高变质煤层气成藏特征

我国含煤盆地的地质条件构造活动要比美国复杂得多，煤层气的生成和富集有着自身的特点，且多数煤层在其沉积后经历了多个期次、多个方向的应力场改造，大部分高煤阶形成与岩浆热变质事件有关，这些因素使高煤阶的气体成因、物性特征、水文地质条件、含气性和成藏过程与低煤阶和国外高煤阶明显不同，有可能形成煤层气高产富集区，形成煤层气勘探的有利地区．     

中国低煤阶煤层气成藏模式研究

借鉴国外煤层气成藏理论研究的思路和方法,开展了中国低煤阶煤层气藏的地质特征和成藏模式研究.研究表明,中国低煤阶煤层气藏具有煤储层厚度大、含气量低、渗透率易改造、吸附时间短和两个解吸峰值的特征;存在深部承压式超压成藏模式、盆缘缓坡晚期生物气成藏模式及构造高点常规圈闭水动力成藏模式3种低煤阶煤层气成藏模式.在目前技术条件下,构造高点常规圈闭水动力煤层气藏和盆缘缓坡晚期生物煤层气藏是勘探开发的首选目标.     

潜江凹陷南部地层水化学特征与油气成藏的关系

地层水矿化度的变化主要受沉积水体、成岩作用和烃类演化等因素的控制。通过对地层水矿化度变化的分析．可以为油气的成藏环境分析和油藏预测提供重要信患。对潜江凹陷南部地层水化学特征与油气成藏关系的研究发现：①地层沉积时水体的原始矿化度控制了地层水中矿化度分布的整体格局；②地层水中矿化度的分布、地层压实、成岩作用和烃类演化等地质作用之间具有一致的阶段性．代表着良好的生、储、排配置环境；③高矿化度水地层的压实速率大大低于淡水地层，更有利于储层孔腺的保存；④封闭的水化学环境对油气藏的形成和保存是非常重要的。     

低煤阶煤层气成藏模式和勘探方向

中国低煤阶煤层气资源丰富，但勘探和认识程度较低，煤层气成藏的主控因素和富集规律认识不足。在分析国内外不同盆地、不同区块低煤阶煤层气含气量随埋深变化趋势差异的基础上，从现今和古水文地质条件两个方面，探讨了中国低煤阶煤层气成藏的前提条件，分析了成煤环境对含气量的影响。研究结果表明：①低阶煤（R_o<0.65%）主要分布于埋深<1 200 m的中-新生界煤系地层中，低煤阶煤层气主要是次生生物成因气；②低煤阶煤层气含气量随埋深总体呈现先增加后降低的趋势，普遍存在"最佳深度"这一特征，现今淡水入渗或古淡水入渗水文地质条件是次生生物气生成的前提条件；③除淡水入渗水文地质条件控制低煤阶煤层气的生成与富集外，煤岩组分、煤层厚度、煤岩顶底岩性以及煤岩物性等储层特征对含气量也有重要影响；④低煤阶煤层气存在盆缘斜坡带新近成藏和小型断陷古成藏两类成藏模式，指示了低煤阶煤层气勘探的两个方向。     

我国高低煤阶煤层气成藏的差异性

从煤层气成藏的气源条件、煤层的储集能力、煤层的物性、煤层的水文地质条件和成藏过程 等方面，分析了高煤阶煤层气和低煤阶煤层气成藏的差异性。在分析过程中考虑了构造热事 件对高煤阶煤层气藏物性的改造作用和生物气、游离气在低煤阶煤层气成藏过程中的作用。 最后,在分析煤层气成藏差异性的基础上,得出了高低煤阶煤层气藏的优点和缺点,指出中 国高煤阶煤层气和低煤阶煤层气均有开采价值。     

煤层气成藏动态模拟实验技术

以高温、高压岩心测试分析技术为基础,充分考虑煤层气的吸附、解吸特性,嫁接常规天然气成藏模拟技术,建立了具有独立知识产权的煤层气成藏模拟实验装置,这具有重要的科学意义。系统温度、压力变化对煤层气保存的影响,游离气的扩散、运移、散失,不同水动力对煤层气保存的影响,地层水流动对煤层气的溶失,确立这些影响煤层气保存的主要因素的工作都可以依靠煤层气成藏模拟试验装置得以实现,并最终进行量化分析、级别划分,建立煤层气成藏模式。     

韩城地区煤层气成藏条件评价

煤层气藏主要形成条件包括煤层厚度、煤阶、埋藏深度和保存条件等4个方面。通过分析韩城地区煤层这4个方面的特征和对成藏条件的综合评价，认为该区煤层厚度大、煤变质演化程度高、保存条件好，易形成良好富集高产煤层气藏，符合商业开采深度（埋深在500～1500m范围内的煤层占全区的80％以上）。     

中国低煤阶煤层气地质特征

低煤阶煤层气是中国煤层气勘探开发一个相当重要的潜在接替领域.中国含煤盆地的地质构造背景复杂,多数煤田经历了不同期次、不同性质构造及其组合以及应力-应变对煤储集层的改造,煤层气的富集成藏有自身的特点:厚度大、层数多、含气量低、渗透性较好、煤层气资源量和资源丰度大,厚度大而分布广泛的煤层及巨大的煤炭资源弥补了含气量小的缺点,使得低煤阶煤层气具有良好的勘探开发前景.低煤阶煤层气藏开发过程中解吸引起的基质收缩效应造成储集层渗透率增大,从而有利于低煤阶煤层气的开发,易形成工业性气流.低煤阶煤层气成藏过程简单,多为一次沉降,一次调整,如果构造、成煤环境及水文地质等主控因素能够有利匹配,有可能形成煤层气高产富集区.     

煤层气成藏条件及开采特征

根据煤层气的存储状态及煤层所处的构造位置,将煤层气划分为自生自储吸附型、自生自储游离型和内生外储型3种成藏模式,不同成藏模式的富集高产机制不同。基于沁水盆地、鄂尔多斯盆地东缘、阜新及铁法盆地不同层位煤层气甲烷含量及甲烷碳同位素分布研究,煤层气成藏期可划分为早期成藏、后期构造改造成藏和开采中二次成藏3个时期,特别指出了开采中窜位和窜层引发二次成藏的条件。利用沉积相分析厚煤层的层内微旋回,细划分出优质煤层富含气段;进一步利用沉积相探索成煤母质类型及其对煤层气高产富集的控制作用,阐述了构造应力场及水动力对煤层气成藏的作用机理。最后,总结了煤层气的开采特征,指出煤层气井开采中包含阻碍、畅通和欠饱和3个开采阶段,欠饱和阶段可划分为多个阶梯状递减阶段;并认为由构造部位和层内非均质性的差异形成了自给型、外输型和输入型3类开采特征。     

大港油田埕北断阶区地层水化学特征与油气成藏

大港油田埕北断阶区古近-新近系地层水具有微咸水的特征,阳离子含量Na⁺+K⁺>Ca²⁺>Mg²⁺,阴离子含量Cl^->HCO₃^->SO₄^2->CO₃^2-,Cl^-在一定程度上控制着总离子量。地层水矿化度具有明显的垂向分带性,水型以高矿化度的NaHCO₃型为主,在研究区广泛分布。根据地层水矿化度与化学成分的纵向变化,可以划分为正向型、反向型及多向型水化学剖面;反向型和多向型剖面反映地层纵向连通性好,利于油气运移。根据矿化度、离子含量、钠氯系数、脱硫系数等参数的纵向分布,将水化学动力带分为地层水交替流畅带、交替阻滞带和交替迟缓带3类。交替迟缓带一般位于流体封存箱之下,地层水矿化度相对较高,是油气富集的区域。据此,预测张东、张东东地区的古近系沙河街组是油气勘探的有利目标区。     

鄂尔多斯盆地东缘煤层气成藏地质模型

鄂尔多斯盆地东缘煤层气勘探开发有20余年历史,近年来在保德、柳林等区块规模化开发迅速发展,但总体上全区产业化发展并不均衡。除工程因素外,对煤层气地质条件的认识仍然存在分歧,煤层气成藏地质模型可以为勘探选区提供借鉴。通过对鄂尔多斯盆地东缘构造格架、地层层序、水动力条件及气体成因的研究,构建了研究区北段单斜式低煤级煤层气成藏地质模型、中段基底上拱式中煤级煤层气成藏地质模型、南段边缘推覆式高煤级煤层气成藏地质模型,典型代表区域分别在府谷、吴堡—柳林和韩城。其中,单斜式低煤级煤层气成藏地质模型中,煤层气相对富集于地下水滞留区上部;在基底上拱式中煤级煤层气成藏地质模型中,煤层气高渗富集区位于拉张型鼻状隆起带;在边缘推覆式高煤级煤层气成藏地质模型中,气体富集于挤压型构造转折端。研究结果表明:吴堡—柳林基底上拱式中煤级煤层气成藏地质模型各成藏要素匹配良好,气体储集和渗流条件最好,建议作为优先开发区域;府谷单斜式低煤级的含气性相对差,渗透率高;韩城地区尽管气体保存条件好,但边浅部受边缘逆冲推覆构造的影响,煤体结构破坏严重,煤层气可采性差。     

晋城煤层气井产能的地质控制因素分析

以研究煤储层物性非均质性,识别煤层气藏类型为切入点,分析产能与煤层气藏类型之间的关系,发现高产井（>3000 m³/d）主要分布在富集高渗煤层气藏内,中产井（1500～3000 m³/d）主要分布在高饱和度低渗透煤层气藏内,而高渗透率低饱和度煤层气藏和低渗透率中低饱和度煤层气藏这2类气藏,受渗透率和含气量制约,其煤层气井产能一般偏低。     

煤层气地面集输管网优化

由于煤层气开采具有“低产、低压、低渗、井多”等特点,国内煤层气田的开发主要参考苏里格气田等低压气田的地面集输工程设计,其地面集输工程主要存在集输管网布局及工艺参数不合理、投资较大、能耗较高等问题。因此针对煤层气地面集输工艺特点,对煤层气集输管网优化方法进行研究,分析了煤层气地面集输工艺和特点以及不同集输管网形式的适应性,发现应用分级优化方法能很好解决集输管网优化问题,提出基于集输管网等效水力模拟图的集输管网管径优化方法,在煤层气地面集输工程设计中得到了实践应用。     

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目前模拟煤层气开采过程数学模型主要分为三类，即经验模型，平衡吸附模型和非平衡吸附模型，其中非平衡吸附模型是一种较为完善，能客观反映煤层气开采动态的双孔隙模型。不少献已经建立了煤层气扩散渗流非平衡吸附数学模型，但往往存在模型假定过于简化，个别关键参数难于获得以及采用IMPES方法求解可能引起不收敛现象等不足之和，章发展了一个煤层气储层模拟器用来模拟煤层甲烷气的开采过程，该模拟器采用双重介质网格系统的气水两相数学模型，考虑了煤层气从基质表面进入开采井筒所经历的解吸，扩散和渗流三个过程，基于Fick,Darcy定律以及连续性方程建立了数学模型，对数学模型进行差分离散数值求解，方程中参数项和产量项采用显式处理，求取参数及基质与割理系统质量交换量采用隐式格式处理求解。此外，编写了程序源码建立计算机模型，最后进行实例分析对比，验证了该模型的可靠性和合理性。     

延川南工区煤层气排采速率定量分析

延川南工区正值煤层气产建的关键时期,由于工区地质资料的局限性、煤岩力学特征的敏感性和煤层气渗流机理的复杂性等原因,目前生产制度的制定尚处于摸索阶段。基于井筒周围煤岩应力状态的分析,从生产机理出发,通过对煤岩降压速率的力学实验模型的探讨,以现场排采数据和产量变化为依据,定量探索流压降幅与煤层埋深之间的关系,进而总结出煤层气井不同阶段的排采规律,为生产制度的制定提供了理论指导和优化思路。     

体积压裂技术在煤层气开采中的可行性研究

中国煤层气储量丰富,但由于煤储集层低饱和度、低渗透率、低压力等特点使煤层气井的开采效率极低。为了获得煤层气的高效产出,借鉴北美页岩气藏体积压裂改造工艺的成功经验,从天然裂缝发育程度、岩石成分和缝网构造机理3个方面提出了体积压裂的控制条件,对比了煤层气与页岩气的勘探技术和地质特征等,针对性地剖析了体积压裂技术在煤层气开发中的有效性与局限性。研究结果指出,体积压裂改造工艺技术可明显改善煤储集层的渗流环境,提高单井产量;其增产改造效果与煤储集层内天然裂缝、节理与层理等结构薄弱面的发育程度、岩石的脆性指数和水平主应力差值等密切相关;在压裂工艺允许的范围内,压裂改造体积越大,增产效果越显著。用MEYER软件数值模拟了山西临汾煤层气井组的一口井,结果表明,在煤储集层内实施体积压裂技术是可行的,这对今后煤层气的开采研究具有重要的指导意义与现实价值。     

煤层气及煤层气系统的概念和特征

进一步的煤层气地质研究需要精确的煤层气概念和系统的研究方法和思路。通过总结近年来的煤层气研究新资料和文献，结合实际勘探开发经验，认识到煤层气生成是多成因多来源的，并以多种形式赋存于煤层中。煤层气是赋存于煤层中的天然气，而煤层气系统是由煤层和其中的煤层气及煤层气藏形成所必需的一切地质要素和作用所组成的天然系统，煤层是煤层气系统的焦点。     

超饱和煤层气成藏机理研究及模拟试验

超饱和煤层气藏就是煤层的含气量超过煤层的吸附能力的煤层气藏。根据大量的试验研究和具体煤层气的成藏条件及成藏模式进行分析,提出了四种超饱和煤层气藏的成藏模式：构造抬升压力自解吸形超饱和煤层气藏、构造下降温度自解吸形超饱和煤层气藏、它生气源补给超饱和煤层气藏及岩浆岩烘烤温度自解吸超饱和煤层气藏,提出了超饱和煤层气藏对煤层气藏的勘探开发的意义。     

国内外煤层气开发状况对比研究的启示

美国、加拿大和澳大利亚等国煤层气资源已进入商业化开发利用阶段。中国埋深小于2 000 m的煤层气资源总量与天然气资源量相当,充分开发、利用煤层气资源对改善能源结构具有重要意义。目前中国的煤层气商业开发尚处于起步阶段,与美国等国有较大的差距。为实现中国煤层气开发的快速健康发展,通过对比国内外煤层气区块的地质条件、开发技术、优惠扶持政策和经济性等,在借鉴美国煤层气开发利用成功经验的同时,结合中国煤层气当前开发现状,从地质认识、开发方式技术、“低成本”战略和政策扶持等方面提出相应的认识和建议。     

分形介质煤层气压力动态分析

基于分形几何学和煤层气的拟稳态非平衡吸附动力学模型,建立了考虑井储和表皮效应的分形介质煤层气流动数学模型。根据Laplace变换和Stehfest数值反演方法,分别求得无限大地层和有界封闭地层条件下中心一口井定产量生产时无因次井筒压力的实空间解,探讨了分形维数、无因次井筒储存系数及表皮系数等对无因次井筒压力及其导数曲线的影响。给出无限大地层和有界封闭地层条件下的典型压力及其导数双对数曲线,为煤层气开发提供了新的试井模型。