滇东—黔西地区晚二叠世煤层割理研究及其在煤层气勘探中的意义

介绍了割理识别准则、面割理和端割理的区分及严格定义、割理级别、割理的研究内容、割理的形成以及割理对煤层渗透性的控制作用。对滇东－黔西地区晚二叠世煤层数个向斜井下二十五块煤样,经制煤片,运用定性、定量分析和显微镜下观测相结合的方法,对煤裂隙（割理）进行系统的研究和比较,得出结论：数个向斜中,盘关向斜和格目底向斜煤样煤层裂隙（割理）普遍发育良好。     

沁水盆地煤层割理的充填特征及形成过程

煤层作为煤层气的源岩和储集层,与常规天然气储层不同在于煤储层是一种双孔隙岩层,由基质孔隙和裂隙组成,且有自身独特的割理系统,基质孔隙和割理的大小、形态、孔隙度和连通性等决定了煤层气的储集、运移和产出,其中以割理系统对煤层气的产出最为重要。本文以沁水煤田为例,对煤层割理、割理填充物类型、充填方式、自生矿物形成时代进行了研究,总结了填充物形成的先后顺序,并根据填充物的形成时代、煤层埋藏史等提出了割理形成的3种机制：埋藏增压机制;岩浆诱发机制;抬升卸压机制。     

煤层气勘探开发中的割理研究

介绍了割理的识别准则、组合类型、面割理和端割理的严格定义、割理的研究内容、割理形成的地质控制因素和割理对煤层渗透性的控制作用。      

煤层割理在煤层气开发中的试验研究

根据煤层割理渗透率的各向异性,采用垂直面割理和平行面割理两个方向布置钻孔抽放煤层气。测定研究表明:垂直面割理方向钻孔初始瓦斯抽放百米流量是平行面割理方向钻孔的1.2倍,衰减系数比平行面割理方向钻孔减少了53.7%。垂直面割理方向钻孔的抽放量在任何相应时期都大于平行面割理方向钻孔的抽放量。从而得出:垂直面割理方向钻孔抽放效果明显优于平行面割理方向钻孔,为探索提高煤层气抽放量找到了一条途径。      

准格尔煤田储层孔隙—割理系统非均质性及其与煤岩组成之间的关系

从野外和矿井观察统计、光学显微镜观测以及压汞、低温液氮吸附、渗透率实验室测试三个研究层次入手，对影响煤层渗透率各向异性的岩石学因素进行了分析。结果表明：在煤级相似的条件下，煤的“基质渗透性”似乎主要取决于煤层的物质组成；若煤层物质组成相似，则同一地区不同煤层或不同地区同一煤层之间渗透性的差异可能主要起因于受割理发育程度所控制的“割理渗透性”；煤层中不同煤岩类型条带的空间分布特征是决定煤层渗透性各向异性的一个重要因素。     

煤层割理的形成机理及在煤层气勘探开发评价中的意义

在系统研究鄂尔多斯东缘晚古生代煤层割理的基础上，结合煤化作用和油气生成研究新成果，对煤层割理的形成机理进行了探讨。认为割理是煤化作用过程中，煤因生成水、烃及其它气体而产生收缩内应力和高孔隙流体压力，当其超过煤的力学强度时，致使煤发生张性破裂而形成。割理的原始走向受割理形成时期的古地应力场控制。进而指出中变质光亮煤和半亮煤中割理最发育，因此这些煤层分布区是煤层气勘探开发的优选靶区。     

山西晋城矿区成庄井田3号煤储层的物性研究

对研究区内3号煤储层的几何形态、割理和孔隙系统进行了研究,并引入了储层结构综合指数(SI)来评价研究区内煤层透气性特征和甲烷运移能力,并得出了如下结论:①全区煤层厚度稳定,是煤层甲烷的良好储集层;②根据全区割理发育程度推测出,构造主应力来自NE-SW方向;③通过孔隙系统研究,3号煤层基本上属于非渗透性储层;④成庄井田3号煤层结构综合指数(SI)等值线平面图,显示了煤层透气性由东北向西南呈逐渐变差的趋势。     

沁水盆地煤与煤层气地质条件

沁水盆地位于山西省东南部,含煤面积29 500km^2,煤炭储量5 100亿t,为特大型含煤盆地。通过分析沁水盆地煤层埋深、厚度、构造特征、顶底板岩性及煤储层特征,认为该区主要煤层含气量高,煤层割理、裂隙发育,煤变质程度高,煤层厚度大、埋深适度,构造简单,煤层气资源量大,产出条件优良,是我国煤层气勘探开发最有利的地区之一。     

有效应力对保德区块煤储层渗透率影响研究

通过有效应力单因素影响保德区块煤岩气体渗流实验,分析了煤岩渗透率应力敏感性以及割理压缩系数变化特征.结果表明:保德区块煤储层渗透率与有效应力呈负指数函数关系;煤层埋深越深,煤岩渗透率变化幅度越小,渗透率应力敏感性下降。渗透率损害系数的线性函数拟合相关系数较低,应力敏感系数的负指数函数拟合相关系数较高,应力敏感系数比渗透率损害系数更具规律性。在高有效应力阶段,煤岩割理压缩系数更趋近于常数,低有效应力阶段,割理压缩系数应视为变量。     

中国煤储层渗透率主控因素和煤层气开发对策

我国煤储层渗透率比美国煤储层渗透率低1~2个数量级,低渗透率是制约我国煤层气勘探开发的主要因素之一,本文系统分析了我国煤储层渗透率的主控因素。研究表明,煤储层的渗透率主要受煤体结构、宏观裂隙以及割理/裂隙系统充填状况和现今地应力等因素的控制,适度构造变形产生的碎裂煤中因宏观裂隙发育导致其渗透率高于原生结构煤的渗透率,但强烈构造变形形成的碎粒煤和糜棱煤则使渗透率降低;割理/裂隙系统矿物充填和高应力不利于渗透率保存。在不同地区,控制煤储层渗透率的关键因素不同,针对性对策是煤层气开发的关键:针对复杂煤体结构,在压裂井层优选时要在煤体结构测井解释的基础上考虑避开糜棱煤;针对我国华北地区石炭—二叠系煤层割理/裂隙普遍以方解石充填为主的煤储层低渗透成因,建议探索和开发酸化压裂一体化储层增透技术;针对高应力和地应力类型在垂向上的转换,在压前搞清应力强度和类型的基础上,控制水力压裂隙高度以避免沟通煤层围岩含水层;针对煤储层的应力敏感性和高应力状态,建议采用逐级降压制度,以提高单井的累计产气量。     

山西省石楼北区块构造应力场对煤层气分布的影响

通过对石楼北区块岩层与煤层中大量的节理产状分析,厘定了4套节理配套关系,并在此基础上恢复了4期构造应力场特征。研究认为:本区的节理走向以NWW—NNW、NNE—NE向为主,为燕山期NW—SE向和喜马拉雅期NE—SW向的构造应力作用下形成。多期构造应力的共同作用形成了煤层大密度割理,且煤层一组主要割理方向与现代应力场最大主应力方向较为一致,促进了煤割理的张开,提高了渗透率。煤层与围岩中节理产状的偏差,且节理裂隙中充填方解石,为煤层气的封闭与保存提供了有利的地质条件。煤层上覆岩层较软且节理密集时容易出现低应力差,造成煤层气富集,据此预测了研究区煤层气富集区。     

滇东-黔西地区晚二叠世煤岩及煤层气储层物性分析

本文以丰富的地质资料对滇东－黔西地区晚二叠世煤岩分布的割理（裂隙）,吸附、孔隙溶积、镜质组含量、含气性、灰分产率等进行了较为系统的研究,初步建立了煤炭与煤层气储层物性的关系,提出了镜质组含量的煤炭类型有较好的煤层气储集物性条件。     

不同水力割缝布置方式对卸压防突效果影响数值模拟

随着浅部煤炭资源逐渐枯竭,我国煤矿相继进入深部开采阶段,煤与瓦斯突出灾害愈趋严重,采用水力割缝技术对煤体卸压是煤与瓦斯突出防治的一种有效手段。以平顶山某煤矿深部突出煤层为例,进行了不同水力割缝布置方式对煤层卸压防突效果影响的数值模拟研究。计算了水力割缝切割煤体横向深度,建立了水力割缝三维有限元模型,数值模拟得到了三种水力割缝布置方式（平行、菱形、交错）对煤体X、Y向应力场影响变化规律。结果表明：交错排列的水力割缝布置方式导致应力降影响范围几乎覆盖整个煤层,X向、Y向应力降显著,应力降幅度分别为91.6%、97.8%,均大于其他两种布置方式。因此交错排列的水力割缝布置方式既可以满足卸压范围需要,同时也能够较好释放深部煤层应力,卸压防突效果较好。     

华北地区煤层渗透性及主要地质控制因素

以华北地区柳林和安阳试验区为例,综合多种统计数据和测试成果,对煤层的渗透性及主要地质控制因素进行深入研究和探讨。研究表明,控制煤层渗透性的主要地质因素为割理的发育程度,其次为有效地应力、外生裂隙和煤体结构等。而煤的变质程度及镜质组含量又制约着割理的发育。      

煤中弱面对煤岩抗拉强度影响的力学试验分析

准确测量和计算抗拉强度是进行煤岩物理力学性质研究以及开展煤层气井水力压裂设计的重要前提。首先开展了不同面割理倾角下的煤岩巴西劈裂试验,分析煤岩试样抗拉强度随面割理倾角的变化规律,推导了考虑不同面割理倾角和割理密度影响下的煤岩抗拉强度计算模型,并分析了煤岩层理对抗拉强度计算结果的影响。理论计算和试验结果对比分析表明,割理发育方向对抗拉强度有显著的影响,但层理对强度的影响并不显著。该研究对于进行煤层钻井井壁稳定性评价以及后续的压裂施工设计具有理论指导意义。     

盘县马依东二井田煤层气赋存特征与开发利用前景

根据煤田地质勘查和煤层气参数井资料,对六盘水煤田盘南背斜南东翼马依东二井田煤层气赋存的地质条件和煤层气储层特征进行了分析,认为井田内煤层气含量与煤层厚度、煤层埋深、煤层割理发育程度、围岩气密性呈正相关,在压扭断裂和走向转折部位煤层气易于富集、储存,含气量高;张性断裂部位煤层气易溢出扩放,含气量偏低。初步预测井田内煤层气总资源量166.2亿m3,煤层埋藏深度在700m以浅,有利于煤层气的开发。     

恩洪煤层气盆地构造特征

研究煤层气开采条件,首先要解决构造问题,而构造机理研究又是解决构造问题的核心。煤层具有天然裂隙系统,煤中的裂隙系统(割理)的形成、煤化作用与当地的构造特征密切相关,裂隙系统的好坏是开采煤层气的关键。本文研究恩洪盆地的构造和应力场特征、构造分区、优选区块,为煤层气的开发提供靶区,并为开发提供有力的技术支持和科学依据。     

塔里木盆地深部煤层失稳机理及防塌钻井液技术

针对塔里木盆地深部煤层钻井过程中钻井液漏失和井壁垮塌等井下复杂问题,采用镜质体反射率分析、X射线衍射、扫描电镜等方法测试了煤的微观结构和理化性能。明确了煤层的失稳机理:煤中固定碳质量分数平均超过60%,镜质体反射率大于1.0%,煤化程度高、性脆、易破碎;黏土矿物总的体积分数低于25%,黏土中不含强水敏性矿物蒙脱石;煤层割理呈网状分布,其宽度主要集中在1~10 μm,易漏失。综合判定煤层失稳类型为力学失稳。以煤层微观结构为目标,结合钻井液材料粒度分布,优选沥青类封堵剂,设计出适用于煤层的沥青质聚磺防塌钻井液体系,其性能测试结果表明:沥青质聚磺防塌钻井液滤失量低、泥饼薄,能有效封堵煤的绝大部分割理,减少钻井液侵入量,防止煤层垮塌。研究成果一定程度上为塔里木盆地深部煤层的安全高效钻井提供技术保障。      

影响煤层渗透率测试的若干因素

通过对中国8个矿区10口煤层气评价井的试井工作,讨论了影响煤层渗透率测试的若干因素,认为钻井作业对煤层的伤害、煤体结构及较高的有效地应力是主要影响因素;而煤的变质程度虽然对煤的割理发育起控制作用,但不是煤层渗透率测试的主要影响因素。      

铁法矿区煤层气赋存特征

通过对矿区地质情况的分析,对煤层孔隙结构、割理裂隙及渗透性的研究,认为该区为低渗透性煤层,且变化较大,在进行气资源量计算之后,选择８个井田气含量丰度值高的井田,施工了三口地面开采试验孔,取得煤层气评价的主要参数,取得良好的效果。