废弃矿井遗留煤层气资源次生富集成藏研究现状及展望

在当前国家大力推进"双碳目标"落实阶段,废弃矿井遗留煤层气资源开发具有重要的现实意义.然而,废弃矿井遗留煤层气资源开发具有其独特性,源于其在原始地质条件下扰动后的二次动态成藏.通过综述近些年国内外研究成果得出:(1)煤层开采覆岩及底板扰动区可以依次分为导气裂隙带、卸压带及不易解吸带,长臂法开采煤层覆岩采动影响范围可达到...     

钻孔剖面多煤层物性X-CT 响应及其地质意义

基于钻孔剖面不同煤层的X-CT物性响应,分析了煤层物性及其在垂向序列上的非均质性特征。发现研究区3号、14号、23号、26号煤层的孔隙-裂隙较为发育,煤中孔隙呈星散状产出,裂隙不甚发育,且多被矿物充填。通过CT切片"顺层偏差"来定量表征煤层的非均质性,发现研究区含煤地层4个三级层序主煤层的CT偏差在垂向上呈单峰分布,以层序Ⅲ最大,指示其非均质性最强,同时也说明CT方法可用以定量表征煤层的非均质性特征。发现煤样CT偏差的垂向分布与海水进退旋回具有高度的一致性,说明在海水进退控制下的成煤环境是影响煤层非均质性的关键因素。     

钻井液条件下煤芯煤层气解吸-扩散模型及逸散量求取

现行各类煤芯煤层气逸散量推算方法, 均未考虑煤芯煤层气在不同钻井液环境下解吸过程的差异, 可能导致煤层含气量测定结果出现偏差. 为此, 本文将钻井液条件下煤芯煤层气解吸视为一个变压解吸过程, 以Langmuir方程和Fick第一定律为基础, 综合考虑钻井液条件下影响煤层气解吸扩散的主要因素, 通过物理模拟实验和理论探讨, 建立了考虑游离气在内的钻井液条件下煤芯煤层气解吸-扩散模型及逸散量数值模拟求取方法. 结果显示: 数值模拟能够较为准确地拟合t-Q_t物理模拟曲线, 提钻过程最终解吸量数值模拟值和物理模拟值总体较为接近. 通过对实测解吸数据求取逸散量发现, 当逸散时间较长时, 数值模拟结果普遍大于直接法计算结果. 作者由此认为, 采用中国目前方法推得的煤芯煤层气逸散量普遍偏低, 有必要在深入研究基础上考虑对中国现行国家标准予以修订.     

论多层叠置独立含煤层气系统—— 以贵州织金—纳雍煤田水公河向斜为例

基于贵州织金—纳雍煤田水公河向斜的实测资料,采用地质分析等方法,探讨了煤层气地质条件在垂向上的非均质分布规律,提出和初步论证了“多层叠置独立含煤层气系统”的学术观点。研究表明,上二叠统龙潭组单一煤层甲烷平均含量及相邻主煤层之间含气量梯度均呈波动式变化,煤层埋深—压力系数关系在垂向上分为截然不同的两套系统,层序地层格架中二级层序与含气量梯度的独立分段高度吻合。由此揭示,含煤地层地下流体在不同主煤层之间总体上缺乏交换,导致不同煤层群之间的煤层气系统相对独立。笔者等认为,龙潭组层序地层格架特点奠定了该类系统形成的物性基础,含煤地层与上覆、下伏含水层之间缺乏水力联系而构成了该类系统产生的水文地质基础,即多层叠置独立含气系统是沉积—水文—构造条件耦合控气作用的产物。笔者等也指出,在以三角洲—潮坪—潟湖沉积体系为主的多煤层含煤地层中,该类含气系统可能具有普遍意义。     

煤层气自然解吸的煤体结构控制研究

基于典型区块柿庄煤田和安阳煤田大量实测含气量地面解吸阶段数据,运用常压下自然解吸扩散模型1和模型2推算的综合扩散系数方程,对比分析了自然解吸特征。研究结果显示,煤体结构决定其自然解吸特征。柿庄煤田煤样煤体结构较为完整,煤样解吸时间长,在3个月左右,解吸速率曲线表现为"两段式",解吸稳定阶段较长,衰减阶段不明显;安阳煤田煤体结构破碎,煤样解吸时间短,解吸时间在1个半月左右,解吸速率曲线表现为"三段式",即初始快速解吸阶段,稳定解吸阶段和衰减阶段。模型1和模型2计算的两个煤田的综合扩散系数总体随时间增加而减小,安阳煤田煤样综合扩散系数要大于柿庄煤田煤样综合扩散系数,且综合扩散系数表现出区域性,同一区域样品的综合扩散系数最终收敛在一起。     

煤层群条件下的煤层气成藏特征

基于对我国煤层群发育特征的分析,在概述前人多煤层条件下煤层气成藏特征研究成果的基础上,发现煤层群成藏特征主要表现在垂向上存在“多层统一煤层气系统”或“多层叠置含气系统”, 陆相河流-三角洲-湖泊相的煤层群一般为“多层统一煤层气系统”,海陆过渡相的三角洲-潮坪-泻湖相煤层群一般为“多层叠置含气系统”。进一步解剖比德-三塘盆地实测钻孔资料显示,层序组合是煤层群独立含气系统发育的关键。依据该区抽水钻孔资料分析亦证明,至少存在4套独立含气系统。泻湖潮坪相发育的煤组存在超压的可能,但储层能势分布不均匀。另外,煤层群内部各煤层之间由于“烃浓度封闭效应”及煤层本身的低渗透性对流体流动存在“叠加封闭”作用,使煤层群储层存在“超压”可能性增大。这些结论深化了对煤层群成藏特征的认识。      

滇黔北探区煤层气储层特征及多层合采有利区优选

滇黔北探区赋煤向斜众多,多薄煤层发育,含气量较高,煤层气资源丰富,是筠连外围重要的拓展区块。基于大量煤田孔及煤层气试验井,分析煤层气地质条件,建立多层合采有利区优选评价方法:多层次模糊数学+关键指标法。首先,基于层次递阶优选构建评价模型并确定关键指标,明确关键指标为合采系数、煤体结构、含气量,其中,合采系数由最优合采跨度及合采累计煤厚构成,并给出关键指标的定量评价表,然后,运用模糊数学计算公式,得到储层评分结果,最终获得多层合采有利区优选结果。结果显示:研究区晚二叠世龙潭组/宣威组煤层最多可达到20层以上,可采煤层一般3层左右,煤层总厚度一般在6 m以上,煤层层数及煤层厚度由东南向西北逐渐减少或减薄。大部分区域主力煤层为C5(M11)煤层,厚度一般在2 m以上,其灰分质量分数平均为27.73%,为中灰煤,煤级主要为贫煤–无烟煤。各向斜主力煤层含气性差异性较大,含气量最大可达到30.53 m3/t。研究区煤体结构以原生结构煤和碎裂结构煤为主。以C5(M11)煤层分别向上或向下合采计算合采系数,由此形成了两个合采层段,多层合采Ⅰ类有利区主要位于研究区可乐向斜中西部,牛场–以古向斜南部,镇雄向斜南部,庙坝向斜东南部,洛旺向斜中西部,石坎向斜中西部。      

煤层气井产出水环境效应及其成因:以黔西松河区块GP井组为例

随着煤层气产业的规模化发展,煤层气井产出水的环境效益备受重视.以贵州西部松河井组8口煤层气试验井为例,动态跟踪了2018年5批次产出水的地球化学数据,采用模糊综合评价法和单因素分析法进行了产出水环境效应评价并进行成因分析,得出以下结论：松河井组煤层气产出水地球化学特征主要表现为Na⁺、HCO₃^-、Cl^-浓度高,矿化度较高,产出水型为Na-Cl和Na-HCO₃-Cl.本文采用模糊综合评价法计算得出8口煤层气试验井产出水均属于Ⅴ级重度污染,并得出主要污染指标为TDS、Na⁺以及Cl^-,F元素、Mn元素轻微超标,在此基础上进行单因子分析,评价结果为重度污染.综合2种评价方法得出主要污染指标为TDS、Na⁺、Cl^-以及Ba²⁺.污染程度在一定范围内随时间变化表现出轻微波动且具有微弱的降低趋势,研究区煤层气井产出水污染等级高且随时间变化而波动变化,是地质因素、工程因素叠加影响的耦...     

多煤层储层能量垂向分布特征及控制机理

研究多煤层储层能量垂向分布特征及其决定的含气系统性质具有重要的科学意义.基于油气田地质学及煤层气开采实践将煤储层空气渗透率1×10-3 μm2(原地渗透率0.1×10-3 μm2)作为划分具有统一压力的含气系统和无统一压力的含气系统的界限值,不同性质含气系统的储层能量具有不同的表现形式.以黔西织纳钻孔实测煤岩物性为分析资料,结果显示:该区代表岩性孔渗性极差,发育于三级层序边界的煤层空气渗透率小于1×10-3 μm2,同时吸附性较强,形成无统一压力的含气系统,而其他煤层则单独形成具有统一压力的含气系统.多煤层垂向发育多套具有统一压力的含气系统时,则应优先开采侧压面较高储层能量较大的煤组段.多煤层储层能量垂向分异的决定因素是煤岩系的渗透性,其中含煤岩系酸性环境下的特殊成岩作用是岩层物性变差的主要因素.发育于最大海泛面附近的煤层镜质组分多,孔渗性较好,易于形成具有统一压力的含气系统.现代构造应力场大小是影响煤层渗透性的大小的重要因素.六盘水多煤层为典型的无统一压力的含气系统,而织纳部分区域含煤层组或单煤层为具有统一压力的含气系统.     

沁水盆地南部煤层气成藏的有效压力系统研究

有效压力系统是宏观动力能共同作用于煤储层而形成的压力体系,是联系煤储层地层能量与煤层气成藏的桥梁和纽带。它的主要影响因素为构造应力、地下水水头高度以及地下水矿化度。通过对沁水盆地南部有效压力系统的研究可以发现,影响煤层气藏形成和破坏的关键时期是晚侏罗世—早白垩世末,本阶段有效压力系统处于开放体系和封闭体系不断转换的状态,并因此造成煤储层孔裂隙大量形成,不仅为有效运移系统的形成奠定了基础,而且也为沁水盆地南部区域高煤级煤层气藏的可采性埋下了伏笔。