煤层气压裂水平井渗流规律研究进展

国内外对煤层气压裂水平井产能分析尚未达成共识。为此，在综述国内外煤层气压裂水平井渗流规律研究状况的基础上，系统地回顾了压裂水平井渗流理论发展历程。国外对于压裂水平井的研究趋向于建立数学模型及求解方法，模型包括双线性流模型、三线性流模型等；国内对压裂水平井的研究重点在于分析压裂水平井的产能特征和裂缝参数的优化。首先对压裂水平井不同裂缝形态下有限导流垂直裂缝双线性流模型和三线性流模型进行了分析；其次对水平井中多条横向人工裂缝的瞬态压力特性、多条裂缝之间的干扰，裂缝条数对水平井产能的影响进行了阐述；最后，提出了目前压裂水平井渗流理论研究中存在的各种问题，并指出了压裂水平井渗流理论的发展趋势。     

含煤盆地深层“超饱和”煤层气形成条件

中国深层煤层气资源丰富,但总体勘探和认识程度较低,尚未形成较为系统的深层煤层气地质理论。通过解剖分析准噶尔盆地白家海凸起和鄂尔多斯盆地临兴区块深层"超饱和"煤层气井的试气/生产动态,估算原地游离气的含气量,分析了深层"超饱和"煤层气的形成条件。研究表明：①深层"超饱和"煤层气储层中除吸附气外,还含有原地游离气,用常规试气方法可直接获得气流,煤层气的产出不明显依赖于排水降压;②埋藏超过一定深度,在煤阶和温度的综合作用下,煤的吸附能力将随埋深的继续增加而降低,煤层中吸附气的饱和度有增加的趋势,在达到吸附饱和后,出现原地游离气并形成"超饱和"煤层气,盆地深层具有"超饱和"煤层气形成的优势条件;③由于地温梯度和压力梯度的不同,不同盆地"超饱和"煤层气出现的临界深度不同,异常高压和异常高热流可以降低深层"超饱和"煤层气形成的临界深度;④深层"超饱和"煤层气开发具有大大缩短见气时间、充分利用地层能量和累积产水量低等优势,有望成为未来煤层气勘探开发的一个重要领域。     

中煤阶煤层气高饱和—超饱和带的成藏模式和勘探方向

中国低、中、高煤阶煤层气的资源量各占总资源量的1/3，中煤阶煤层气的勘探开发取得了一定的进展。在解剖分析鄂尔多斯盆地东缘保德区块、临兴区块和准噶尔盆地白杨河矿区、白家海凸起等地区的煤层气分布深度、成因以及高饱和—超饱和带分布特征的基础上，总结出煤层气高饱和—超饱和带的成藏模式。研究表明：①在中国中—西部盆地中，中煤阶煤层存在的深度和深度区间很大，这为中煤阶煤层气的开发提供了巨大的埋深空间，此外，中煤阶煤层气以热成因气为主，个别区块的浅层有一定程度的次生生物气补给；②针对中国煤储层渗透率低的现实，寻找高含气饱和—超含气饱和带是高效开发煤层气的关键，其中，煤层气的高饱和—超饱和带包括次生生物气补充型、二次热生烃补充型和深层型3种；③次生生物气补充型高饱和—超饱和带出现在浅层淡水入渗的影响范围内，二次热生烃补充型高饱和—超饱和带出现的深度与岩浆侵入影响的深度有关，这2种成藏模式出现在局部地区，深层高饱和—超饱和带从机理上来看较普遍，且已得到勘探实践的证实；④在积极探索次生生物气补充型和二次热生烃补充型高饱和—超饱和带的同时，寻找深层超饱和煤层气的"甜点区"，这可能成为中国煤层气未来勘探开发的重要发展方向；5利用常规油气井对深层煤层气进行探索可能是深层高饱和—超饱和带煤层气开发最有效的方式，而对于新钻的穿过深层煤层的常规油气井，应注意煤层取样和煤储层评价工作，以尽快发现更多的深层超饱和煤层气。     

煤层气井排采动态典型指标分析方法体系

挖掘和揭示煤层气井排采动态资料背后蕴含的丰富的地质和工程信息,为井位部署和排采工作制度优化服务,是煤层气井排采动态分析的目的。以鄂尔多斯盆地某煤层气田35口井的实际排采动态资料为基础,提出从众多复杂排采动态曲线中挖掘初始见气时间、初始累计产水量、初始降液幅度、初始排水速度、典型日产水量、典型日产气量、典型米产水指数和典型米产气指数共8个排采动态典型指标,通过典型指标之间及其与地质因素和工程因素之间的关系分析,认为地解压差是影响初期排采动态的主要因素;在气水同产阶段,原始压力水头是影响产水量的主要因素,而煤层厚度、含气量和渗透率是影响产气量的主要因素;从排采动态曲线反映的排采效果看,研究区初始排水速度应控制在0.9 m/d。     

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。     

量化指标在煤层气开发潜力定量评价中的应用

等温吸附曲线蕴藏了丰富的煤储层信息,对于认识煤层气开发潜力至关重要。为了更好地挖掘等温吸附曲线蕴含的丰富信息,定量评价煤层气开发潜力,首先对不同盆地/地区煤岩等温吸附曲线进行了对比分析,探讨了含气饱和度和临储比比值指标的意义和局限性,在此基础上,提出临储压差、临废压差和有效解吸量3个量化指标,并结合具体实例对其应用效果进行分析和论述。研究表明,含气饱和度和临储比是比值指标,可以用来对比评价不同区块、不同煤层、不同井之间开发潜力的优劣和定性评价煤层气开发潜力;相比而言,临储压差、临废压差和有效解吸量可应用于区块和单井不同层次煤层开发潜力定量评价中,能够更好地反映煤层气开发潜力。实例分析表明,寿阳区块15号煤储层有一定的开发潜力,但因其煤岩吸附时间长(扩散速度低),需在见气后通过较长时间的缓慢排采,实现产气潜力的释放;恩洪EH-C6井需要较长时间的前期排水降压过程,但其开发潜力比较乐观。     

中国煤层气产业现状与发展战略

为实现碳达峰、碳中和，应对中国煤层气资源禀赋差、煤层气理论研究薄弱及煤层气产业发展面临的诸多瓶颈和挑战，系统研究分析了国内外煤层气资源量、关键技术及进展、煤层气勘探开发成效和产业发展现状。研究认为：中国煤层气产业长期存在的主要问题表现为勘探程度低、技术适应性低、投资回报率低、开发规模小等。提出了中国煤层气产业应采取近期和长远“两步走”发展战略。2030年之前的近期可分为两个阶段，第1阶段从现在到2025年，通过理论与技术的新突破，实现年产煤层气100×10⁸ m³；第2阶段从2025年到2030年，研发满足大部分地质条件的适用性技术，进一步扩大煤层气产业规模，实现年产煤层气300×10⁸ m³，煤层气在天然气总产量中比例明显提升。2030年之后的长远时期逐步实现年产煤层气1 000×10⁸ m³。为实现上述目标应坚持“技术+管理双轮驱动”，实现技术与管理的同时进步，促进煤层气产业高质量发展。中浅部(层)老区煤层气应精细开发，新区新领域煤层气应有效开发；深部...