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。     

新疆低煤阶煤层气的特殊地质条件及研究方向

国外煤层气总产量中占比超过40%的低煤阶煤层气产业,在中国仍处于科研攻关、试验性开发阶段。新疆地区的五大沉积盆地(群)是中国低阶煤的主要赋存区域,煤层气资源丰富,勘探程度较低。新疆地区特殊的盆地构造特征及演化历史、煤系地层沉积特征及气候环境等因素,造成低煤阶煤层气的成藏地质规律不同于国内外任何一个煤层气盆地,需要通过理论创新及实践来建立本区域的煤层气成藏地质理论体系,并建立相应的煤层气开发工程技术体系。随着成藏地质理论及工程技术的逐渐成熟,新疆地区的低煤阶煤层气产业将大有作为。     

我国煤层气开发模式与开发技术问题探讨

我国复杂的地质条件决定了煤层气开发模式与开发技术选择的多样性。就目前应用较广的5种煤层气开发模式(井下瓦斯抽放模式、煤矿区地面预抽开发模式、采煤采气一体化开发模式、地面直井压裂开发模式及多分支水平井开发模式)和3项煤层气开发技术(定向水平井技术,欠平衡技术钻井、完井技术和注气提高采收率技术)进行了深入探讨,并对各项技术和模式的地质适应性进行了初步分析。结果表明:直井压裂技术较适用于高渗、原生结构厚煤层的煤层气开发,多分支水平井技术适用于低渗与特低渗厚煤层的煤层气开发以及煤矿瓦斯预抽,而采气采煤一体化适合于煤层发育比较复杂、地表条件差、垂直钻井和水平钻井很难施工的矿区的煤层气开发。     

沁水煤田玉溪井田煤层气赋存特征及地面抽采潜力

沁水煤田是我国规模最大的煤层气资源开发利用区块,已进行了大量的煤层气勘探及开发工作,但是其中玉溪井田地面煤层气开发的相关研究较少。基于沁水煤田玉溪井田3号煤的储层地质特征,分析3号煤的含气性及煤层气赋存规律,研究其含气量与煤变质程度、煤厚、埋深、煤层顶底板、构造之间的关系,并采用数值模拟方法预测了地面压裂直井的产气量和采收率,评价了3号煤煤层气的地面抽采潜力。结果表明：玉溪井田构造简单,断层较少,煤层厚度较大,埋深适中,含气量较高,渗透性较好,吸附性强,储层地质条件较好;井田构造为一单斜,3号煤的顶底板岩性致密,有利于煤层气的富集储存;3号煤含气量随厚度、埋深和煤变质程度的增加而增大;预测垂直压裂井15年累计产气量为410.53×10^4 m^3,采收率达60%,且能将工作面含气量降至8 m^3/t以下,煤层气地面抽采潜力较大。研究成果可为玉溪井田的煤层气开发和瓦斯治理提供参考和借鉴。      

沁水盆地南部斜坡地带煤层气老井挖潜技术实例研究

在分析研究沁水盆地煤层气开发较早低产老井的地质资料、压裂资料及排采资料的基础上,总结老井低产原因及影响因素,采用投资较少的技术手段,充分挖掘低产老井潜力,有效提高采收率。     

沁水盆地南部煤层气单井产量影响因素敏感性分析

沁水盆地南部是我国煤层气研究与开发的热点地区,煤阶属于中~高阶煤,影响其煤层气井产气能力的主要地质因素有煤层厚度、含气量、渗透性、含气饱和度、构造条件和煤层的压裂改造效果等。本文在多年煤层气勘探开发取得的成果基础上,运用数值模拟技术,量化研究煤层气单井产气量对各项地质参数在沁水盆地南部煤层常见的分布范围内的敏感程度,在开发生产实践和开发方案编制中,可以其作为煤层气开发单元划分和高产富集区优选的参考依据。     

开发模式和增产技术对煤层气采收率影响研究

本文综述了我国现有的开发模式及增产技术,根据资料分析不同开发模式的优缺点,同时在理论上讨论不同开发模式与增产技术之间相互结合对煤层气采收率的影响。其中,晋城矿区采用的采煤采气一体化开发模式,能有效地提高煤层气的采收率;地面直井压裂增产技术是最常用的一种煤层气地面抽采开发模式,同时提出新型的煤层气增产技术——CO2-ECBM。     

新疆大倾角煤层多缝和有效支撑压裂技术研究

新疆阜康白杨河矿区煤层具有大倾角、多煤层、大厚度的地质特点,煤层压裂裂缝扩展规律、裂缝形态等与其他地区有较大差异,影响单井产量的因素及规律也不明确,导致在沁水盆地南部及鄂尔多斯盆地东缘成功应用的“套管完井、清水加砂压裂”等改造技术适应性不强,后期部分井压裂后产量较低。因此,攻关低煤阶大倾角厚煤层增产改造优化技术,探索大倾角、多煤层、大厚度煤层气压裂裂缝扩展规律,提高区块煤层气产量,对国内类似特征煤层气增产改造具有重大意义。开展了大尺寸真三轴压裂物理模拟实验,得到了最大主应力沿地层走向方向、地层倾向方向2种地应力条件下的压裂裂缝扩展结果,总结了2种地应力下裂缝沟通规律。研究为国内类似特征煤层气提供了相应的钻井轨迹设计参考。     

铁法盆地煤层气采收率分析

根据煤层气抽采的相关概念及解吸吸附原理,分析了国内外煤层气采收率的现状,依据铁法盆地的煤层气地质条件,通过对现有资料及实际测定数据的分析计算,得出铁法盆地煤层气采收率约为39.88%～64.73%的结论,认为具有较高的开采价值.     

提高煤层气采收率途径的探讨

在概述国内外煤层气开发现状的基础上，着重介绍了水力压裂和注气驱替以提高煤层气采收率的新方法，对加快煤层气开发具有十分重要的现实意义。     

高阶煤水力压裂负效应分析及改造方法优化

水力压裂是煤层气直井储层改造的主要方式,但在改善储层渗透性的同时会对煤层气开发产生一定的副作用。基于对沁水盆地南部煤层气水力压裂生产实践研究,总结了压裂带来的增大煤岩应力、水锁伤害及激动煤粉源3个方面负效应;针对水力压裂负效应并兼顾工程技术对地质特征的适应性,提出了针对煤层中下部软煤带造穴,并在煤层顶板附近进行水力压裂的储层改造方法,该方法包括造穴层位选择、在造穴液中加入合适比例空气和煤粉分散剂以及采用脉冲式造穴方式的喷射造穴工艺优化以及水力压裂层位选择优化。研究表明,该方法达到了泄压、造缝、增透的目的,又减少了改造对储层造成的负效应影响,起到了很好的储层增产改造效果。     

鄂尔多斯盆地沙曲区块煤层气储层特征与开发技术

位于鄂尔多斯盆地东缘的沙曲煤层气区块从勘探到大规模开发已经经历了10 a,其地质条件下的储层特征和面对的问题在盆地边缘具有很强的代表性和示范作用。为了进一步对沙曲区块进行开发，挖掘其产气潜力，对其区域地质、区块地质、煤层气煤岩煤质特征、煤层气孔渗特征、储层封盖特征和储层等温吸附特征进行了研究，并针对沙曲区块储层特征进行了开发技术探索，确定了以水平井、分叉煤层开发和智能化排采为主体的开发技术体系，为同类型煤层气田的产能建设和经济有效开发提供了技术支撑。     

煤储层开发动态地质评价理论与技术进展

项目组以沁水盆地、鄂尔多斯盆地等为研究对象,取得了煤层气高产井区地质控制模式、煤储层物性动态规律与数学模型、多层叠置含煤层气系统、煤层气开发解吸阶段数值描述等4项理论认识;形成了煤层水及孔隙低场核磁共振表征、煤层气有利建产区地质综合评价、多层叠置含气系统煤层气递进排采地质设计、煤储层开发地质动态评价等4项评价技术;研发了多煤层多场耦合煤层气开采物理模拟试验系统、煤层气直井流体参数探测仪、煤层含气量天然源超低频电磁探测仪等3套装备,初步形成了适合于研究区地质条件的煤层气开发地质保障技术体系框架,为满足煤层气大规模开发需求提供了参考。     

中国与美国煤层气开发潜力比较研究

通过对美国主要煤层气开发盆地的地质特性与中国主要煤层气勘探开发地区(盆地)的地质条件进行对比研究，中国煤层受成煤期沉积环境和成煤期后构造活动的影响很大，煤层的非均质性表现非常明显。今后主要侧重于主生气期与主构造活动期的匹配关系研究，以及加大煤层气开发工程技术的研究和应用。     

煤层气开采技术应用现状及其改进

为解决我国煤层气平均采收率低的问题,从储层特征和开采技术2个方面进行了分析。在此基础上,探讨了不同开采技术与特定地质条件的开采技术适用性以及各种新型开采技术所具有的优势。研究结果认为,煤储层的＂低含气饱和度、低渗透率、低储层压力＂特征以及现行开采技术适用性差是我国煤层气采收率低的主要原因;套管（压裂）完井、超短半径水平井和多分支水平井综合运用应作为我国煤层气开采的主要模式。分析认为采用注入混合气体增产、多级强脉冲加载压裂、＂固氮酶＂、＂虚拟产层＂等各种新型开采技术来提高我国煤层气采收率,实现高效开采。     

郑庄区块非自然下降井原因分析及对策研究

沁水盆地南部郑庄区块是我国煤层气开发利用最为成功的地区之一,但随着多年的开发,部分单井暴露出含气量高、采出程度低、产气衰减快等问题,本文针对性地开展非自然下降井的地质、压裂、排采资料的理论研究,提出稳产增产措施,研究成果可有效指导其它类似区块煤层气开发。     

提高我国煤层气采收率的主要技术分析

文章分析了影响我国煤层气采收率的主要因素，认为低渗透、低储层压力和低饱和度等煤层气地质特征以及常规开发技术是影响我国煤层气采收率的瓶颈。指出改造“虚拟产层”，采煤、采气一体化开发以及应用多分支水平井钻井技术，是提高我国煤层气采收率和实现我国煤层气地面开发商业化切实有效的途径。     

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。     

沁水盆地南部煤层气井压裂失败原因分析

依据煤层气井压裂施工的工艺参数,以沁水盆地南部12口煤层气井压裂施工失败为例,分析了沁水盆地南部煤层气井压裂失败的主要控制因素,研究认为：井口刺漏、高压停泵和煤储层力学性质是沁水盆地南部煤层气井压裂施工失败的主要控制因素;井口刺漏主要是由施工压力过高、井口老化造成的;高压停泵主要是由砂堵引起的,井口刺漏、高压停泵与砂堵之间相互影响及促进;砂堵受施工工艺及地质因素的影响;研究区煤储层具有低弹性模量、高泊松比的特点,地层开启难度大且裂缝难以延伸;压裂施工前,应做好煤储层特征的研究、压裂设备的选择、压裂工艺的设计等,减少工程事故的发生。     

高能气体压裂技术在云南恩洪盆地煤层气开发中的试验应用

恩洪盆地煤层气资源丰富,但煤储层渗透率低、水敏性强,开发难度大。采用水力加砂压裂技术对煤层气井进行增产改造效果不理想,因此提出并开展了高能气体压裂技术在煤层气开发中的试验应用,以期在煤储层中产生和形成多裂缝体系,同时产生较强的脉冲震荡作用于地层,改善和提高煤层导流能力。本文介绍了高能气体压裂技术在B井煤储层改造上的试验应用,分析了作用机理、工艺设计等,并提出了今后的研究方向,对探索我国煤层气有效开发的新途径具有重要的意义。