地应力、地温场中煤层气相对高渗区定量预测方法

为定量化预测煤层气高渗区,以应力、温度影响下的煤层气压力、孔隙率和渗透率的预测方程为基础,提出了地应力场、地温场中煤层气渗透率预测的定量化方法,建立了考虑煤体内部裂隙结构和应力、温度影响的渗透率计算方法,给出了实验室渗透率与现场实测渗透率的校正方法.通过Kaiser声发射原岩应力测试实验、不同温度不同围压条件下煤体甲烷渗流实验、孔隙率测定实验、比表面积测定实验、煤体压缩及热膨胀实验,研究了应力、温度影响下的煤体甲烷渗透规律.研究发现,煤体甲烷渗透率随温度变化并非单调递增或单调递减,渗透率与温度的关系,取决于外围有效应力条件或围压条件,即高有效应力时,煤体具内膨胀效应,渗透率随温度升高而降低;低有效应力时,煤体外膨胀,渗透率随温度升高而升高.依据理论方程和实验,以等值线形式定量预测了重庆沥鼻峡矿区煤层渗透率分布,并划定了相对高渗透区,解决了当前煤层气高渗透区预测难以定量化的问题,并提高了预测精度.     

地震勘探技术在煤层气富集区预测中的探索性研究

实际测试表明:煤层气富集区区域在物性特征及地震响应上与煤层气含量较低区域有显著不同,煤层气富集区的地震波速度约为正常煤层的4/5。地震正演模拟结果显示:煤层气富集区地段在地震资料上出现地震波至时间加长、振幅减弱、频率降低的特征。本文以此理论为基础,利用波阻抗反演、频谱分解技术,对某矿区煤层气富集区进行了尝试性预测,实际抽采资料表明:这些方法预测的煤层气富集区与实际抽采的结果基本吻合。这些方法的应用为后续的煤层气开发奠定了基础。     

大宁-吉县地区地应力场对高渗区的控制

地应力场是控制煤层气富集高产重要因素之一，研究地应力场与煤层渗透性的关系可以更好的指导煤层气的勘探。通过对地层倾角测井资料和大地电位监测分析井壁崩落得出大宁-吉县地区水平最大主应力方向；根据声波时差测井和电阻率曲线计算出最大主应力值。研究结果表明古驿-窑渠背斜轴部为最大主应力低值区，控制着煤层气的高渗区，也是该地区最有利的勘探区域。     

沁水盆地武乡南煤层气赋存主控地质因素及富集区预测

通过对沁水盆地武乡南区块石炭—二叠系太原组15号煤和山西组3号煤的沉积环境、地质构造以及含气性和煤层赋存特征开展研究,探讨了煤层气富集主控地质因素,并采用模糊数学评价和层次分析法,综合评价了研究区煤层气的有利富集区。结果表明:研究区太原组潮坪灰岩-砂泥岩相、山西组三角洲分流间湾泥岩-粉砂岩相和泥炭沼泽-黑色泥岩相为煤层主要形成环境,其中潮坪和三角洲分流间湾中泥炭沼泽区为煤层发育的最佳地带;两层煤赋存形态一致,均为走向北北东向、倾向向西的单斜构造,埋深自东向西逐渐加深;煤层厚度太原组15号煤由西南向东北逐渐变厚,山西组3号煤则整体从北向南逐渐变厚。煤层含气量主要受控于煤层厚度、埋深、顶板岩性特征以及地质构造。含气量与煤层厚度、埋深呈正相关性;砂质泥岩、泥岩封盖性能好,有利于煤层气的赋存;构造因素中封闭性较差的正断层导致煤层气的逸散,逆断层则相反,往往具有较好的封闭性。因此,研究区煤层气富集区为构造简单或逆断层发育、煤层厚度大,埋深大以及顶底板岩性为厚层砂质泥岩和泥岩区域,同时多层次模糊数学综合评价表明,研究区煤层气富集区15号煤、3号煤分别位于勘探井W26-W31-W41和W1-W20-...     

基于地温特征及地温场的地热资源潜力预测

柘城县城区地处在近年最先勘查发现的胡襄煤田内的南部边缘地段。区内地层属华北地台型沉积,自下而上发育有寒武系、奥陶系、石炭系、二叠系、新近系和第四系,其中,石炭系上统太原组和奥陶系中统为区内重要的热储集层,该热储层蕴藏着丰富的热能及热水能源,具有广泛的适用性和良好的开发利用前景。依据勘查钻孔资料,阐述了区内地质、构造特征;利用钻孔测温资料,分析研究了地温、地温场、热储层的分布特征;给出了热储层的深度和温度范围;圈定了柘城城区西北角为地热异常地段,并分析了地热异常地段的控热构造特征或成因;提出了开发利用地热资源的优选地段及深度范围,为地方经济发展、合理开发、高效利用地热资源,提供了第一手资料依据。     

基于神经网络的地应力预测方法研究

探讨了基于ＰＤＰ神经网络模式的地应力预测方法，并给出了一实例的计算结果。     

地温梯度对地下矿山地应力计算的影响

理论计算发现,相同的地温梯度在不同的岩石中引起的温度应力相差很大。在地下矿山地应力计算中。地温梯度对某些岩石的影响可以忽略不计,而在另一些岩石中产生的力学效应非常可观。必须考虑其影响,否则可能会给矿山开采带来安全隐患、甚至出现围岩失稳的严重安全事故。东乡铜矿采场顶板锚索加固的试验,验证了这一理论计算结果的正确性。     

滇东恩洪区块地应力分布及深部煤层气临界深度预测

我国滇东恩洪区块二叠系煤层气资源丰富,该区块是今后煤层气开发的重点区域之一,地应力分布对于储层压裂改造等煤层气开发工程具有重要影响。在注入/压降试井方法实测地应力约束下,基于Anderson修正模型对恩洪区块地应力分布进行预测,总体上,水平最大主应力S_(H,max)、水平最小主应力S_(h,min)和垂向主应力S_v在不同深度段呈现不同应力机制类型,由浅至深依次表现为逆断型、走滑型和正断-走滑型。研究结果表明:在该区块二叠系宣威组内,地应力遵循S_(H,max)≥S_vS_(h,min)的关系,呈现正断-走滑型应力机制,而宣威组煤层地应力数值较其顶底板小,表现为正断型应力机制;岩石类型与埋藏深度影响地应力分布,水平主应力随埋藏深度的增加呈线性增大,杨氏模量小的煤岩,其水平地应力值最低;滇东恩洪区块深部煤层气临界深度约为700 m;研究结果可以为滇东恩洪区块煤层气开发提供新的地质参考。     

煤层气资源储量的预测方法

对适合煤层气的各种储量计算方法(体积法、物质平衡法、类比法、数值模拟法、产量递减法)进行了综合论述,并介绍了确定煤层气采收率的两种方法,提出了用支持向量机理论预测煤层气的储量,为煤层气资源储量计算的预测提供合理的理论基础。     

地应力对煤层气勘探与开发的影响

地应力是指岩土体内一点固有的应力状态, 煤层气是一种以吸附状态为主储存于煤层及其围岩中的非常规天然气。我国煤层气勘探与开发还处于初级阶段,而地应力对煤层勘探与开发有十分显著的影响,其影响主要包括以下三个方面：（1）地应力对煤储层渗透性、储层压力的影响;（2）地应力对煤层气的吸附、解吸、扩散和渗流的影响。地应力增加,储层压力增大,煤层吸附气体的量增多,但渗透率降低,给煤储层的排水、降压及煤层气的解吸、运移、产出造成一定困难;（3）地应力对天然裂缝目前在地下的附存状态及有效性,以及人工压裂裂缝的形态和延伸方向的影响等。所以十分有必要系统论述地应力对煤层气勘探与开发的影响。     

临兴区块深部煤层气富集规律与勘探开发前景

临兴地区位于鄂尔多斯盆地东缘,横跨晋西挠褶带和伊陕斜坡,东部断层发育,西部地层平缓,中部紫金山岩体侵入。煤层气富集受到构造、成熟度和水文地质条件的三重控制,较高的成熟度反映煤岩已经大量生烃;后期构造破坏煤层气藏,但地层水滞留,水文条件有利于煤层气保存。含气量呈现东低西高的整体趋势。中部紫金山热液作用和断层破坏作用形成了环形含气量低值区和高值区。区内含气饱和度总体受到成熟度的控制,与含气量总体规律不一致,研究区中部出现含气饱和度高值窗口(1 600~2 000 m)。本区煤岩微孔发育,煤岩孔隙的差异小,结构相对均匀,整体扩散性和渗透性较强。总体评价该区煤层气资源量大、丰度高、含气饱和度高和物性较好。在评价有利区具备进一步开展先导试验的条件。     

山西古交矿区煤层气组成特征及成因探讨

山西古交矿区煤层气资源丰富,是我国煤层气重点开发区块之一。区内地质条件复杂,煤层气地质研究起步晚,尤其是对煤层气组成特征及成因方面的讨论还较匮乏,制约了煤层气开发进程。煤层气组成特征及成因与煤层气母质性质、生成机理、运移和逸散规律等密切相关,对于煤层气保存条件和分布规律的认识和煤层气资源评价具有重要意义。为揭示古交矿区煤层气化学组成特征及气体成因,采集矿区内10口煤层气井口排采气样品,开展了气体化学组分和碳、氮同位素检测,分析了煤层气中甲烷及氮气的成因;结合构造演化背景、构造形态、水文地质条件和煤芯解吸气化学组成,讨论了煤层气富氮气机理及保存条件。结果表明:古交矿区内煤层气中氮气含量偏高,为0.86%～14.13%,平均6.10%,甲烷含量在83.79%～97.57%,平均91.33%,乙烷含量在0～0.46%,平均0.09%,不含2个碳原子以上的烃类,二氧化碳含量在1.47%～4.71%,平均2.48%;煤层气属于极干气体,干燥系数(C_1/C_(1～5))为0.994 9～1,甲烷δ~(13)C值在-47.13‰～-39.26‰,平均值为-44.03‰,为有机质热解成因;氮气δ~(15 )N值在-1.16‰～-0.51‰,平均值为-0.80‰,为大气与有机质热降解混合成因,且以大气来源为主,有机成因氮气含量很少;地表水下渗与煤层发生相互作用,地表水携带的大气与煤层气发生组分交换,导致煤层气解吸、逸散,煤层含气量降低、甲烷δ~(13)C值降低、氮气含量升高。     

煤层气资源勘查区块早期评价方法探讨

根据黑龙江省煤田具体情况 ,初步提出以勘探程度、构造条件、沉积 (煤层 0条件、煤层气丰度条件、盖层条件为基础的区块评价方法 ,通过鹤参三井施工 ,效果良好     

煤层气地质演化史数值模拟

建立了定量表述煤层气地质演化过程的动态平衡动力学模型，研究了沁水盆地南部边缘已知区山西组主煤层煤层气地质演化史特征，并用拟合方法获得部分模拟参数、对盆地深部未知区进行模拟计算，查明了未知区山西组主煤层煤层气地质演化史特征．利用模拟结果，定量预测了未知区山西组主煤层含气性和储层压力等参数的数值范围和空间变化特征．进一步通过最佳组合分析，预测未知区内山西组主煤层煤层气有利开发区分别位于沁水、郑庄东北部和沁源西南部一带、     

沁南-郑庄区块深部煤层气“临界深度”探讨

基于沁南—郑庄区块35层次煤层气井注入/压降及地应力实测数据,系统分析了郑庄区块地应力垂向变化规律,并在此基础上探讨了煤储层渗透性、含气性、气水产出垂向差异性演化,揭示了郑庄地区深部煤层气界限。郑庄区块地应力状态在垂向上发生转换:575 m以浅,σHσvσh,表现为大地动力场,现今地应力状态为压缩状态;575 m~675 m,水平主应力较浅部有所降低(σH≈σvσh),表现为准静水压力场,现今地应力状态为过渡状态(由压缩状态过渡为拉张状态);675~825 m以深,σvσHσh,表现为大地静力场型,现今地应力状态为拉张状态;825 m以深,σHσvσh,现今地应力状态为压缩状态。煤储层试井渗透率随埋深的变化与地应力场状态的转变基本一致,其实质是地应力作用下煤体孔隙结构的变形与破坏;含气量与埋深之间存在一个"临界深度"范围(800~1 000 m),超过此埋深范围之后煤层含气量随埋深增大而趋于降低。整体来说,825m以深煤层气资源处于地应力转换状态和(或)含气量"临界深度"之下,其赋存和开发地质条件发生转换,气体采收率相对较低,属于深部煤层气范畴。该埋深(825 m)以下煤层气开发将面临"低渗透率、低含气量、高地应力"的挑战。     

晋城地区煤层甲烷碳同位素特征及成因探讨

对取自沁水盆地南部晋城地区的煤芯样中的解吸气进行了甲烷碳同位素测定.结果表明,随着解吸过程的进行,δ¹³C₁值逐渐变重,δ¹³C₁值和解吸时间呈对数关系,δ¹³C₁值变重趋势具有先快后慢的阶段性特点.取样条件和取样时间对煤层甲烷碳同位素值有较大影响,在某一个时间点所取气样的同位素值不一定代表该井原地气体的同位素值.在采样进行同位素测定时,煤样全部解吸气体的碳同位素的平均值才能代表该井煤层气的原地气同位素值.在实际操作中,可以用罐装煤样气体解吸半量时间点所取气样的同位素值来代表全部解吸气体的同位素平均值.与煤岩热模拟实验所得到的经验公式计算结果比较,晋城地区实测的煤层甲烷碳同位素值偏轻.晋城地区煤层甲烷碳同位素的组成特点受解吸-扩散-运移过程中发生的分馏效应以及其他多种因素的共同制约.     

低浓度弱涡流场瓦斯富集新方法及试验研究

针对煤矿回风巷大量低浓度瓦斯排入大气层,造成资源浪费及环境污染现状,设计及制造了低浓度瓦斯富集涡流塔,并进行了离析态和非离析态试验,同时采用数值模拟与物理试验结果进行对比。结果表明:离析态时涡流塔内稳定瓦斯体积分数从下至中(上)逐渐升高(从0.50%增至0.70%),表明弱涡流场离析状态下瓦斯富集效果较为明显;非离析态时涡流塔中(上)部瓦斯体积分数增幅不明显(从0.50%增至0.55%);两种状态下涡流塔底部瓦斯体积分数均是先升高后逐渐降低至稳定(0.50%);离析态涡流塔上(中)部的瓦斯体积分数稳定时间比非离析态时长,底部瓦斯体积分数稳定时间基本一致;弱涡流场下叶片转速对瓦斯体积分数稳定所需时间影响较大,而对最终瓦斯体积分数高低影响不明显;最后,利用改进的Richardson数阐述了混合气体的速度及瓦斯层厚度等对涡流场强弱控制作用,解释了弱涡流场下离析态低浓度瓦斯富集特征明显,非离析态瓦斯富集效果差的原因。     

韩城区块煤层气井产出煤粉特征及主控因素

煤层气排采过程中的煤粉问题是制约煤层气井产能的主控因素之一,为了揭示煤粉的产出机理和查明煤粉的来源,以韩城区块为实验区,通过现场观测和描述,采用透光显微镜、激光粒度测试仪、X射线衍射和反射偏光显微镜,从浓度、粒度、成分等方面对煤层气排采中产出的煤粉特征进行分析,结合煤层气主力开发煤层特征,指出了煤粉产出的主控因素有井型、完井工艺、排采制度、煤岩特征、煤体结构和煤层结构等,而煤体结构(构造破坏)是煤粉产出的首要控制因素。     

古构造应力场与低渗煤储层的相对高渗区预测

利用古构造应力场模拟成果,结合钻孔煤芯描述、煤矿井下观测和煤层气井试井渗透率资料,在低渗煤储层广泛发育的淮南煤田预测了相对高渗区．综合分析表明,古应力高的地区也是构造煤发育区,而构造煤是导致煤储层渗透性降低的主要因素．因此,古应力较低的区域,可能是原生结构煤发育的相对高渗区．