武乡南区块煤层气开发的深部地质边界研究

为了开发利用新中标的武乡南区块煤层气资源，对深部煤层气资源的开采提供理论指导，基于地质分析与实验模拟相结合的思路与方法，结合模拟煤储层条件下的等温吸附与渗流实验，预测了深部煤储层含气性与渗透性随着埋深增大的变化特征，并发现了深部不同于浅部的变化趋势，指导了后期煤层气开发的工程实践。研究结果表明:深部煤储层压力与温度共同制约含气量的大小，且深部煤储层含气量发生转折的临界深度为1 820 m，超过这一临界深度含气量逐渐降低；深部煤储层温度与地应力共同制约渗透率的大小，且深部煤储层渗透率发生转折的标志埋深是1 600 m；鉴于深部煤储层低渗的特点，有效地对深部煤储层含气量、渗透率及其可改造性进行分析与探讨，认为煤层气开发的深部地质边界为埋深1 800 m。     

深煤层含气系统差异及开发对策

我国深部煤层气资源丰富且开发潜力巨大，实现规模开发有助于形成煤系气大产业，服务油气增储上产，保障国家能源安全。在系统总结近年深部煤层气勘探开发成果基础上，结合实验测试和理论分析，揭示了深部差异含气系统模式，并针对性提出了开发策略。研究结果表明，受构造演化和保存条件差异影响，煤层气存在过饱和干煤系统、饱和～近饱和湿煤系统和欠饱和湿煤系统。干煤系统游离气含量高，且在深煤层中呈压缩状态，在储层压力>10 MPa条件游离气含量可以达到并超过吸附气，易形成高产。湿煤系统中煤岩裂隙或者大孔隙中饱和地层水，需要排水降压解吸产气。煤层在煤化作用过程中生烃超压，纳米孔隙中饱和游离气且地层水难以侵入。深部吸附气和游离气处于动态转化，受范德华力、毛细管力和浮力作用综合影响，深煤层形成连续型天然气藏，具有“源岩控储”(连续稳定煤层控制储层质量)和“物性控藏”(物性差异影响甜点分布)特征，可在封盖条件良好的稳定高渗煤层寻找甜点区。深煤层压实致密且地应力高，煤岩抗压强度增加，储层改造裂缝有序性增强，可在不同粒径支撑剂下形成立体渗流网络。干煤系统改造以体积改造和“碎裂化”为主要目的，考虑采用水平井大规模分段压...     

论深部煤层气成藏效应

从理论上分析了深部煤层气成藏的特殊性,系统阐述了煤层含气性、渗透性及流体压力系统的特征及其地质控制因素。研究认为:受地应力机制转换,深部煤层天然裂隙的产状和组合模式存在垂向分带性,进而影响到煤层渗透率的发育状况。构建了基于温压条件下吸附收缩膨胀、热膨胀、地应力及地下水化学等效应深部煤层渗透率数学模型,分析了深部煤层渗透率的分布规律。建模分析了地应力场、地温场及煤基质收缩膨胀效应对煤层压力状态的控制作用,发现深部煤层与浅部煤层的成压因素差异显著。在埋深1 200 m以浅,地应力和吸附量增加诱导的流体压力增强效应基本相当,地温效应最弱;埋深继续增大,地温效应变强,地应力次之,吸附膨胀效应最弱。基于较高温压条件下的煤吸附-解吸物理模拟,揭示了深部地层条件下煤吸附行为的特殊性。研究发现:埋深增大,煤级对煤吸附性的影响减小,高煤级煤吸附性对储层压力的敏感性弱于低～中煤级煤。构建了耦合煤级-温度-压力的有效扩散系数模型和深部煤层含气量数学模型,发现深部煤层含气量与埋深之间的临界深度受煤级、地层温度、地层压力的综合控制,临界深度在同煤级条件下随储层压力梯度增大而变浅,在相同煤级和储层压力梯度条件下随地温梯度减小而变深。认为...     

800m以深直井煤储层压裂特征分析

以沁水盆地800 m以深煤层气井为例,统计归纳了深部煤层地质特征,分析了与之对应的压裂难点;通过统计10口采用活性水压裂技术且产气效果显著提升的深煤层气井的压裂数据,总结了现有技术体系下深煤层直井压裂施工参数特征,分析了导致深部煤层气藏压裂施工中压力异常偏高的因素,提出了深部煤层气藏开发对策。结果表明:深部煤层气藏的高温、高压、高地应力的地质环境、较差的储层物性以及较强的非均质性等特征,使得现有压裂技术体系在适用性和有效性上面临严峻挑战;增产效果较好的深部煤层气直井,普遍采用大液量注入,同时控制砂比在15%左右;压裂时压力异常偏高是受到压裂液性能、地层微裂缝、储层岩性、钻井液污染及煤粉堵塞等因素的影响;未来应对深部煤层气藏的开发,除了要对活性水压裂技术进行优化,还有赖于压裂理论的发展和新型压裂材料的研制。     

新疆低煤阶煤层吸附能力对煤层气开发影响因素分析

煤的吸附特征是评价煤储层储集特征、煤层气解吸、扩散和渗流的基础,吸附-解吸性能对煤储层含气性和煤层气井的产能具有重大影响,是评价煤储层开发潜力的重要参数。通过采集样品采用等温吸附实验获取煤储层吸附参数,评价新疆主要煤田煤层的吸附特征,发现新疆煤层以低煤阶为主,低煤阶煤储层储气能力较好,且易于解吸,有利于煤层气的开发,煤层气开发潜力好,希望对新疆低煤阶煤层气开发具有指导意义。     

深煤层煤层气开发有效途径展望

我国深煤层煤层气资源量巨大,埋深在1000～2000m的煤层气资源量占2000m以浅资源总量的61％。由于深煤层所具有的“高温、高地应力、高孔隙压力、低渗透率”特殊的地质条件和储层物性,与浅煤层相比,深煤层储层物性特征较差,目前我国煤层气开发主要集中在浅部,随着勘探工作的不断深入,对深部的勘探已大势所趋。但仍缺乏系统的研究成果;与浅煤层相比,特殊的地质条件使得适用于浅煤层煤层气的开发技术不能直接应用于深煤层煤层气开发。鉴于深煤层储层的独特特点,注CO2提高采收率增产技术、煤层气与煤系地层砂岩气共采技术将是提高深煤层煤层气井产气能力的有效途径。     

基于流-固-热耦合的深部煤层气抽采数值模拟

为了提高深部煤储层产气规律预测准确性、减小气井设计误差,分析了深部煤储层特征参数随埋深的变化规律,针对目前煤层气研究忽略了温度、地下水等因素问题,基于已建立的深部煤层气抽采流-固-热耦合模型,进行深部煤层气抽采数值模拟,分析不同地应力、初始渗透率、储层压力和温度等深部特征参数以及不同埋深条件下煤层气抽采的储层参数和产气演化规律。结果表明:渗透率变化为地应力增加、温度降低和煤层气解吸引起的煤基质收缩效应与储层压力降低引起的煤基质膨胀效应的综合竞争结果;随着煤层气和水被采出,储层温度降低和煤层气解吸占主导,储层渗透率升高;地应力对深部储层渗透率比例的变化起着主要作用,初始渗透率对产气速率起着控制作用;当煤层埋深小于临界埋深时,产气量随埋深逐渐增加,达到临界埋深后,产气量随埋深逐渐降低;低渗透率是制约埋深超千米的气井高产的关键。     

潘庄煤层气区块15号煤储层物性特征研究

煤储层物性特征是影响煤层气开发成效的关键因素,文章基于潘庄煤层气区块地质、煤层气地质及煤层气勘探开发资料,采用煤层气地质理论对该区15号煤储层物性特征进行了研究。结果表明:研究区15号煤储层具有较好的含煤性和含气性,可为煤层气开发提供较好开发对象和气源保障;煤的孔裂隙系统相对发育,煤层渗透性好、渗透率高,有利于煤层气吸附、储集、扩散及渗流; 15号煤储层地层能量普遍较弱,煤储层压力为"欠压"状态,不利于驱动煤层气高效产出;煤中具有良好的吸附储集煤层气空间,煤对煤层气的吸附能力强、吸附量大,但煤层气解吸速率较低。     

煤层气/页岩气开发地质条件及其对比分析

从煤层气、页岩气基本概念入手,系统分析了煤层气/页岩气开发地质条件,主要包括成藏地质条件、赋存环境条件和开发工程力学条件3个方面,进一步对煤层气/页岩气开发地质条件进行了对比分析,揭示了煤层气/页岩气开发地质条件的共性和差异性。煤层气/页岩气赋存于煤层/页岩中的一种自生自储式非常规天然气,其富集成藏主要取决于“生、储、保”基本地质条件是否存在、质量好坏以及相互之间的配合关系。在一定埋藏深度范围内煤层气/页岩气都发生过解吸-扩散-运移,并普遍存在“垂向分带”现象,有机质演化程度越高解吸带深度越小,风化带越深解吸带深度越大,解吸带内煤层气/页岩气富集在一定程度上服从于常规天然气的构造控气规律;原生带内煤层气/页岩气富集却可能更多地受控于煤储层/页岩层的吸附特性。不同赋存环境条件下所形成的煤/页岩储层差异性大,使煤/页岩储层中吸附气和游离气相互转化,导致煤层气/页岩气成藏类型、规模和质量等方面的差异性。影响煤层气开发的主要地质因素有：煤层厚度及其稳定性、含气量大小或煤层气资源丰度、构造及裂隙发育与渗透性和煤层气保存条件等方面;影响页岩气开发的主要地质因素包括页岩厚度、有机质含量、热成熟度、含气量、天然裂缝发育程度和脆性矿物含量等。     

深部微构造特征及其对煤层气高产“甜点区”的控制——以鄂尔多斯盆地东缘大吉地区为例

国内埋深大于2 000 m的深层煤层气资源丰富,但整体勘探开发程度低,尚未有明确的开发规律认识和系统的开发地质理论。对比分析了鄂东缘大吉地区埋深大于2 000 m的深部煤层与1 000～1 500 m中深部煤层20项地质参数,对深部煤层单斜构造上的微幅构造区进行了精细刻画和分类,通过深部煤层气井生产特征规律、测井、工程改造参数及压裂曲线特征研究,发现煤层微幅构造差异对深部煤层气井高产控制作用明显,并从现象入手,深入剖析了深部煤层气赋存机理、开发机理及高产主控因素,预测了深部煤层气理想排采曲线,提出了与浅层煤层气排采曲线的异同之处。研究表明:(1)深部煤层整体上展现了"高含气、高饱和"的优势和"煤体结构好、特低渗"的特征,生产井具有"见气时间短、见气时压力高、见气后产液量少"的特点;(2)精细划分出斜坡构造上的5类微构造区,深部煤层气高产井主要分布在顶板封盖较好的正向微幅构造和平缓构造区,该区渗透性相对较好、易于加砂,生产井压裂施工压力相对低、稳产能力好,且稳产气量与施工排量、总加砂量呈现出明显的正相关;在中高加砂规模的前提下,位于正向微构造部位直井平均稳产水平为5 000 m~3/d、平缓构造部位井3 500 m~3/d;位于其他部位井试验了不同的工艺、施工排量、酸量、加砂规模,稳产水平1 500 m~3/d;(3)不同于浅层开发机理"排水诱导解吸",深部煤层气是"产气诱导解吸";在一定深度高温状态对解吸占主导作用时,部分解吸出来的煤层气会以"游离态"赋存于煤层,开发初期表现为以"游离气"为主,生产特征类似页岩气;(4)认为深层煤层的致密性是制约深部资源能否开采出来的最关键因素,深部煤层具有原生结构煤的优势和特低渗的劣势,微幅构造在深部高压状态下对煤层渗透性有"放大"的效果,或者改善、或有较大影响,故除了压裂能改善有限的范围外,寻找渗透性相对较好、天然裂隙更发育的正向或平缓微构造部位,不仅有助于压裂改造效果,还有助于高产;(5)由于背斜构造比例少,建议将深部煤层的精细微幅构造研究,作为突破深部煤层气勘探开发的重要方向,可将正向微构造和平缓构造部位作为优选"地质-工程"双甜点部位;负向微构造和水平向挤压部位的压裂改造技术攻关,将是关系到未来深部煤层气是否能开拓更大战略场面必须要攻克的难题。研究为深部煤层气勘探开发方向、深部煤层甜点评价、针对性地开展工程技术对策攻关及深部煤层气井曲线合理生产制度的制定,提供了借鉴。     

深部煤层气勘探开发进展与研究

我国煤层气资源主要分布于深部。鄂尔多斯、准噶尔等盆地部分煤层气井勘探成功表明深部煤层气资源在含气量、含气饱和度、储层压力及临界解吸压力等关键参数方面较浅部有利,开展深部煤层气研究及勘探是重要前瞻性课题。鄂尔多斯盆地东南缘延川南煤层气田的勘探,尤其是万宝山构造带延3井组的成功开发是我国深部煤层气开发获得突破的1个典型实例。一般来说,影响深部煤层气开发的因素较复杂,是一个系统工程,通常可以将这些因素划分为资源地质条件和开采技术条件两大类。延川南煤层气田开发的经验表明,影响深部煤层气井产能的主要因素是受地质条件控制的压裂技术与排采技术,提高深部煤层气单井产量的途径是做好富集高渗区选区评价和预测,加强以压裂为核心技术的工程工艺攻关研究及做好排采管理。     

准噶尔东南缘中低煤阶煤层气富集规律及成藏模式

准噶尔盆地东南缘煤层气资源丰富但勘探程度相对较低,富集成藏机制和主控因素认识不足,制约了勘探实践。基于对准东南地区煤层气地质条件的精细解剖,揭示了研究区煤层气富集特征及成藏机制。研究发现,准南煤系主要发育在天山山前断褶带,受构造控制明显,东西向断层和背斜密集;煤层层数多且与砂岩叠置发育;煤岩孔径较大,孔隙连通性好,煤层含气量总体上呈现西高东低的特点。在此基础上,建立了准东南地区主要发育急倾斜煤层构造-水力封堵型混合气富集成藏模式,认为“相对的高压的封闭区是煤层气富集和成藏的有利部位”。故在煤层气勘探中应优选埋深适中的“相对构造高点”和平缓的地表水与地下水稳定过渡带,并建议对阜康-大黄山有利目标区开展立体勘探实践。     

鄂尔多斯盆地东南缘延川南深层煤层气富集高产模式探讨

鄂东南延川南区块以上二叠统山西组2号煤层作为主力煤层建成并投入商业开发的深层煤层气田,产气效果好于预期,显示了该区深层煤层气具有较好的勘探开发潜力。通过系统分析区内主力煤层构造特征、煤储层特征及煤层气富集高产控制作用,结合气田动态生产数据,认为延川南深层煤层气为含气量-渗透率耦合控制的富集高产模式,其中埋深小于1 000 m的原生裂隙发育区为自生自储型富集高产模式,埋深大于1 000 m的次生裂隙发育区为内生外储型富集高产模式,并建立了该区深层煤层气富集高产选区评价指标体系,优选出4个富集高产有利区,为气田精细排采和上产稳产提供支持,并为其他深层煤层气区块勘探开发提供借鉴。     

韩城矿区煤层气成藏条件及类型划分

韩城矿区是我国最早实现煤层气商业开发的区块之一,分析前期煤层气勘探开发试验成果,有助于进一步认识煤层气成藏机理,提升开发效率。从含气性和渗透性两个关键储层参数、以及构造变形和水文地质条件两大宏观地质因素出发,揭示了煤层气成藏地质条件及其耦合作用,并划分了成藏类型:韩城矿区基本构造形态为一走向NE,倾向NW的单斜构造,地下水在东南边浅部接受补给并向西北流动,流动过程中径流强度逐渐减弱,在中深部形成水力封堵造成煤层气富集。煤层含气量总体沿地层倾向增大,边浅部在活跃地下水补给条件下生成次生生物气,造成含气量局部增高。构造曲率显示边浅部构造带和东泽村构造带是煤层变形最强的两个区域,受其控制,边浅部煤级局部可达贫煤,且分布范围与高变形区域基本吻合,揭示存在动力变质作用。400 m和800 m两个深度界限划分了含气量和渗透率的垂向分异格局,在此基础上区分出3种煤层气成藏类型,分别为边浅部隆起断裂带逸散型,深部斜坡带富集型以及中部过渡型,中部过渡型含气量与渗透率可实现优势叠合,煤层气开发条件最好,实际产能情况与之相符。     

深部煤层气异常地质特征及开发技术探讨

针对沁水盆地深部煤层气地质与储层认识不足、开发措施还在探索阶段等现状，以寿阳区块15煤为研究对象，探讨了深部煤层气地质特殊性及开发对策。研究区15煤层发育稳定，煤层厚度基本在3m左右|煤层含气量大部分在10～12m3/t，纵向上受煤层埋深和变质程度的双重影响，含气量在埋深大约1200～1500m出现临界点后随深度增加逐渐降低。与其他深部地区“三高”特征不同，15煤深部储层表现为低压、高应力、中等地温的特征，属比较严重的低压力梯度和低地温梯度范畴。煤储层渗透性为高孔低渗分类，渗透率一般0.01～0.1mD，渗透性主要受煤层埋深、地应力、煤体结构和孔隙特征影响。根据15煤低水分含量、高孔隙度以及生产井产气特征，认为游离气含量可能具有较大的占比。最后提出，单独开发15煤层时可采用顶板岩层水平井分段压裂方式或围岩多分支水平井方式，该技术已在盆地南部15煤取得了产气突破|15煤层及9、3煤层多煤层开发时可采用围岩与煤层合压的垂直井方式，并对开发工程中的增产和排采工艺提出了相应的建议。     

鄂尔多斯盆地东缘深部煤层气生产特征及开发对策——以大宁—吉县区块为例

我国埋深在1 000~2 000 m的深部煤层气地质资源量为22.5×1012m3,占总资源量的61.2%,如何提高深部煤层气单井产量,形成针对性的开发对策是研究和攻关的热点。通过统计分析大宁—吉县区块地质参数和试采井生产数据,表明深部煤储层具有渗透率低、微孔发育、可采系数低的特点,丛式井具有长期低产、上产缓慢和排采期长的生产特征,L型水平井具有上产期短,产气量高的生产特征。以此为基础建立了深部煤层气产能评价指标体系,影响深部煤层气产气效果的因素主要包括地质条件、工程技术及质量与管理三大类。因此,提高深部煤层气单井产量要做好以可采性为重点的高产区评价及预测,开展压裂施工参数优化和井型井网井距互相匹配的地质工程一体化设计,加强工程质量管理,降低储层伤害、实现长期持续排采。     

六盘水煤田上二叠统煤系气成藏特征及共探共采方向

六盘水煤田上二叠统含煤地层中煤层、页岩、砂岩叠置频繁,统筹勘探不同储层中的天然气有助于减少资源浪费,提高开发效益。通过对煤系气储层岩相、厚度、源岩地化、储层物性及空间赋存规律的研究,分析了六盘水煤田煤层气、煤系页岩气和煤系致密气成藏潜力,讨论了煤系气的空间叠置关系和勘探前景。结果显示:区内晚二叠世煤层煤种齐全,厚度较大,变质程度普遍偏高,含气显示优越;页岩和砂岩累计厚度大,有机地球化学和储集物性参数良好;不同岩性的区域和层位分布差异较大,组合类型多样,空间配置关系有利于发育垂向多套天然气藏。煤系页岩气最有利勘探层位为龙潭组下段,煤层气和煤系致密气最有利层位为汪家寨组和龙潭组上段;以此为基础,总结提炼出"源储一体型"独立煤系页岩气藏、"源储紧邻型"煤系"三气"组合气藏、"下生上储型"煤系"两气"组合气藏共3种气藏类型。初步认为晴隆向斜深部为煤系页岩气优先勘探区,青山向斜深部适合煤层气和煤系页岩气共探共采,盘关向斜和格目底向斜深部适合煤层气和煤系致密砂岩气共探共采。     

Coal geological factors for the storage of gas and coalbed methane resources evaluation research in Liupanshui

The geological characteristics of coalbed methane from the research carried out in Liupanshui is based on analysis of faults, folds, roof and floor lithology, and depth of coal seam gas content, combined with the assessment of CBM resources calculated through buried depth scope, average coal seam thickness, and gas content, organized by the Ministry of Land and Resources in 2006, which launched the “national new round of coalbed methane re-sources evaluation” project to evaluate the coalbed methane resources in the standard category and divided coal-bed methane resources into I, II and III Category of three resources categories. With this method on the other syncline to resources assessment, the area below 1 000 m is named as I Category resources. And with the depth increasing, resources level decreases.     

韦二煤矿煤储层物性特征及煤层气资源前景

依据韦州矿区煤炭勘探煤层资料、煤层气参数井获取的储层资料，通过对煤层气开发地质信息的有效提取，对韦二煤矿煤储层物性进行深入分析、研究，对煤层气资源量进行了计算，并采用数模方法预测了煤层气抽采率，确定了地面煤层气抽采相对有利区。研究认为:区内煤层含气性整体偏低，煤层甲烷含量在0.20～11.73 m³/t，气含量高值区仅出现在部分煤层、局部区域。多期次构造运动致使裂隙发育复杂化，硬度变小，煤体结构多为碎粒—糜棱结构，渗透率降低。主要可采煤层煤层气资源量为5.55×10⁸ m³，资源丰度为1.51×10⁸ m³/km²，属中等丰度、小型煤层气藏。各煤层煤层气采收率较低，约为15%，可采潜力较差。资源量在煤层分布上相对集中，12、14、15煤层气含量4 m³/t以上重叠区域为煤层气地面抽采相对有利区块。