工作,北京安外大街甲88号,(010)64299374,13041082135,morh998@163.com

(中联煤层气有限责任公司,北京 100011)

摘要:本文从柳林地区地质及储层特征等技术层面上进行分析,采用数值模拟的方法,根据柳林地区不同地点不同的地质特性,设计了对应的排采设备及排采方案,尝试并使用了电潜泵、螺杆泵,游梁泵三种不同类型的泵,首次在该区试验采用丛式井组的煤层气生产方式,使该区的煤层气生产取得了历史上的突破,水平井产量超过了15000m3/d,直井最高产气量达到1800m3/d,应用情况表明,该排采工艺技术能较好地满足柳林地区煤层气井排采的需要,为该区大规模开采煤层气积累了宝贵经验。

关键词:柳林地区 排采技术 排采效果 应用

Brief Discussion About the CBM Well Dewatering Technology in Liulin area

MO Rihe GUO Benguang MENG Shangzhi ZHANG Wenzhong

(China United Coalbed Methane Corporation, Ltd., Beijing 100011, China)

Abstract: This paper analyzed the geology and reservoir characteristics of the LiuLin Areas with the numeri- cal simulation method, according to the different geological characteristics in different locations of the LiuLin dis- trict, corresponding dewatering equipment, scheme and three different type of pumps was designed, including ESP, PCP and beam-pumping unit.As the first experimental test, the use of cluster coalbed methane production wells made a great breakthrough in the production history of the area.The production of the horizontal well exceed 15000 m3/d, and the highest production of a vertical Well reached 1800 m3/d.The application showed that the dewatering technology meet the dewatering needs of coalbed methane in the LiuLin area, and also accumulated the experience for the large-scale production of coalbed methane in the future.

Keywords: Liulin areadewatering technologyDewatering results, application

1 前言

我国的煤层多属于低孔、低渗、低压,如何确定合理的工作制度以保证煤层气产出量的最大化就显得很重要了。排采的好坏往往决定着煤层气产量的大小,是保障煤层气井连续稳定经济排采的重要因素。煤层的渗透率比普通油气藏要低很多,如果排采制度选择不当,很容易给煤层造成伤害,使压裂裂缝闭合,严重时还会导致气井不出气。

鄂尔多斯盆地东缘柳林示范区煤层气资源蕴含量大,煤层物性较好,针对其开展排采制度及设备的研究,形成一整套的烟煤储层排采制度与设备选型规范,是保障煤层气井连续稳定经济排采的前提,对整个柳林示范区形成商业化开采规模很有意义,同时针对该区块的研究对于中国中阶煤煤层气的开发也有很重要的意义。

2 煤层气排采机理

煤层气又称煤层甲烷,煤炭工业称之为煤层瓦斯,是在成煤过程中形成并赋存于煤层中的一种非常规天然气。这种天然气大部分(70%~90%)赋存在煤岩孔隙内表面上,少量呈游离状态存在于煤的割理和其他孔隙、裂隙中,对煤层气进行开采可以为工业和民用提供重要能源同时也可以减少煤矿开采时的瓦斯爆炸事故[1~4]。煤层中天然裂隙或割理通常被水饱和,煤层气吸附在煤上。要采出煤层气,首先要让它从煤中解吸出来。只有排出足够的水,煤层压力降至煤的解吸压力后,煤层气的解吸才能开始。所以与天然气生产不同,煤层气在开始产气之前先要排出煤层中大量的水[5]。

3 地质概述

3.1 含煤地层与煤层

本区块内发育煤层14层,其中山西组5层,自上而下编号为1,2,3,4(3+4),5号煤层太原组9层,自上而下编号为6上,6,7,7下,8+9,9下,10,10下,11号。其中山西组的2,3,4(3+4),5号煤层,太原组的8+9,10号煤为主力煤层,(3+4)号煤层厚度0.04~6.05m,平均为2.81m。全区发育。煤层结构简单,局部含1~3层炭质泥岩或泥岩夹矸,夹矸单层厚度为0.05~0.50m。5号煤煤层层位较稳定,煤厚0~5.04m,平均厚为2.70m。8+9号煤煤层厚度为0.79~10.30m,平均厚度为5.11m,全区稳定。

3.2 煤层吸附特征

该区块内煤层变质程度较高,吸附能力较强。据区块内煤层气井山西组3+4号煤层的朗格缪尔体积为18.34~22.45m3/t,平均20.70m3/t,朗格缪尔压力为1.49~3.52MPa,平均2.27MPa5号煤层的朗格缪尔体积为13.14~23.21m3/t,平均19.65m3/t,朗格缪尔压力为1.73~2.64MPa,平均2.36MPa8+9(8+9+10)号煤层的朗格缪尔体积为16.10~25.54m3/t,平均22.48m3/t,朗格缪尔压力为1.27~3.18MPa,平均1.96MPa。平均朗格缪尔体积20.94m3/t,朗格缪尔压力2.2MPa。

3.3 含气饱和度

柳林示范点内煤的兰氏体积(最大吸附量)为18.34~24.43m3/t,平均为21.38m3/t。测试结果表明,煤储层的吸附能力是比较强的。煤层含气饱和度一般为60.22%~75.10%,平均为66.73%。柳林示范点的煤储层大部分处于欠饱和状态。

3.4 渗透率

山西组4(3+4)号煤层的渗透率在0.011~2.80mD之间,5号煤层的渗透率在0.06~2.26mD之间太原组8+9+10号煤层的渗透率在0.005~24.80mD之间。平均渗透率为3.93mD。可见该区块煤层的渗透率相对较高,且变化范围较大,随煤变质程度及埋深的变化相关系不明显,各向异性及非均质性显著。

3.5 储层压力

该区块4(3+4)号煤层的储层压力为2.58~8.33MPa,平均为5.79MPa,压力梯度为0.46~1.12MPa/100m,平均为0.84MPa/100m5号煤层的储层压力为2.92~8.41MPa,平均为6.01MPa,压力梯度为0.60~1.11MPa/100m,平均为0.83MPa/100m8+9(8+9+10)号煤层的储层压力为3.31~7.46MPa,平均为6.47MPa,压力梯度为0.53~1.174MPa/100m,平均为0.85MPa/100m。可见该区块内储层压力较大,压力梯度一般小于静水压力梯度(0.98MPa/100m),为低压异常状态。

3.6 区域水文地质条件

区域主要含水层有奥陶系及石炭系灰岩岩溶、裂缝含水层二叠、三叠系砂岩裂缝含水层第三、第四系砂砾石(岩)孔隙含水层。

奥陶系中下统的石灰岩、泥灰岩、白云岩厚度为400~600m。主要出露于煤田外围。奥陶系为浅海相沉积层,其中以上马家沟组岩溶发育程度最高,富水性最强,峰峰组次之,下马家沟组较弱。下统冶里组、亮甲山组一般岩溶裂隙不发育,富水性弱,但局部破碎带岩溶发育,富水性强。本层含丰富岩溶水,是区域性主要含水层。水型主要有NaH-CO3和NaCl型。该含水层上覆有较发育的泥页岩、铝土岩隔水层,离煤层距离较大,因此对煤层的影响较小。

石炭系上统太原组灰岩岩溶、裂隙含水层由5层灰岩组成,总厚度约20m左右,出露范围小,岩溶、裂隙一般不太发育,岩溶以溶隙、小溶孔为主,且多被方解石充填,富水性较弱区块东缘浅埋区一带,岩溶发育,呈蜂窝状,连通性好,接受补给容易,富水性较强。由于岩溶裂隙发育的不均一性,富水性在不同地点差别较大。水位标高在789.31~814.74m之间,水型多为NaHCO3和NaCl型,矿化度为1190~3210mg/L。

3.7 煤层含水性

柳林试验区煤层水来源受区域水文地质条件制约,主要有地表水和含水层水,断层水不发育。地表水源主要是三川河流水,在试验区东部上游区域,河水向煤系注入或渗透,对煤层水起到一定补给作用。区域含水层是试验区煤层水的主要来源,它的强弱决定了煤层水的大小。柳林地区生产井产水量变化很大,北部区块产水量很大,而南部区块产水量很小,大体上是北高南低,东高西低,与构造走向基本一致。南部地区煤层顶、底板皆为泥质岩,供水性差,渗透到煤层中的水极少。

4 排采设备选型

根据柳林地区煤层气特点,排采方式优选思路主要考虑以下三点:一是尽可能降低井底流压以便充分降低储层压力二是考虑泵受气体影响等因素三是确定煤层的供液能力。

设备选用的方法是在生产工作制度中,选择多种排采方式。例如:区块南部低产水量或后期产水量较小的煤层气井,选用工作制度便于调整、液面比较好控制的变速调控抽油机、数控抽油机等[6]。而在北部区域,煤层气井产水量大供液能力强(通常日产水量大于100m3),前期考虑以排水为主,选择大泵来加强排水降压,通常采用螺杆泵、大直径游梁泵及电潜泵。

4.1 游梁泵

游梁泵(抽油机)生产较稳定,检泵周期长,技术、管理都比较成熟。但排量不能过高,且需考虑气体的影响因素。柳林南部杨家峪地区储层供水不足,产水量少,适合采用的就是游梁泵排采工艺,连续生产6个多月,目前泵况仍然良好。在国内众多煤层气勘探开发作业中,常用的排采作业方式是游梁泵排水采气工艺,应用效果非常好。在该区南部采用5型抽油机,能充分满足生产需要。

4.2 螺杆泵

螺杆泵主要由地面驱动装置和井下泵所组成。螺杆泵的优点是气体、煤粉、压裂砂对螺杆泵的影响相对较小,和游梁泵比较,螺杆泵成本低、安装简单、占地面积小,螺杆泵在生产时一般将吸入口下到煤层以下,这样可以使油管中尽量只产水少产气。它的缺点是投产初期,如地层煤粉过多会使螺杆泵卡死而造成抽油杆拧断,而且当扭矩较大时容易发生井下事故,检泵周期一般比较短。日产水量60m3/d以下,使用GLB600-23型即可,如果日产水量接近150m3/d,用GLB900-18型泵效果较好,如果超过150m3/d,就应该选用GLB900-23的泵。

柳林北部地区产水量一般在50~200m3/d,因此在北部普遍采用螺杆泵,使用证明螺杆泵很好地完成排水采气任务。

4.3 电潜泵

当产量超过200m3/d可以考虑使用电潜泵,选择型号是具体看排量以及下泵深度,另外在大斜度的定向井中使用电潜泵可有效防止油管、油杆偏磨引起的油管事故。目前用到的电潜泵有QYB98-200/700,GQYB1M01-220/700,QYB98-300/700-N8三种。在北部区域,个别直井及水平井产水量较大,我们选用了电潜泵,在水平井中使用排液量达300m3/d,较好地完成了排水降压的需要。

5 井下管柱及工具选择[7~8]

(1)油管、油杆的选择,要满足载荷的需要,在北部产水量大的井中适用89mm的油管、22mm或25m的油杆(图1),在南部则适用73mm的油管和22mm抽油杆(图2)。

(2)泵径的选择:要尽量满足排液时最大产液量的要求且泵径还不能选择过大,因为泵径越大则悬点载荷越大,对抽油杆及整个排采系统要求更高。柳林南部一般选用38mm管式组合泵,冲程选用2.1m,冲次1~1.5次/min,可以满足该区排量小于10m3/d施工的要求。

6 排采制度的选择[9]

合理的排采速度是煤层气高产的保障。如果排采速率过大,液面下降速度过快会使有潜力的煤层气井排采半径缩短、发生速敏效应、支撑剂颗粒镶嵌煤层、裂缝闭合现象来临较快、渗透率迅速降低,进而造成单井产气量低。如果排采速度过小,经济上又不能达到要求。我们借助ECLIPSE建立的模型,充分考虑压敏效应、速敏效应的影响。

图1 螺杆泵井下管柱结构

图2 游梁泵井下管柱结构

通过模拟结果可知,随着降液速度的增加,峰值产量以及累计产量逐渐增加,最后趋于平缓。推荐3,4,5层采用每天降液面6m的速度,计算出来的结果符合杨家峪地区实际降液5~10m的情况。

7 煤层气排采工艺技术的应用

7.1 防气措施

将泵放置到煤层以下。排水泵以下安装沉降式气锚或者螺旋式气锚。

7.2 防煤粉措施

泵以下安装绕丝筛管、沉砂管、“小泵慢抽”、“间歇式排采”时使用防砂卡泵(实心柱塞泵)。

7.3 排采方案

满足生产井排采技术要求,随井的动态变化作相应调整,初期采用定压排采,生产中定产排采。

(1)将泵、计量流程调试至正常工作状态,排采尽量保持连续性。

(2)确定解吸压力,根据解吸压力将排液分为三个阶段:

初期排液阶段:开始排采,当液面降至解吸压力点以上200m左右时,主要是排水降液,降液速度可控制在不大于15米/天,此阶段大约需要1~2个月。

稳定排液阶段:解吸压力点以上200m至煤层以上100m,此阶段可进一步降低排液速度,控制在每天5~10m,此阶段大约需要2个月。

稳定生产阶段:煤层以上100m至煤层,此为稳定生产阶段,保证抽油机等设备平稳运行,液面稳定,以保障平稳连续产气。

图3 丛式井组井眼轨迹

7.4 丛式井组试验

丛式井是在同一井场,钻探多个井眼的油气开发技术,其优点是节约用地、节约钻前工程投资,便于生产管理。针对柳林煤层气气探区地面多为高山林地及良田熟土的特点,在反复论证、试点、总结和不断完善基础上,大力应用大斜度井、水平井等井筒技术,试验推广应用丛式井组。应用丛式井的井组同场部署5口井(图3),每个井组修建一套废水池和清污分流系统,有效保护了耕地面积,有力推动公司向集约型、清洁型、节约型发展,全面提高投资综合效益。

丛式井组的排采设备选用基本与普通直井相同,在井斜不大,产水量较低的情况下,选用游梁泵,如果井斜大于40°,就考虑选用电潜泵。在我们的井组中,4口井选用游梁泵,1口选有电潜泵。试验表明,选用的排采设备很好地完成了经久耐用和排水降压的目的。

7.5 应用效果

形成了一套适合烟煤的直井、水平井排采制度和工艺技术,排采效果好。在该区首次实现了水平井单井产量突破15000m3/d(图4),直井单井产1000m3/d以上,最高达1800m3/d(图5)。

图4 水平井排采曲线

8 结论

(1)针对煤层气排采生产需要,展开了煤层气排采工艺技术的攻关、配套及初步尝试。形成了一套适合柳林地区不同地区、不同产层的排采设备及配套工艺技术。

图5 直井排采曲线

图6 丛式煤层气生产井组

(2)根据煤层气井排采的特点,通过对柳林煤层气井的井下管柱及地面流程设计,引入无级数控抽油机、永久监测压力,较好地完成了排采的施工及资料录取的要求,为该区的大规模开发奠定了基础。

(3)尝试了适合该区丛式井组(图6)的排采设备及工艺,为该区大规模应用丛式井组进行开发创造了条件,丛式井组占地少、易于管理、在地形复杂的柳林地区将会显著提高煤层气开发的整体效益。

参考文献

康永尚等.2008.我国煤层气井排采工作制度探讨,天然气地球科学

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Palmer I D,Metcalfe R S,Yee et al.1996.煤层甲烷储层评价及生产技术[M].秦勇,曾勇泽.徐州:中国矿业大学出版社,4~68

张文忠 周尚忠 孟尚志 赵军 莫日和

( 中联煤层气有限责任公司 北京 100011)

摘 要: 柳林区块位于山西省西部，西邻黄河，前期勘探和试生产显示该区块煤层气勘探开发具有广阔的前景。为尽快在该地区实现煤层气商业化生产，最大限度地满足当地对煤层气资源的需求，寻找煤层气富集高产区显得至关重要。本文根据柳林地区煤层气赋存特征与地下水化学场、动力场的耦合关系，探讨了水文地质条件与煤层气富集成藏的关系，结果显示柳林区块地下水顺地层向西部深处流动，越往西部深处水动力越弱，越有利于煤层气的富集成藏。

关键词: 柳林区块 煤层气 水文地质条件 富集成藏

基金项目: 国家科技重大专项 “大型油气田及煤层气开发”项目 62 ( 2011ZX05062)

作者简介: 张文忠，男，工程师，1979 年出生，博士，2009 年毕业于中国地质大学 ( 北京) ，现在中联煤层气有限责任公司工作，电话: 01064297957，邮箱: zwz98413@163. com。

Hydrogeologic Conditions and Its Influence on Coalbed Methane Accumulation in Liulin Block，Shanxi Province

ZHANG Wenzhong ZHOU Shangzhong MENG Shangzhi ZHAO Jun MO Rihe

( China United Coalbed Methane Co. ，Ltd. ，Beijing 100011，China)

Abstract: Liulin Block lies in the west of Shanxi Province，previous exploration and trial production indi- cates that this block has vast potential for future development. For the purpose of realizing CBM commercial produc- tion，it’ s vital to find CBM-rich areas and high-yield areas. According to the spatial coupling relation of CBM ac- cumulation with groundwater geochemical field and dynamic field，this paper discusses the relationship between hydrogeologic conditions and CBM accumulation. The result shows the ground water of Liulin Block flows from northeast to southwest，the hydrodynamic condition is weak in the west and it is more suitable for CBM accumula- tion.

Keywords: Liulin Blockcoalbed methanehydrogeologic conditionaccumulation

煤层气是煤在煤化作用过程中生成，主要以吸附状态赋存于煤层内的以 CH4为主要成分的非常规天然气。煤层气是优质的能源和基础化工原料，具有热值高、污染少、安全性高的特点，是石油和天然气等常规地质能源的重要补充。煤层气同时又是一种有害的危险气体，煤层气中CH4的温室效应约是CO2的21倍，对大气臭氧层造成的破坏是CO2的7倍(赵庆波等，1998)，对生态环境破坏性极强煤层气的易燃易爆性也严重危及着煤矿的安全生产，因此，对煤层气有效利用，对于缓解我国能源供应的紧张局面、减少温室气体排放、提高煤矿的安全生产及拉动其他相关产业的发展具有重要的意义。

柳林区块位于山西省西部，河东煤田中部，西邻黄河，面积约183km2。柳林区块位于鄂尔多斯盆地东缘中部的离石鼻状构造上，主体构造为一个弧顶向西突出的弧状褶皱。区块内断层较少，仅在区块北部发育由聚财塔南北正断层组成的地堑及其派生的小型断层。柳林地区发育煤层14层，其中山西组5层，自上而下编号为1、2、3、4(3+4)、5号煤层太原组9层，自上而下编号为6上、6、7、7下、8+9、9下、10、10下、11号煤层。其中山西组的2、3、4(3+4)、5号煤层，太原组的8+9、10号煤层为煤层气勘探开发的主力煤层(任光军等，2008)。

1 柳林区块水文地质条件概述

1.1 含水层类型及分布

柳林地区有六套主要含水层组，分别是:奥陶系中统石灰岩岩溶裂隙含水层组、石炭系上统太原组灰岩岩溶裂隙含水层组、二叠系下统山西组砂岩裂隙含水层组、二叠系上、下石盒子组和石千峰组砂岩裂隙含水层组、三叠系砂岩裂隙含水层组与新近系、第四系砂砾石(岩)孔隙含水层组(图1)。其中石炭系上统太原组灰岩岩溶裂隙含水层组和二叠系下统山西组砂岩裂隙含水层组是与煤层气开采直接相关的两套含水层组。

奥陶系中统石灰岩岩溶裂隙含水层组由上、下马家沟组和峰峰组组成，为一套以石灰岩、泥灰岩、白云岩等碳酸盐岩为主的浅海相沉积，在柳林区块以东外围大面积出露，该套含水层组呈单斜构造，自东向西埋深逐渐增大，含有丰富的岩溶水，是区域的主要含水层系。

石炭系上统太原组灰岩岩溶裂隙含水层组主要由石炭系上统太原组间夹于碎屑岩中的5层石灰岩(L1－L5)组成，在区块东部的大沟谷中零星出露，由东向西，埋深逐渐增大(图2)。储水空间主要是构造、溶蚀裂隙以及溶蚀孔洞，富水性在不同地点差别较大。柳林区块东缘岩溶发育，连通性好，接受补给容易，富水性较强。向西随着地层埋深的逐渐增大，灰岩的岩溶、裂隙逐渐变得不是很发育，富水性也逐渐变差，总体来说，该套含水层组的富水性是较强的。

二叠系下统山西组砂岩裂隙含水层组由K3砂岩组成，在柳林区块东界外围有零星出露，含水层砂岩裂隙大部分充填方解石脉或钙质薄膜，开启性、连通性较差，储水空间小，富水性较弱。

二叠系上、下石盒子组和石千峰组砂岩裂隙含水层由下石盒子组K4砂岩及上石盒子组和石千峰组的砂岩组成。K4砂岩节理、裂隙较发育，由于开启性差，且多充填方解石脉或钙质薄膜，再加上补给条件的限制，富水性差。上石盒子组和石千峰组砂岩富水性也较弱。

三叠系砂岩裂隙含水层组以砂岩裂隙含水层为主，在柳林区块西南部与聚财塔地堑中出露，其富水性较差。

图1 柳林区块含水层系划分图

新近系、第四系砂砾石(岩)孔隙含水层组中孔隙发育，接受大气降水补给，形成孔隙潜水，受地形、补给条件及其分布面积的限制，富水性一般不强，经短途径流即排向河道或沟底补给地表水或渗入下伏岩层裂隙中，集中排泄时形成下降泉。

1.2 流体场特征

1.2.1 地下水补、径、排条件

柳林区块地层总体向西倾伏，区域水文地质条件简单，为一西倾宽缓单斜蓄水构造，大气降水和东部灰岩的侧向补给是区块内所有地下水的主要补给源，有时大气降水成为各主要含水层唯一的补给源。地表河流多为季节性河流，不利于地下水补给或者补给量很小。受单斜构造的控制，柳林区块各主要含水层基本上都是在东部地层出露区接受大气降水的补给，然后由浅部流向深部。

图2 柳林区块水文地质简易剖面图

柳林区块地下水水位高程呈北高南低、东高西低的总体背景。地下水主要表现为顺层向深部流动，随侧向距离的延长，径流强度逐渐减弱。在山西组埋深大于500m处，地下水径流速度已经很缓慢，地下水径流基本处于滞流状。煤层底部奥陶系地层也表现出东、北部较高，逐渐向西、南部降低的一致趋势。

根据围岩含水层对煤层供水强弱，将柳林区块煤层水分为三种类型。①煤层顶板为灰岩溶蚀孔型含水层，对煤层供水较为充足，煤层产水量大，石炭系太原组8号煤层属于此种类型②煤层顶板或底板为砂岩孔隙、裂隙型含水层，对煤层供水有限，煤层产水量一般不大，二叠系山西组4号煤层属于此种类型③煤层顶、底板皆为泥质岩，供水性差，渗透到煤层中的水极少，只有在断层或裂隙发育的部位才能提供给煤层，山西组5号煤层属于该种类型。

1.2.2 地下水化学特征

水化学成分是地下水运动的真实记录。煤层水化学研究是为了阐明地下水循环特征。柳林区块煤层水化学成分阴离子以HCO－3为主，含量一般2100～2400mg/L，8号煤层水的HCO－3含量略高于4、5号煤层水其次是Cl－，另外含有少量CO－3和SO2－4。阳离子以Na+占主导，含量1300～1800mg/L，还含有少量K+、Ca2+、Mg2+和NH+4pH值6.7～8.2。

柳林区块4、5号煤层水矿化度高于8、9号煤层水，反映8、9号煤层水的活跃程度较高，4、5号煤层气富集的水文地质条件要好于8、9号煤层。

2 水文地质条件与煤层气富集的关系

2.1 水文地质控气作用

煤系地层的水文地质条件是影响煤层气富集、保存、成藏及开采的重要地质因素之一。不同水文地质条件下，煤层瓦斯的富存条件不同，含气饱和度不同，造成煤层瓦斯含量的差别很大。某些水文地质条件对煤层瓦斯保存有利，而有些水文地质条件对煤层瓦斯保存却十分不利。水文地质控气作用可概括为三种特征:①水力运移逸散控气作用②水力封闭控气作用③水力封堵控气作用(叶建平等，2001)。水力封闭作用和水力封堵作用有利于煤层气的保存，而水力运移逸散作用则造成煤层气的散失。一般而言，地下水压力大，煤层气含量高，反之则低。地下水的强径流带煤层气含量低，而滞流带煤层气含量高。

2.1.1 水力运移逸散控气作用

水力运移逸散控气作用常见于导水性强的断层构造发育区，通过导水断层或裂隙，沟通煤层与含水层，水文地质单元的补、径、排系统完善，含水层富水性与水动力强，含水层与煤层水力联系较好，在地下水的运动过程中，地下水携带煤层中气体运移而逸散。

2.1.2 水力封闭控气作用

水力封闭控气作用发生于断裂不甚发育的宽缓向斜或单斜中，而且断裂构造主要为不导水性断裂，特别是一些边界断层，具有挤压、逆掩性质，成为隔水边界。水力封闭控气作用一般发生在深部，地下水通过压力传递作用，使煤层气吸附于煤中，煤层气相对富集而不发生运移，煤层含气量较高。

2.1.3 水力封堵控气作用

水力封堵控气作用常见于不对称向斜或单斜中。在一定压力差条件下，煤层气从高压力区向低压力区渗流，或者说由深部向浅部渗流。压力降低使煤层气解吸，因此在煤层露头及浅部是煤层气逸散带。如果含水层或煤层从露头接受补给，地下水顺层由浅部向深部运动，则煤层中向上扩散的气体将被封堵，致使煤层气聚集。

2.2 地下水化学特征对煤层气成藏的影响

对于含煤地层来说，不同类型的地下水反映不同的矿化度、盐度，而不同的矿化度、盐度对煤层气藏的影响不尽相同。因此，不同类型的地下水对煤层气成藏起着不同的作用。按地层水的化学性质，可将地层水分为CaCl2型、NaHCO3型和Na2SO4型三类。一般CaCl2型水是深层成因水，往往位于承压区，具有较高的矿化度。承压水封闭区煤层封闭条件较好，煤层气成藏条件有利，但承压水区煤层埋深往往大于1000m，孔渗条件较差，虽利于成藏，但不利于煤层气的开发。低矿化度的Na2SO4型地下水是地表补给水的标志，处于补给区或泄水区附近，煤层埋深较浅或侧向煤层已出露地表，是地表水沿露头区渗入煤层后产生水力交替的产物，常常与甲烷风化带相对应，煤层气成藏条件差。NaHCO3型地下水的矿化度介于前两者之间，煤层埋深主要在250～1000m之间，煤层埋藏适中，水力交替滞缓，在渗入水与地层水的接触面水流相反，产生局部滞流带，地层水流动不畅而形成超压，从而形成封堵型煤层气藏。

2.3 柳林区块煤层气富集特点

柳林区块地层水以NaHCO3型为主，局部地区有CaCl2或Na2SO4型(图3)，总矿化度东低西高，纵向上，总矿化度由浅到深有逐渐增大的趋势，山西组地层水的Cl－含量明显高于太原组，反映了山西组地层水的封闭性要好于太原组。柳林区块上古生界煤系地层水化学特征显示出该区块的地层水与地表连通，但属较稳定承压水动力系统，相对较高矿化度的NaHCO3水型显示其对烃类的较好保存条件，并且在400m左右的埋深，Cl－含量能达到1000mg/L左右，为很有利于煤层气富集的水化学条件(王明明等，1998)。

图3 柳林区块山西组地下水化学类型分布图

综合来讲，可根据柳林地区煤层气赋存特征与地下水化学场、动力场的耦合关系，来探讨水文地质条件与煤层气富集的关系。水文地质参数、水位标高、矿化度、影响半径，都将对煤层气的生产能力产生显著影响。高含气带分布规律与地下水系统划分、水动力条件、矿化度分布规律具有对应关系。就柳林地区的水动力条件和水文地球化学特征来说，地下水顺地层向西部深处流动，且越往西部深处矿化度越大、水动力越弱，对煤层气富集越有利。

3 柳林区块煤层气成藏模式

柳林区块太原组与山西组煤层以焦煤、瘦煤为主，煤层气的富集表现为高含气量与厚煤带的叠合区域。埋深与水动力条件在很大程度上控制了煤层气的富集程度。

3.1 太原组煤层气成藏模式

太原组8+9、10号煤层为单斜水动力封闭成藏(图4)。由于补给区与径流区均在柳林区块外，柳林区块多为弱径流与滞流环境，有利于煤层气的保存。由北东向南西方向，随埋深加大，地层压力增加，煤层含气量相应增高。区块西南方向地下水径流作用弱，理论上有利于煤层气富集保存，虽然吨煤含气量可观，但由于富水性强，储层压力大，排水降压困难。加之煤层在此分岔变薄的趋势，不利于煤层气开发。

图4 柳林区块太原组单斜水压封闭成藏模式图

3.2 山西组煤层气成藏模式

山西组3+4、5号煤层顶板主要为泥岩封盖，局部为粉砂岩，顶底板含水性较弱，虽然存在顶板砂岩裂隙含水层，但整体上不存在水动力运移逸散作用，含气饱和度达90%以上，为区域有效盖层气压封闭成藏(图5)。煤层厚度与埋深是煤层气富集的主控因素，柳林区块煤层含气量整体上随埋深增加逐渐增大，厚煤带发育区为煤层气富集的有利地区。

图5 柳林区块山西组盖层气压封闭成藏模式图

4 结论

水动力条件直接影响着地层压力分布及流体的运移，由此改变吸附气与溶解气和游离气间原有的平衡，从而影响到煤层气的富集与保存。

柳林区块太原组8号煤层与顶板灰岩为同一水动力系统，由于煤岩基质和地层水中存在较大的浓度梯度，煤岩中甲烷气体不断向上逸散，继而被交替地层水带走而难以保存在煤层中。因此，柳林区块太原组煤层整体含气饱和度偏低，含水饱和度较高，对后期排水降压不利。

柳林区块山西组3+4、5号煤层顶板主要为泥岩封盖，局部为粉砂岩，顶底板含水性较弱，虽然存在顶板砂岩裂隙含水层，但整体上不存在水动力运移逸散作用，含气饱和度达90%以上，煤层气开采条件较好。

参考文献

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赵庆波，刘兵，姚超等.1998.世界煤层气工业发展现状［M］.北京:地质出版社，1～2

1号矿在邓家庄村，2号矿在军渡后面。

1号矿比较正常出产和车辆都比较多！2号矿经常停，不知道为什么车也少！估计是经常闹村矿矛盾或者是他们内部问题！

这两个煤矿都是东辉集团的