柳林地区煤层气勘探开发模式研究

柳林地区是全国煤层气开发先导示范区,勘探开发技术逐渐完善。基于区域地质规律,分析了煤层气组成、地应力和地温场特点以及不同储层的差异|结合开发方案和技术选择,从开发效果、开发层位、钻完井设计等方面进行了规律探究。山西组煤层气CH₄含量、兰氏体积和含气饱和度均较太原组高;地应力和地温场在垂向上呈现分带,以700～850m埋深最小水平主应力最高,地层呈挤压状态;不同煤层物性差异大,水动力变化是层间矛盾的主要因素。在开发效果上,山西组直井较太原组好,太原组产水量普遍较高;水平井产能效果最好,且产量相对稳定。钻井设计中创新性地采用双煤层多分支水平井,充分调用了资源潜力。在煤层气勘探开发实践中,以平衡产能为导向,由地应力、地温场和储层压力3个要素组成地质能量内循环,激励渗透率、产气量和产水量组成的响应外循环;同时以合理的气水排采制度控制内循环,其中钻井和储层改造是释放产能的驱动,合理的排采方案是维系开发平衡的驱动。     

沁水盆地南部安泽区块煤体结构测井识别研究

为了给煤层气井压裂方案和排采制度的制定提供有力的理论依据,依据测井和取心资料,对煤体结构识别进行了研究。研究结果表明:利用夹矸自然伽马测井值(GR)增大的特点,可以提高煤心归位的准确性;原生结构煤声波时差测井值(AC)大、密度(DEN)和自然伽马测井值小,碎裂结构煤声波时差测井值小、密度和自然伽马测井值大,糜棱结构煤和碎粒结构煤的这3种测井值则处于原生结构煤和碎裂煤之间;利用GR-DEN和AC-DEN测井交会图识别准确率可分别达到86.8%、82.8%,能很好地识别原生结构煤和碎裂结构煤;其煤心的低收获率、裂隙中碳酸盐矿物的充填和泥岩的存在是引起煤体结构识别误差的主要因素,结合井径和电阻率测井曲线可以有效地减少对煤体结构的误判。     

基于神经网络的柳林地区煤储层渗透率预测方法

分析了煤储层渗透率预测中存在的问题,提出基于测井信息的GA-BP神经网络预测煤储层渗透率方法,分析其机理及测井参数标准化处理方法。以柳林地区56口井的试井和测井资料为基础,利用灰色关联分析法优选6个测井参数作为输入变量,建立了GA-BP神经网络渗透率预测模型。将渗透率模型的预测结果与实测结果比较,两者具有较高的吻合度,证明该方法在煤储层参数预测的实践中具有较好的适应性。基于所建立的数学模型,对研究区的渗透率进行了预测,完成了渗透率平面分布图,为柳林地区煤层气的勘探开发提供了依据。     

柳林矿区煤层含气量主控因素研究

为明确柳林矿区煤层含气量主控因素,在对沉积作用、煤层埋深、灰分等控气因素分析的基础上,着重从水文地质和顶板岩性2主控因素出发,采用灰色关联和相关分析等数学方法,从煤层顶板厚度20 m以内的岩性组合关系上探求了柳林矿区煤层气的控气主导因素。结果表明:山西组3+4号煤层含气量变化符合一般规律,在顶板岩性组合关系中受封闭型(泥岩)影响最明显,为陆相地层气压封闭型成藏;太原组8+9号煤层含气量与煤层埋深、灰分、直接顶板岩性无直接关系,与顶板灰岩的厚度有关,组合关系受动态型(灰岩)主控,是海陆交互相地层水压封闭型成藏。     

柳林地区煤层渗透率影响因素及模糊综合评价

煤储层渗透性是寻找煤层气有利开发的关键参数之一。本文通过对柳林地区煤层渗透性深入研究,并结合大量煤层气田勘探开发资料分析了影响柳林地区煤层渗透率的两大因素：煤体条件（煤的原生孔结构、煤体裂隙结构、煤体结构）、煤层赋存条件（埋深、地应力、储层压力）。针对该区多煤层区域上渗透率变化较大的情况,应用多层次模糊综合评判法建立了该区煤层渗透性评价指标体系。利用渗透性模糊综合评判数学模型,对煤层进行了渗透性模糊综合评价,得出了该煤层渗透率为中等级别,评价结果与实测结果相符,为寻找渗透性较好的矿区或井田提供了新的预测方法。     

深部煤层气井排采特征及产能控制因素分析

根据鄂尔多斯盆地某区块深部煤层气井生产资料,分析深部煤层气井在排采初期的气水产出特征;研究影响深部煤层气井产能的地质和工程主要因素,基于产能主控因素提出研究区深部煤层气开发建议.结果表明:深部煤层气井在排采初期产能偏低,影响产气效果的地质因素主要包括构造部位、煤层埋深、含气量及水动力条件,工程因素主要包括压裂参数、开采层数和抽采制度;开发时应注意控制压裂液排量高于7.75m3/min,保持30~40m3的加砂量,并根据产气变化及时调节泵冲次,调节幅度以小于0.05次/min为宜;工程前期设计和后期操作要与地质情况紧密结合,充分发挥两者对产能控制的最大优势.     

高煤阶煤层气井不同排采阶段渗透率 动态变化特征与控制机理

煤层渗透率动态变化规律是煤层气开发地质领域的研究热点之一。根据无因次产量分析方法,基于沁南地区15口高煤阶煤层气井排采数据,采用无因次产气率指标,将排采阶段定量划分为排水阶段、不稳定产气阶段、稳定产气阶段和衰减阶段;引用物质平衡方法,利用生产数据,计算并分析了各井不同排采阶段渗透率变化值。从渗透率变化趋势、主导机制、体系能量、相态构成和产能动态5个方面,阐释了高煤阶煤层气井不同排采阶段煤层渗透率动态变化特征与控制机理。研究结果表明,在高煤阶煤层气井排采过程中,煤层渗透率呈现降低—恢复—升高的特征;有效应力效应和基质收缩效应直接控制了煤层渗透率的变化特征;吸附与解吸特征从根本上控制了基质收缩效应的作用时间与强度。     

沁水盆地煤层气富集影响因素及富集区类型划分

为了对沁水盆地的煤层气富集特征有更清楚的认识,在总结盆地研究成果基础上,针对盆地15#煤层,分析影响煤层气富集的因素。认为影响煤层气富集的因素中煤层埋藏史、煤岩组成、水动力条件及顶板性质是最主要的因素:埋深大、高镜质组含量、弱水动力条件、致密岩层封盖等有利于煤层气的富集。将煤层气富集区分为8种类型,其中向斜带泥岩、灰岩封盖区有利于煤层气保存,断裂带区、单斜带砂岩封盖区最不利于煤层气保存;背斜带灰岩封盖区及断裂带区有利于煤层气开发,是潜在煤层气高产区。     

基于NMR的深部煤储层孔裂隙特征

为了研究大宁—吉县地区深部煤储层的孔裂隙特征,采用核磁共振(NMR)对煤样进行了压力条件模拟测试,得到了不同条件下的T2图谱。结果表明:研究区煤储层的中孔、大孔和裂隙峰较发育,微小孔峰较差;随着围压的增加,裂隙峰减小最明显,中孔峰次之、微小孔峰不明显;煤储层总核磁孔隙度随着围压增加呈现负指数函数规律减小。     

河东煤田北部典型砂岩体沉积演化特征

河东煤田北部是鄂尔多斯盆地煤层气和致密砂岩气勘探开发的重点地区,为理清含煤地层中砂岩体的发育情况和天然气成藏潜力,基于区域地层对比、层序地层划分、沉积相等分析,结合前人的研究成果,对石炭-二叠系太原组的晋祠砂岩、桥头砂岩和北岔沟砂岩3套典型砂岩体的空间展布特征进行了精细刻画,探讨了砂岩体沉积演化过程,建立了砂岩体沉积模式。最终获得以下认识：①3套砂岩体垂向厚度大,具正粒序旋回,古流向由北向南,波及范围渐次增大;晋祠砂岩、桥头砂岩由太原期海退时低弯度曲流河沉积形成,属陆表海背景下快速侵入的河流相沉积,北岔沟砂岩为山西期陆相河流沉积,形成的砂岩体分布区域更大。②该区地势在晋祠砂岩和桥头砂岩沉积时期由北高南低,过渡为南高北低,又过渡为北高南低,构造隆升和沉降幅度反复变化;海侵期间形成的泥炭沼泽在全区发育,形成覆盖全区的煤层,具一定的填平补齐作用。③3套砂岩体与煤层相互叠置,地层中泥岩和石灰岩广泛发育,为致密砂岩气成藏提供了良好的生储盖条件,使得该区具备良好的天然气勘探潜力。