煤样渗透率有效应力与基质收缩双重耦合效应及其与煤阶关系

为研究煤层气在排采过程中不同煤阶煤储层渗透率动态变化规律,利用煤岩三轴应力应变（基质收缩膨胀）测试系统,对褐煤、气煤和无烟煤样开展了有效应力与基质收缩双重效应物理模拟实验。固定轴压和围压不变,改变气体平衡压力,模拟开发过程中储层压力变化特征,测试其动态渗透率。利用实验结果,分析了不同煤阶煤岩在排采过程中动态渗透率反弹特征,并对比分析煤岩动态渗透率改善效果的差异性。研究表明：气体平衡压力从5 MPa降至1 MPa过程中,在有效应力和基质收缩双重效应作用下,褐煤样的归一化渗透率依次为1. 00、0. 60、0. 57、0. 57、0. 52,气煤样依次为1.00、0. 64、0. 50、0. 54和0. 55,无烟煤样依次为1.00、0. 74、0. 58、0. 50和0. 56。随气体平衡压力下降,中阶及高阶煤样动态渗透率先下降后上升,整体呈不对称“V”型变化规律,但拐点略有不同;低阶煤样动态渗透率呈先下降后基本稳定的趋势,整体呈斜“L”型变化规律。在有效应力和基质收缩双重效应影响下,中阶及高阶煤样动态渗透率改善效果优于低阶煤样。     

煤层气损失气量计算的全脱分析法

针对目前煤层气损失气量无法计算煤层的溶解气和游离气含量问题,根据烃类气体进入钻井液的方式和分布状态理论,基于气测录井资料,提出了计算煤层气损失气量的新方法——全脱分析法。通过沁水盆地枣园区块3号煤层的实际应用,发现该方法计算的损失气量明显高于常规煤心样品的回归结果,前者一般为后者的1.5~4.5倍。该方法不仅能有效地解决煤层气损失气量计算中忽视的溶解气和游离气问题,而且还能消除损失时间的影响,同时也可以按不同部位计算煤层气损失气量。该方法适用于不同煤级、各种结构的煤岩,数据易采集,计算过程简单,有很好的应用前景。      

鹤岗盆地石头河子组高分辨率层序地层与聚煤规律

运用高分辨率层序地层原理,通过岩心和测井资料的综合分析,对鹤岗盆地石头河子组进行了基准面旋回研究,识别出1个长期基准面旋回、5个中期基准面旋回和3种类型的短期基准面旋回。通过对比分析,建立了研究区高分辨率层序地层格架。研究表明,基准面旋回对聚煤演化起着重要的控制作用,在气候和地形条件适宜的情况下,长期基准面上升半旋回晚期和下降半旋回早期为聚煤作用有利时期,厚煤层形成于最大湖泛面附近;此期间持续时间长的中期基准面上升半旋回和较短的中期基准面下降旋回组合,有利于形成厚度大、分布范围广的煤层。研究成果对鹤岗盆地扩大深部煤炭资源勘探提供了依据。      

沁水盆地南部15号煤层和顶板K2灰岩水文地球化学演化特征

针对煤层气井产水量大、降压困难、产气效果不佳等问题，基于沁水盆地南部煤矿15号煤层顶板K₂灰岩水以及15号煤层气井水矿化度和离子数据，利用统计、对比方法，系统研究两者的水化学成分特征、类型、成因机理，建立了地层水演化模型，系统阐述灰岩和煤层水在补给区、径流区、滞流区发生的各种反应和作用。研究结果表明:K₂灰岩水和15号煤层水会发生离子交换、混合作用及CO₂作用，在补给区和强径流区，K₂灰岩水水型以Ca-Mg-HCO₃-SO₄型为主，煤层水水型以Na-HCO₃-SO₄型为主；缓径流区K₂灰岩水一般为Na-Ca-Cl-HCO₃型，而煤层水以Na-Cl-HCO₃或Na-HCO₃型为主；滞流区K₂灰岩水和煤层水水型相同，为Na-HCO₃或Na-Cl-HCO₃水型。研究结果为15号煤的煤层气开发提供可靠的水文地质依据。      

山西沁水寿阳ST区块煤储层三维精细地质建模

煤储层三维地质模型的精确性直接影响到后期煤层气开发方案的部署和煤层气井的产量。本文以山西沁水盆地寿阳ST区块为例,基于地质数据、岩心数据、测井数据和地震数据等资料,提出了井震约束条件下煤储层的三维地质建模方法。通过建立构造模型,采用序贯指示模拟方法模拟煤层在三维空间的分布,建立研究区岩相模型。通过序贯高斯模拟方法模拟煤层含气量、孔隙度、渗透率等参数分布规律,建立反映煤层气特征的精细三维属性模型,预测了相关属性参数的空间分布特征。基于地质模型划分了产能潜力区,结合产能数值模拟技术,进行了煤层气井单井产能预测。本文划分的煤层气产能潜力区与产能预测结果,与目前区块内煤层气开发部署和实际产气情况吻合。     

鄂尔多斯盆地东缘MG区块煤层裂缝发育多尺度预测

查明煤层裂缝的发育特征,对于煤层气开采及井下煤矿安全生产都具有重要意义.测井及地震是煤层裂缝的地球物理识别的有效手段,针对鄂尔多斯盆地东缘MG区块,利用电成像、电阻率、密度、声波时差、自然伽马、中子孔隙度和阵列声波等测井曲线对8+9号的煤层小尺度裂缝的地球物理响应进行了描述;利用OVT(Offset Vector Ti...     

沁水盆地南部煤储层水力压裂裂缝发育特征的数值模拟研究

以沁水盆地南部为研究区,以山西组3号煤储层为目标层位,根据该区的地应力场特征以及晋城市寺河矿煤样的三轴压缩实验结果,利用大型有限元软件ANSYS建立了该区3号煤储层的地质模型,模拟水力压裂过程中地应力场和储层弹性模量对裂缝起裂压力和裂缝扩展形态的影响。结果表明:裂缝的起裂压力与最大水平主应力无关,随最小水平主应力的增大而线性增大,变化范围为10～25 MPa;裂缝的最大缝长和最大缝宽不随最大水平主应力的变化而变化,随最小水平主应力和煤岩弹性模量的增大而减小,其中最大缝长介于36～83 m范围内的概率最高。模拟结果和现场数据基本吻合,说明该模型具有一定的合理性,研究成果对于沁水盆地南部地区煤层气井水力压裂设计具有重要的参考价值。     

内蒙古乌尼特煤田含煤地层层序划分与聚煤规律

通过对乌尼特煤田白垩系下统巴彦花组含煤地层的研究,识别出两个层序界面SB1和SB2,划分出SMC1、SMC2和SMC3共3个三级层序,建立了巴彦花组层序地层格架。在地层中,识别出浅湖、滨湖、三角洲和河流相等沉积相类型,其中滨湖相和河流三角洲相是本区煤层的主要沉积环境。根据钻井岩心资料、煤层厚度分布、砂泥比和层序地层格架展布,编制了岩相古地理图。研究成果对该区的煤炭资源勘探开发有指导意义。      

沁水盆地南部山西组煤储层产出水氢氧同位素特征

水化学成分及特征对煤层气开发有重要指导意义。为研究沁水盆地南部柿庄南煤层气开发区块3号主采煤层的地下水径流与水化学特征,从该区采集了煤层气井排出水样,进行主要离子浓度及氢氧同位素测定,分析离子浓度与氢氧同位素的展布特征。同位素组成研究结果显示,3号煤层产出水均来自大气降水补给,表现出18O与D漂移的特点。研究区由东向西δD和δ18O值呈增大趋势,和Na+、K+、Cl-等离子浓度呈现出一定的正相关性,并与研究区由东向西水文径流区（氧化环境）到滞流区（还原环境）的过渡特征相符合,说明δD和δ18O值也可以作为判断煤层水径流条件与煤层气开发有利区的参考指标。      

寿阳区块高阶煤煤体结构及破裂压力测井解释方法

煤体结构及破裂压力直接影响煤层气开发的工程设计和产气效果，其中煤体结构评价方法较多，但针对寿阳区块高阶煤，地质强度因子（GSI）法效果最好，但其具有很强的地域适用性；煤层的非均质性极强，破裂压力预测效果并不理想。针对上述问题，通过引入取心率、连续心长等参数优化地质强度因子法，进而建立适用于本区的煤体结构定量评价方法，结果表明，其测井解释结果准确性达到86.3%。同时，在煤体结构评价的基础上，引入煤体破碎指数并建立煤层破裂压力预测公式，利用公式计算的破裂压力与实际相对误差2.5%~16.1%，平均误差8%。提出的煤体结构及破裂压力预测方法对沁水盆地高阶煤适用性较好，能够为煤层气勘探开发及压裂改造提供有力支撑。