刊名:《煤田地质与勘探》
Coal Geology&Exploration
创刊时间:1973
刊期: 月刊
出版地:陕西省西安市
主管单位:中国煤炭科工集团有限公司
主办单位:中煤科工集团西安研究院有限公司
主编:董书宁
副主编:王皓 秦勇
               James W. LaMoreaux
执行主编:晋香兰
ISSN:1001-1986
CN: 61-1155/P
主页:www.mtdzykt.com

综述与进展

  • 我国煤层气高效开发关键技术研究进展与发展方向

    徐凤银;闫霞;林振盘;李曙光;熊先钺;严德天;王虹雅;张双源;徐博瑞;马信缘;白楠;梅永贵;

    “十三五”期间,围绕“突破煤层气单井产量低”这一制约我国煤层气高效开发的重大难题,借助国家科技重大专项和其他技术攻关研究,煤层气勘探开发理论认识和工程技术都取得明显进展,表现在4个方面:(1)勘探理念从寻找富集甜点区向高产甜点区转变,开发部署由平铺式到精细化调整转变。(2)围绕高效增产技术方面,在实现由二维地震向三维地震、由直井(丛式井)向水平井实践拓展的同时,创新形成以储层改造为主的系列压裂技术,包括碎软煤间接压裂、方解石填充深部(层)煤层气水平井少段多簇体积酸化压裂、特低渗深部(层)煤层气水平井超大规模极限压裂等技术,初步解决了构造煤煤层气效益开发难题,突破了2 000 m以深部(层)压裂改造技术瓶颈,推动了煤层气开发从中浅层向深部(层)的延伸;(3)围绕排采技术方面,创新形成定量化排采多目标优化设计、煤层气井无杆举升、负压排采等关键技术,推动煤层气排采控制由定性向半定量、定量转变,解决了丛式井组集成化排采和水平井下倾排采难题,有效提高了单井产量和煤层气采收率;(4)围绕稳产增产储备技术方面,创新提出包括大直径水平井应力释放采气、煤层气可控温注氮驱替增产等技术,为实现煤层气二次开发提供了技术储备。针对我国煤层气产业处于“爬坡期”和“战略机遇期”的阶段特点,围绕“碳达峰碳中和”目标背景,在系统梳理目前亟需解决的技术难题基础上,提出我国煤层气产业“两步走”发展战略:到2025年实现理论与技术新突破,达到国家“十四五”规划年产100×108 m3目标,坚定产业发展信心;到2030年形成针对我国不同地质条件的适用性技术,达到年产300×108 m3目标,成为天然气总产量的重要组成部分。相应对策是:从技术和管理2个维度,按照资源、技术、人才、政策和投资等五大要素,遵循“技术突破为核心、五位一体、协同创新”原则,研究制定并落实配套保障措施,并从高效开发和提高单井产量两方面,提出关系煤层气产业未来发展9方面的理论研究及技术攻关方向,以满足实现煤层气产业高质量发展的目标。

    2022年03期 v.50;No.291 1-14页 [查看摘要][在线阅读][下载 2094K]
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  • “十三五”期间我国煤层气勘探开发进展及下一步勘探方向

    叶建平;侯淞译;张守仁;

    基于我国煤层气勘探开发项目、煤层气田生产现状以及科研技术成果的调研资料,分析了煤层气田稳产、提产综合治理技术措施,深层煤层气取得勘探突破的地质条件和潜力,支撑上述两方面进展的煤层气水平井技术以及相配套的井网优化、排采技术。结果认为,我国煤层气田稳产、低产井提产综合治理最有效的技术措施有四类,包括增加新层、调整开发方案扩大产量规模、水平井嵌入加密井网、老井增产改造技术。提出了“煤层气水平井+技术体系”概念,即水平井钻完井+套管分段压裂+无杆泵排采技术组合体系,强调在井网优化部署、钻完井、压裂工艺和排采技术设备等各个环节的相互匹配。界定了深层煤层气涵义,深层煤储层一般存在游离气,临界深度受地层温度梯度和压力影响。指出深层煤层气、低阶煤煤层气是下一步煤层气勘探重点领域和方向。

    2022年03期 v.50;No.291 15-22页 [查看摘要][在线阅读][下载 1668K]
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  • 新疆煤层气产业发展现状与思考

    李瑞明;周梓欣;

    经过近10年的快速发展,新疆煤层气勘查开发取得较大突破,适用新疆地质特点的煤层气勘查开发理论和钻压排工艺技术体系进一步明确和完善,建成了多个煤层气地面开发先导试验工程,实现了小规模商业开发利用。从资源量潜力、产气效果、市场需求等几方面分析,新疆煤层气开发利用具有以下优势:一是煤层气资源丰富,约占全国煤层气资源总量的25.0%;二是煤层气勘查与开发中涌现了一批高产井,证实了新疆煤层气的开采价值;三是新疆作为我国重要的能源基地和陆上能源大通道,煤层气开发利用不仅可以补充新疆内外日益增大的天然气供需缺口,助力碳达峰碳中和目标的实现,还可以从根本上保障煤矿安全生产。为了促进新疆煤层气产业发展,主要从政策需求、矿权设置、效益开发、勘查开发投入及资金来源等方面分析其对新疆煤层气的制约并提出了创新政策支持机制和方式、以煤炭最低开采高程为界解决矿权重叠、攻克高效规模开发技术、设立煤层气专项基金和鼓励多元化资本进入煤层气勘查开发领域等对策建议。最后,提出了“十四五”期间新疆煤层气发展思路建议:1 500 m以浅区域是重点勘查和产能建设区域,1 500 m以深区域积极开展研究探索和先导试验,指出了准噶尔盆地南缘、塔里木盆地北缘是新疆煤层气重点勘探开发区域,并从地质理论体系、高效规模开发工艺技术体系、煤系三气共采等方面提出了实现新疆煤层气规模开发需重点攻关的技术方向。

    2022年03期 v.50;No.291 23-29页 [查看摘要][在线阅读][下载 1718K]
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  • 鄂尔多斯盆地东缘煤层气勘探开发历程与启示

    杨秀春;徐凤银;王虹雅;李曙光;林文姬;王伟;郝帅;

    鄂尔多斯盆地东缘煤层埋深变化较大,不同埋深的煤层气成藏特征及储层改造方式差别较大。目前煤层气勘探开发深度逐渐从1 000 m以浅延伸到2 000 m以深,为了研究不同埋深条件下煤层气资源高效勘探开发理论技术,系统梳理回顾了鄂尔多斯盆地东缘近30年的勘探开发实践,按照地质认识转变、技术发展、勘探工作量、勘探成果和产气量变化,将鄂尔多斯盆地东缘煤层气勘探开发历程分为3个阶段:浅层煤层气勘探阶段,在“浅层富煤区构造高点富集”理论指导下,寻找“煤层埋深小于800 m、煤层厚度大、高含气量、构造高点”目标,发现韩城WL1井区气田;浅–中深层煤层气规模勘探阶段,以“水动力控气–构造调整–缓坡单斜”成藏理论指导,优选“埋深小于1 500 m、水动力封闭条件好、煤层厚度大、高含气量、缓坡单斜及正向构造”甜点,发现保德、临汾煤层气田,转变储层改造理念,实现韩城构造煤有效增产改造;深层煤层气勘探突破阶段,提出“温压控气、高饱和”成藏模式,指导2 000 m以深煤层气的勘探突破。在此基础上,重点剖析了典型区块的煤层气赋存、富集特征和目标方向,总结了鄂尔多斯盆地东缘煤层气勘探开发获得的3点启示:保存条件是保德区块浅层煤层气富集成藏的重要因素;3类顶板间接压裂射孔模式支撑了韩城构造煤增产改造;“地质–工程”甜点评价助推了大宁-吉县深层煤层气勘探突破。

    2022年03期 v.50;No.291 30-41页 [查看摘要][在线阅读][下载 2626K]
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  • 煤层气合采地质研究进展述评

    郭晨;秦勇;易同生;马东民;王生全;师庆民;鲍园;陈跃;乔军伟;卢玲玲;

    煤层气合采是提高多煤层区煤层气开发效率的重要途径,但成藏作用的特殊性决定合采方式与产能效果复杂多变,高效开发面临较大挑战。我国煤层气地质工作者围绕多煤层煤层气成藏与合采可行性开展大量基础研究与工程实践,取得丰富的阶段性成果,为深化煤层气开发地质理论、推动产业发展提供有力支撑。从叠置煤层气系统成藏机理、合采地质约束条件、合采可行性判识方法、合采储层伤害4个方面,系统分析评述我国煤层气合采地质领域的最新研究进展,以期为后续研究开展、工程实施与产业建设提供参考。主要认识可概括为:(1)深化了叠置煤层气系统成藏的层序控气机理以及成岩作用与地应力的后期改造效应;构建了煤系地下水环境化学封闭指数,为判识含气系统叠置性及流体动力条件提供了新的参数,结合流体压力剖面识别出3类含气系统叠置地质模式(增长型、衰减型和稳定型);进一步将叠置煤层气系统理念扩展到煤系气范畴,提出煤系复合储层叠置含气系统“共采兼容性”理论与方法体系,并应用于煤系气合采先导示范工程,取得初步应用成效;(2)华北石炭-二叠系(太原-山西组)与黔西-滇东上二叠统(长兴-龙潭组)是煤层气合采研究与工程实践的热点区域(层域),压力系统及渗透性差异是合采中最受关注的地质因素。华北山西组、太原组的水动力系统与供液能力差异是制约合采效果的重要因素,黔西-滇东地区合采煤层的最大层间跨度、累计煤厚、煤体结构受到更多关注,表层水干扰是制约织金区块煤层气合采效率的关键;(3)产能分析、物理模拟、数值模拟、产出水地球化学分析是煤层气合采可行性与干扰判识的重要方法,提出了基于产出水地球化学解析合采井产出水源和判识干扰程度的基本思路、技术图版和评价流程及基于产能曲线分峰剥离的产层贡献分析方法,技术方法的不断成熟、创新为煤层气合采方案、工艺优化与效率提升提供了有力支撑;(4)煤层气合采对地质条件与工程扰动更为敏感,易诱发储层伤害,涉及产层暴露诱发的贾敏效应与气锁伤害,压力系统与渗透性差异诱发的应力与速度敏感伤害。均一化储层改造、分压力系统开采(分时间或分空间)、精细化排采设计与管控是降低储层伤害的有效途径。

    2022年03期 v.50;No.291 42-57页 [查看摘要][在线阅读][下载 1853K]
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  • 富(含)CO_2煤层气多源多阶成因研究进展及勘探开发启示

    唐淑玲;汤达祯;孙斌;陶树;张泰源;蒲一帆;张奥博;支元昊;

    富(含)CO_2煤层气承载着煤层气成因成藏的重要地质信息,与煤层气资源勘探及评价密切相关。在系统总结现阶段煤层气成因研究进展的基础上,通过解剖准噶尔盆地南缘富CO_2煤层气藏特殊地质范例,科学分析富(含)CO_2煤层气成因机制研究现状,全面梳理煤层气成因研究过程中存在的问题。结果表明,煤层气生成具有多源多阶段性,不同成因煤层气地球化学特征差异显著;现有煤层气成因判识图版及标准存在局限性,有必要建立煤层气成因多因素综合判识方法体系,结合区域地质条件及母质继承性差异,综合解释煤层气成因起源及伴生地质作用过程;富(含)CO_2煤层气藏含气构成、同位素组成及成藏过程,与早期煤化作用CO_2生成积聚、地下水参与下的CO_2差异溶解消耗、运移分馏、微生物后期改造等地球化学和生物地球化学作用息息相关;针对不同成因类型的煤层气藏应建立相应的资源评价指标体系,有效圈定甜点区与甜点层,对富含CO_2的煤层气藏需科学建立风氧化带深度界定标准,开展煤层气资源有效性评价。

    2022年03期 v.50;No.291 58-68页 [查看摘要][在线阅读][下载 1788K]
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  • 大面积高丰度海相页岩气富集理论及地质评价技术进展与应用

    王红岩;刘德勋;蔚远江;赵群;邱振;董大忠;施振生;孙莎莎;姜振学;刘洪林;周尚文;拜文华;

    海相页岩气富集特征及主控因素、地质评价及综合选区是四川盆地及周缘页岩气勘探开发研究的核心内容与突破的关键。基于勘探开发地质与地球物理多学科联合研究、现场调研、重点露头野外踏勘与取样分析、关键探井岩心观察与精细描述等方面的深入研究,阐述了大面积高丰度页岩气富集理论和地质评价技术内涵,及其在川南地区五峰–龙马溪组的最新进展、现场应用及成效。大面积高丰度页岩气富集理论进展包括:厘定了大面积、高丰度页岩气指标含义及其各自相应的地质内涵,认为硫化缺氧陆棚环境发育控制了川南富有机质沉积与富有机质页岩展布,富硅富钙海洋生物勃发控制了页岩气高有机质丰度分布,多地质事件沉积耦合作用控制富有机质页岩甜点段和高资源丰度分布;提出优质储层纹层与有机质纳米孔喉发育,条带状粉砂纹层优质页岩储层高含气性、高脆性、网状裂缝和岩性、电性、物性、地化特性、含气性、可压性“六性”最佳,建立了页岩气4个阶段过程的超压聚集、差异富集演化模式。大面积高丰度超压页岩气地质评价技术进展包括:建立了基于“层序地层、化学地层、生物地层”的黑色笔石页岩地层小层对比与评价技术,研发了5台/套页岩储层表征关键参数测试装置与分析技术,形成了页岩气储层定量表征与评价技术,“双厚度、多参数”甜点区优选评价技术,在四川盆地优选出36个有利目标区,页岩气总地质资源量10.35×10~(12) m~3。应用表明,该套理论与技术有效指导和支撑了中国石油页岩气资源评价、地质选区、储量发现、示范区综合评价与建设,为海相页岩气规模开发与产建部署、推动页岩气产业发展提供了重要支撑和决策依据。

    2022年03期 v.50;No.291 69-81页 [查看摘要][在线阅读][下载 2343K]
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  • 我国高阶煤煤层气疏导式高效开发理论基础——以沁水盆地为例

    朱庆忠;

    我国高阶煤煤层气资源储量丰富,目前产量已占到我国煤层气总产量的90%以上,高阶煤煤层气资源的高效开发利用对于保障国家能源战略安全、助力实现“碳达峰、碳中和”战略目标具有重要的现实意义。我国煤层气产业总体呈现出勘探开发程度低、主体技术适应性低、投资回报率低、发展规模小的“三低一小”的不足,煤层气的规模化高效开发面临着巨大挑战。通过深度解剖勘探开发中出现的问题,认为制约煤层气产业高效开发的核心问题均源于对煤储层特征,特别是原始气水赋存、运移、产出规律认识不清,未形成与之相匹配的开发理论和配套工程技术。针对这一问题,开展煤层气水赋存–产出规律研究,将室内试验与现场实践相结合,形成煤层气疏导式高效开发理论及配套工程技术。结果表明:(1)我国煤层气储层成藏过程复杂、气藏类型多样、非均质性强的客观条件与顶层设计支撑不足、主体技术工艺适应性不明确的主观因素是影响煤层气高效开发的重要原因;(2)煤层孔隙–裂隙复杂双重孔隙结构及固有的气水赋存和产出运移规律决定了必须以“疏通”和“引导”为主导思想,以实现储层与井筒的充分沟通和流体的高效率产出;(3)以沁水盆地高阶煤为例,运用疏导式开发理论形成的配套开发技术,实现高效规模建产,显著提升煤层气开发效果。

    2022年03期 v.50;No.291 82-91页 [查看摘要][在线阅读][下载 3008K]
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基础理论与评价

  • 青海木里三露天井田煤系天然气水合物成藏模式与勘查开发建议

    曹代勇;秦荣芳;王安民;陈利敏;李靖;魏迎春;

    天然气水合物因其能量密度巨大、使用方便、燃烧值高、清洁无污染等特点,被誉为21世纪最有希望的战略资源,是常规油气资源的潜力巨大的一种替代能源。青海木里地区三露天井田天然气水合物的发育是该区含煤岩系的充足气源和高寒山区适宜的水合物稳定带耦合作用的结果。将赋存在煤系中的天然气水合物定义为煤系天然气水合物,并将其纳入煤系非常规天然气范畴。为查明其与含煤岩系的密切联系和成矿专属性,探讨煤系天然气水合物的赋存条件,提出勘查开发建议。研究表明:三露天井田煤系天然气水合物气源兼具煤型气与油型气特征,富集层位集中在温压稳定带的中侏罗统江仓组上段,储集层类型及所占比例依次为“裂隙型”65.22%、“裂隙+孔隙型”26.08%、“孔隙型”8.70%。根据现今构造格局,三露天井田被划分为8个区块,其中,以逆断层发育为主、低地层倾角及中-低等断裂密度发育程度的M1、S1和S2区块为天然气水合物的有利富集区。建立了三露天井田煤系天然气水合物成藏模式,即叠瓦扇式构造与冻土带封堵型,混源充注、短距运移、构造圈闭是研究区天然气水合物形成的有利因素。最后,以研究区煤系天然气水合物为实例,总结了陆域煤系天然气水合物的基本特点,提出了我国冻土区天然气水合物勘查开发的调查、勘查、开采3个阶段,指出煤系气共探合采是煤系天然气水合物开发的必然途径。

    2022年03期 v.50;No.291 92-101页 [查看摘要][在线阅读][下载 1920K]
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  • 构造煤与原生结构煤中甲烷扩散性能差异性分析

    孟召平;张昆;沈振;

    原生结构煤受构造应力破坏后形成不同类型煤体结构煤,其孔隙结构、吸附/解吸、扩散和渗透能力等将发生变化,从而影响煤层气的赋存与产出。通过对沁水盆地赵庄井田3号煤层原生结构煤与构造煤样品进行甲烷等温吸附实验、低温液氮和二氧化碳吸附实验,分析了构造煤与原生结构煤的吸附-解吸性能及孔隙结构特征;应用单孔和双孔非稳态扩散模型,揭示了原生结构煤与构造煤中甲烷扩散的差异性及控制机理。研究结果表明,煤中CH_4的吸附量随煤体结构破坏程度的增加而增加,构造煤的解吸和扩散速率要好于原生结构煤。原生结构煤与构造煤的扩散系数均随压力的降低而减小,在整个扩散阶段构造煤的扩散系数高于原生结构煤。在高于5.0、1.5~5.0 MPa和低于1.5 MPa的压力区间,气体扩散主要发生在大孔、中孔和微孔中,分别对应于菲克型扩散、过渡型扩散和克努森型扩散。双孔扩散模型对于解吸数据的拟合度明显高于单孔扩散模拟结果;揭示了煤中气体扩散呈3个阶段变化规律,即:快速扩散阶段(S1),衰减阶段(S2)和缓慢扩散阶段(S3)。有效扩散系数与温度表现出明显的正相关性,温度越高有效扩散系数越大,但是到了低压阶段孔隙结构对煤中甲烷扩散性影响高于温度。该研究成果为构造煤区煤层气勘探开发提供了理论依据。

    2022年03期 v.50;No.291 102-109页 [查看摘要][在线阅读][下载 1748K]
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  • 煤岩类型对煤储层吸附/解吸特征影响及实践意义——以保德区块为例

    侯伟;徐凤银;张雷;张伟;孟艳军;刘其虎;李永臣;樊洪波;王虹雅;张双源;张文;

    宏观煤岩类型差异是影响煤层气吸附/解吸特征及煤层气井产能的重要因素之一。针对保德区块BX-2井8+9号煤4种不同宏观煤岩类型样品,开展工业分析、显微组分、润湿性及等温吸附/解吸实验研究,探讨了煤岩类型对煤层气吸附/解吸特征的影响及其机制。结果表明:暗淡煤、半暗煤、半亮煤和光亮煤的镜质组含量逐渐增大,水分和灰分含量逐渐降低,亲水性逐渐减弱,Langmuir体积逐渐增大;光亮煤和半亮煤具有更强的吸附能力,同时具有更高的启动压力、转折压力和敏感压力,解吸过程中对应的有效阶段区间宽度更大,更有利于煤层气开发。宏观煤岩类型对吸附/解吸特征的影响机制主要体现在不同煤岩类型煤组分和润湿性的差异。基于宏观煤岩类型分层厚度占比参数,对BX-2井解吸特征参数进行了加权平均计算,并将该井煤层气解吸阶段划分为缓慢解吸、快速解吸和敏感解吸3个阶段,将排采阶段划分为排水降压、不稳定产气、稳定产气和产气衰减4个阶段。排水降压阶段应控制排水速度,减少应力敏感效应对渗透性的伤害;不稳定产气阶段应适当控制套压,尽量扩大解吸半径;稳定产气和产气衰减阶段应适当增大生产压差,利用解吸效率高的优势延长产气高峰期和稳产期。

    2022年03期 v.50;No.291 110-118页 [查看摘要][在线阅读][下载 1803K]
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  • 超临界CO_2参与下煤储层原位微生物甲烷化物理模拟研究

    苏现波;汪露飞;赵伟仲;夏大平;周艺璇;王乾;

    超临界CO_2能够破坏煤分子结构,提高生物甲烷的产量。为研究微生物在超临界CO_2参与的煤储层原位条件下的产气潜力,以新疆地区某煤层气区块目标煤层的初始储层压力、温度和气体组分作为原位储层条件,通过自主设计的煤储层原位厌氧发酵装置,模拟煤储层原位储层条件下的厌氧发酵过程,并对生物气产量、煤的官能团结构和微生物群落结构进行了分析。研究结果表明,在超临界CO_2参与的煤储层原位条件下,生物甲烷产量达到了32.9 mL/g,CO_2的生物转化率为17.4%。FTIR光谱表明,原位条件下微生物对苯酚、醇、醚、酯中含氧基团的降解能力要强于常规条件下的厌氧发酵。超临界CO_2参与下的储层原位厌氧发酵系统中,多种产甲烷代谢途径的产甲烷菌(氢营养型、乙酸营养型和甲基营养型)逐渐向单一的氢营养型产甲烷菌演化。高压环境下,细菌群落中芽孢杆菌Solibacillus silvestris成为水解产酸发酵阶段的优势菌。该研究为煤层气生物工程的现场实施和碳减排提供了实验基础。

    2022年03期 v.50;No.291 119-126页 [查看摘要][在线阅读][下载 1789K]
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  • CO_2/N_2二元气体对甲烷在煤中吸附影响的分子模拟研究

    孙致学;闵成;张婉露;蒋永平;于雪峰;崔彬;

    二元气驱技术(CO_2/N_2-ECBM)已成为煤层气增产的重要手段,明确CO_2/N_2在煤层中的竞争吸附规律以及对煤层物性的影响具有重大意义。利用分子模拟软件Materials Studio建立延川南煤层气实际区块温度、压力条件下的煤分子模型。基于巨正则蒙特卡洛(GCMC)方法研究CO_2/N_2交替驱替煤层气技术中各注入阶段对CH_4吸附的影响,明确CO_2、N_2对煤层孔渗物性的影响规律。结果表明:在CO_2注入阶段,煤层中甲烷迅速解吸;煤中气体吸附总量上升,煤基质膨胀效应增强,导致煤的孔隙体积降低。而转N_2注入后,由于N_2分压作用使得CH_4、CO_2吸附量呈现出不同程度的降低;当ωN_2/ωCO_2≤0.6时煤分子中气体总吸附量迅速降低,而当N_2饱和吸附后气体总吸附量保持稳定。煤层孔渗物性随着气体吸附总量呈现出迅速增大后趋于平缓的趋势。此外,ωN_2/ωCO_2>0.6后N_2吸附率迅速降低,这会使得产出气中CH_4纯度较低,导致后期提纯成本大大增加。因此,当ωN2/ωCO_2=0.6左右时,CH_4解吸量为最大值,煤孔隙率较高,最有利于煤层气的开发。

    2022年03期 v.50;No.291 127-136页 [查看摘要][在线阅读][下载 2273K]
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  • 煤储层水力压裂裂缝中支撑剂特征及研究意义

    王生维;熊章凯;吕帅锋;高超;

    煤层水力压裂后支撑剂的展布形态及内部特征在很大程度上决定压裂效果的优劣。以煤矿井下巷道中揭露的煤层气井压裂裂缝内的支撑剂为研究对象,重点观察并分析支撑剂的形貌和堆积特征及其与堆积过程的关系。再以压裂裂缝典型部位获取的支撑剂为实例,描述支撑剂的形貌与堆积特征,还原支撑剂的堆积过程。结果表明:在水平缝内,距井筒距离增加,支撑剂粒径逐渐变细,其中软煤带内的支撑剂颗粒在沉积前经历了强烈的碰撞和复杂的水动力环境,并形成支撑剂带-支撑剂与煤粉混合带-煤粉带的三带铺砂特征;裂缝延伸形式转变易导致支撑剂提前沉积,不利于裂缝延伸;不同裂缝部位内支撑剂颗粒的分选性、完整性、煤粉附着状况以及裂缝壁面痕迹往往不同,对支撑剂的堆积过程和压裂流体的流动特征具有指示意义。研究成果为仿真模拟实验的参数设定和生产实践提供科学依据。同时,对现场同类型压裂施工设计及压裂效果预测具有一定的借鉴意义。

    2022年03期 v.50;No.291 137-145页 [查看摘要][在线阅读][下载 3421K]
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  • 沁水盆地寺家庄区块煤储层含气性及产能控制因素

    李国富;张为;李猛;潘结南;刘亮亮;陈召英;张永成;白杨;

    为研究沁水盆地东北部煤层气成藏特征与产出控制因素,基于寺家庄区块煤层气勘探和生产资料,从地质构造、煤厚与煤层结构、埋深和水文地质特征等方面研究了煤层含气性影响因素,并结合压裂排采工艺和煤体结构等因素探讨了煤层气井产能控制因素。结果表明:(1)研究区煤储层含气性受构造影响较大,在褶皱的轴部及旁侧构造挤压带,多呈现出高含气量,尤其是向斜轴部。在陷落柱和水文地质条件叠加作用下,15号煤层含气量整体较8、9号煤层低,且8、9号煤层含气饱和度也整体高于15号煤层。(2) 8、9和15号煤层含气性均表现出随煤层埋深增加而增大的趋势,但随埋深增加,构造应力和地温场的作用逐渐增强,存在含气量随埋深变化的“临界深度”(700 m左右)。煤层含气性也表现出随煤层厚度增加而增大的趋势,煤层结构越简单,煤层含气性越好。(3)研究区中部的NNE-NE向褶皱与EW向构造叠加地区,因较大的构造曲率和相对松弛的区域地应力,具备较好渗透率条件和含气性,故成为煤层气高产区。(4)发育多煤层地区采用分压合采技术可以有效增加产气量,多煤层可以提供煤层气井高产能的充足气源,且多个层位的同时排水降压可使不同煤储层气体产出达到产能叠加,实现长期稳产,含气性较好及游离气可能存在的区域可出现长期持续高产井。

    2022年03期 v.50;No.291 146-155页 [查看摘要][在线阅读][下载 3418K]
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  • 贵州省煤层气规划区块煤储层特征与有利区优选

    向文鑫;桑树勋;吴章利;屠斌;郭志军;韩思杰;周效志;周培明;

    煤层气有利区块的科学评价,是煤层气勘探开发部署和效益最大化。基于贵州省新划定的18个矿权空白的煤层气规划区块,综合区块现有地质与工程数据,系统研究了18个区块煤层气地质背景、资源特征、赋存特征和储层特征,并基于煤阶分类评价原则,运用多层次模糊数学综合评判法对18个区块进行了区块优选。结果表明:(1) 18个规划区块龙潭组煤层形成于海陆过渡相沉积环境,构造条件相对复杂,煤阶变化范围宽,煤储层地域性特征明显,具有薄-中厚煤层发育、含气量高、储层能量高但渗透率低的总体特征;(2)建立了高阶煤煤层气、中阶煤煤层气有利区分类优选方法,基于不同类型煤层气评价指标体系不同的方法原则,优选了15个选区评价参数,采用层次分析法获得参数权重,并建立各参数隶属度函数,结合模糊综合评判法确定评价样本得分,得到综合评价系数;(3)根据综合评价系数,划分出有利区3个、次有利区6个、后备区9个,其中中阶煤煤层气大河边向斜区块、照子河向斜盘北区块和高阶煤煤层气大方背斜南段区块为煤层气勘探开发有利区。评价结果为未来贵州省煤层气整体有序的勘探开发工作部署提供支持。

    2022年03期 v.50;No.291 156-164页 [查看摘要][在线阅读][下载 2017K]
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关键技术与示范

  • 大宁-吉县区块深层煤层气井酸化压裂产气效果影响因素分析

    李曙光;王红娜;徐博瑞;甄怀宾;王成旺;袁朴;

    大宁-吉县区块深层8号煤层面积大、厚度大、分布广、煤层气资源富集,体积酸压后试采获得突破,但试采井产能差异大,产能主控因素不明确,严重制约煤层气开发进程。针对大宁-吉县区块2 000 m以深的上石炭统本溪组8号煤层试采井,从地质条件、酸压施工和排采制度中选取28个典型评价指标,运用灰色关联方法对煤层气井酸压后产能进行敏感性分析并提出相应技术对策。结果表明:酸压施工因素对产能的影响高于地质因素和排采因素;砂量、酸量、见气前产水指数、泥质含量和阵列感应电阻率是影响该区块气井产能的主控因素,可将阵列感应电阻率和泥质含量作为筛选有利区的重要指标;提出采用低密度、低粒径支撑剂提高支撑剂运移距离与支撑裂缝长度;控制排采速度不超过200 m~3/d,以保证深层煤层气平稳连续产出。该研究可为深层煤层气有利区筛选、施工参数优化以及排采制度调整提供参考。

    2022年03期 v.50;No.291 165-172页 [查看摘要][在线阅读][下载 1796K]
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  • 鄂尔多斯盆地东缘MG区块煤层裂缝发育多尺度预测

    朱光辉;李忠城;师素珍;史浩;林利明;刘彦成;张鑫;

    查明煤层裂缝的发育特征,对于煤层气开采及井下煤矿安全生产都具有重要意义。测井及地震是煤层裂缝的地球物理识别的有效手段,针对鄂尔多斯盆地东缘MG区块,利用电成像、电阻率、密度、声波时差、自然伽马、中子孔隙度和阵列声波等测井曲线对8+9号的煤层小尺度裂缝的地球物理响应进行了描述;利用OVT(Offset Vector Tile)域叠前方位AVO(Amplitude Variation with Offset)反演对8+9号煤层中等尺度的裂缝发育形态进行了预测;利用叠后本征相干属性、相干增强属性及裂缝模拟属性,对研究区8+9号煤层的大尺度裂缝展布形态进行了精细刻画。经测井、叠后地震数据及叠前反演分析可知,该区8+9号煤层主要发育北北东向和北西向裂缝。该工作的开展,建立了从微观测井到宏观地震的多尺度煤层裂缝地球物理预测手段,将为研究区煤层气勘探选区及煤层安全开采提供重要地质依据。

    2022年03期 v.50;No.291 173-182页 [查看摘要][在线阅读][下载 4109K]
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  • 煤层顶板分段压裂水平井地质适应性分析与施工参数优化

    姜在炳;李浩哲;许耀波;张群;李贵红;范耀;降文萍;舒建生;庞涛;程斌;

    煤层顶板分段压裂水平井是实现碎软低渗煤层煤层气高效抽采的有效技术。依托“十三五”国家科技重大专项课题,围绕煤层顶板分段压裂水平井煤层气高效抽采技术,采用理论分析、数值模拟等手段,对比不同地应力状态下裂缝的穿层扩展形态,研究水平井布井方位与最小水平主应力方向夹角对裂缝转向扩展的影响,分析多簇射孔条件下裂缝的竞争扩展现象。结果表明:(1)煤层顶板分段压裂水平井技术应用于碎软低渗煤层煤层气开发具有避免钻井液污染储层、提高水平井钻井施工安全性、提高固井质量、提高压裂改造效果、控制煤粉产出等优势。(2)地应力是裂缝穿层扩展的关键控制因素。为保证裂缝穿层扩展,垂向应力需大于最小水平主应力,顶板最小水平主应力需大于煤层,并且层间应力差为1~3 MPa时,既能够保证裂缝的穿层扩展效果,也能避免裂缝的起裂和延伸压力过高;“上覆岩层–顶板–煤层”应力剖面为“低–高–中”型时,水平井与煤层顶面的距离对于裂缝的穿层扩展效果影响较大;推荐水平井水平段与煤层顶面距离小于2.0 m。(3)水平井布井方位与最小水平主应力方向夹角越大,裂缝转向半径和转向距离越大,在压裂段间距相同的条件下,夹角为45°时缝间干扰程度比夹角为0°时强,不利于后续压裂段裂缝扩展,建议水平井布井方位与最小水平主应力方向夹角±15°以内。(4)对于分段多簇压裂,缝间应力干扰、压裂液流动摩阻、射孔孔眼摩阻共同导致各射孔簇裂缝非均匀扩展,可通过限流压裂、裂缝暂堵等手段促进裂缝均匀扩展。(5)工程试验取得了良好的产气效果,裂缝延伸特征与理论研究吻合度高。研究成果可为煤层顶板水平井的施工参数优化设计和推广应用提供借鉴。

    2022年03期 v.50;No.291 183-192页 [查看摘要][在线阅读][下载 2585K]
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  • 大宁-吉县区块深层煤层气生产特征与开发技术对策

    聂志宏;时小松;孙伟;闫霞;黄红星;刘莹;冯延青;

    鄂尔多斯盆地埋深超过2 000 m的深层煤层气资源丰富,是煤层气勘探开发重要领域,鄂尔多斯盆地东缘大宁-吉县区块开展了一批深层煤层气工艺试验,初步取得一定效果,但规模效益开发主体技术亟待攻关。基于实验分析、生产数据和裂缝监测等资料,通过对大宁-吉县区块深层煤层气储层特征、生产动态和压裂改造效果开展评价,分析了深层煤层气生产特征并提出开发技术对策。研究认为:(1)深层煤储层具有“低渗、高含气、高含气饱和度、富含游离气”的特征;(2)深层煤层气产能主要受资源富集、微构造和有效改造规模控制,在正向微构造发育区,资源越富集、加液强度越大、加砂强度越大,越有利于扩大供气能力和提高单井产量;(3)深层煤层气生产井呈现出以游离气产出为主的高产期、游离气和吸附气共同产出的稳产及递减期和以吸附气产出为主的低产期三段式产出特征。基于上述认识,提出了深层煤层气开发技术对策,实施的D6-7P1井取得较好生产效果,证实在有利区实施超大规模加砂压裂可有效提高深层煤层气产能。

    2022年03期 v.50;No.291 193-200页 [查看摘要][在线阅读][下载 1769K]
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  • 喜讯!《煤田地质与勘探》被Ei Compendex数据库收录

    <正>2022年2月15日,《煤田地质与勘探》收到邮件通知,期刊再次被美国《工程索引》(Ei Compendex)数据库收录,表明《煤田地质与勘探》向高水平国际学术期刊迈进,在学术研究和期刊出版质量等方面得到了国际学术界和出版界的认可。热烈欢迎广大科技工作者踊跃投稿!邮件原文:Title:Coal Geology&Exploration ISSN:1001-1986Publisher:Science Press (China)Dear Drs.Xianglan JIN,Evaluation of the title mentioned above for inclusion in Compendex and GEOBASE is now complete,and the decision was made to accept this title in Compendex.

    2022年03期 v.50;No.291 201页 [查看摘要][在线阅读][下载 433K]
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  • 欢迎订阅《煤田地质与勘探》

    <正>《煤田地质与勘探》,1973年创刊,中煤科工集团西安研究院有限公司主办,是煤炭地质行业学术与实用技术并重的综合性期刊。中文核心期刊、中国科技核心期刊和RCCSE中国核心学术期刊;被美国《工程索引》(Ei Compendex)、荷兰《文摘与引文数据库》(Scopus)、中国科学引文数据库(CSCD)收录。主要栏目有煤炭地质、矿井地质;煤系气、煤伴生矿产;水文地质、工程地质、环境地质;煤田物探、矿井物探;钻掘工程等。本刊为月刊(每月25日出版),国际标准A4开本,2022年每册定价40.00元,全年12册480.00元。本刊中国标准连续出版物号ISSN 1001-1986、CN 61-1155/P,邮发代号52-14。广大读者可通过邮局或编辑部及时订阅(汇款请注明“订刊款”字样)。

    2022年03期 v.50;No.291 201页 [查看摘要][在线阅读][下载 433K]
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