晋城煤层气藏成藏机制

通过晋城煤层气的规模开发、压裂煤层气井的解剖、井下煤层瓦斯抽放、构造地应力场研究、煤储层大裂隙系统“CT”式解剖与煤层气封闭保存条件研究, 发现3#煤储层内部存在大量煤层气包, 构造微破裂作用促使煤层气包之间广泛合并联通, 煤层气包内部储层的非均质性弱化, 渗透率增加, 煤层气包内部的游离气体比例增加, 流体压力系统边界逐渐清晰并形成煤层气藏. 揭示煤层气藏的成藏机制, 认识煤层气藏的内部细节特征, 促进了该区的煤层气开发技术进步, 提高了井下煤层瓦斯的抽放效率.      

水力封堵型煤层气藏判识条件分析

从宏观和微观两个方面分析了不同条件下煤层气的赋存特征,总结出水力封堵型煤层气藏的判识条件。研究表明,宏观上,可以通过煤储层边界的物理性质进行判识,在煤储层与地下水连通的基础上,分析断层、岩性、地下水三者之间的组合对水力封堵型煤层气藏赋存所起的作用,将水力封堵型煤层气藏划分为地层-水力封堵型、开放性断层-水力封堵型、封闭性断层-水力封堵型、岩性-水力封堵型、开放性断层-岩性-水力封堵型五种类型;微观上,主要通过煤储层流体的化学性质来判识,包括水的矿化度、水化学类型、甲烷碳同位素等三个方面,通常水力封堵型煤层气藏的地层水矿化度低于1 000mg/L,甲烷碳同位素较轻,且水化学类型为NaHCO3型、Na2SO4型或为NaHCO3和Na2SO4混合型。     

The Classification and Model of Coalbed Methane Reservoirs

Coalbed methane has been explored in many basins worldwide for 30 years, and has been developed commercially in some of the basins. Many researchers have described the characteristics of coalbed methane geology and technology systematically. According to these investigations, a coalbed methane reservoir can be defined: "a coal seam that contains some coalbed methane and is isolated from other fluid units is called a coalbed methane reservoir". On the basis of anatomization, analysis, and comparison of the typical coalbed methane reservoirs, coalbed methane reservoirs can be divided into two classes: the hydrodynamic sealing coalbed methane reservoirs and the self-sealing coalbed methane reservoirs. The former can be further divided into two sub-classes: the hydrodynamic capping coalbed methane reservoirs, which can be divided into five types and the hydrodynamic driving coalbed methane reservoirs, which can be divided into three types. The latter can be divided into three types. Currently, hydrodynamic s     

欠饱和煤储层渗透率动态变化模型及实例分析

开发过程中因受应力压实效应和基质解吸收缩效应的共同影响,导致煤储层渗透率发生复杂的变化。目前,已有诸多学者建立一系列的煤储层渗透率动态模型。然而,对欠饱和煤层气藏开发过程中的不同生产阶段,何种效应对煤储层渗透率起主导作用仍未达成共识。本研究在总结已有的渗透率变化模型的基础上,分析欠饱和煤层气藏开发过程中的降压解吸特征、有效应力效应、基质收缩效应和克林肯伯格效应,并对现有的渗透率模型进行改进与对比分析,以达到定量分析欠饱和煤层气藏储层渗透率变化规律的目的,最后通过鄂尔多斯东南缘韩城煤层气田实例分析煤储层渗透率动态变化特征及其主控因素。结果表明欠饱和煤层气藏开发过程中渗透率动态变化特征可以临界解吸压力划分为两个阶段,前一阶段仅为有效应力效应作用阶段,后一阶段则受有效应力效应、基质收缩效应和克林肯伯格效应影响,且后两种效应随着储层压力的降低而进一步显现。对比分析显示SD改进模型在描述欠饱和煤层气藏渗透率动态变化上优于PM改进模型。因此,借助SD改进模型对韩城煤层气井进行实例计算,分析结果显示煤储层渗透率改善效果依次为3#>11#>5#,区内煤储层渗透率改善效果取决于含气饱和度,而渗透率应力伤害受控于地解压差。     

阜新盆地刘家区煤储层综合分析

在对阜新盆地刘家区构造演化及构造特征、煤层发育特征、煤的化学成分及排采试验资料分析的基础上,对研究区煤层气含量、煤的吸附性、煤层渗透率、煤储层压力、临界解吸压力、煤体结构、煤层气产出特点进行了综合研究。认为研究区煤层分布广、厚度大、丰度高,煤的吸附能力强;而且埋深与辉绿岩侵入体是控制煤层气含量的主要因素,成煤后期构造运动是影响煤储层渗透率的关键因素。煤层气开发有利区应在向斜翼部和岩墙、岩床附近煤变质程度高的区域。     

准南煤田硫磺沟矿区向斜-承压式煤层气富集模式

通过系统收集、分析准南煤田硫磺沟矿区最新的勘探资料和生产资料,对影响硫磺沟矿区煤层气富集的煤阶、构造、水文、盖层等诸多因素进行研究。结果表明:多期构造活动形成了阿克德向斜及其北翼逆断层,三角洲平原沼泽控制了厚煤层发育,扇三角洲相、河流相、湖泊相控制了封盖层,火烧区影响下的弱径流地下水动力系统封堵了煤层气。上述因素共同控制了硫磺沟矿区向斜-承压煤层气富集模式。具有深埋藏、高矿化度地下水及封闭盖层条件的阿克德向斜轴部和临近轴部的两翼地区为煤层气有利富集区。     

A Comprehensive Model for Evaluating Coalbed Methane Reservoirs in China

Coalbed methane reservoir （CBMR） evaluation is important for choosing the prospective target area for coalbed methane exploration and production. This study aims at identifying the characteristic parameters and methods to evaluate CBMR. Based on the geological surveys, laboratory measurements and field works, a four-level analytic hierarchy process （AHP） model for CBMR evaluation is proposed. In this model, different weights are prioritized and assigned on the basis of three main criteria （including reservoir physical property, storage capacity and geological characteristics）, 15 sub-criteria, and 18 technical alternatives; the later of which are discussed in detail. The model was applied to evaluate the CBMR of the Permo-Carboniferous coals in the Qinshui Basin, North China. This GIS-based fuzzy AHP comprehensive model can be used for the evaluation of CBMR of medium-high rank （mean maximum vitrinite reflectance 〉0.5 %） coal districts in China.     

对煤层气井施工技术的认识

根据施工煤层气井的成功实践,介绍了有关煤层气井的钻井,固井工程及煤层改造等技术措施。     

煤层气解吸特征的实验研究

利用液固吸附的一般实验发现煤的孔隙分布不均,中高阶煤以0.8～15 nm孔径为主要优势。小孔表面曲率变化较大,孔径变化可用Weibull不对称函数表示,进而推导气固吸附方程。通过对山西晋城寺河3#煤、陕西韩城象山3#煤、新疆六道湾43#煤的等温吸附解吸实验并利用SPSS软件进行数据拟合,发现其r2皆大于Langmuir方程的拟合效果,所以利用Weibull函数来表征煤层气的解吸过程有利于指导煤层气排采实践。     

准噶尔盆地低煤级煤层气成藏地质特征

从煤层气控制因素入手,对准噶尔盆地的煤层气成藏特征和煤层气藏的分布进行了分析,认为准噶尔盆地是西北地区主要的聚煤盆地,煤层厚度大、煤层层数多、煤级低,具有典型低煤级煤层气盆地的特征。准噶尔盆地煤层气资源量很大,南缘无论是井下还是地表,煤层气显示都很活跃。准噶尔盆地低煤级煤层气成藏模式是盆缘陡坡和缓坡模式。通过构造、水文地质特征分析对准噶尔盆地划分出乌鲁木齐河—白杨河煤层气藏、昌吉南煤层气藏、四棵树煤层气藏、小拐煤层气藏、克拉玛依煤层气藏、乌尔禾煤层气藏、彩南—大井煤层气藏,这些区域是开展煤层气勘探的有利区块。     

中国煤层气勘探开发技术

中国煤层气资源丰富，近１０年在煤层气勘探开发技术方面形成了包括煤层气钻井取心、试井、完井、强化压裂和排采系统配套的工程工艺技术。介绍了这套煤层气勘探开发工程工艺技术的基本内容、特点及应用情况。     

中国煤层气成藏作用研究进展与述评

中国以成藏作用为核心的煤层气基础地质研究近些年取得显著进展。本源菌条件下褐煤生物气模拟、矿物/元素催 化生气作用、无烟煤层重烃极度异常原因、煤层次生生物气等的研究成果,深化了对煤层气多元化成因的学术认识。在更 为广泛的盆地和更加深入的层次上探讨了煤层气成藏作用的宏观地质过程及其控制因素,经典煤层气成藏作用理论得到发 展。提出了原创性的煤层气成藏效应研究思路,从地层能量角度探讨了煤层气成藏作用的实质,提出了某些新的学术观 点,初步探讨了深部煤层气成藏作用的特殊性。我国煤层气地质条件复杂多变,诸多基础地质问题尚待解决,近期探讨的 重点在于宏观动力学方面的地应力场效应和深度效应,以及微观动力条件方面的煤级效应和粒度效应,涉及到深部、构造 煤、低煤级煤等资源量巨大的煤层气成藏领域。同时,含煤地层非常规气（煤系气）的共生成藏关系以及共采中的基础地 质问题,也将是今后的一个重点研究方向。     

煤层气地球物理测井技术发展综述

煤层气地球物理测井明显有别于常规的油气藏地球物理测井,本文在大量文献调研的基础上,基于国内外煤层气地球物理测井技术的发展现状,综合评述了常用的煤层气测井方法、技术系列与煤储层测井评价技术及其优缺点,总结了当前国内外煤层气地球物理测井的应用研究与发展现状,并指出其当前面临的困难和若干问题,分析了煤层气地球物理测井技术的应用前景及今后值得注意的几个发展趋势.     

煤储层物性对甲烷碳同位素分馏的影响

煤层气作为一种吸附气,在储层中解吸扩散运移时甲烷碳同位素发生分馏。笔者通过采集山西晋城和新疆昌吉不同演化程度的煤样进行解吸试验,系统记录整个解吸过程中甲烷碳同位素组成的变化情况,研究了储层物性对甲烷碳同位素分馏的影响。结果表明：对于基质致密的煤样,解吸气体的δ13C1随时间增加逐渐变重,其变化的速率具有先快后慢的阶段性特点。对于基质疏松的煤样,解吸气体的δ13C1随时间增加先轻后重,这是由于取芯操作及煤样解吸过程中的基质收缩变形破坏了煤体原生结构,从而对正常的同位素分馏效应产生了影响。随着成熟度的增高,煤中微孔丰度增加,气体解吸扩散过程中受的限制增强,同位素分馏效果更显著。压裂裂缝的存在影响了煤层甲烷碳同位素的分馏效果,使得试采过程中井口气样δ13C1的变化规律不明显。     

贵州织金煤层气非储层水平井开发技术研究

直井开发煤层气钻井和压裂成本高,控制面积小,单井产气量低;煤层内水平井钻进难度大,风险高,薄煤层中井眼轨迹控制难度大,钻井液有害固相对储层伤害严重,采收率低。基于此,分析贵州织金区块煤系地质构造,提出在煤系地层内稳定的非储层内布水平井,通过压裂造缝沟通水平井上下煤层同时开发多层煤层的新思路。与常规开发方式相比,非储层内水平井具有钻井风险小、储层伤害小、单井产量高的优点,同时还可以开发煤系致密气和页岩气,提高非常规天然气利用率。研究非储层内水平井开发贵州织金煤层气技术,为解决贵州煤系地层煤层多而薄、层间距小等特性煤层气开发难题以及综合利用煤系气提供新的方式。     

准噶尔盆地南缘硫磺沟煤层气富集主控地质因素及有利区优选

为评价煤层气资源勘探开发潜力和指导矿井安全生产,对准噶尔盆地南缘硫磺沟煤矿主煤层(4-5、7、9-15号煤)的储层物性特征(显微组分、裂隙及含气性等)进行了测试分析,结合现场钻井资料、瓦斯解吸及瓦斯涌出量等资料,从构造、沉积、煤层埋深、水动力条件等方面分析了该区煤层气的控气地质因素。结果表明：煤储层物性较好,孔裂隙较为发育,微裂隙高达3 935条/9 cm²;煤层含气性(瓦斯含量)较好,4-5号煤层为4.88~10.81 m³/t,平均6.56 m³/t。控气地质因素分析表明,准南硫磺沟煤层气的控气模式以构造-水动力耦合控气为主。同时,利用多层次模糊数学综合评价模型,预测的硫磺沟煤矿(4-5号煤)煤层气赋存有利区为钻孔29-3和28-3周边区域。     

高、低煤阶煤层气藏地质特征及控气作用差异性研究

高、低煤阶煤层气地质特征及控气作用差异性是研究煤层气富集成藏的重要组成部分,是煤层气勘探开发理论研究过程中重要的基础性研究领域之一。本文以中国沁水、阜新盆地和美国粉河盆地等典型的含气盆地为例,探讨了高、低煤阶煤层气的储层物性差异,分析了构造控气和水文地质控气作用的差异性。研究表明,高煤阶气藏含气量高,CH4百分含量高,δ13C1值大于-38.75‰,储层渗透率变化小,储层改造难,构造热事件对煤层气的生成、富集贡献大,持续的水动力使气藏遭到破坏,且破坏幅度大,现今地下水格局对气藏的形成具有一定的影响;低煤阶气藏含气量低,CH4百分含量低,δ13C1值大于-49.11‰,储层渗透率变化大,储层易改造,煤热演化史及煤阶影响着煤层气的生成、富集,在煤层气生成过程中活跃的水动力是甲烷生成的主要的水文地质条件之一,但持续的水动力使气藏遭到破坏,且破坏幅度小,而合适的地层水矿化度则是低煤阶煤层气生成的重要条件,地下水格局对气藏的调整和改造起到决定性的影响。     

中国大陆区煤层气盆地划分原则与方案探讨

从煤层气富集成藏地质条件分析入手,在研究聚煤盆地的时空演化、后期改造特征基础上,将煤层气盆地定义确定为“具有工业价值煤层气藏形成和保存条件的含煤盆地”,煤层气盆地群是指具有两个以上的小含煤层气盆地的地区。在充分参考盆地、含油气盆地、聚煤盆地划分方案基础上,提出一种以现今含煤盆地进行划分的煤层气盆地划分方案,并提出地质与物探资料综合确定煤层气盆地边界的原则,将我国大陆区煤层气区划分为64个煤层气盆地。     

煤层气渗流理论及其研究进展

综述了煤层气渗流研究的现状及取得的研究进展,包括线性渗透、线性扩散、扩散—渗透以及非线性渗流等基本理论,基于各种地球物理场效应影响的渗流理论及其修正模型,以及多煤层瓦斯越流相关的研究;并介绍了新兴的数值计算方法(格子Boltzmann方法与分子动力学方法)在煤层瓦斯渗流模拟中的应用;展望了其发展趋势及尚需深入研究的问题。     

六盘水地区煤层气开发利用前景

六盘水地区煤炭资源十分丰富,也是我国重要的煤层气富集地区之一。本文简介了六盘水地区煤层气的开发利用现状,从向斜构造、封闭条件、煤层割理、煤的演化和含气量五个方面探讨了六盘水地区煤层气可能富集高产的原因;结合各向斜煤层气赋存特征及资源状况,并考虑其经济地理条件等综合因素分析,提出最有利区块4个,有利区块4个。最后重点评述了格目底向斜、盘关向斜和土城向斜重点勘查目标区。