基于动态因素考虑的煤层气储层渗透性地质演化分析

煤储层渗透率是衡量煤层气可开采性最重要的指标之一,其发育过程对于煤层气的富集、保存以及溢散等研究具有指向意义,煤层气储层渗透率演化历史分析将为煤层气的勘探选区提供重要的理论基础。本文以鄂尔多斯盆地东部石炭-二叠系煤储层为例,综合分析了煤储层构造史、埋藏史等动态地质因素及其相互作用关系,提出了煤储层渗透率地质演化规律。研究表明,鄂尔多斯盆地石炭-二叠系煤储层渗透率的发育整体上呈下降的趋势,在煤储层热演化程度、地应力条件、储层埋深等动态因素联合控制下,渗透率的发育呈现明显的"波浪式"。其中,三叠纪至早白垩世末期为渗透率发育的快速降低阶段、早白垩世末期以来为渗透率缓慢上升的阶段。     

柿庄南3~#煤储层渗透率特征及其控制因素

煤储层的渗透率在煤层气地质与开发研究中具有极其重要的研究意义。根据柿庄南地区煤层气参数井试井及测井资料,对柿庄南煤储层渗透性及其控制条件进行了研究。结果表明:柿庄南煤储层渗透率主要分布在0.02～1.3mD,在平面展布上,南部较北部渗透性条件好;研究区渗透率主要受现今地应力场、煤层埋深、煤体结构及煤的孔裂隙特征等条件的控制。     

我国煤层气勘探开发现存问题及发展趋势

针对我国煤层气开发的现存问题及发展趋势,从煤层气固溶体、煤储层多相介质、煤层气超临界吸附、低煤级煤含气量、煤储层多级压力降与多级渗流、水压与气压关系、动态渗透率等方面对我国煤层气基础研究薄弱环节进行了分析;从井间距、排采制度、钻完井增产改造、适应中国煤储层物性的开发工艺、平衡开发等方面对煤层气排采现存问题进行了评述。最后指出,我国煤层气勘探开发趋势是由中高煤级向低煤级储层、由浅部向深部、由单一煤层（组）向多煤层（组）、由地面开发向井地立体式开发、由陆地向海洋、由煤层气单采向煤层气与煤成气共采的方向发展。     

浅层煤储层多脉冲高能气体压裂技术试验及应用研究

针对我国煤层气储层特征及开发现状,基于高能气体压裂机理及研究基础,开展了适用于沁水盆地煤层气开发的高能气体压裂技术试验研究。该区煤层气储层资源量较为丰富,煤储层(埋藏深度1000m)为浅层煤储层,具有低孔隙度、低渗透率等特点,目前主要以水力压裂改造煤气层储层达到投产增产目的。针对此区煤层气水力压裂开发效果不明显,二次压裂增产效果不理想等问题,设计了煤层气储层多脉冲压裂技术的试验应用研究与探索。重点论述了浅层煤层气多脉冲压裂技术设计方法,装药结构设计,作用机理与工艺设计,及全封闭井口多脉冲压裂设计等,总结分析了三口井现场试验应用的试验效果及存在的不足。该工艺技术应用试验的成功为我国浅层煤层气压裂开发提供了新的增产技术与途径。     

煤层气开采过程中裂缝系统与渗透率演化关系

煤中会自然形成裂隙,从人类认识到其存在,其历史到至今已经有一百多年了。开发煤层气的实践已经表明了：煤岩的裂缝与渗透率是制约我国煤层气资源开发的关健因素。裂缝性质对煤层气的产出有着很大的影响。煤层是属于裂缝性的储层,它的煤层的渗透率以及其的排液能力,被其裂缝的孔隙度、开度、及间距等所控制着。     

乌克兰煤层气资源评价及开发有利区预测

基于顿涅茨克盆地、里沃夫-沃伦盆地和第聂伯盆地的构造特征、煤系地层及煤层发育特征、煤储层特征、煤及煤层气资源量的分析,对比评价3个盆地的煤层气开发潜力。评价表明:顿涅茨克盆地煤及煤层气资源量最大,煤层气资源丰度最高,煤级及含气量最高,储层渗透率高,煤层气开发潜力最大。顿涅茨克盆地主体背斜和南北向斜轴部附近构造条件有利且含气量高,是盆地内最有利的开发地区。     

沁南盆地煤层气U型水平井部署优化研究

针对煤层气生产中提高单井产能的需要,提出采用U型水平井进行开发的技术思路,并依据构造简单、煤层厚度大、含气量高、煤体结构完整、水文地质条件简单等标准对U型水平井的部署区域进行了区块优选。对影响该区域U型水平井部署的水平段距离、水平段长度和水平段位置进行了优化研究。结果表明:U型井水平段间距过小,会造成控制地质储量偏小,影响稳产期长短和后期的产气潜力;井距过大,虽然控制储量会相对变大,但是很难形成井间干扰,难以达到面积降压的目的,累产气量也并未增加;从15 a的累产气量来看,最优井距为300 m;最优间距的大小受煤储层割理渗透率的影响明显,随着渗透率增大,最优间距增大;水平段位于煤层中部时日产气量和累产气量较高,推荐水平段位于煤层中部。     

低煤阶煤层气特点及其富集成藏因素研究

我国低煤阶煤层气相对于中高煤阶煤层气勘探开发所取得的进展,其仍处于初级阶段。我国低煤阶煤层气具有气源丰富、煤厚大,资源量丰富、储层物性好,储层渗透率高、含气量低但含气饱和度高等特点;同时,低煤阶煤层气富集成藏同样受构造、沉积及水文等因素所控制。     

煤储层渗透率影响因素及排采控制研究

在煤层气排采过程中,渗透率是影响气井产量的关键因素。本文通过分析煤层气排采经验,总经了在气井排采过程中,煤储层渗透率影响因素;并且在不同的排采阶段要采取不同的排采控制措施。     

沁水盆地寿阳区块15号煤煤层气储层富集规律及优选

本文主要从地质特征(煤层厚度、煤体结构、顶底板岩性条件)和煤储层物性特征(含气性特征、孔隙度特征、渗透率特征、煤岩力学性质)两个方面总结了影响煤层气富集的各种因素.研究表明:15号煤层主要发育了三角洲前缘亚相,顶板和底板封闭性较好,煤层有效厚度在0～12 m之间,平均4.38 m,埋藏深度北浅南深变化趋势,平均为127...     

柳林地区煤层渗透率影响因素及模糊综合评价

煤储层渗透性是寻找煤层气有利开发的关键参数之一。本文通过对柳林地区煤层渗透性深入研究,并结合大量煤层气田勘探开发资料分析了影响柳林地区煤层渗透率的两大因素：煤体条件（煤的原生孔结构、煤体裂隙结构、煤体结构）、煤层赋存条件（埋深、地应力、储层压力）。针对该区多煤层区域上渗透率变化较大的情况,应用多层次模糊综合评判法建立了该区煤层渗透性评价指标体系。利用渗透性模糊综合评判数学模型,对煤层进行了渗透性模糊综合评价,得出了该煤层渗透率为中等级别,评价结果与实测结果相符,为寻找渗透性较好的矿区或井田提供了新的预测方法。     

沁水盆地重点区块煤储层吸附特征及影响因素

煤储层吸附特征参数是评价煤层气资源和开发潜力的重要参数,煤储层的吸附能力是影响煤层气含量的关键因素之一,也直接影响煤层气井的产能,因此研究煤储层的吸附特征、分析煤储层吸附能力的影响因素对于煤层气的开发具有重要意义。根据等温吸附试验结果,对沁水盆地某区块煤储层的吸附特征进行研究,并探讨煤储层吸附能力的影响因素。结果表明:该区块含气量高,具有较强的吸附能力。煤阶、孔隙率、灰分和煤体结构对煤储层吸附能力有较大影响;孔隙率越大、煤体结构越完整,煤储层吸附能力越强;灰分的增加会降低煤的吸附能力;随煤阶的增加,煤储层吸附能力先增加后减小。     

影响煤层甲烷储气量的主要因素分析

针对煤层的生气量、储气能力、煤层孔隙、割理、裂隙发育、煤层渗透率及其存在环境等影响因素进行了分析，并对煤层甲烷含量与各影响因素间的关系进行了综述。     

煤层气压裂液伤害对比实验研究

我国煤层气储层条件较差,具有低渗、低孔、非均质性强的特点,均存在的问题就是一般开采方式效果不好。压裂是煤层岩增产的主要技术之一,而压裂的关键在于压裂液体系的选择,压裂液对储层的伤害将会导致达不到理想的产量。通过室内实验研究,进行煤层气压裂伤害评价实验,对压裂液体系的进行优选,选择浓度低,低摩阻的清洁压裂液,提高煤层气单井产量,改善井底渗流条件,提高煤层气渗透率以及储层渗透能力。解决宁武地区煤层气井压裂改造成功率低的问题,取得了巨大的突破,增产效果明显。     

Effects of matrix moisture on gas diffusion and flow in coal

Gas production from coal is a complex process whereby gas, initially adsorbed in the coal matrix, desorbs and diffuses through the matrix into the cleat and eventually flows through the cleat system into a production well or a drainage borehole. Hence, the gas production rate is mainly controlled by the gas diffusivity in the matrix and gas permeability in the cleat system. Moisture in the coal matrix has significant impact on gas adsorption capacity and would also play a key role in desorption and migration of gas. However, how moisture affects gas desorption and diffusion in the coal matrix is still poorly understood. In this work, experimental study is performed to investigate effects of moisture on gas sorption rate for an Australian coal. Coal seam gases, CH₄ and CO₂, are used in the study. The experimental results show that moisture content in the matrix has significant impact on the gas sorption rate and the impact of moisture content on the diffusion rate is stronger for CH₄ than CO₂. Moreover, the impact of moisture on gas diffusivity in pores with different size is different, suggested from the modelling results using the bidisperse approach. Furthermore, moisture in coal matrix would cause coal swelling/shrinkage and mechanical properties change that could impact on coal permeability under reservoir conditions. Experimental measurements of coal matrix swelling and Young’s modulus on the same coal sample show that matrix moisture content has significant impact on those properties and may have significant implications on coalbed methane recovery and CO₂ storage in coal.     

Modeling of coal swelling induced by water vapor adsorption

Gas adsorption-induced coal swelling is a well-know phenomenon. Coal swelling or shrinkage by adsorption or desorption of water vapor has not been well understood but has significant implications on gas drainage process for underground coal mining and for primary and enhanced coalbed methane production. Decreased matrix moisture content leads to coal shrinkage and thus the change of cleat porosity and permeability under reservoir conditions. Unlike gas adsorption in coal which usually forms a single layer of adsorbed molecules, water vapor adsorption in the coal micropores forms multilayer of adsorbed molecules. In this work, a model has been developed to describe the coal swelling strain with respect to the amount of moisture intake by the coal matrix. The model extended an energy balance approach for gas adsorption-induced coal swelling to water vapor adsorption-induced coal swelling, assuming that only the first layer of adsorbed molecules of the multilayer adsorption changes the surface energy, which thus causes coal to swell. The model is applied to describe the experimental swelling strain data measured on an Australian coal. The results show good agreement between the model and the experimental data.     

煤分子结构对煤层气吸附与扩散行为的影响

对煤的芳香单元延展度、芳香单元堆砌层数以及包括不同缺陷和含氧官能团类型的表面结构对煤层气吸附与扩散的影响进行了研究。采用Monte Carlo模拟方法及分子动力学模拟方法分别得到了煤层气的吸附量与扩散系数,模拟温度为303 K,压力为10 MPa。研究结果表明,单位质量的煤对甲烷的吸附量随着芳香单元堆砌层数的增加而降低,缺陷和含氧官能团的存在不利于甲烷的吸附。甲烷的扩散随着芳香单元延展度的增加呈现出一个N形的复杂变化过程,单缺陷和羰基的存在有利于煤层气的扩散,煤结构中大的裂隙更有利于煤层气的扩散。最后,基于煤层气的微观影响因素和宏观运移行为提出了煤颗粒径向不均质的煤层气扩散微观模型。     

提高煤层气采收率措施研究

20世纪90年代我国开始试验性的进行煤层气的工业化开采。由于我国煤层气存在＂高储低渗＂的问题,所以单井产量低,开采利用非常困难。本文将针对以上问题对提高煤层气采收率的多种措施进行概述。