井周煤层气渗流及恒压下煤岩力学特性试验

利用自行研制的含瓦斯煤热流固耦合三轴伺服渗流试验装置,进行0.5和1.0 MPa煤层气渗流压力、0.5和1.0 MPa煤层气恒定压力条件下原煤样全应力-应变过程三轴压缩试验,研究井周煤层气渗流特征及煤层气渗流与恒压对煤岩力学性质的影响。结果表明:煤岩渗透系数和煤层气流量随轴向应变增加先降低,在屈服点减小到最低点后逐渐增大,最后趋于稳定;煤层气恒压下的煤岩三轴抗压强度、屈服强度、弹性模量显著低于相应煤层气渗流压力下的值;恒定煤层气压力越大,煤岩三轴抗压强度、屈服强度和弹性模量越小;煤层气渗流压力越大,煤岩三轴抗压强度、屈服强度、弹性模量越小;研究结果可为煤层气欠平衡钻井压力控制、固井及储层改造等设计与施工提供技术支持。     

蜀南地区龙潭组煤层气储层特征及资源潜力

据中国多次开展的煤层气资源评价结果,蜀南地区煤炭以无烟煤为主,与沁水盆地类似,其煤层变质程度高,吸附能力强,含气量高,蕴藏了大量的煤层气资源。为了进一步查明蜀南地区煤层气储层特征及其资源潜力,根据该区测井资料、录井资料、煤层气参数井资料,从煤层分布特征、煤质特征、孔-裂隙发育特征、含气性特征及等温吸附特征等方面,分析了该区煤储层特征,对储层质量进行综合评价,并在此基础上评价其资源潜力。结果表明,蜀南地区龙潭组煤变质程度高,属于无烟煤;兰氏体积大,含气量高,气体质量好,含气饱和度高,兰氏压力小,临界解吸压力小、地解比偏低。综合评价显示该区煤层气储层质量较好,资源潜力大,但开发难度较大,尚需适宜的开采技术。建议选择长宁-叙永区块开展煤层气勘探开发试验,探索煤层气勘探评价方法及有效的开采技术。     

西北地区构造活动对煤层气成藏的控制作用

从西北地区构造背景、构造演化及构造类型等几方面探讨了构造作用对煤层气的控制。构造作用直接或间接控制着从含煤地层形成至煤层气生成聚集全过程,是煤层气控制地质因素中最重要的因素。聚煤期构造控制煤系地层和煤层发育特征。聚煤期后构造控制着生、储、盖层性能及组合,并影响煤层气运、聚、保特征,从而影响煤层气勘探开发潜力。     

珲春盆地煤层气富集控制因素及有利勘探方向

东北中低煤阶老工业区是中国煤层气勘探开发重点接替区之一,珲春盆地作为东北新生代古近系含煤盆地,煤层气地质资源总量为29.12×10~8m~3。对该盆地煤层气成藏特征及勘探方向的研究将有力促进我国东北古近系煤盆地煤层气勘探开发。基于煤储层低温氮比表面积和等温吸附实验,认为珲春盆地煤储层孔隙度变化与岩浆热变质作用密切相关,煤储层的微孔隙非常发育,具有较高的比表面积和孔体积,促进了煤层气的吸附和储集作用。结合区域构造、煤层分布、煤储层特征及含气性评价、煤层气保存条件和外部开发条件等方面的分析,指出整体上珲春盆地具有较好的煤层气富集成藏条件,尤以盆地西部八连城、板石和城西地区煤层气成藏条件最好,是今后煤层气勘探开发的目标区。     

我国煤层气勘探开发现存问题及发展趋势

针对我国煤层气开发的现存问题及发展趋势,从煤层气固溶体、煤储层多相介质、煤层气超临界吸附、低煤级煤含气量、煤储层多级压力降与多级渗流、水压与气压关系、动态渗透率等方面对我国煤层气基础研究薄弱环节进行了分析;从井间距、排采制度、钻完井增产改造、适应中国煤储层物性的开发工艺、平衡开发等方面对煤层气排采现存问题进行了评述。最后指出,我国煤层气勘探开发趋势是由中高煤级向低煤级储层、由浅部向深部、由单一煤层(组)向多煤层(组)、由地面开发向井地立体式开发、由陆地向海洋、由煤层气单采向煤层气与煤成气共采的方向发展。     

煤层气储层异常压力形成机制研究

通过对控制煤层气储层异常压力变化的因素分析,从众多因素中选取出4个具有支配地位的因素,分别是生烃作用、构造运动作用,圈闭作用、水动力作用4个方面。根据煤层气储层自身的特征和所处的地质背景,将煤层气储层异常高压区分为两类：水动力封闭型和自封闭型。同时对我国各地煤层气勘探开发取得的资料研究分析认为中国煤储层压力以低压储层为主,局部地区也不乏高压储层。     

Division and formation mechanism of coalbed methane reservoir in Huainan Coalfield,Anhui Province,China

The coalbed methane (CBM) reservoir is the basic geological unit of CBM storing and CBM resource developing. The forming conditions of the CBM reservoir include coal thickness, coal rank, seam buried depth, caprock, and geological structure. The division of a CBM reservoir in the Huainan coalfield is mainly based on the geological structure form and seam buried depth. According to the Fufeng nappe and the secondary structures of Huainan syn-clinorium, seven CBM reservoirs are divided in the Huainan Coalfield, such as Caijiagang, and the dynamic mechanism of CBM forming is analyzed. The structural position where the CBM reservoir is located has the important controlling role on the features of CBM reservoir.     

渭北盆地韩城开发区煤层气储层特征分析

以韩城开发区高煤级煤储层为例,分析了该区煤储层生气地质条件、煤储层物性特征。研究结果表明,本区煤层气赋存条件良好,煤级高,生气能力大,勘探开发潜力大;煤储层物性条件良好,储集性能好;煤层内生裂隙发育,连通性较好,孔隙以微孔占据主导地位,孔径介于1～100nm的占总孔容71.44%～88.15%,孔隙度普遍小于7%;煤比表面积、孔容等孔隙参数表现出强烈的不均匀性;煤储层压力以欠压为主,局部存在高压储层,渗透率分布具有典型的非均质性;煤层吸附能力大,含气量较高。总体上,该区地质和储层特征参数有利于煤层气富集和高产。     

煤储层物性对甲烷解吸及采出的影响

影响煤层气解吸采出的诸多因素作用于煤储层,体现为煤储层允许煤层气扩散渗流或导流的能力,所以在研究气体解吸特性时煤储层自身的物性值得重点探讨。基于这一点,对比研究了高低煤阶煤的物性差异,探讨了其对气体解吸采出的影响。研究表明,低煤阶煤分子结构较松散,孔隙度高,高煤阶煤分子结构紧密,孔隙度低,降压解吸过程中低煤阶煤物性变好,高煤阶煤物性变差。罐装煤样解吸和室内模拟实验揭示,物性是决定气体解吸的关键要素,这也是低煤阶煤储层含气量低但仍具有很大开发潜力的根本原因。低煤阶煤层孔渗较好,压降传播快,在开采过程中可形成自卸压效应。高煤阶煤层孔渗较差,压降传播慢,为了提高单井产量必须采用大型压裂或分支井技术等措施。     

煤层气井优先抽排煤层上部含水层水的研究

针对煤储层敏感性高和高产水、弱含水的储层特征,提出了一种新的排采方式,取得如下认识:1新排采方式优先抽排煤层上部承压含水层水,再进行煤层压裂、排采,确定了停止抽排含水层水的动液面高度;2该排采方式避免了部分常规排采方式存在的问题,包括吐砂、煤粉产出、气锁效应等,缩短了煤层气井排水周期;3新排采方式基于煤层之上有承压含水层的地层结构,对高产水井优势更大;4以柳林X1煤层气井为例,计算了应用新排采方式时,含水层排水阶段的临界动液面高度、降深和影响半径。     

煤体基质吸附(解吸)变形规律试验研究

为了更好的掌握煤体吸附(解吸)过程中变形规律,以晋城天地王坡煤矿为例,利用实验室模拟方法,在恒压、环境温度(室温20℃)一定的条件下,研究煤岩基质吸附(解吸)变形规律。实测了不同有效应力及加压方式下煤体的变形量,分析了煤基质吸附(解吸)后的变形规律,得到了弹性阶段煤体变形值与吸附(解吸)量的变化关系,并拟合得出了两者之间的函数关系。通过分析得出以下基本规律:①吸附(解吸)量与煤样应变(解吸过程为收缩变形)随时间的增加而增大,并逐渐趋于稳定,呈现指数分布规律;②吸附(解吸)变形可大致分为三个阶段,即第一阶段吸附(解吸)速度较快,变形量也较大,曲线斜率较大;第二阶段,随解吸量的增加,两者变化幅度相当,曲线斜率接近为1.0;第三阶段,当煤体收缩变形接近原始孔隙体积时,变形量不再增加,曲线斜率接近于零。试验结果为煤矿瓦斯合理抽采及防止煤与瓦斯突出提供了一定的理论依据。     

煤层气聚集理论研究进展综述

煤层气是一种非常规天然气,其"自生自储"的特点与常规天然气的生、储、盖、运、聚、保等基本成藏地质条件不同,煤层气成藏富集的基本条件主要包括生成条件、储集条件和保存条件。通过对国内外大量文献的调研,分析了煤层厚度、煤变质程度、煤岩组分、煤岩孔隙-裂隙结构、封盖条件、水文地质条件、构造条件等7个因素对煤层气富集成藏的控制作用。对煤层气聚集成藏领域的新进展进行了综述,并指出了其未来的发展方向。     

多因素影响下煤层气井生产初期合理排水量确定

生产初期排水量合理与否影响煤层气井整个生产过程中的排水采气效果,无因次含气率为0.25时,认为排水初期阶段结束。为确定新投产煤层气井生产初期合理排水量,建立考虑压敏效应、基质收缩和煤粉剥离、堵塞效应对煤储层物性的影响模型,研究生产初期不同排水量对煤储层物性的影响;并编制了新投产煤层气井合理排水量确定软件。研究结果表明:生产初期结束时的煤储层孔隙度和渗透率随着排水量的加大先增大后减小,峰值处对应的排水量确定为合理排水量。利用该软件确定了某煤层气井排采初期的合理排水量,结合数值模拟结果分析在该排水量控制下该煤层气井的排采效果较好,该模型对新投产井生产初期合理排水量的确定提供理论依据。     

煤层气三孔双渗试井分析方法技术研究

我国煤储层普遍具有低含气饱和度、低渗透率、低储层压力和低资源丰度等"四低"特点,煤层气测试获取资料的解释理论与试采结果的符合率较低。针对以上问题开展了煤层气试井与常规试井的异同点进行分析与评价,找出煤层气试井难点。结合煤层气地质特征,开展煤层气试井方法的适应性研究,探索适合煤层气的试井工艺;开展了影响煤层气试井因素的综合分析、研究,提出试井参数优化方法及操作规程,确保取准合格的煤层气试井资料。提出了适用于煤层气的三孔双渗试井解释模型和解释方法,提高了资料处理解释的准确率。     

呼和湖凹陷煤层气地质条件及资源潜力分析

通过对呼和湖凹陷煤层样品开展低温氮吸附实验、等温吸附实验和现场含气量测试,结合煤岩煤质和煤层分布特征分析,研究了呼和湖凹陷煤层气地质条件及其资源潜力。研究表明,呼和湖凹陷主要煤层以褐煤为主,变质程度低,储层内微孔和小孔最为发育,具有较大的比表面积及吸附能力,煤层顶底板泥岩厚度较大,研究区水文地质条件简单,有利于煤层气的保存,呼和湖凹陷煤层气资源潜力总体较好。综合考虑煤层厚度、含气性、储层物性、盖层因素和水文地质条件,建立了呼和湖凹陷煤层气有利区评价标准,优选出3个煤层气有利目标区。     

煤层气储层压力测试实验研究

以沁水盆地南部测试井为煤层气储层压力实验对象,利用自主研发的煤层气储层压力测试实验装备,对煤层的储层压力进行实验测定.利用实验测试压力数据对煤层气的储层压力参数进行分析和研究;从而得出沁水盆地南部煤层气储层压力的实验数值.通过煤层气储层压力实验数据结果对煤层气勘探、测试和后期排采过程都具有非常重要的指导意义.     

表面活性剂对煤层气压裂伤害研究

 为评价压裂液中表面活性剂对煤层气压裂过程的影响,利用煤岩样品针对阳离子、非离子、阴离子表面活性剂和表面活性剂复配体系,开展膨胀性、润湿性、吸附性能、表面张力、煤岩伤害和煤层气吸附解吸附物理模拟实验。将不同表面活性剂和复配体系的煤岩膨胀高度、接触角、煤粉中吸附形态和吸附量、措施前后表面张力和煤岩渗透率、吸附和解吸附曲线进行对比分析,进而优选表面活性剂体系。研究结果表明：水和表面活性剂溶液对所选煤岩膨胀性影响不大;阳离子可以增加憎水性,非离子保持煤岩水润湿性,阴离子会增加煤岩水润性;非离子表面活性剂有利于扩大煤岩孔隙进而提高煤层气的解吸附作用;双子表面活性剂（GM）为点状吸附,烷基酚聚氧乙烯醚（OP）为平铺吸附,十八烷基三甲基氯化铵（1831）为连体状吸附;双子-烷基酚聚氧乙烯醚（GMOP-4）复配体系措施前后表面张力较低,大幅度降低了GM 的吸附量且对煤层气解吸附过程具有促进作用;GMOP-4 复配体系实现了阳离子表面活性剂在煤层气压裂措施中低成本、高性能的应用。     

煤层气井负压排采技术潜在增产因素分析

排水降压采气是煤层气井开采的主要方式,而煤层气井开采过程中常出现自然产量低。为促进煤层气的解吸和渗流,现场多次采用了负压排采技术并取得了很好的增产效果,研究煤层负压排采技术的潜在增产因素可以完善其技术的理论基础,对今后更好地指导现场煤层气井开发生产以及推广至地质特征、生产特征相似的煤层气区块具有重要的增产意义。探讨了负压技术可能带来的潜在增产因素,并且对负压排采井的选择、使用负压设备的时机提供了排采建议。研究表明:由于煤层气常以吸附态赋存以及煤储层特点,负压排采技术在增大生产压差的同时,可能会起到提高裂缝导流能力、解除表皮污染、促进井间干扰以及增强甲烷滑脱和煤基质收缩等有利效果,同时也会起到加大应力敏感以及裂缝闭合的可能性。可见负压排采技术的正确使用,能最大限度降低废弃压力,提高煤层气的最终采收率。     

煤层气吸附解吸规律研究进展

调研了煤层气吸附理论与实验、水对煤层气吸附解吸过程的影响与煤层气液固吸附理论体系等3方面的研究进展,总结了气相吸附理论在煤层气吸附研究中取得的成果以及水对煤层气吸附的影响作用,分析了气相吸附理论在解释煤层气吸附状态时存在的问题,介绍了最新的液相吸附理论及在此基础上的煤层气复合解吸理论。不同相态的水对煤层气的吸附作用不同,煤样含水饱和度较低时,气相的平衡水可以显著降低煤层气的吸附量;当含水饱和度达到一定临界值时,含水量对煤层气吸附量变化的影响不大;而煤样中含水进一步增大时,注水煤样中液相水可以增加煤层气的吸附量。煤层气的赋存状态与气相吸附规律并不相符,而煤层气的液相吸附理论可以同时解决煤岩在水环境下生烃的条件及气相吸附没有临界解吸压力的问题;在液相吸附的条件下,煤层气的解吸过程是由气相及液相解吸共同控制的复合解吸过程。     

基于灰色关联的逼近理想解排序法的煤层气井重复压裂选井——以沁水盆地柿庄南区块为例

针对煤层气井重复压裂选井研究较少的问题,利用灰色关联法求取影响煤层气井产量的各因素权重,在此基础上运用逼近理想解排序法(technique for order preference by similarity to ideal solution,TOPSIS)优选重复压裂井。选取储层物性、压裂施工等14个因素,定量计算14个影响因素对产量影响的权重,并将权重带到TOPSIS模型中对研究区块已进行重复压裂的6口井进行验证,根据6口候选井与理想解的贴近程度,确定了最具有潜力的2口井。优选出的重复压裂井压裂后实际产气效果与未被优选的重复压裂井产气效果相比,产气效果得到了明显的改善,证明了该方法的有效性,研究结果对煤层气重复压裂选井具有一定的借鉴意义。