煤层含气量测定技术应用探讨

借助煤层气井开发的多年经验,初步探讨了煤层含气量测定中所遇到的问题。从气含量测定、煤层气成分分析、煤质工业分析等三方面出发,阐述了探区煤层气开发前需进行的各项气含量分析工作,为煤层气大面积开发提供重要技术数据,并可进行有利选区、优化井型设计。     

寺河井田下组煤煤层气开发有利区优选及穿煤柱水平井井位部署

寺河井田在煤炭开采前需要通过地面预抽方式降低瓦斯含量以解决煤炭开采过程中的瓦斯突出等问题。煤矿区地面煤层气开发工程要做到与煤炭的协调开发,煤层气抽采区块的优选及井位的合理部署至关重要。本文利用FLAC3D软件模拟,建立煤层底板采动效应地质模型,开展针对性的研究上组煤采动后下伏岩层应力变化;结合煤矿采掘部署,选取下组煤煤层气开发的主控因素为指标,建立采动区下组煤煤层气开发潜力评价指标体系,采用层次分析法和模糊综合评价相结合的方法,评价煤层气开发的有利区块;以煤层气与煤炭协调开发为前提,确定穿煤柱水平井煤层气开发井位部署的原则,研究水平井设计的关键要素及内容,优化设计15口井位。研究表明：9号煤层和15号煤层都处在3号煤层开采卸压范围内;东五盘区是寺河井田部署下组煤煤层气水平井的优选区,开展的1口煤层气井最高日产气量达到了9 522 m3。     

平顶山矿区首山一井二1煤层气储层特征

从煤厚、含气量及气体成分、煤级、储层裂隙孔隙、渗透性、储层压力、吸附特征、资源丰度等方面对平顶山矿区首山一井的主采煤层--二1煤煤层气储层特征进行了系统描述.首山一井蕴藏着丰富的煤层气资源16.9493×108m3.含气量多在8m3/t以上,气体中甲烷成分多在70%以上;二1煤具有储层压力高、解吸时间短的特点,使得地层能量充足、煤层气井初期产能大;二1煤处于中变质阶段、煤体结构相对完整造成储层渗透性较好,利于煤层气开发;指出多煤层联合开发将是该区煤层气开发的最佳途径.图2,表2,参6.     

融合注意力机制的煤层气产量动态预测

为了提升煤层气产量的预测精度,提出融合注意力(Attention)机制并结合卷积神经网络（convolutional neural networks,CNN）和长短期记忆神经网络（long short term memory,LSTM)的煤层气产量动态预测模型。利用随机森林变量筛选方法,确定井底流压、动液面高度、套压、冲次为排采过程中影响煤层气产量的主控因素;利用CNN信息提取优势,提取煤层气排采数据的特征向量,并将特征向量作为LSTM网络的输入;再将LSTM隐含层融合注意力机制提取重要信息权重,有效解决信息长期依赖性和信息丢失。实验结果表明：融合注意力机制的CNN-LSTM煤层气产量动态预测模型各方面均表现较优。具体表现为：1. 模型预测性能较好,利用不同模型对比预测,改进后的煤层气产量预测模型精度最高,比标准的LSTM预测精度提升了3%~4%;2. 泛化性能较优,预测同一区块不同生产天数的6口煤层气井产量时,预测60天日产气量的平均相对误差均小于5%,预测200天日产气量的平均相对误差均小于8%。     

关于新疆准南煤田煤层气资源勘探的一种开发勘探模式的探讨

准南煤田位于准噶尔盆地南缘,天山山前,大地构造位于天山-兴蒙褶皱系一级构造单元下的二级构造单元天山褶皱带北部。根据杨起等编著的《中国西北煤层气地质与资源综合评价》中的预测,准噶尔盆地2000m以浅煤层气预测资源量为3.54×1012m3,其中准南煤田0.95×1012m3。本文现提出一种勘探开发模式以供探讨:首先通过严格的选区评价选出煤层气开发有利区块,然后在选出的有力区块进行小规模井网试气,在试气效果好的区块内进行低成本工厂化钻井开发,最后形成规模化的生产采气。     

水力喷射径向钻孔在阜新刘家区煤层气开发中的应用

为了解决煤层气井开发过程中煤层污染造成产量下降的问题,对煤层气井采用水力喷射径向钻孔技术进行解堵。水力喷射径向钻孔技术在阜新刘家区L30井应用,对该井太下、中间煤层进行水力喷射,共喷射14支,总长1065.1m,日产量由喷射前的200m3上升到2400m3,结果表明该项技术具有超深射孔能力,可以解决近井带污染,有效沟通渗流通道,实现煤储层的解吸-扩散-渗流,以达到煤层气井增产的目的。该成果为煤层气开发提供了一项新的增产措施。     

铁法盆地煤层气资源条件及控气地质因素分析

铁法盆地的煤阶为长焰煤,南部地区的煤阶达到了气煤阶段,实测最大渗透率为1.51×10-3m2,平均含气量为5.84cm3/g,煤层气资源量为93.34108m3,煤层气资源条件良好。本文通过对铁法盆地煤层气地质条件和储层条件的深入分析,认为铁法盆地控气的地质因素有三个方面, 构造对煤层的沉积分布、含气量和煤层气资源量具有明显的控制作用;水文地质条件对煤层气具明显的封堵作用;区域浅成岩浆热变质提高了的煤阶、改善了煤储层的渗透性,增大了煤储层的含气量。提出了铁法盆地煤层气勘探开发的首选靶区是西南部的大兴矿一带。     

韩城地区煤层气成因类型及微生物开发潜力

为重新梳理韩城地区煤层气气体地球化学特征,预测低产煤层气井微生物开发的潜力区,通过煤层气和煤层产出水样品采集、煤层气气体组分和稳定同位素组成测试及微生物多样性分析,判识煤层气的成因类型,计算煤层赋存热成因气和生物成因气的相对含量,讨论适合低产煤层气井微生物开发的潜力区。结果表明：韩城地区太原组煤层气气体组分以甲烷为主,平均含量为94.78%;煤层气气体类型是以热成因气为主并含有少量次生生物成因气的混合成因气,其中次生生物成因气占比为4.79%～28.28%;煤层产出水中优势古菌种属为Methanobacterium和Methanothrix,二者之和平均占比达45.45%。基于低产井煤层埋深、构造条件、水化学条件、储层温度和古菌群落结构等关键因素,认为韩城地区中部和南部井区是有利于煤层气生物实现增产目的的潜力区。     

寿阳区块煤层气采收率预测方法及井间距优化

为准确预测煤层气采收率和确定煤层气井开采合理的井间距,对数值模拟法、类比法、等温吸附法、解析法及其各自的适用条件和优缺点做了详细分析,结合3种采收率的预测方法得出了15#、9#、3#煤层的采收率;阐述了煤层气开发中井间距的设计原则,根据寿阳区块的地质和煤储层条件,设计3种不同的井间距方案,通过数值模拟预测产能,分析了井间距与产能之间的关系,得出合理的井间距;阐述了丛式井组设计开发概念思想.研究结果表明:合理的井间距为350 m×350 m,15#煤层的采收率为53.9%,9#煤层采收率为51.6%,3#煤层的采收率为47.8%.     

页岩气井射流泵排水采气工艺下泵深度优化设计

为了恢复页岩气井的正常生产,本文通过提出一种新型射流泵排水采气工艺设计思想,该设计是以常压高气液比页岩气井的产气量能够满足携液要求时的井筒动液面为分析目标,从气井产能和临界携液流量两个方面进行分析,研究确定射流泵的下深。该工艺在XX区块XX井开展了现场试验,措施后页岩气井的平均日产气量为14.86×104m3,平均日产液量12.39m3,现场生产结果表明：本设计对XX区块常压高气液比页岩气井射流泵的下入深度的确定提供了新的理论指导。     

Influence of overpressure on coalbed methane reservoir in south Qinshui basin

In theory, from the high temperature and pressure during the coal generating gas to the present low temperature and pressure of coalbed methane reservoir, the accumulation of coalbed methane was from oversaturated to undersaturated. The gas content of the coalbed methane reservoir in the south Qinshui basin was 12-35.7 m3/t. According to the isotherm and measured gas content of No. 3 coal, the adsorbed gas content in some wells was highly saturated and oversaturated, which was hard to theoretically understand. In addition, there were no thermogenic and biogenic gases at the late stage in the south Qinshui basin. This article proposed that the overpressure was the main reason for the present high saturation of the coalbed methane reservoir. In early Cretaceous, the coalbed methane reservoir was characterized by overpressure and high saturation caused by gas generation from coal measure source rocks. In late Cretaceous, the coalbed methane reservoir was rapidly uplifted, and with the temperature and pressure decreasing, the pressure condition of adsorbed gas changed from overpressure to normal-under pressure, which resulted in the high saturation and gas content in the present coalbed methane reservoir.     

大倾角储层煤层气多层合采产量控制地质与工程因素

针对大倾角储层煤层气多层合采的特点,以库拜煤田煤层气井的实际排采动态资料为基础,通过分析排采动态典型指标与地质要素和工程要素之间的关系,剖析了库拜煤田大倾角储层多层合采煤层气井产能的控制因素,并用灰色关联分析定量评价了各影响因素的重要性。结果表明：（1）大倾角储层煤层气合层排采产量与单井动用资源丰度、储层压力梯度、煤体结构、临界解吸压力、初始排水速度、压裂效果、初始见气时间具有较好的相关性,但与渗透率、吸附时间相关性较差。储层压力梯度和储层压力是影响该研究区产能的主控因素;（2）新疆库拜煤田大倾角储层靶点压力特征、含气量、渗透率基本处于同一水平,同埋深不同煤层物性非均质性较小,层间干扰作用小,较适合合层排采。论文研究成果可作为大倾角储层煤层气合层排采提供指导。     

顺煤层钻孔抽放瓦斯数值模拟与应用

为获取顺煤层钻孔抽放瓦斯的合理参数,依据煤层瓦斯流动理论和质量守恒定律,以顺煤层抽放钻孔周围瓦斯流场为研究对象,建立了钻孔抽放瓦斯流动方程的数学模型. 以新庄孜煤矿5213掘进工作面为例,采用MATLAB对钻孔瓦斯流场进行数值模拟,并与矿井的实际抽放情况进行了比较和分析,得出了适合该矿煤层的瓦斯抽放参数. 抽放参数可以在淮南矿区相近煤层赋存条件下推广应用,以利于矿区高瓦斯矿井的安全生产.     

中煤阶煤层气井排采阶段划分及渗透率变化

煤层渗透率动态变化规律是煤层气开发所面临的重点问题之一。根据无因次产气率划分煤层气井排采阶段,结合等温吸附实验下煤层气的解吸过程确定排采阶段分界点位置。通过物质能量动态平衡理论建立中煤阶煤储层渗透率评价模型,从渗透率变化趋势、主导机制、产能动态等方面,阐释了中煤阶煤层气井不同排采阶段煤储层渗透率动态变化特征与控制机理。结果表明,排采过程中,煤储层绝对渗透率发生“先降低-后回返-再上升”的动态变化。排水阶段水相有效渗透率迅速下降,气相有效渗透率为0。储层压力降低至临界解吸压力后进入产气阶段,气相有效渗透率迅速增加,水相有效渗透率缓慢降低。产气量衰减阶段绝对渗透率开始下降,在滑脱效应影响下,气相有效渗透率仍然保持缓慢上升,水相有效渗透率降低。     

瓦斯抽采钻孔合理封孔参数优化

抽采钻孔的封孔质量是决定抽采效果的关键因素之一,而封孔参数则直接影响封孔质量。为了研究抽采钻孔的合理封孔参数,在分析山西王家岭矿巷道围岩应力及裂隙分布的基础之上,采用现场实测和数值模拟的方法,对抽采钻孔的始封深度、封孔长度和注浆压力等关键参数以及封孔效果进行了全面研究。研究结果表明,煤层抽采钻孔的合理封孔参数为始封深度不应小于4 m,封孔长度范围为8～12 m,注浆压力应达到3 MPa。现场应用表明,在始封深度和封孔长度均满足要求的情况下,采用3 MPa注浆压力封孔的钻孔封孔质量良好,而常压注浆封孔部分钻孔封孔质量达不到要求,进一步验证了封孔参数的合理性和有效性,对同类条件下的煤层瓦斯抽采钻孔封孔有借鉴和指导作用。     

褐煤储层含气量计算

因我国褐煤中煤层气赋存特征认知程度较低,影响了较低煤级煤层气的开发,褐煤中含气量的研究显得尤为关键。基于此,文中对采自内蒙古海拉尔盆地4个褐煤H1,H2,H3,H4样品进行煤岩煤质分析,25℃平衡水等温吸附实验。计算埋深在400～2 000 m吸附气含量;模拟在储层温度、压力、矿化度、密度条件进行甲烷溶解度的测定结果表明甲烷溶解度随压力、温度的同时增加而增大(低于80℃),基于实验结果,计算了不同埋深(温度、压力)下褐煤储层的水溶气含量;测定4个褐煤样品孔隙度,根据马略特定律计算游离气含量。由吸附气、水溶气及游离气含量计算褐煤含气量。结果表明,埋深小于1 000 m的褐煤含气量随埋深增加而增大;埋深大于1 000m随埋深增加而减少。H1含气量较低,H2,H3,H4含气量较高,400～2 000 m埋深的褐煤含气量介于2.57～6.99 m3/t之间,且均随埋深增加而增大。含气量中吸附气、水溶气、游离气含量比例分别为78.7%,9.3%,12.0%.     

抚顺矿区煤层气资源条件综合分析

通过对抚顺矿区煤层气地质特征、储层特征及煤层气资源量的系统而深入分析,认为该区煤层气资源条件良好,主煤层巨厚而集中、煤阶相对较高、煤岩类型有利于煤层气的生成、主煤层顶板的巨厚油页岩有利于煤层气的保存、且含气量相对较高、渗透性好、1200m以浅的煤层气资源量还有41.65×108m3。同时对矿区井下瓦斯抽放利用和煤层气利用的下游市场进行了评述,指出抚顺矿区是使我国煤层气产业走出困境,寻求突破的最佳试验战场。     

矿井密闭巷道内瓦斯排放的数学模型

 矿井密闭巷道的瓦斯排放属于矿井通风管理中重要的非正常作业,应对瓦斯排放的过程进行详细的设计以保证排放过程的安全。在瓦斯排放速度不变的条件下,假设巷道内瓦斯与新鲜风流瞬间充分混合,则巷道瓦斯浓度在排放过程中均匀变化。在与传统瓦斯排放方法比较的基础上,建立一种新的瓦斯排放数学模型。该模型推导了巷道内瓦斯浓度与排放速度、排放时间和全负压通风量等参、变量之间的依赖关系。通过计算在排放过程中的危险时间长度及排放风险,得出危险排放时间与初始浓度无关、排放风险与排放率无关的重要结论。最后通过一个瓦斯排放算例,证明了该数学模型的优越性。     

新安煤矿顺层钻孔预抽煤层瓦斯技术参数研究

本文选用新安煤矿17#煤层111706采煤工作面作为本煤层顺层钻孔预抽瓦斯技术试验区,研究17#煤层合理的预抽瓦斯技术参数值。通过对该矿17#煤层111706工作面预抽瓦斯数据分析得出:预抽试验区采用交叉布孔法预抽量可提高40%,Φ94 mm大直径钻孔预抽量比Φ65 mm直径钻孔增加34%,以预抽率作为17#煤层预抽防突有效性指标是可行的。预抽率大于25%时,就可以达到消除煤与瓦斯突出危险。但只有预抽率达到30%以上,钻屑检验指标K1才不会超标。钻场内钻孔抽采瓦斯浓度大于巷道钻孔抽采瓦斯浓度可达1倍,其最小封孔深度应不小于5 m.建议施工双向抽采钻孔来覆盖全工作面,掘进工作面钻孔深度控制在100 m范围内。