煤矿区煤层气开发潜力评价方法研究

煤矿区煤层气资源开发潜力评价是对煤层气能否实施开发的重要依据。通过对全国主要矿区的煤层气赋存参数进行统计分析,结合相关的标准、规范的规定,建立了煤矿区煤层气资源评价的参数体系,提出了煤矿区煤层气开发潜力评价的综合评价方法,对煤层气资源的评价提供了一种切实可行的评价方法,具有重要的参考价值。     

基于地质分析和数值模拟的煤矿区煤层气规模开发可行性研究——以官寨井田为例

为了研究煤矿区煤层气规模开发的可行性,指导该技术在煤矿区煤层气资源开发以及瓦斯治理方面的应用,文章首先以地质条件分析为基础,对官寨矿区的煤层气资源进行了评价,结果显示井田内煤层气地质条件和储层条件均相对优越,不仅煤层气储量丰富,而且气成分以CH-4为主。然后利用储层模拟软件对单井产气量进行预测,结果显示气井产量较高,连续排采15年单井平均气产量为932.00 m3/d,4号和9号煤层瓦斯含量下降33.93%和33.33%。综合分析认为官寨井田煤层气规模开发具有较好的开发潜力和安全效益。所以将地质条件分析、资源潜力评价与产能预测相结合,是一套实用性较强的煤矿区煤层气规模开发可行性研究方法。     

我国煤矿区煤层气开发潜力与开发模式探讨

文章在分析我国煤矿区煤炭产量、瓦斯涌出量、瓦斯抽放量变化的基础上,提出对我国煤矿区煤层气开发前景的分析。结合煤层气资源的分布、煤矿区的布局、目前和未来煤矿生产情况分析,对煤矿区煤层气开发有较大发展潜力的矿区进行了预测。同时,结合煤矿区煤炭开采和煤层气开发的特点阐述了煤矿区煤层气开发的主要模式,并指出：在重视煤矿区煤层气开发的同时,应重视低浓度煤层气利用技术的开发研究。     

资源枯竭矿区煤层气选区评价

以典型资源枯竭矿区—鹤岗矿区为研究区,基于其煤层气井及各煤矿生产地质资料,划分了研究区原位、采动卸压区、采空区3种煤层气资源分布区域,分析了其资源分布特点。分别构建了3种不同煤层气资源选区评价指标体系,利用层次分析法对3种不同煤层气资源进行选区评价。     

宣化煤田宣东煤矿煤层气赋存特征及影响因素浅析

利用煤田地质勘探及生产矿井资料,对宣东煤矿煤层气的赋存特征及影响因素作了进一步分析和研究,对煤层气的勘查和开发利用现状进行了评价,提出了勘查和开发利用煤层气的建议,得出煤层气资源及其开发潜力评价应达到的目标和要求。     

中国主要矿区煤层气资源的评估

煤层气资源的评估是规划煤层气开发利用的基础。本文根据我国煤层气开发的已有成功经验和煤层气资源与煤层共生、共储、共采的特点，认为近期内应以煤炭可供开采的资源量为基础评估煤层气资源才有比较现实的意义。以对各矿区煤层测定的大量瓦斯吸附常数、孔隙率、煤质分析资料和现场实测的煤层瓦斯压力为基础，计算了煤层的瓦斯含量，并提出了以目前中国主要煤矿区为单元的煤层气资源评价结果。中国主要煤矿区的煤层气保有资源量总计为47303．4亿m^3。，备采煤层气资源量为13878．6亿m^3。     

煤与煤层气协调开发三维仿真设计研究

在我国煤矿瓦斯防治和煤层气产业化发展的新形势下，煤矿区需要协调开发煤与煤层气资源，以实现资源的有效利用、安全生产和环境保护的目标。针对传统方法难以展现煤与煤层气协调开发流程的问题，通过分析晋城的煤与煤层气协调开发模式与技术体系，提出一种煤与煤层气协调开发动态模拟与辅助设计的新思路，根据煤与煤层气协调开发优化决策结果，研发出一套适用于煤矿区的能交互式、直观化协调开发的煤与煤层气协调开发三维仿真平台，并详细介绍了该平台的总体设计和流程设计。通过该平台在晋城矿区的示范应用，表明煤与煤层气协调开发三维仿真设计平台实现了晋城矿区煤与煤层气协调开发技术方案的可视化动态模拟，为“晋城模式”煤与煤层气协调开发技术体系的应用及推广提供了数字化技术支撑。     

我国煤矿区非常规能源开发战略思考

我国煤层气、页岩气、地热等非常规能源资源丰富,利用潜力巨大,但赋存条件复杂,开发难度较大.为此,对我国煤层气、页岩气、地热资源等非常规能源的资源潜力及资源特点进行了介绍,并对开发现状及存在问题进行了分析.结合美国在非常规能源开发方面的经验启示和我国非常规能源开发利用的实际情况,对我国煤矿区非常规能源开发提出了相应的建议.     

新安矿区二1煤煤层气分布特征及资源潜力

以新安矿区二₁煤层为研究对象,基于区内煤田地质勘查、煤炭资源开发资料,结合区内煤矿井观察,分析了煤储层和煤层气分布特征,估算煤层气总资源量347.80×10⁸ m³,资源丰度0.614 4×10⁸ m³/km²。选取地质构造、埋深、煤厚、渗透率、储层压力、资源丰度6个要素对该区煤层气资源潜力进行评价,综合评价认为KD₁、KD₃属较有利区,其他属潜力区。     

西山矿区煤层气资源可采性评价

本文从影响煤层气可采性的资源量条件、渗透条件、水文地质条件、外部环境等方面入手,建立了煤层气可采性的事故树模型;根据西山矿区勘探开发资料,建立了该区煤层气可采性评价体系;应用模糊综合评价方法对该区进行了综合评价,得出该区不同矿井的评价值。结果表明:西山矿区杜儿坪矿最有利煤层气开发;屯兰矿、东曲矿、马兰矿和西铭矿仅次于杜儿坪矿;官地矿开发潜力一般;西曲矿、镇城底矿和白家庄矿的煤层气资源评价分值小,不具备开发潜力。西山矿区煤层气资源可采性评价,为降低该区煤层气勘探开发风险和成本提供了保障。     

废弃煤矿采空区煤层气资源评价模型及应用

如何评价废弃煤矿采空区煤层气资源是其开发中遇到的关键问题。在对煤炭开采覆岩变形破坏规律研究的基础上,通过理论分析和数学推导,建立了废弃矿井煤层气资源量评价模型和方法,对山西晋煤集团晋圣煤矿采空区煤层气资源进行了评价。研究结果表明,煤炭开采导致采场周围岩体应力重新分布,引起煤层顶底板岩体发生变形与破坏。采空区煤层气资源主要由吸附气和游离气组成,主要来源于煤柱及残留煤层、临近未采煤层和围岩中的游离气和吸附气。基于采动覆岩变形破坏分带特征,根据破碎岩体孔隙率和碎胀系数关系,分别建立了采空区垮落带和断裂带内岩体孔隙体积模型。结合煤层气资源在废弃矿井中的分布特征,考虑煤炭开采采空区积水情况,建立了采空区积水量计算和含水饱和度计算模型,提出了废弃矿井煤层气资源量计算方法,对山西晋煤集团晋圣煤矿采空区煤层气资源进行了评价分析,评价结果认为,废弃煤矿采空区煤层气资源丰富,井田面积为6.5 km2,二叠系山西组3号煤层煤层气总资源量为5.871 7×108m3,其中吸附气资源5.835 3×108m3,游离气资源0.036 4×108m3,资源丰度为0.902 0×108m3/km2。     

煤矿采动稳定区煤层气资源评估方法及其应用

受多煤层赋存条件和煤矿井下回采工艺影响,采空区内的大量遗煤导致废弃矿井或老采空区内赋存丰富煤层气资源,对这一资源的准确评估、合理开发和高效利用是我国进行非常规油气资源开发的重大需求,如何准确评估废弃矿井或老采空区的可抽采煤层气资源量是进行高效开发的关键问题。因此,通过分析煤层气的来源、赋存空间和关键影响因素,建立了基于“间接减法”理念的采动稳定区(废弃矿井或老采空区)煤层气资源评估模型,提出了进行采动稳定区煤层气资源评估的方法。运用建立的评估模型和方法,在晋城矿区成庄矿5310工作面区域进行了采动稳定区煤层气资源的地面井抽采试验,单井连续抽采433 d,抽采煤层气资源243.27万m3,抽采量核算与评估结果基本一致,初步证明了评估方法的适用性。     

鹤壁矿区煤层气资源开发利用现状及前景分析

通过对鹤壁矿区煤层气资源的赋存条件、资源量及开发应用历史的分析，指出了矿区煤层气资源利用的有利条件和研究的方向。     

鹤岗盆地煤层气资源潜力分析

从构造、含煤地层特征、含气量和储层物性特征四个方面探讨了鹤岗盆地煤层气资源潜力。结果表明:鹤岗盆地煤层厚度大、埋藏适中、含气量较高都显示出较好的生气能力;断裂十分发育导致煤岩结构破碎、渗透率差,是破坏煤层气发规模富集的不利因素;鹤岗盆地资源量丰富,及时调整勘探思路,寻找小规模富集区,面积降压,是将资源量转化为储量的突破方向。     

新形势下中国煤层气勘探开发前景与对策思考

在国家要求天然气“增储上产”及煤层气产业整体处于“瓶颈”阶段的新形势下,分析煤层气勘探开发前景和对策意义重大。鉴于此,分析了国内外煤层气产业发展成功经验与失败教训,从影响我国煤层气产量增长方面探讨当前产业存在的若干问题,分析了未来中国煤层气持续发展的重要领域和方向。基于我国煤层气开发的特点和技术水平,结合煤层气储量和资源潜力,综合应用产量构成法、生命模型法和储产比控制法预测了我国煤层气产业发展潜力与前景。研究认为:我国煤层气产业持续发展存在诸多制约因素,主要包括:①后备区准备不足;②单井产量低,整体处于低效开发状态;③地质条件复杂,煤层气勘探开发技术难以复制;④对外合作项目进展缓慢,推动难度较大。同时认为,煤层气仍是我国当前较现实的非常规天然气资源,高产老区稳产上产、低产低效老区改造、低煤阶与构造复杂区效益开发、深部及煤系天然气综合开发是未来中国煤层气产量持续增长的方向,2035年我国煤层气地面井产量可达到150×10⁸~250×10⁸m³。在此基础上,提出了我国煤层气产业发展5项对策建议:①加大勘探评价工作量,落实更多优质储量,夯实建产基础;②加强优质储量动用,持续开展增产改造试验,助力老区稳产上产;③加强科技攻关和煤层气开发示范试验,确保新建产区效益开发;④加强对外合作区项目监管,推动合作区快速建产;⑤加大财政补贴及税收优惠扶持力度。     

加强科技创新,实现矿产资源可持续发展

针对我国矿产资源的特点和严峻的供需形势,论证了加强矿产综合利用工作的重要性。并从矿产综合利用的视角,在难利用矿的攻关、矿物新材料的开发、新设备的研制、废弃物的综合回收、矿山环境修复和矿山灾害控制、矿产资源可利用性技术评价等方面,详细阐述了加强科技创新的工作重点、方法措施和研究方向,旨在“提高资源综合效益”,为实现矿产资源可持续发展作出更大的贡献。     

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。     

滇东黔西多煤层地区煤层气“层次递阶”地质选区指标体系构建

针对滇东黔西多煤层、高地应力和构造复杂等地质特点,在明确提出煤层气地质选区过程中的有利区、甜点区和甜点段概念的基础上,阐明了3者之间"层次递阶"的关系。有利区指从滇东黔西的众多次级向斜中优选有利向斜,甜点区指从有利向斜中优选煤层气开发"靶区",甜点段是在煤层气开发"靶区"内从垂向上优选组合层段。针对研究区次级向斜多,勘探程度差异大,许多参数无法统一的特点,在有利区优选指标体系中提出了煤层气地质资源量、地质资源丰度和可采资源量相结合的关键指标,煤层气地质资源量和地质资源丰度为一票否决指标;针对研究区构造复杂和高地应力的特点,在甜点区优选指标体系中提出了断层分维值、构造曲率及埋深相结合的关键指标,断层分维值为一票否决指标;针对研究区多煤层发育,易诱发层间干扰的特点,在甜点段优选指标体系中提出了煤体结构、临界解吸压力差和储层压力梯度差相结合的关键指标,煤体结构为一票否决指标;并在各个阶段均提出了相应的参考指标,最终构建了针对研究区特点具有区域特色的煤层气地质选区指标体系。     

晋城寺河井区煤矿采空区煤层气地面抽采关键技术研究

随着煤层气勘探的不断深入,煤矿采空区煤层气已成为煤矿区煤层气重要资源之一。基于晋城矿区寺河井区煤矿采空区分布特征,通过地质分析、采空区煤层气成分、浓度试验和资源量模型计算等方法系统研究了煤矿采空区煤层气资源条件及地面抽采关键技术,揭示了采空区煤层气赋存规律,给出了不同赋存状态下煤层气资源量计算模型和方法,探索了煤矿采空区煤层气地面抽采关键技术。研究表明,煤矿采空区煤层气来源于煤柱及残留煤层、邻近未采煤层和围岩中的游离气和吸附气。根据吸附气和游离气资源量计算模型计算寺河井区煤层气总资源为213.016×10⁸m³,其中游离气资源为0.102×10⁸m³,吸附气资源为212.914×10⁸m³。采煤方法和采空区密闭性对采空区煤层气的来源和富集程度有重要影响。针对采空区上部岩体裂隙发育特征,将采空区煤层气抽采井身结构由二开优化为三开结构,实现了二开固井封闭断裂带上部含水层,三开下入割缝套管护壁,有效解决了采空区上部含水层涌水对钻井井身稳定性影响及抽采效果等问题。在此基础上,研发了潜孔锤+压缩空气(氮气)钻井工艺,用氮气取代空气作为循环介质,形成了安全揭露含气断裂带钻井工艺技术,为采空区煤层气安全抽采探索了有效途径。     

煤矿区煤层气与煤炭协调开发模式与评价方法

为了提高我国煤矿区煤层气与煤炭协调开发产业化水平与应用效果,基于煤矿区煤层气与煤炭协调开发时空机制的分析,采用层级划分法,以地面井开发和煤层群开发为分类条件,将全国13个煤炭基地的煤层气与煤炭协调开发模式归为3类,总结并完善了以晋城、两淮和松藻矿区为代表的3种典型煤矿区协调开发模式与配套技术体系。基于煤层气与煤炭协调开发方案的确定与模糊数学评价方法,提出用于评价煤层气与煤炭协调开发效果的协调度概念,建立了煤层气与煤炭协调开发的模糊综合评判模型和指标体系,并以山西晋城无烟煤集团寺河煤矿等矿井为例进行了3种典型协调开发模式下的协调开发效果的初步评价与分析,得出了协调开发状态并指出"十三五"研究方向。为促进我国煤矿区煤层气与煤炭协调开发提供理论支撑,并为协调开发模式在全国煤矿区的优选决策应用奠定基础。