- 韩思杰;桑树勋;梁晶晶;
煤层气吸附作用是发生在煤基质内表面的物理过程,而煤岩复杂孔裂隙网络为高压甲烷吸附提供了丰富的空间。开展沁水盆地南部高阶煤30℃高压甲烷等温吸附实验,结合煤岩煤质参数与孔隙特征参数,通过改进的D-R模型分析了煤岩性质、孔隙特征与吸附参数的相关性。煤岩性质对最大吸附能力和吸附热参数的影响是多因素叠加的综合效应,而最大吸附能力与微孔体积,吸附体积校正参数与大中孔比表面积呈较好的正相关性,表明甲烷分子在煤基质内表面会根据孔径尺度大小呈现不同的吸附方式。据此提出高压甲烷在煤基质微孔中呈紧密堆积状态而在大中孔中呈多层分子堆叠状态的新认识,为进一步研究煤层气吸附机理提供了新的思路。
2018年05期 v.46;No.269 10-18+25页 [查看摘要][在线阅读][下载 1978K] [阅读次数：90 ] |[下载次数：405 ] |[网刊下载次数：64 ] |[引用频次：22 ] - 刘世奇1;王恬2;杜艺2;方辉煌2;王鹤2
超临界CO<sub>2</sub>对煤化学结构的改造对煤层CO<sub>2</sub>封存能力极为关键。论文开展了模拟埋深1500m （62.5℃、15 MPa）条件下4组不同变质程度煤的ScCO<sub>2</sub>-H<sub>2</sub>O体系与煤岩地球化学反应实验。通过傅里叶变换红外光谱和X射线粉末衍射实验获得了反应前后煤化学结构演化特征，探讨了煤化学结构演化的机理。结果表明：ScCO<sub>2</sub>作用后，煤中脂肪烃链长度普遍增加，仅肥煤的芳香烃丰度增大，肥煤、瘦煤和贫煤含氧基团丰度的增大主要由氢键基团含量的增加贡献，无烟煤含氧基团丰度则主要受低分子化合物溶出的影响。ScCO<sub>2</sub>引起的溶胀作用造成肥煤和瘦煤芳香层面之间交联键断裂，芳香微晶内部结构疏松，而芳香层面内C<sub>Ar</sub>-C<sub>Ar</sub>交联的形成提高了肥煤和瘦煤芳香性和芳香环缩合度；贫煤和无烟煤中非稠合多苯结构脱落使芳香微晶内部更紧凑，脂肪烃链长度的增加则降低了贫煤和无烟煤芳香性和芳香环缩合度。
2018年05期 19-25页 [查看摘要][在线阅读][下载 502K] [阅读次数：88 ] |[下载次数：0 ] |[网刊下载次数：102 ] |[引用频次：0 ] - 刘世奇;王恬;杜艺;方辉煌;王鹤;
超临界CO_2对煤化学结构的改造对煤层CO_2封存能力极为关键。论文开展了模拟埋深1 500 m(62.5℃、15MPa)条件下4组不同变质程度煤的ScCO_2-H_2O体系与煤岩地球化学反应实验。通过傅里叶变换红外光谱和X射线粉末衍射实验获得了反应前后煤化学结构演化特征,探讨了煤化学结构演化的机理。结果表明:ScCO_2作用后,煤中脂肪烃链长度普遍增加,仅肥煤的芳香烃丰度增大,肥煤、瘦煤和贫煤含氧基团丰度的增大主要由氢键基团含量的增加贡献,无烟煤含氧基团丰度则主要受低分子化合物溶出的影响。ScCO_2引起的溶胀作用造成肥煤和瘦煤芳香层面之间交联键断裂,芳香微晶内部结构疏松,而芳香层面内CAr-CAr交联的形成提高了肥煤和瘦煤芳香性和芳香环缩合度;贫煤和无烟煤中非稠合多苯结构脱落使芳香微晶内部更紧凑,脂肪烃链长度的增加则降低了贫煤和无烟煤芳香性和芳香环缩合度。
2018年05期 v.46;No.269 19-25页 [查看摘要][在线阅读][下载 577K] [阅读次数：50 ] |[下载次数：562 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：20 ] - 张琨;桑树勋;刘长江;
CO_2注入煤层会改造储层孔裂隙结构,对提高CO_2埋藏和强化甲烷抽采能力产生重要影响。为探究CO_2注入后的煤体结构演化规律,选择山西沁水盆地寺河矿无烟煤和新源矿焦煤样品进行模拟实验,通过测试并分析CO_2注入前后煤体积参数的变化,得到以下结论:CO_2的注入可以溶蚀煤中矿物,增加连通孔隙体积并引起有机质的膨胀;矿物溶蚀对孔隙体积变化的贡献不显著,却导致大量封闭孔转换为连通孔,其中大于40μm的大孔孔隙体积增幅最大;有机质的膨胀量较大,其对孔隙的挤压作用可能会降低煤体的连通性;CO_2注入对煤体结构的改造作用受煤级和模拟埋深条件的共同影响。
2018年05期 v.46;No.269 26-31页 [查看摘要][在线阅读][下载 525K] [阅读次数：51 ] |[下载次数：217 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：7 ] - 张琨1;2;桑树勋1;2;刘长江3
CO<sub>2</sub>注入煤层会改造储层孔裂隙结构，对提高CO<sub>2</sub>埋藏和强化甲烷抽采能力产生重要影响。为探究CO<sub>2</sub>注入后的煤体结构演化规律，选择山西沁水盆地寺河矿无烟煤和新源矿焦煤样品进行模拟实验，通过测试并分析CO<sub>2</sub>注入前后煤体积参数的变化，得到以下结论：CO<sub>2</sub>的注入可以溶蚀煤中矿物，增加连通孔隙体积并引起有机质的膨胀；矿物溶蚀对孔隙体积变化的贡献不显著，却导致大量封闭孔转换为连通孔，其中大于40μm的大孔孔隙体积增幅最大；有机质的膨胀量较大，其对孔隙的挤压作用可能会降低煤体的连通性；CO<sub>2</sub>注入对煤体结构的改造作用受煤级和模拟埋深条件的共同影响。
2018年05期 26-31页 [查看摘要][在线阅读][下载 387K] [阅读次数：110 ] |[下载次数：0 ] |[网刊下载次数：180 ] |[引用频次：0 ] - 刘长江;张琨;宋璠;
高阶煤中的CO_2地质埋藏具有存储CO_2和提高煤层气采收率的双重意义。通过压汞测试和低温液氮吸附实验对经过CO_2地质埋藏模拟实验处理前后的煤样品进行分析测试,探讨了不同埋藏深度下煤中孔隙演化的特征与机理。研究表明:煤的真密度、视密度、孔隙体积、煤基质体积变化、有机质膨胀与收缩等参数均表现出不同的演化特征;埋藏过程中温度压力的增大对H_2O–CO_2–煤的地球化学反应效应的影响并非线性,而是存在一个对孔隙特别是微孔孔容和比表面积改造最大的深度范围,该深度将使得高阶煤孔隙结构得到最佳的改造效果,从而进一步更有利CO_2的地质埋藏和提高煤层气的采收率。
2018年05期 v.46;No.269 32-36页 [查看摘要][在线阅读][下载 590K] [阅读次数：54 ] |[下载次数：246 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：10 ] - 刘长江1;张琨2;3;宋璠1
高阶煤中的CO<sub>2</sub>地质埋藏具有存储CO<sub>2</sub>和提高煤层气采收率的双重意义。通过压汞测试和低温液氮吸附实验对经过CO<sub>2</sub>地质埋藏模拟实验处理前后的煤样品进行分析测试，探讨了不同埋藏深度下煤中孔隙演化的特征与机理。研究表明：煤的真密度、视密度、孔隙体积、煤基质体积变化、有机质膨胀与收缩等参数均表现出不同的演化特征；埋藏过程中温度压力的增大对H<sub>2</sub>O–CO<sub>2</sub>–煤的地球化学反应效应的影响并非线性，而是存在一个对孔隙特别是微孔孔容和比表面积改造最大的深度范围，该深度将使得高阶煤孔隙结构得到最佳的改造效果，从而进一步更有利CO<sub>2</sub>的地质埋藏和提高煤层气的采收率。
2018年05期 32-36页 [查看摘要][在线阅读][下载 1123K] [阅读次数：139 ] |[下载次数：0 ] |[网刊下载次数：140 ] |[引用频次：0 ] - 刘会虎1;2;吴海燕3;徐宏杰2;兰天贺2
为揭示深部煤层超临界CO<sub>2</sub>（ScCO<sub>2</sub>）吸附特征及其控制机理，以沁水盆地南部余吾矿、寺河矿、成庄矿的3号煤为研究对象，通过自制等温吸附仪进行了不同温度（45℃，62.5℃，80℃）、最高压力达到CO<sub>2</sub>超临界压力以上时的等温吸附实验。研究结果表明：高温高压条件下ScCO<sub>2</sub>吸附曲线不同于常温常压下CO<sub>2</sub>吸附曲线，随压力升高ScCO<sub>2</sub>过剩吸附量和绝对吸附量分别呈4段式和3段式变化，ScCO<sub>2</sub>达到过剩吸附量峰值出现的压力点具有随温度升高向高压增高的特征；ScCO<sub>2</sub>过剩吸附量远低于绝对吸附量，无法采用Langmuir吸附模型进行解释；温度对ScCO<sub>2</sub>吸附抑制明显，水分对ScCO<sub>2</sub>吸附没有起到抑制作用，灰分含量较高对ScCO<sub>2</sub>吸附量有明显抑制作用，煤中高镜质组含量和高R<sub>max</sub>对ScCO<sub>2</sub>吸附具有较明显的促进作用；超临界状态下煤对ScCO<sub>2</sub>的吸附量大小由微孔和过渡孔所控制，且与微孔比表面积大小有关，高变质煤对ScCO<sub>2</sub>的吸附能力降低可能是因微孔中矿物充填所致。
2018年05期 37-42,48页 [查看摘要][在线阅读][下载 1085K] [阅读次数：137 ] |[下载次数：0 ] |[网刊下载次数：539 ] |[引用频次：0 ] - 刘会虎;吴海燕;徐宏杰;兰天贺;
为揭示深部煤层超临界CO_2(ScCO_2)吸附特征及其控制机理,以沁水盆地南部余吾矿、寺河矿、成庄矿的3号煤为研究对象,通过自制等温吸附仪进行了不同温度(45℃,62.5℃,80℃)、最高压力达到CO_2超临界压力以上时的等温吸附实验。研究结果表明:高温高压条件下ScCO_2吸附曲线不同于常温常压下CO_2吸附曲线,随压力升高ScCO_2过剩吸附量和绝对吸附量分别呈4段式和3段式变化,ScCO_2达到过剩吸附量峰值出现的压力点具有随温度升高向高压增高的特征;ScCO_2过剩吸附量远低于绝对吸附量,无法采用Langmuir吸附模型进行解释;温度对ScCO_2吸附抑制明显,水分对ScCO_2吸附没有起到抑制作用,灰分含量较高对ScCO_2吸附量有明显抑制作用,煤中高镜质组含量和高Rmax对ScCO_2吸附具有较明显的促进作用;超临界状态下煤对ScCO_2的吸附量大小由微孔和过渡孔所控制,且与微孔比表面积大小有关,高变质煤对ScCO_2的吸附能力降低可能是因微孔中矿物充填所致。
2018年05期 v.46;No.269 37-42+48页 [查看摘要][在线阅读][下载 607K] [阅读次数：56 ] |[下载次数：354 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：8 ] - 牛庆合;曹丽文;周效志;
以沁水盆地成庄矿煤样为研究对象,利用实验室自主研发的CO_2注入与煤层气强化开采实验模拟装置进行不同有效应力和CO_2吸附压力下的煤岩渗透率测试。实验结果表明,煤岩的裂隙压缩系数受到CO_2吸附的影响,初始状态下、亚临界CO_2吸附和超临界CO_2吸附煤样裂隙压缩系数分别为0.066、0.086和0.089。引起裂隙压缩系数改变的原因主要有两方面:CO_2和煤中矿物反应提高了煤基质的不连续性;CO_2软化了煤基质同时降低了煤岩的力学性质。利用考虑吸附应变以及内部膨胀系数的渗透率模型对实测渗透率进行拟合,发现有效应力和内部膨胀系数成正比。CO_2吸附压力和有效应力的增大均提高了煤岩的内部膨胀系数,这影响了煤岩孔裂隙的开度,降低了煤储层的渗透率,并最终降低CO_2在煤储层中的可注性。
2018年05期 v.46;No.269 43-48页 [查看摘要][在线阅读][下载 550K] [阅读次数：75 ] |[下载次数：643 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：20 ] - 牛庆合1;曹丽文1;周效志1;2
以沁水盆地成庄矿煤样为研究对象，利用实验室自主研发的CO<sub>2</sub>注入与煤层气强化开采实验模拟装置进行不同有效应力和CO<sub>2</sub>吸附压力下的煤岩渗透率测试。实验结果表明，煤岩的裂隙压缩系数受到CO<sub>2</sub>吸附的影响，初始状态下、亚临界CO<sub>2</sub>吸附和超临界CO<sub>2</sub>吸附煤样裂隙压缩系数分别为0.066、0.086和0.089。引起裂隙压缩系数改变的原因主要有两方面：CO<sub>2</sub>和煤中矿物反应提高了煤基质的不连续性；CO<sub>2</sub>软化了煤基质同时降低了煤岩的力学性质。利用考虑吸附应变以及内部膨胀系数的渗透率模型对实测渗透率进行拟合，发现有效应力和内部膨胀系数成正比。CO<sub>2</sub>吸附压力和有效应力的增大均提高了煤岩的内部膨胀系数，这影响了煤岩孔裂隙的开度，降低了煤储层的渗透率，并最终降低CO<sub>2</sub>在煤储层中的可注性。
2018年05期 43-48页 [查看摘要][在线阅读][下载 392K] [阅读次数：136 ] |[下载次数：0 ] |[网刊下载次数：192 ] |[引用频次：0 ] - 杨景芬;徐宏杰;刘会虎;欧阳雄;韩思杰;
深部煤层游离态CO_2理论存储容量随深度增加而变化。基于山西沁水盆地南部煤样测试基本数据,对游离态CO_2煤层存储容量进行计算,并分析其随深度变化规律。基于建立的煤层游离态CO_2存储容量计算模型显示,煤储层游离态CO_2存储容量受孔隙度、含气饱和度、地层温度、地层压力等共同作用的影响。CO_2注入后改变煤储层物性会导致理论存储量有不同程度增加,但存储量增值与实验煤样颗粒大小有关;应力作用下煤储层孔隙度随埋深呈负指数降低规律会显著降低CO_2存储容量,含气饱和度增大会显著增大存储量。
2018年05期 v.46;No.269 49-54页 [查看摘要][在线阅读][下载 541K] [阅读次数：44 ] |[下载次数：171 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：4 ] - 杨景芬1;徐宏杰1;刘会虎1;欧阳雄2;韩思杰2
深部煤层游离态CO<sub>2</sub>理论存储容量随深度增加而变化。基于山西沁水盆地南部煤样测试基本数据，对游离态CO<sub>2</sub>煤层存储容量进行计算，并分析其随深度变化规律。基于建立的煤层游离态CO<sub>2</sub>存储容量计算模型显示，煤储层游离态CO<sub>2</sub>存储容量受孔隙度、含气饱和度、地层温度、地层压力等共同作用的影响。CO<sub>2</sub>注入后改变煤储层物性会导致理论存储量有不同程度增加，但存储量增值与实验煤样颗粒大小有关；应力作用下煤储层孔隙度随埋深呈负指数降低规律会显著降低CO<sub>2</sub>存储容量，含气饱和度增大会显著增大存储量。
2018年05期 49-54页 [查看摘要][在线阅读][下载 438K] [阅读次数：119 ] |[下载次数：0 ] |[网刊下载次数：151 ] |[引用频次：0 ] - 杨宏民1;2;梁龙辉1
为了研究等压扩散条件下不同变质程度煤中CO<sub>2</sub>置换CH<sub>4</sub>特征规律，选择无烟煤、瘦煤和气肥煤3种煤样，进行了不同等压扩散压力下的等压扩散置换实验。实验结果表明：随着煤变质程度的增加煤吸附CH<sub>4</sub>和CO<sub>2</sub>的能力表现出逐渐增强的趋势，且CO<sub>2</sub>的吸附量大于CH<sub>4</sub>的吸附量；随着实验点扩散压力的增加，CO<sub>2</sub>对CH<sub>4</sub>的绝对置换量和置换率均随之增加，CO<sub>2</sub>对CH<sub>4</sub>的注置比却随之降低。在实验煤样变质程度范围内，CH<sub>4</sub>置换率与煤变质程度和CO<sub>2</sub>注置比均呈负相关关系。研究成果对井下注CO<sub>2</sub>置换煤层CH<sub>4</sub>的工程技术和理论具有指导意义。
2018年05期 55-59,65页 [查看摘要][在线阅读][下载 502K] [阅读次数：106 ] |[下载次数：0 ] |[网刊下载次数：105 ] |[引用频次：0 ] - 杨宏民;梁龙辉;
为了研究等压扩散条件下不同变质程度煤中CO_2置换CH_4特征规律,选择无烟煤、瘦煤和气肥煤3种煤样,进行了不同等压扩散压力下的等压扩散置换实验。实验结果表明:随着煤变质程度的增加煤吸附CH_4和CO_2的能力表现出逐渐增强的趋势,且CO_2的吸附量大于CH_4的吸附量;随着实验点扩散压力的增加,CO_2对CH_4的绝对置换量和置换率均随之增加,CO_2对CH_4的注置比却随之降低。在实验煤样变质程度范围内,CH_4置换率与煤变质程度和CO_2注置比均呈负相关关系。研究成果对井下注CO_2置换煤层CH_4的工程技术和理论具有指导意义。
2018年05期 v.46;No.269 55-59+65页 [查看摘要][在线阅读][下载 616K] [阅读次数：63 ] |[下载次数：317 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：21 ] - 王恬1;2;桑树勋1;刘世奇3;杜艺1
超临界二氧化碳（ScCO<sub>2</sub>）–H<sub>2</sub>O–煤地球化学反应可造成煤物理结构和化学结构的改变，对煤层注CO<sub>2</sub>增采甲烷的有效性尤为关键。为了探讨ScCO<sub>2</sub>-H<sub>2</sub>O-煤反应对不同变质程度煤化学结构的影响，选择3个不同煤化程度煤样，在自主研制的ScCO<sub>2</sub>-H<sub>2</sub>O-煤地球化学反应模拟实验装置中模拟1000m埋深条件下煤样与ScCO<sub>2</sub>和去离子水反应240h，并对反应前后的煤样分别进行了X射线衍射和拉曼光谱实验，对比分析了反应前后煤样晶体结构和碳有序度的变化特征。测试结果表明：ScCO<sub>2</sub>-H<sub>2</sub>O反应破坏了煤的晶体完整性和碳有序度，改变了煤的大分子结构，且对低阶煤和中–高阶煤具有不同的影响，反应提高了低阶煤的平行定向程度，使其结构更加紧凑，减小了面网间距，而使中–高阶煤中无序单元增加，面网间距增大。该研究结果为CO<sub>2</sub>-ECBM项目实施中ScCO<sub>2</sub>-H<sub>2</sub>O作用对煤储层吸附解吸特征和孔渗特征影响的研究奠定了微观尺度基础。
2018年05期 60-65页 [查看摘要][在线阅读][下载 422K] [阅读次数：91 ] |[下载次数：0 ] |[网刊下载次数：130 ] |[引用频次：0 ] - 王恬;桑树勋;刘世奇;杜艺;
超临界二氧化碳(ScCO_2)–H_2O–煤地球化学反应可造成煤物理结构和化学结构的改变,对煤层注CO_2增采甲烷的有效性尤为关键。为了探讨ScCO_2-H_2O-煤反应对不同变质程度煤化学结构的影响,选择3个不同煤化程度煤样,在自主研制的ScCO_2-H_2O-煤地球化学反应模拟实验装置中模拟1 000 m埋深条件下煤样与ScCO_2和去离子水反应240 h,并对反应前后的煤样分别进行了X射线衍射和拉曼光谱实验,对比分析了反应前后煤样晶体结构和碳有序度的变化特征。测试结果表明:ScCO_2-H_2O反应破坏了煤的晶体完整性和碳有序度,改变了煤的大分子结构,且对低阶煤和中–高阶煤具有不同的影响,反应提高了低阶煤的平行定向程度,使其结构更加紧凑,减小了面网间距,而使中–高阶煤中无序单元增加,面网间距增大。该研究结果为CO_2-ECBM项目实施中ScCO_2-H_2O作用对煤储层吸附解吸特征和孔渗特征影响的研究奠定了微观尺度基础。
2018年05期 v.46;No.269 60-65页 [查看摘要][在线阅读][下载 573K] [阅读次数：80 ] |[下载次数：338 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：11 ]
- 马丽1;陈同俊2;3;王新4;马国栋2;3
构造煤与原生煤的物性差异明显，是煤层气储层建模需要考虑的关键因素之一。针对构造煤厚度分布预测这一关键问题，以测井曲线和地震属性为数据输入，综合分析了构造煤识别和厚度预测的最新研究进展。相对于交互式测井曲线识别来说，基于小波多尺度分析和聚类分析的构造煤识别方法精度更高、可靠性更好。结合地震属性和机器学习算法，可以获得精度更高的构造煤厚度确定性预测结果。结合地震属性和地质统计学随机模拟，可以获得可靠性更高的构造煤厚度非确定性预测结果。尽管构造煤厚度预测已研究多年，但构造类型和空间位置预测仍然需要进一步研究。
2018年05期 66-72页 [查看摘要][在线阅读][下载 1603K] [阅读次数：120 ] |[下载次数：0 ] |[网刊下载次数：155 ] |[引用频次：0 ] - 田光荣;李红哲;白亚东;裴明利;王牧;
柴达木盆地侏罗系发育泥岩、炭质泥岩、煤和油页岩等多种类型煤系烃源岩。受沉积环境控制,不同类型烃源岩之间有机质丰度、有机质类型及生排烃模式等差别很大。传统的评价方法低估了炭质泥岩和煤的生烃潜力。提出了基于单位岩石烃源岩产烃率的定量评价方法,对不同类型烃源岩的总生烃量和总资源量定量预测表明:炭质泥岩对侏罗系生烃总量和油气资源的贡献率分别达到44.8%和41.7%,整体提升了柴达木盆地侏罗系烃源岩的资源潜力,煤型气的资源潜力大幅度提高,对柴达木盆地天然气勘探具有重要指导意义。
2018年05期 v.46;No.269 73-80页 [查看摘要][在线阅读][下载 1121K] [阅读次数：32 ] |[下载次数：636 ] |[网刊下载次数：58 ] |[引用频次：14 ] - 高为1;2;韩忠勤1;2;金军1;2;白利娜1;2;周培明1;2
近5年来，六盘水煤田多个区块的煤层气试采开发取得了较大突破，但其煤层气聚集单元多、勘探开发条件差异大，整体评价该区煤层气赋存特征及预测综合有利区对本区煤层气开发决策至关重要。研究区有22个主要含煤向斜，即煤层气聚集单元，不同煤层气聚集单元上二叠统含煤岩系具有单煤层厚度薄、顶底板封盖性好、煤层含气量高、地应力较大、煤体结构偏差、低孔低渗、储层超压频繁的共性特征，但在煤层气资源丰度、资源量、煤层累计厚度、构造、埋深、煤阶、试采效果、勘探程度和地面条件等方面差异较大，根据各煤层单元的共性与差异性确定了煤层气综合开发评价的3个二级指标（资源条件、储集条件和开发基础条件）及对应的9个三级指标，采用多层次模糊数学方法对22个煤层气聚集单元进行了有利区优选排序，优选出5个建议优先开发的煤层气单元、9个适合接替开发的煤层气单元及8个远景煤层气开发单元。
2018年05期 81-89页 [查看摘要][在线阅读][下载 455K] [阅读次数：98 ] |[下载次数：0 ] |[网刊下载次数：130 ] |[引用频次：0 ] - 董银萍1;刘勇2;申有义1;朱亚龙3;田忠斌1;黄捍东4
煤层气勘探与开发是我国非常规油气资源勘探的热点之一，近年来已取得了较多突破性进展，但煤层非均质性强，吸附态为主的煤层气识别困难，勘探开发风险大，因此在钻井资料较少及叠后地震资料未充分利用的情况下，充分利用地震资料的横向变化特征，精确刻画煤层气“甜点”区分布具有重要意义。常规叠后地震反演能够识别煤层，但无法预测煤层的含气性，而基于地震波衰减理论的流体活动因子能够有效表征储层的渗透性，识别含气煤储层。提出将流体活动因子与高精度匹配追踪算法相结合，充分发掘已有叠后地震数据信息，在高精度地震信号时频分解的基础上，建立含气煤层与地震波衰减的联系，求取流体活动性属性，实现高精度煤层气“甜点”识别。该方法忠实于地震数据，不受构造及层序解释的影响，能客观反映煤层的含气性。理论模型试算和在沁水盆地煤层气勘探中的实际应用证明了该方法的可行性及有效性。
2018年05期 90-96,101页 [查看摘要][在线阅读][下载 2517K] [阅读次数：107 ] |[下载次数：0 ] |[网刊下载次数：101 ] |[引用频次：0 ] - 秦国红1;曹代勇1;魏迎春1;孙雨晴1;张岩1;宁树正2;陈美英3;朱士飞4
含煤岩系矿产资源综合勘查和协同开发是当前煤炭领域关注的热点和前沿方向。通过系统收集整理相关资料、现场调研、以及专题会议研讨，重点考虑不同煤系矿产资源的赋存、相态、综合勘查评价要求等特征，从综合勘查角度，对煤系矿产资源所具有的共性进行梳理，提炼划分出3种煤系矿产资源组合类型，包括煤与煤系异体固体矿产组合、煤与煤系同体固体矿产组合、煤与煤系气组合，可为含煤岩系矿产综合勘查工程方案的制定提供理论指导。
2018年05期 97-101页 [查看摘要][在线阅读][下载 211K] [阅读次数：70 ] |[下载次数：0 ] |[网刊下载次数：148 ] |[引用频次：0 ] - 郭东鑫;汪威;程礼军;唐书恒;张华莲;张跃磊;
重庆綦江打通区块煤层气勘探程度较低,为探究其煤层气勘探开发潜力,采用压汞法、等温吸附实验、煤层气含量测试等手段,系统分析了綦煤1井揭露的主力煤层在垂向上孔隙结构、含气性等特征,综合评价了该区煤层气开发地质条件。结果表明:该井薄–中厚煤层发育,煤体结构以原生结构、碎裂结构为主,其中M_8煤层中部为碎粒结构煤;煤储层具有"低孔、特低渗"特征;下部M_8、M_(12)煤层以吸附孔为主,具有较强的吸附储气能力;主力煤层含气量较高,其中M_8煤层中部达到过饱和吸附状态,各煤层整体含气性好,研究区煤层气资源潜力较大,开发前景好。同时,垂向上各主力煤层的物性差异性和复杂性将对研究区煤层气开发工艺提出挑战。
2018年05期 v.46;No.269 102-106页 [查看摘要][在线阅读][下载 1076K] [阅读次数：27 ] |[下载次数：156 ] |[网刊下载次数：31 ] |[引用频次：5 ] - 彭君;张云献;刘阳;陈亚生;姚素平;
东濮凹陷上古生界具有优越的煤成烃物质基础,油气生成潜力取决于沉积有机相。通过对东濮凹陷及其周缘地区煤系沉积有机相的类型和分布特征的研究,结合烃源岩生烃热模拟实验,探讨了东濮凹陷上古生界煤成烃的潜力。研究表明:东濮凹陷上古生界沉积有机相可划分为6种类型,镜质腐殖有机相是研究区主要的有机相类型,太原组下部和太原组上部–山西组下部还发育少量的含腐泥腐殖有机相和壳质腐殖有机相等富氢有机相类型,山西组上部较发育惰质腐殖有机相,东濮凹陷北部发育富氢有机相,特别是庆古2井区和毛4、毛8井区有机相类型好,而南部则发育镜质腐殖有机相和惰质腐殖有机相。不同有机相成烃潜力存在明显差异,镜质腐殖有机相的生油气潜力可与我国典型的煤成油气盆地相媲美,而富氢有机相的生烃潜力更高。但由于东濮凹陷上古生界热演化程度的差异,各个区块油气生成可能存在较大差异,毛4井区成熟度低,油气产率低;庆古2井区Rmax在1.0%左右,处于液态烃类生成高峰期,煤成油产率较高,文古1井区处于成熟–高熟区,有较高的煤成气产率,但仍未达煤成气产率的高峰;南部马古5井处于高过成熟,具有较高的煤成气潜力,但由于南部遭受岩浆作用的影响,其煤成气潜力需要评估岩浆作用影响的程度。
2018年05期 v.46;No.269 107-116+122页 [查看摘要][在线阅读][下载 2778K] [阅读次数：46 ] |[下载次数：362 ] |[网刊下载次数：23 ] |[引用频次：10 ] - 王超文;彭小龙;冯宁;马婧婧;邓鹏;朱苏阳
数值模拟是研究煤层气藏工程的一种常规方法，建立模型时人们常忽略垂向网格精细程度对模拟的影响，无法准确反映出垂向上流体流动规律、气水分异现象以及压降漏斗展布等，对模拟结果有很大影响。为了研究垂向网格划分精度对煤层气藏数值模拟过程的影响，采用不同模拟器对垂向网格的精细程度进行模拟计算，运用渗透率等效方法、局部网格加密方法和模拟器自带压裂方法模拟煤层压裂缝，总共模拟了3种方法15套方案。结果表明，垂向网格划分精度对煤层气生产影响较大，当网格步长达到1.5m时计算结果较为精确，可以满足模拟需求。网格数量及网格步长的合理划分，能够更好地呈现煤层中气水分异现象，有助于分析气水流动状态，便于历史拟合和产量预测。
2018年05期 117-122页 [查看摘要][在线阅读][下载 3710K] [阅读次数：64 ] |[下载次数：0 ] |[网刊下载次数：169 ] |[引用频次：0 ]
- 吴国代1;2;郭东鑫1;2;程礼军1;2;程军1;2;朱长生1;2;谢庆明1;2;刘代喜1;2;王开文1;2
西南地区晚二叠世龙潭组煤层气勘探开发取得较好的成效，该层位弱含水性制约着煤层气的排采。为揭示多煤层合采条件下煤储层的压降特征，以平面径向渗流理论为指导，利用松藻矿区Q1井地质工程数据，基于井底流压、套压、日产水量、日产气量数据的综合分析，建立了纵向上不同储层的井底流压数学模型，并分析不同储层的压降特征。研究表明：M<sub>6</sub>、M<sub>7</sub>、M<sub>8</sub>煤层的初始产气时间分别为45d、162d、217d；储层压力和渗透率控制储层供液能力，导致压降效果随层位的降低而降低；储层临界解吸压力相差较大（4.07 MPa）和日产水量低（0.23 m<sup>3</sup>）影响多煤层的合采效果。加强选层综合研究、产水特征分析和注水时机研究，开展递进排采相关工艺设备研发和工程探索是弱含水煤层群合采的重要工作方向。
2018年05期 123-128页 [查看摘要][在线阅读][下载 354K] [阅读次数：103 ] |[下载次数：0 ] |[网刊下载次数：138 ] |[引用频次：0 ] - 冯树仁;张聪;张金笑;刘忠;崔新瑞;晁巍巍
沁水盆地夏店区块煤层气藏属低孔低渗致密气藏，区块试采情况证实该区气水分布关系复杂。为了明确研究区气水分布规律，对夏店区块试采区煤层气地质条件、压裂和生产动态资料进行分析，阐明夏店区块试采区的气水分布特点，探讨气水分布差异主控因素。结果表明，研究区气水分异主要表现为2种情况，一是高部位产气、低部位产水的重力分异；二是局部井区受断层影响，出现高部位产水、低部位产气的气水倒置现象。根据气水分布特征，以构造形态为骨架，结合储层、压裂及生产动态资料，建立了封闭断层–褶曲、类气顶、开放断层控制、微构造控制、顶底板岩性控制等5种气水分布模式，明确了沁水盆地夏店区块气水分布主要受构造及压裂控制影响，同时提出差异化的井位部署建议，可以指导该区煤层气进一步的勘探开发。
2018年05期 129-134页 [查看摘要][在线阅读][下载 2681K] [阅读次数：106 ] |[下载次数：0 ] |[网刊下载次数：119 ] |[引用频次：0 ] - 张泽文;周效志;侯旭伟;陶智辉;李晓伟
为了查明含水饱和度对中阶煤储层应力敏感性的影响，对煤层气井储层改造及排采工作提供指导，利用自主设计的实验装置开展了黔西松河矿龙潭组1+3号、15号煤干燥、含水及饱水条件下液测、气测渗透率应力敏感性实验，分析了煤样渗透率、渗透率损害率、渗透率不可逆损害率、应力敏感性系数变化特征。研究结果表明：随着含水饱和度升高，中阶煤液测渗透率应力敏感性增强，加卸载造成的渗透率不可逆损害率增大。含水饱和度升高导致初始气测渗透率降低，干燥煤样孔裂隙闭合程度高，饱水煤样因束缚水饱和度高，具有较强的气测渗透率应力敏感性。干燥煤样、含水煤样适宜采用幂函数表征无因次气测渗透率与有效应力的关系，饱水煤样则更适合采用负指数函数表征两者关系。中阶煤储层压裂及排采过程中应重视储层保护，当煤储层含水性较弱时，应优先考虑采用CO<sub>2</sub>或N<sub>2</sub>泡沫压裂方式进行储层改造。
2018年05期 135-139页 [查看摘要][在线阅读][下载 783K] [阅读次数：161 ] |[下载次数：0 ] |[网刊下载次数：111 ] |[引用频次：0 ] - 刘春春;贾慧敏;毛生发;崔新瑞;彭鹤;李学博;张光波;
沁水盆地南部樊庄–郑庄区块裸眼多分支水平井总体开发效果不理想,低产井比例高、单井产量差异大,亟需查明主因,提高开发成效。基于研究区内十余年的开发实践,利用统计分析、回归分析等手段将产气特征归纳为持续高产、先高后低、持续低产3种类型。研究表明,含气量、渗透率、微幅构造、煤体结构是裸眼多分支水平井能否高产且持续稳产的关键地质因素,在同等富集条件下,渗透率大小是裸眼多分支水平井能否高产的关键;微幅构造与煤体结构决定了高产后能否持续稳产。低含气量、低渗透率、钻进过程分支垮塌、钻井液污染储层是持续低产井低产的主因。研究结果指导了裸眼多分支水平井工艺技术优化,大幅提高了单井产气量。
2018年05期 v.46;No.269 140-145页 [查看摘要][在线阅读][下载 1188K] [阅读次数：47 ] |[下载次数：202 ] |[网刊下载次数：26 ] |[引用频次：13 ] - 付玉通1;2;桑树勋2;崔彬1;刘晓1;原俊红2
深部煤层渗透性普遍较差，直井压裂开发单井产量低效果不甚理想，而U型水平井分段压裂开发煤层气技术已取得很好的效果。该项技术试验前必须进行适合该井型的地质评价。以鄂尔多斯盆地东缘延川南区块为例，首先分析影响水平井压裂产能的地质因素，主要为单井控制资源量、储层渗透性和煤层气解吸难易程度，其中单井控制资源量受含气量和煤层厚度影响，渗透性与煤层埋深、构造及煤体结构等有关，碎裂煤发育区渗透性相对好。而后假定吸附性能不变的前提下，利用数值模拟方法分别模拟了不同渗透率、含气量和煤层厚度条件下水平井压裂的产气情况，模拟结果表明水平井压裂后累计产气量与渗透率、含气量、煤层厚度正相关。最后在经济效益评价的基础上，查明适合水平井压裂的地质条件：渗透率>0.25×10<sup>–3</sup>μm<sup>2</sup>，含气量>12.3m<sup>3</sup>/t，煤层厚度>2.9m。该地质适用性评价标准在现场得到广泛应用，并收到了良好的开发效益。
2018年05期 146-152页 [查看摘要][在线阅读][下载 1661K] [阅读次数：101 ] |[下载次数：0 ] |[网刊下载次数：132 ] |[引用频次：0 ] - 陈捷;易同生;金军;
目前薄至中厚煤层群煤层气井普遍存在"前期产能高但周期短、衰减快且幅度大、后期恢复困难"的生产特征。针对这一现象,以黔西松河井田为例,通过对示范井组工程效果从煤储层赋存特征、合层分段改造效果及影响因素进行对比分析,并对施工参数进行优化和工程试验。分析认为:合层分段压裂仍是多煤层煤层气开发主要途径,其效果受层间兼容性和开发方式影响;投球暂堵合层改造受层间跨度、有效射孔厚度、施工参数及固井质量影响大。基于影响因素分析,提出施工参数优化措施,即施工排量6～8m3/min,前置液占比40%～50%,单孔流量0.2～0.3m3/min和前置段塞加砂方式,优化方案经后期工程验证取得较好的试验效果,对类似地质条件煤层群发育区煤层气合层开发层段组合、施工参数优化有较好的借鉴意义。
2018年05期 v.46;No.269 153-158+166页 [查看摘要][在线阅读][下载 696K] [阅读次数：35 ] |[下载次数：303 ] |[网刊下载次数：31 ] |[引用频次：11 ]
- 任波1;2;袁亮1;2;3;桑树勋4;郭华5;薛俊华1;黄华州4;李源6;武杰7
以顾桥矿工程实践为基础，结合物理模拟实验和现场监测结果，研究了厚表土层深井卸压开采地面钻井变形破坏及其预防。结果表明：钻井破坏是地面卸压瓦斯抽采失败的关键，采动影响下地面瓦斯抽采井破坏以变形和错断为主，破坏深度不一，主要集中在松散层中下部和基岩中上部；在钻井完好情况下，将钻井终孔位置布置于断层附近、“O”型圈范围内更有利于卸压瓦斯抽采。采动引起的上覆岩层离层、应力集中、竖向破断以及厚表土层“杠杆效应”造成地面瓦斯抽采井破坏，其由下至上多次出现是导致地面井多处变形破坏的主要原因。煤层采动对工作面前方巷帮应力、顶板应力的影响范围分别可达320 m、350 m，对轨顺相对位移影响范围可达工作面前方50m和后方200m，采场中部覆岩与地表之间的相对位移量远大于采场边缘附近，更容易导致井孔破坏。采用“抗”和“让”相结合的井身结构、“上止下泄”固井–完井施工工艺以及合理的井位布置等措施，可有效防止卸压开采地面钻井变形破坏，实现瓦斯稳定高效抽采。
2018年05期 159-166页 [查看摘要][在线阅读][下载 2099K] [阅读次数：109 ] |[下载次数：0 ] |[网刊下载次数：143 ] |[引用频次：0 ] - 方辉煌1;桑树勋1;刘世奇2;王鹤1;臧丽媛3
数字岩石物理技术既可实现煤体孔隙的三维空间表征及重构，又可模拟孔裂隙系统中流体的流动和绝对渗透率的计算。以伯方矿3号煤层为研究对象，基于微米焦点CT扫描与图像处理技术相结合，建立了真实的三维数字岩心模型；应用MATLAB编程及AVIZO软件内含的多种形态学算法，进行了数字岩心孔隙结构量化和表征，建立了等价孔隙网络模型；将AVIZO与COMSOL完美对接，实现了孔隙尺度的渗流模拟、绝对渗透率计算，并探讨了流体运移过程中的压力场及速度场的分布。研究方法丰富了现有数字岩石物理研究手段，为微观尺度上的煤体孔隙结构及流体运移研究提供了一种新的途径。
2018年05期 167-174,181页 [查看摘要][在线阅读][下载 13868K] [阅读次数：119 ] |[下载次数：0 ] |[网刊下载次数：129 ] |[引用频次：0 ] - 原俊红;曹丽文;付玉通;
鄂尔多斯盆地东缘煤层气田具有高储低渗的特点,为提高深部煤层气单井产量,基于区域构造特征、煤层厚度、含气量及水文地质特征,从优化U型水平井压裂参数的角度,对水平井及其压裂参数进行设计。通过数值模拟对影响水平井产量的水平段长度、压裂缝等主要因素进行研究。结果表明:不考虑摩阻情况下,煤层气产量随水平段长度增加而增加,当水平段超过800 m后,由于阻力作用,水平段长度每增加100m,产气量降低10%;压裂缝条数和半缝长对产气量影响较大,最佳的压裂缝条数为4～5条,最佳半缝长为80～120 m;裂缝间距和裂缝渗透率对煤层气产量影响不大。依据数值模拟的最优参数对该区煤层气井S1进行压裂,在相同条件下,煤层气产量比未压裂的S2井提高了10倍以上。
2018年05期 v.46;No.269 175-181页 [查看摘要][在线阅读][下载 2023K] [阅读次数：77 ] |[下载次数：392 ] |[网刊下载次数：42 ] |[引用频次：9 ] - 高彬;黄华州;宁娜;刘明杰;张宇;王紫襄;
煤孔隙对储层含气性具有重要影响,构造煤储层尤甚。采集淮南煤田潘一矿13号煤层中4种煤体结构的煤样进行低温液氮实验,运用最小二乘法原理并采用FHH分形模型,系统地分析了煤储层纳米级(1.7～20nm)孔隙结构特征及其与分形维数之间的关系。结果表明:煤体破坏程度增强致使BJH孔容和BET比表面积增大,过渡孔与微孔含量增加;构造煤中毛细凝聚开始发生在2～3 nm并随着相对压力的增大而逐渐增强;对气体吸附做主要贡献的是孔径为5 nm的孔隙,糜棱煤中此类孔隙最多致使含气性最好;研究区内除原生结构煤外,其他煤储层纳米级孔隙分形维数均大于2.6,平均孔径与分形维数呈明显负相关且相关性系数在0.9以上,表明此类孔隙具有明显的分形特征,孔隙结构复杂程度较高。综合孔隙特征表明:构造煤中孔隙结构越复杂且5 nm附近吸附孔隙含量越高,含气性越强。
2018年05期 v.46;No.269 182-187+192页 [查看摘要][在线阅读][下载 3538K] [阅读次数：40 ] |[下载次数：333 ] |[网刊下载次数：41 ] |[引用频次：21 ] - 王赞惟;孟尚志;张松航;贾佳;
基于CO_2的吸附能力大于CH_4的原理,向深部煤层中注入并封存CO_2同时置换驱替CH_4增加煤层气井产量,具有环境和经济双重效益。研究深部煤储层特征,通过气、水两相多组分,单孔和双孔模型的三维储层数值模拟技术,模拟不同井底压力下,完成注入量所需要的时间。优化后的注入施工参数为井口注入压力低于10 MPa,注入速率低于47 L/min。根据数值模拟结果选定注入压力,注入结果与模拟连续注入时间一致,说明该方法可以有效地模拟注入压力和注入量之间的关系,保障CO_2注入施工安全有效。
2018年05期 v.46;No.269 188-192页 [查看摘要][在线阅读][下载 528K] [阅读次数：47 ] |[下载次数：367 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：10 ] - 王赞惟1;孟尚志1;张松航2;贾佳1
基于CO<sub>2</sub>的吸附能力大于CH<sub>4</sub>的原理，向深部煤层中注入并封存CO<sub>2</sub>同时置换驱替CH<sub>4</sub>增加煤层气井产量，具有环境和经济双重效益。研究深部煤储层特征，通过气、水两相多组分，单孔和双孔模型的三维储层数值模拟技术，模拟不同井底压力下，完成注入量所需要的时间。优化后的注入施工参数为井口注入压力低于10MPa，注入速率低于47 L/min。根据数值模拟结果选定注入压力，注入结果与模拟连续注入时间一致，说明该方法可以有效地模拟注入压力和注入量之间的关系，保障CO<sub>2</sub>注入施工安全有效。
2018年05期 188-192页 [查看摘要][在线阅读][下载 381K] [阅读次数：80 ] |[下载次数：0 ] |[网刊下载次数：110 ] |[引用频次：0 ] - 李军军;郝春生;王维;孙天玉;
我国煤层气井产能瓶颈问题凸显,常规的储层改造措施大都具有破坏产层基质、裂缝延伸方向很难控制等特点。为探索一种更高效、更环保的储层改造技术,结合煤层气的成藏机制及产出机理,引进了处理方法简单高效的等离子脉冲技术,该技术在油气田上已取得了成功应用。依据等离子脉冲技术的工艺原理,在遵循一定的选井原则基础上,优选了晋城矿区寺河和郑庄区块的4口井,开展了该工艺技术适用性的试验。结果表明:等离子脉冲技术产生的周期性的宽频带波有助于激发煤储层系统内的共振效应,在原生裂隙的基础上发育大量的扩张裂隙网络,还能将产气通道及近井地带堵塞物剥离,增加储层渗透率。煤层气井生产实践进一步证实,应用等离子脉冲技术改造煤储层取得了良好的效果,该技术值得推广应用。
2018年05期 v.46;No.269 193-198页 [查看摘要][在线阅读][下载 2801K] [阅读次数：33 ] |[下载次数：239 ] |[网刊下载次数：25 ] |[引用频次：11 ] - 赵伟光;付天池;郭玉良;蔡念;丁远大;尤阳;
为解决山西某矿区煤层气钻孔漏失问题,选择合适的堵漏浆液。基于正交试验的设计方法,以低水解聚丙烯酰胺(PHP)、801堵漏剂、水玻璃和植物胶为堵漏材料制成堵漏浆液,测试了堵漏浆液的相对密度、失水量、塑性黏度、表观黏度、和动切力等指标,并采用极差法与方差法分析了各材料(因素)的显著性。研究表明:塑性黏度、表观黏度受PHP的影响最大,水玻璃对失水量影响最大,801堵漏剂对动切力影响最大。以较大的黏度和动切力及较低的失水量为评价依据,确定了堵漏浆液的最优配方。建立了最优配方堵漏浆液的流变方程,模拟试验测定堵漏浆液的堵漏性能,并通过4个煤层气钻孔工程实践验证了堵漏浆液的堵漏功效。
2018年05期 v.46;No.269 199-205页 [查看摘要][在线阅读][下载 741K] [阅读次数：47 ] |[下载次数：189 ] |[网刊下载次数：54 ] |[引用频次：2 ] - 武杰1;2;田永东3
为了研究高聚能电脉冲技术在煤层气井的应用效果，对沁水盆地4口典型煤层气井进行了电脉冲技术现场试验。结果表明，试验初期4口煤层气井的产气量和产水量较试验前明显增加，说明电脉冲技术应用在煤储层可以解堵、提升液体流动和促进气体解吸；4口井的产气量和产水量基本都是在运行10~20d后出现明显衰减，说明电脉冲技术在本区煤储层的有效作用半径较短；2口井运行100d后的产气量和产水量仍然要高于试验前的产气量和产水量，说明电脉冲技术在煤层气井近井地带解堵、提升产量有适应性选择和较好的应用前景；电脉冲增产技术在煤岩强度较低、煤体结构较破碎的煤层中的应用存在局限性，最好在煤体结构较完整的煤层中应用，并且针对不同井况优化电脉冲技术参数，从而提高电脉冲增产技术的应用效果；该技术仅能作为煤储层的二次改造措施，不能取代常规压裂技术作为煤层的一次改造措施。
2018年05期 206-211,218页 [查看摘要][在线阅读][下载 500K] [阅读次数：95 ] |[下载次数：0 ] |[网刊下载次数：194 ] |[引用频次：0 ] - 王成旺;冯延青;杨海星;王伟;熊先钺;车延前;
综合运用地质、压裂及排采动态等资料研究了韩城区块部分煤层气井低产原因,认为储层物性差、断层影响含气量和含气饱和度、多层开采临近水层被压裂沟通、开发井网不完善、越流补给导致储层不能有效降压、局部构造煤发育使煤层压裂造缝难度大并且排采煤粉堵塞渗流通道是造成煤层气井低产的主要因素。通过技术攻关,形成了跨层压裂、封层堵水、酸化解堵、修井工艺优化、加大排采强度等针对性的老井挖潜技术。通过现场试验表明,系列挖潜技术在韩城区块现场应用效果显著,有效提高了单井产气量,对该区块及其他类似地质条件区块的煤层气开发具有一定指导作用。
2018年05期 v.46;No.269 212-218页 [查看摘要][在线阅读][下载 1321K] [阅读次数：22 ] |[下载次数：352 ] |[网刊下载次数：31 ] |[引用频次：19 ]