贵州省织纳煤田煤层特征及煤层气资源潜力

贵州省中西部织纳煤田煤层气资源丰富,但煤层气的系统评价工作比较薄弱,为全面分析、评价该区煤层气资源状况、赋存条件,以煤田地质钻孔、煤层气参数井获取的原始资料为基础,对织纳煤田煤层气地质条件,特别是储层含气特征及煤层渗透性等方面进行了研究,并采用体积法对煤层气资源进行了计算和评价。结果表明：①该区煤层主要为中-薄层、中等灰分、低挥发分、相对富氢无烟煤,除了煤层气勘探主力煤层6号煤煤体结构较大程度地受到构造破坏外,其余煤层原生结构较完整;②虽然该区煤储层渗透性相对较低,但区内含煤面积大,煤层气资源丰度较高,含气量较高,煤储层厚度较大,可采性好,具备较有利的煤层气勘探地质条件与可采性;③煤层气总资源量为1 852.91×10⁸ m³,其中埋深1 000 m以浅煤层气资源量为1 436.59×10⁸ m³,大于15 m^3/t含气带资源量为1 484.34×10⁸ m³,潜在煤层气可采资源量为747.65×10⁸ m³。结论认为：比德向斜化乐勘探区在煤层气资源丰度、平均含气量和试井渗透率3个方面优势相对明显,可作为煤层气勘探最有利靶区。     

六盘水地区杨梅树向斜煤层气地质特征与有利开发层段优选

基于3口煤层气参数井实钻资料及煤岩样品测试数据,分析了六盘水地区杨梅树向斜煤层气地质特征,重新估算了区内煤层气地质资源量,优选了5个有利目标层段,并对杨煤参1井3个有利层段开展了分压合采试验,获得了良好的产气效果。研究表明:区内上二叠统龙潭组薄—中厚煤层群发育,可采煤层累积厚度大且以原生结构为主,煤层含气量、含气饱和度及临储比高,平均渗透率达0.229×10~(-3)μm~2,煤层气富集与开发条件好。结合参数井实测煤层含气性,重新估算区内煤层气地质资源量为365.97×10~8 m~3,可采资源量为208.64×10~8 m~3。综合影响煤层气富集与开发的各项关键参数,认为5~#、7~#、13~#、15~#、23~#为区内煤层气勘探开发有利层段。依据产层优质性与相近性组合原则,优选杨煤参1井5~#、7~#和13~#煤进行分压合采试验,煤层气井排采过程中套压显现早,压降漏斗扩展迅速,未表现出明显的层间干扰,充分发挥了多煤层合采的资源优势,获得了最高日产气量4 656m~3/d、稳定日产气量3 600m~3/d的良好产气效果,创西南地区煤层气直井单井日产气量和稳定产气量新高,实现了区域煤层气勘查重大突破。     

鹤岗盆地煤层气赋存特征及勘探开发潜力

鹤岗盆地煤层气勘探程度很低,目前仅有3口煤层气参数井,对该区开展煤层气勘探开发潜力的评价工作具有重要意义。为此,从区域构造特征、含煤地层特征、储层特征（煤层埋深、煤层厚度、煤岩特征、煤变质程度、煤层气含气量）3个方面入手,分析了该区煤层气的赋存特征。结果显示：主要含煤地层为白垩系城子河组,含煤40余层,可采或局部可采36层,煤层累计厚度为30~70 m,主力煤层为15^#、18^#煤层,单层厚度超过10 m;煤质主要以气煤为主,受岩浆岩作用,煤变质程度由南往北逐渐增高。煤层气资源量预测结果表明：该区煤层气资源量主要分布在1 500 m以浅的范围内,煤炭储量有48.12×10⁸ t,煤层气资源量为496.4×10⁸ m³。其中南山-新一矿为鹤岗矿区的主要含气区,含气量介于7～16 m^3/t,煤层气资源量为352.4×10⁸ m³,占总资源量的70%,说明该区具有良好的勘探开发潜力。     

鄂尔多斯盆地合阳地区煤层气赋存特征研究

鄂尔多斯盆地合阳地区是我国煤层气勘探的重要区块,在该区进行煤层气赋存特征研究并预测煤层气资源量,对其进一步的开发十分必要。 为此,从地质条件、储层特征（煤层分布、煤层埋藏深度、煤岩特征、煤储层吸附性、煤储层压力、煤储层渗透性及煤层含气性）等方面入手,分析了该区煤层气的赋存特征。结果表明：该区煤层气的保存条件优越;主要含煤地层为二叠系山西组和太原组,含煤层 11 层,可采或局部可采煤层 4 层,煤层累计厚度为 11 m 左右,主力煤层为 5 号煤层,单层厚度超过 3 m;煤质以中-高灰分、低挥发分的贫煤为主,受构造活动破坏的影响较小,煤岩的原生结构较完整,煤储层含气量高且吸附性强。煤层气资源量预测结果表明：该区煤层气主要分布在埋深小于 1 600 m 的范围内,煤层气资源量约为 442.72 亿 m³,其中埋藏深度小于 1 300 m 的煤层气资源量约为 335.01 亿 m³。 由此可见,合阳地区煤层气具有很好的勘探开发前景。     

沁水盆地北端煤层气储层特征及富集机制

煤层气的富集与储层特征密切相关,并受地质条件的制约。在详细研究煤储层特征及煤层气富集机制的基础上,对沁水盆地北端煤层气的开发前景进行了初步评价。煤岩、煤质、煤体结构及孔渗性、吸附性的观察和测试显示,该区煤层厚度大,热演化程度高,局部发育构造煤,裂隙较发育,吸附性能力强,含气量高,含气饱和度偏低,适合煤层气的开发。该区煤层气的富集主要受控于热演化史和埋藏史。在区域变质的背景上,叠加了岩浆热变质作用,生气强度大。另外,煤层的埋深、顶底板封闭性及水文地质条件都会影响煤层含气量的大小,煤层气富集是多因素有效配置的结果。      

阜新刘家区煤层气储层特征及产能分析

目前国内低阶煤地区进行产能分析及采收率预测的较少,而刘家区煤层煤类为长焰煤,属低阶煤,已开采近20年。因此在该区进行煤层气储层特征研究及产能分析对该区煤层气开发的可采储量估算、井位部署、单井产能及生产年限预测具有重要的作用。通过对地层特征、构造特征、岩浆岩分布情况、煤层特征、煤储层封盖特征及煤层含气性、煤储层等温吸附特征、煤储层孔隙度及渗透率、煤储层原始地层压力等综合分析和评价,总结其对煤层气开发的影响。结果表明:①刘家区煤层气开发的主要目的煤层为阜新组的孙本、中间、太平上和太平下层,煤层顶板均为泥岩夹泥质砂岩及粉砂岩段,泥岩厚度大,裂隙不发育,是良好的盖层;②煤层含气量为5.65～12.50 m~3/t,煤层含气饱和度较高,有利于气体的产出;③通过对3口典型煤层气井的生产数据产量递减分析及预测,刘家区煤层气井平均累计产气量1 693×10~4 m~3,平均单井采收率63%,平均生产年限在20年以上。结论认为刘家区煤层气具有较大的开发利用价值。     

澳大利亚M区块低煤阶煤层气井产能主控因素及合理开发方式

为了研究低煤阶煤储层资源,结合低煤阶煤层气井的生产特征和气田地质模型资料,建立了低煤阶煤层气井数值模型,并进行了产能影响因素敏感性分析,明确了影响煤层气井产能的主控因素,基于储层物性划分,开展了低煤阶煤层气合理开发方式的优化研究。结果表明：合采井纵向穿过J和T共2套煤层组,纵向储层控制程度高、排水量大,有助于降压解吸,增加单井产量;影响低煤阶煤层气井产能的主控因素有累计净厚度、渗透率、含气量、井距和含气饱和度;埋深< 250 m的储层最优井距为1 500 m,埋深为250～350 m的储层最优井距为1 200 m,埋深为350～400 m和埋深为400～450 m的储层最优井距为1 000 m,埋深450～600 m的储层最优井距为800 m,埋深> 650 m的储层最优井距为700 m。该项研究为气田的有利区筛选和开发优化提供了理论基础和技术支撑。     

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沁水盆地南部地区已累计投入40口井的勘探工作量,并取得了重大的勘探成果,证实核区为煤层气高渗富集区。从含煤性、含气性、可采性等方面对该区进行了全面分析,得出以下认识：煤层厚度较大,分布稳定;煤变质程度高,煤的吸附能力强,含气量高,含气饱和度也较高;煤体结构、煤岩类型和煤质好,煤层割理较发育,渗透性较好,适合于压裂改造;区域构造稳定,煤系及上覆连续地层保存较好,后期改造、断裂不严重,构造较简单,煤层气赋存和保存条件好;煤层埋藏较浅;水文地质条件比较有利。综合评价该区煤层气具有良好的可采性,可以作为我国第一个煤层气滚动勘探开发区块。     

六盘水煤田盘关向斜煤层气开发地质评价

开发地质条件研究将为贵州六盘水煤田盘关向斜煤层气勘探开发提供科学依据。为此，以煤田地质勘探和矿井瓦斯资料为基础，结合井下煤层割理裂隙观测和室内等温吸附实验等方法手段，总结了煤层气地质背景，揭示了煤储层特征和含气性特征，估算了理论采收率和煤层气资源量。研究结果表明：盘关向斜为水压向斜煤层甲烷气气藏，2000 m以浅煤层气资源量达1778×108m3；该区煤层气资源量丰富、埋深和煤级适中、含气量较高、渗透性较好，具备煤层气开发的基本条件；盘关向斜煤层主要属勉强可以抽放煤层和易于抽放煤层，部分为较难抽放煤层，煤系下部煤层透气性较上部煤层为好；煤层气利用方式则可选择发展以甲烷为原料的化工工业。     

沁水盆地潘庄煤层气田地质工程一体化应用实践

潘庄煤层气田是我国煤层气产量最高的气田,发育多套煤层,具有埋深浅、厚度大、含气量高、渗透性好等优越地质条件,煤层气资源丰富.在开发过程中,面临3号煤层开发主体技术效果不佳、产量递减、15号煤层开发未突破等技术难题.针对这些问题,在前期地质、工程认识的基础上,充分利用现有地震、煤田钻孔、煤层气钻探等资料,深入研究各煤层地...     

中高阶煤试验区煤层气井排采技术

煤层气井排采是煤层气田勘探开发的关键环节。通过对和顺等3个试验区40口煤层气井排采工作的摸索和试验,总结出"五段制"排采工作制度,优化了排采设备、筛管深度、捞砂、捞煤粉等工艺技术。这些技术为煤层气井的现场排采提供了技术保障。截至2011年6月,和顺等3个试验区块均获得煤层气工业气流的突破,延川南煤层气田已进入产能建设阶段。     

煤层气排采远程自动控制平台的建立与应用

数据的远程监测已在煤层气井排采中得以应用,尽早实现煤层气井排采制度的远程调节和自动控制,对有效降低生产成本和提高煤层气井的精细化排采水平都具有重要意义。根据煤层气井生产动态特征,对排采远程控制技术进行了整体设计,结合自动化监控仪器仪表的特点,将煤层气井自动化排采分为见套压前、憋套压、初始产气和产气4个阶段,对煤层气井排采各阶段自动控制逻辑和方法进行了研究,开发了自控程序并将其嵌入现场控制终端,首次实现了对煤层气井产气量和产水量的自动精确调节,并率先采用了产气量和产水量联动控制的煤层气自动排采方式。结合生产网络和远程平台系统,通过远程制定下发排采指令,控制终端执行并反馈,实现了煤层气井排采远程自动控制。在陕西韩城地区的现场实践结果表明,自动控制平台的建立与应用有助于提高煤层气井精细化排采水平,从而实现煤层气井的连续、稳定排采。     

潘河煤层气试验区产能影响因素分析

煤层气生产过程中，为了掌握其生产动态，提高煤层气井的产能，有必要对煤层气产出特征进行综合分析，总结其变化规律，确定影响产能的主要因素。以潘河煤层气生产试验区的实际排采资料为基础，从煤层气的运移机理以及产出特征出发，利用对比、统计方法，综合分析了生产各阶段气、水产量变化趋势及其主要控制因素，把区内煤层气产出曲线划分为3种特征类型：高产-低产-高产、中高产-高产、高产-低产，其中高产-低产-高产曲线类型为主要特征类型。研究结果表明：煤层含气量、构造、煤层埋深、储层裂隙发育特征等是影响煤层气产能的重要因素，含气量、煤层埋深则影响生产曲线的阶段特征，裂隙发育的地区往往是高产井分布区，向斜部位的井对于井网的整体排水降压具有重要的意义。     

煤层气排采局部水动力场模式及其意义——以鄂尔多斯盆地东南缘为例

煤层气排采形成的局部水动力场是对原始水动力场扰动的结果,开展局部水动力场模式及其对排采效果影响的研究对于指导煤层气排采井层的优选具有重要意义。鄂尔多斯盆地东南缘某煤层气田煤层气井排采动态表现差异很大,考虑不同排采井所处构造位置和原始水动力场背景,识别出了煤层气排采引起的3种局部水动力场模式,即有效扰动型局部水动力场、含水层入侵型局部水动力场和淡水补给型局部水动力场。在有效扰动型局部水动力场中,排出水为煤层水,煤层气井表现出见气快、产气量高等特点;在含水层入侵型局部水动力场和淡水补给型局部水动力场中,排出水有部分甚至大部分来自于邻近含水层或近地表的淡水,属无效排水,煤层气井表现出见气晚、产气量低等特点。在局部水动力场模式的指导下,对断层附近的排采井要避免射开邻近强含水层的煤层,同时,排采井的井位应避开近地表淡水补给区。     

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中国从80年代末开始引进美国的地面垂直井技术在全国约18个含煤盆地中进行了煤层气的勘探和开发试验,几乎所有的试验结果都表明中国的煤层气井不能获得高产,作者通过分析中国煤层气藏的特殊性解释了当前煤层气井不能高产的原因,将中国煤层气藏的主要特征概括为五个方面,提出,根据中国煤层气藏的特殊条件。应从提高导流能力,建立有效压差等五个方面入手,完善现有的煤层气开发技术,最后,作者建议应积极采用欠平衡钻井技术,并针对我国目前煤层气藏的地质条件建立了三个煤层气开发技术系列。     

煤层气井合理放气套压的确定及其应用

煤层气井提产阶段和稳产阶段需要确定合理放气套压,才能够获得稳定的气流补给。根据煤储层启动压力梯度、渗流理论和煤层气开发地质理论,构建了煤层气井憋压阶段套压变化的数学模型;利用沁水盆地大宁区块的煤层气勘探开发资料验证了该模型的准确性,并分析了放气套压差值对平均日产气量的影响规律。模型计算结果与现场数据吻合较好时,煤层气井的产气量较高;当计算出的放气套压与实际放气套压的差值小于等于0.15 MPa时,煤层气井稳产期的产气量能达到1 000 m3/d以上;大于0.15 MPa时,需要降低产气量来维持其稳定性。研究结果表明,日产气量随实际放气套压与计算值之间差值的增大呈幂函数减小,建立的煤层气井憋压阶段合理放气套压数学模型可为现场排采控制提供理论依据。      

微生物提高煤层气井单井产量技术研究与实践

为评价微生物提高煤层气井产量技术,向厌氧瓶中添加一定量的煤和利用煤层产出液配置的营养液,开展了煤层微生物降解煤产气实验研究。与煤层产出液相比较有益菌群浓度增加3~6 个数量级,每毫升营养液产气量为2.84 mL,煤层微生物经过营养剂激活后,反应早期产生气体主要为N2、H2 和CO2,CH4 含量较低,随着反应时间延长CH4 气体含量逐渐增加,X 射线衍射表明煤微晶结构发生变化。说明通过微生物与煤相互作用产生生物气体、降解煤组分,能增加煤层通透率促进甲烷气体的解吸,从而提高煤层气单井产量。在室内研究的基础上开展现场先导试验1 井次,现场共注入微生物工作液230 m3,措施前该井平均日产气量16.81 m3,平均套压为0.09 MPa,措施后该井日产气75.13 m3,平均套压0.35 MPa,截至2015 年底累计产气14 100 m3,目前正在持续稳产,达到了注微生物提高煤层气井单井产量的目的。     

对于高煤阶煤层气资源科学开发的思考

我国煤层气产业已经历10多年的发展,逐步建成了沁水盆地和鄂尔多斯盆地两个产业基地,但平均单井产气量低仍然是制约中国煤层气高效开发的最大难题。目前高煤阶煤层气产量已占到我国煤层气总产量的90%以上,而高煤阶煤层气资源今后将大比例转入中深层开采,面对不同的构造场、应力场、裂隙场等复杂的煤层气赋存流动条件,现有的工程技术手段与地质适配性都面临着的巨大挑战。为此,以中国石油华北油田公司沁水盆地高煤阶煤层气技术攻关与实践为范例,剖析煤层气"四低"(储量有效动用率低、剩余可动用储量低、单井产气量低、开发利润低)开发现象,辩证思考煤层气开发的本质。研究结果表明:①对于煤层气储量可采性、地质差异性、工程技术适应性、科学排采方面的认识不到位是目前煤层气开发存在的重大问题;②必须破解现有技术条件下开发储量的控制技术、经济产能建设的区域优选技术、适应地层特征的工程技术、开发方案的顶层设计技术等关键瓶颈,此为实现煤层气科学开发的必经之路;③打破传统地质认识,突破以往认为埋深800 m以深的煤层气不宜开发的思想限制,高煤阶的马必东地区、中煤阶的大城凸起的煤层气开发实践成效已经证实:埋深既不是决定煤层气是否能够开发的界限条件,中深层也不是煤层气开发的禁区。     

中国煤层气钻井技术现状及发展趋势

对我国煤层气钻井完井技术现状进行了归纳和总结,结果认为:煤储层地质基础薄弱、井壁易失稳、煤层损害严重以及完井效果差等难题严重制约了我国煤层气高效勘探开发;已开展的多分支水平井技术、U型井技术及其配套的连通和裸眼造洞穴等技术取得了长足进展,一定程度上缓解了以上技术难题的制约。生产实践表明,由清水钻井引起的钻井安全与煤层保护的矛盾仍然突出,国内煤层气产量依然偏低。进而建议,加强对煤层专用钻井液、煤层损害解除方法的研究,尽快制定煤层气钻井相关室内实验评价方法和矿场评价方法的行业及国家标准,探索矿权制度改革,开展煤层气与常规气、致密气合采关键技术研究,积极开展煤层气多层钻完井、复杂结构井增产措施配套技术研究。     

中煤阶煤层气水平对接井开发效果与优化

通过理论分析与数值模拟相结合,分析对比SIS水平井与常规水平井的开发效果,在此基础上从生产制度与井型设计两方面对SIS水平井进行优化设计。研究表明,渗透率在1~40 mD,含气量小于12 m3/m3时,SIS水平井的采出程度是常规水平井的2~7倍。因此对于含气量较低,渗透率中等,割理较发育的中煤阶煤层气藏,SIS水平井具有较大的优势。SIS水平井合理泵排量为60~90 m3/d,合理生产井井底流压应控制在0.15~0.2 MPa.同时SIS水平井分支长度在1 100 m左右,分支夹角在40°~50°,SIS水平井主轴方向与面割理垂直时,SIS水平井开发效果最佳。