温度控制下的煤层气储层物性动态演化研究

为研究热对煤储层的改造作用,采用不同煤级具有代表性的12件煤样。考虑煤级差异、温度作用差异以及核磁共振(NMR)在研究孔隙流体中的技术优势等,对煤样进行了显微组分、镜质体反射率、孔渗测试以及孔隙结构的压汞和NMR实验,研究了煤储层核磁共振特征、T2谱响应特征、孔径分布、核磁共振孔隙度及核磁渗透率、可动流体等,同时对比了不同变质程度煤储层孔隙结构特征及其对煤层气储层物性的控制作用。温度变化下的煤储层物性研究结果表明:热的作用对各煤级煤储层孔隙度都有改善作用,但是对低煤级影响最大,其次为中煤级,最后为高煤级煤储层。温度对不同煤级煤岩的渗透性影响迥异。高挥发份烟煤受热后渗透率增加了一个数量级。低挥发份烟煤受热后渗透率则下降了一个数量级,这应与煤岩热膨胀性有关。无烟煤渗透率总体变化不明显,说明热作用对高煤级煤储层改造意义不大。     

华北安鹤煤田煤储层特征与煤层气有利区分布

通过对安鹤煤田采集煤样的煤质、显微组分、煤相、显微裂隙分析,等温吸附、低温氮比表面及孔隙结构和压汞孔隙结构测试,研究了该区煤层气赋存的地质条件、煤层气生气地质特征和煤储层物性特征。并采用基于G IS的多层次模糊数学评价方法计算了该区的煤层气资源量,预测了煤层气有利区分布。研究结果表明,该区煤层气总资源量为1 115.73×108m3,煤层气资源丰度平均为1.18×108m3/km2,具有很好的煤层气资源开发潜力。在煤田中部的四矿到八矿之间的地区以及北部的水冶镇附近地区,煤层累计有效厚度大、煤层气资源丰度高、煤层埋深适中、煤储层孔裂隙系统发育、渗透性高,是该区煤层气勘探开发的最有利目标区。     

沁水盆地安泽地区煤层气富集主控地质因素

通过对沁水盆地安泽区块煤层气地质条件和储层条件的深入分析,探讨了该区煤层气的富集规律及主要影响因素。研究发现,煤的岩石学特征、构造、顶底板岩性是影响煤层气富集的主要因素。总体上,安泽区块煤储层含气量受煤阶影响,表现为:煤的变质程度越高,吸附能力整体增强,含气量增大。局部区域,煤层气含量受煤层埋深、断层、褶皱及煤层顶底板岩性等综合因素的影响。在构造平缓带,煤层气含量随埋深增大而增大;在构造活动带,正断层上升盘含气量明显低于下降盘含气量,断层对煤层气的逸散作用明显。此外,泥岩顶底板封盖较砂岩顶底板封盖能力强。      

韩城示范区煤层气解吸规律及其地质影响因素

煤层气解吸特征是影响煤层气采收率及排采效果的关键要素之一。基于对韩城煤层气示范区62 件煤芯的解吸实验和 相关测试,分析了煤层气解吸特征及规律,探讨了解吸特征与煤级、煤质、煤岩显微组成等的相互关系。结果表明,研究 区煤层气解吸率多在90%~95% 之间;吸附时间为0.03~10 d,82% 的煤样小于6 d。煤芯气体解吸具有阶段性,气体解吸速 率的降低主要由煤芯平均含气量的变化引起,初始解吸速率及其衰减特征与煤岩孔隙结构及其连通性有关。解吸率与煤级 相关性不明显,但随灰分产率增加而显著降低。镜质组含量的增加提高了煤层气解吸率,惰质组则相反。吸附时间随固定 碳含量、水分含量的增加而缩短,但有一定离散性,与灰分产率、显微组分含量之间关系则不明显。     

高煤级煤储层含水性特征及其对吸附能力的影响

为了研究高煤级煤储层含水性对吸附能力的影响,对阳泉-寿阳区块8件代表性煤样开展了镜质体反射率、显微组分、孔隙度、压汞、核磁共振和甲烷等温吸附等实验,分析了煤储层孔径分布、核磁共振T2谱响应特征、核磁孔隙度以及煤岩吸附能力,同时对煤储层含水性和煤储层吸附能力的相互关系进行了分析。研究结果表明：高煤级煤储层孔隙以微孔发育为主,孔隙含水性以微小孔中的束缚水赋存状态为主,且其含水量随最大镜质体反射率(Ro,m)的增大而增加。在影响高煤级煤储层吸附能力的多种因素中,煤储层含水性对煤岩吸附能力起着决定性的作用,尤其体现在微小孔中的束缚水对吸附能力的影响,束缚水含量越高,煤岩吸附能力越差。     

煤层气储层可改造性评价——以郑庄区块为例

我国煤层气资源探明率与动用率“双低”,导致煤层气增产显著放缓,已经成为制约我国煤层气产业发展的瓶颈问题。常规煤储层评价较少考虑煤储层的可改造性潜力,导致发现的优质储量偏少,已发现的储量动用率偏低,因此,迫切需要开展煤储层可改造性评价研究。以沁水盆地南部郑庄区块为例,系统开展了岩心与大样物理模拟实验、测井与地震反演分析等;通过对比分析典型井储层地质特征与微地震水力压裂裂缝监测结果,指出影响煤储层可改造性的关键地质因素为煤体结构、宏观煤岩类型、煤层构造变形、煤层地应力、煤层与顶底板的抗拉强度之差,建立了煤储层可改造性综合定量评价模型;并对郑庄区块煤储层可改造性进行了评价分区,其结果得到了区内千余口产气井的验证。研究成果可用于指导尚未动用储量区的煤层气建产和已动用储量区的开发方案优化调整,根据不同区块储层地质特点选择适应性的工程技术与改造方案,以实现地质工程一体化,是我国煤层气“增储上产”的关键。      

基于低场核磁共振的煤润湿性分析

煤润湿性在煤化工、煤矿安全生产及煤层气开发利用中有重要意义。目前煤的润湿性测定方法过程繁琐、操作困难、现场实用性差、测量结果可对比性差,不能快速有效地应用于煤层气储层的润湿性评价研究。基于系列低场核磁共振(LFNMR)实验,探讨了LFNMR应用于煤润湿性研究的可行性与研究方法。研究发现,LFNMR可应用于识别煤粉中不同状态水分：对于强水湿性煤粉,其T₂弛豫谱仅存在吸附态水峰与颗粒间水峰,而弱水湿性煤粉则存在吸附态水峰、颗粒间水峰和自由态水峰3个峰值;煤的水湿性越强,其颗粒间水峰和自由态水峰弛豫时间越短,并随着润湿时间的增加弛豫逐渐变快。当水对煤的润湿达到稳定状态时,煤样的自由态水峰和颗粒间水峰的加权平均值与型煤接触角法测得的接触角呈相关性较好的对数关系。该对数关系可应用于煤水润湿性的定量、半定量评价,这为采用该方法进一步研究煤储层的气、水相互作用提供了理论基础。     

基于无量纲裂缝导流能力的煤储层压裂效果分析

煤储层原位渗透率普遍偏低,通常需用水力压裂造缝方式改善煤储层的渗透性能,但其效果的定量评价长期未能有效解决。本文以沁水盆地南部郑庄区块16口新井为例,采用有限导流能力裂缝模型拟合压裂造缝后关井阶段的压降曲线,计算了裂缝的无量纲导流能力(CfD),实现了压裂效果的定量化分析,并讨论了其地质影响因素。结果显示,CfD值越大,压裂效果越好;煤岩杨氏模量、剪切模量和体积模量的增加,裂缝无量纲导流能力有减小的趋势,但与煤岩泊松比大小无关。煤储层纵向上的力学非均质性对裂缝无量纲导流能力也有影响,随着非均质程度的增加,无量纲导流能力逐渐增加;当非均质性达到一定程度时,无量纲导流能力变低。     

基于主地质参数的煤层气有利开发区优选及应用

煤层气有利开发区既是煤层气富集区、高渗区,又是煤层气高产区,因此寻找能表征煤层气富集区、高渗区和高产区的主地质参数,是解决煤层气有利区优选问题的关键。基于区块尺度的煤层气有利区优选,建立了一种定量化的综合评价方法：(1)以含气量、储层压力、临界解吸压和试井渗透率为主地质参数并作为评价指标,以煤层气井稳产阶段平均日产气量作为衡量指标,采用灰色关联度分析法定量地确定各评价指标的权重系数以及评价值函数;(2)借助于MapInfo professional软件,计算煤层气区任意位置的综合评价值;(3)用产气量对综合评价值进行标定,确定煤层气开发区类型及分布范围。将该方法应用于沁水盆地南部勘探程度较高的郑庄区块,预测出煤层气有利开发区(产气量＞2 000 m³/d)的分布范围,研究结果对于下一步的煤层气钻井部署具有一定的参考意义。     

准噶尔盆地南缘低煤阶煤储层可动流体及孔径分布特征

为分析准噶尔盆地南缘（简称准南）低煤阶煤储层可动流体、束缚流体以及孔径分布特征,对准南6个矿区6个煤样进行了高速离心和低场核磁共振实验。实验结果表明:准南低煤阶煤以吸附孔发育最优,其次为渗流孔和裂隙。建立束缚水状态的最佳离心力为1.380 MPa;结合饱和水状态和束缚水状态的核磁共振T₂谱,得到可动流体孔隙度为0.45%~1.89%,平均1.29%;束缚流体孔隙度为1.03%~7.45%,平均4.18%,可动流体孔隙度与渗透率呈幂指数关系（R2=0.935 8）。根据"离心-T_2C法"得到准南低阶煤孔隙半径主要分布在0.01~1 μm,平均孔隙半径为1.771 μm。