沁南东区块3^#煤层构造煤发育对渗透率的影响

以沁南东区块3#煤层为研究对象,基于煤层气井钻井取心描述结果,获得构造煤垂向与平面分布特征,阐述了构造煤发育特征对煤层渗透率的影响。结果表明:平面上,构造煤主要沿断层发育,距离断层越近构造煤发育程度越高,原生结构煤主要发育于两断层条带之间距离断层相对较远的区域;垂向上,碎粒结构煤和糜棱煤靠近煤层直接顶底板发育,而碎裂结构煤多位于煤层中部。沁南东区块3#煤层西北部、中部和南部渗透率明显较高,并向西南、东南和东北方向递减。原生结构煤和碎裂结构煤共同影响了3~#煤层渗透率,二者处于弹性、弹塑性应变阶段,割理、裂隙的发育程度较高,有利于提高煤层渗透率。     

赵庄井田3号煤层煤体结构特征

文章运用钻孔岩芯、f值、测井技术综合判识赵庄井田煤层煤体结构,结果显示:该区3号煤层煤体结构主要以原生-碎裂结构为主,且在构造破坏区域,上部煤层煤体较硬,发育原生结构、碎裂结构煤,下部煤层煤体较软,发育碎粒结构煤。     

韩城矿区H3井组煤体结构测井反演及三维地质建模

为定量判识煤体结构,研究韩城H3井组煤体结构分布特征,在分析钻井取心资料的基础上,结合不同煤体结构煤层测井响应特征的差异,建立了煤体结构指数N和深侧向电阻率与微球聚焦电阻率比值R(LLD/MSFL)双参数判识煤体结构的方法。依据该反演模型完成29口井的煤体结构测井解释,厘清煤体结构纵向分布特征。进一步借助Petrel2015地质建模软件,采用随机建模方法实现了煤体结构空间分布特征的三维可视化。结果表明:在5号煤层中,N40且R81为Ⅰ类煤(原生-碎裂煤),N42且82R108为Ⅱ类煤(碎裂-碎粒煤),65N95且R95为Ⅲ类煤(碎粒-糜棱煤);在11号煤层中,N42且R70为Ⅰ类煤(原生-碎裂煤),28N47且72R110为Ⅱ类煤(碎裂-碎粒煤),55N89且49R99为Ⅲ类煤(碎粒-糜棱煤)。韩城H3井组5号煤层煤体结构主要以Ⅲ类煤和Ⅰ类煤为主,分别占43%和37%,Ⅲ类煤主要分布于研究区东北侧,Ⅰ类煤分布于研究区西侧和东南侧,Ⅱ类煤仅占9.2%,还有少部分夹矸(占10.9%),厚度较薄; 11号煤层煤体结构主要以Ⅰ类煤为主,约占62%,厚度较厚,Ⅱ类煤和Ⅲ类煤较少,各占20.6%和12.1%,其中Ⅱ类煤主要分布于研究区东部,Ⅲ类煤主要分布于研究区中部,二者厚度较薄,夹矸相对较少(占5.5%)。总体来看韩城H3井组5号煤层较11号煤层受构造影响大,煤体破碎严重,构造煤发育,对煤层气开采不利。     

顺煤层井煤屑录井法在废弃矿区二次开发中的应用研究

针对包头石拐矿区内L_(1-2)主采煤层,通过现场煤屑录井工作,阐述煤体结构在垂向上的变化规律。结果表明:垂向上煤体结构分异性表现明显,煤体结构类型变化频繁,以原生结构煤为主,碎裂煤次发育(15个层段发育了碎裂煤),分布于全井段始终。碎粒煤发育甚少(仅1 172～1 184 m煤层段为碎粒煤),糜棱煤不发育,中下部较上部煤体结构破碎。为废弃矿区煤层气资源开发潜力前期评价和设备工作参数选择提供了依据。     

基于测井资料的临汾区块煤体结构识别及其分布规律

煤体结构类型与煤层气排采中煤粉产出密切相关,准确评价煤体结构类型对煤层气勘探开采具有重要意义。通过对临汾区块参数井煤芯样品和测井响应参数对比分析,划分了区内煤层煤体结构类型,总结了不同煤体结构类型对应电阻率、井径、自然伽马曲线组合特征,利用测井参数组合特征识别了临汾区块5#和8#煤层的煤体结构类型,并预测了煤层煤体结构平面分布。研究表明,5#和8#煤层煤体结构分布主要受控于古驿-窑渠背斜构造及其两翼断裂构造,Ⅲ类煤主要发育在背斜东翼的断裂构造附近。     

基于煤体结构的煤层气井煤粉产出规律研究

以韩城矿区为研究对象,采用煤矿井下精细观察和描述,以及产出煤粉镜下形态观察的方法,阐述了不同煤体结构类型煤与煤粉产出的关系。研究表明,韩城矿区各煤层构造煤普遍发育,厚度百分比约46%,3号煤层发育鳞片煤为主,5号煤层以碎粒煤为主,碎裂煤次之,11号煤层以碎裂煤和碎粒煤为主;煤体结构类型决定了煤粉产出的破坏形式、产出特征及产出的倾向性,构造煤是煤粉产生和产出的主要控制因素。因此,查明不同煤体结构类型煤的平面展布规律和纵向分布特征,对煤层气的区带优选和储层改造层段选取具有重要的指导意义。     

赵庄井田3#煤层碎粒-糜棱煤分布预测

以赵庄井田3#煤层为研究对象,通过煤芯和煤壁观测描述确定了区内煤体结构类型。分析了不同煤体结构的测井响应特征,选择有利于判识煤体结构的关键测井曲线。根据测井曲线幅值变化特征和分层划分原则,探讨该区煤体结构划分方案,重点对区内碎粒-糜棱煤的分布进行了预测。研究结果表明,赵庄井田3#煤层的煤体结构有碎裂结构、碎粒结构和糜棱结构,利用测井曲线判识将其划分为碎裂结构和碎粒-糜棱结构2类较为合理,预测碎粒-糜棱煤主要位于3#煤层下部,厚度0.9 m左右,区内南北厚、中部较薄。     

阳泉新景煤矿构造煤发育地质模式研究

在新景煤矿构造煤变形特征与发育类型分析的基础上,结合井下煤壁煤体结构观测,探讨了构造煤发育的地质模式。研究表明:新景煤矿3号煤层发育有7种类型的构造煤,同时具有7种构造煤发育地质模式。3号煤层夹矸层附近构造变形强化区和古河流冲刷带构造变形强化区常见有揉皱煤、鳞片煤、碎斑煤和碎粒煤等强变形构造煤类型发育,15号煤层整体构造变形较弱,局部正断层构造变形增强区和逆断层挤压强化变形区可造成碎斑煤和碎裂煤的发育。     

潞安矿区煤储层特征及瓦斯含量分布规律研究

为了掌握潞安矿区3号煤层储层特征及瓦斯赋存规律,从煤层埋深、煤变质程度、煤层渗透性、煤的吸附特性、煤体结构等方面系统分析了煤储层特征,在此基础上着重对煤层瓦斯含量与煤层埋深、煤变质程度、煤层水分和灰分的定量关系进行分析,建立了煤层瓦斯含量模型,得到了煤层瓦斯含量的分布规律。结果表明:潞安矿区3号煤层厚度大,赋存稳定,埋藏深度大,变质程度高,Langmuir体积较大,Langmuir压力较小,有利于瓦斯在煤层中富集成藏;矿区内多发育碎裂煤和碎粒煤,局部存在糜棱煤,煤体结构破碎,煤层渗透性较差,瓦斯抽采利用难度大;各区块在相同煤层埋深条件下,南部长治区块瓦斯含量最大,北部襄垣区块瓦斯含量次之,中部潞安区块瓦斯含量最小。     

韩城区块煤体结构分布规律及射孔优化方法

韩城区块煤层受多期构造破坏影响,煤体结构复杂,目前对煤体结构分布规律认识不足。为此,利用岩芯资料、测井信息等对煤体结构进行了测井评价识别,并研究了煤体结构分布规律,在此基础上分析了不同煤体结构的压裂效果。结果表明：煤体结构测井响应的敏感因子主要是井径和自然伽马;山西组5号煤层煤体结构以碎粒煤和碎裂煤为主;压裂射孔时,减少碎粒煤射开厚度,能提高煤层压裂效果。     

基于三维地质建模的煤层气井产能特征分析

借助三维地质建模软件,基于寺河西区138口单采3号煤层的气井2007-2017年的产量数据,将研究区划分为A、B、C 3个区域,对比分析煤体结构平剖面分布特征与产能时空变化特征。结果表明:研究区发育原生结构为主,含少量构造煤,基本不含碎粒煤和糜棱煤;碎裂煤含量区域分布,以C区为中心,碎裂煤含量向A区和B区逐渐减少,C区>B区>A区;产能区域分布,平均日产气量A区>B区>C区,A区和B区域大部分气井产能可持续性较好,C区多分布产能衰减型煤层气井;发现碎裂煤含量虽然对煤层气井的早期产能有较大贡献但不利于产能的持续性,碎裂煤含量为18%左右的C区,早期产气量较高,衰减较快。     

晋城矿区煤体结构及其测井响应特征研究

煤体结构是影响煤层气开发效果的重要因素,准确评价煤体结构是煤层气勘探开发研究的一个关键问题。根据煤体破裂的程度,参照《防治煤与瓦斯突出细则》中煤的破坏类型划分方案,将煤体结构划分为完整结构、块裂结构、碎裂结构、碎粒结构和糜棱结构,前两者为原生结构煤;后三者为构造煤。以沁水盆地南部晋城矿区典型矿井为对象,分析了不同煤体结构的测井响应特征。研究发现:随着煤体破碎程度的增高,井径、声波时差、补偿中子、自然电位值和自然伽马响应逐渐增强,电阻率、密度响应逐渐减弱;原生结构煤的自然伽马、自然电位、补偿中子、井径和声波时响应较弱,电阻率和密度响应较强,构造煤反之。     

基于斯伦贝谢比与裂缝指数的煤体结构定量判识

为研究区块煤体结构,以原生结构煤与碎裂结构煤为主,统计分析发现:原生结构煤与碎裂结构煤在力学参数裂缝指数及斯伦贝谢比上有明显差异。原生结构煤裂缝指数一般大于0.23,小于0.33,集中分布于0.29;碎裂结构煤裂缝指数一般大于0.31,小于0.41,集中分布于0.35。碎裂结构煤斯伦贝谢比一般大于0.05,小于0.15,集中分布于0.11;原生结构煤斯伦贝谢比一般大于0.13,小于0.24,集中分布于0.19。由此形成了相应的煤体结构划分标准。利用裂缝指数与斯伦贝谢比联合判识煤体结构准确率达到84%。     

基于地质强度因子的煤体结构精细描述

煤体结构的精细描述是煤层气开发和瓦斯治理工艺选择的基础。引入岩体力学中的地质强度因子(GSI),对煤体结构进行了更加精细的描述。通过对河南省部分矿区各类煤体GSI的确定,发现以往划分的原生结构煤→碎裂煤→碎粒煤→糜棱煤之间很难有明显的界限,煤体变形是一个渐变过程,采用GSI可定量表达这一渐变过程。GSI的引入为今后利用Hoek-Brown破裂准则对不同煤体结构的煤岩体变形模量估算和更为准确地预测煤储层渗透率奠定了基础。     

基于压汞法的赵庄矿不同煤体结构煤的孔隙特征研究

选取赵庄矿3号煤层4种不同煤体结构煤的煤样,采用压汞法研究分析其煤体孔隙特征。实验表明,随着煤体破坏程度的增大,大孔孔容占比呈下降趋势,中孔、小孔孔容占比呈上升趋势,煤岩渗透性随之减小。原生结构煤、碎裂煤存在相当数量的封闭孔或孔径在纳米级以下,孔隙连通性差;碎粒结构煤孔隙连通性稍好,退汞效率在4种煤体结构中最高。     

基于低温液氮实验的不同煤体结构煤的孔隙特征及其对瓦斯突出影响

采集淮南煤田3个不同矿区13-1煤层、焦作矿区中马村煤矿二1煤层不同分层的不同煤体结构煤样进行低温液氮吸附试验,分析研究了不同煤体结构构造煤的孔隙特征。由此将构造煤的低温液氮回线划分为H1、H2、H3三类,构造煤的孔隙划分为4类：两端开口的孔,一端开口的孔,墨水瓶形孔和狭缝形孔。碎裂煤中主要为一端开口的圆筒形孔和两端开口的圆筒形孔;碎粒煤和糜棱煤则主要包含狭缝形平板孔、墨水瓶形孔和一端开口的圆筒形孔。研究表明：构造煤对气体的吸附一般发生在孔径3.3 nm左右的孔隙;随煤体破坏强度增大,比表面积和孔体积的分形维数均在增大。综合孔隙特征研究结果,对糜棱煤、碎粒煤煤层分布发育地区容易引发瓦斯突出的机制进行了探讨。     

低中煤级构造煤超临界甲烷吸附特性及吸附模型适用性

综合分析了低中煤级构造煤甲烷超临界吸附特性,以及常用的吸附理论及其扩展模型对构造煤的适用性。Ⅰ类模型对最大吸附量(V_m)的拟合方差平均值表现为原生碎裂碎斑片状揉皱碎粒鳞片糜棱煤,其中T和L-F对原生煤和脆性构造煤的V_m拟合效果较好。Ⅱ类模型对构造煤V_m的拟合方差高于Ⅰ类模型,其中T-BET-1和T-BET-2不适合于鳞片煤。Ⅲ类模型的拟合方差平均值表现为:碎斑碎裂原生碎粒揉皱鳞片糜棱煤,拟合偏差低于Ⅰ和Ⅱ类模型,其中DR1~DR3和DA-3模型可以有效计算鳞片煤和揉皱煤的V_m。DR1~DR3可以较好的反映糜棱煤的V_m。随着构造变形的增强,Ⅲ类模型的吸附饱和度逐渐增高,由单分子层不饱和吸附(原生、碎裂、碎斑),逐渐过渡为单分子层饱和吸附(碎粒、片状煤),再过渡为多分子层吸附(鳞片、揉皱、糜棱煤)。原生煤及构造煤吸附势(0~13 kJ/mol)分布均随着吸附空间的增大而逐渐降低。在达到最大吸附量时,吸附空间表现为原生≈碎裂碎斑碎粒≈片状揉皱糜棱≈鳞片煤。拟合偏差分析表明:E-L,L-F,L和T,对碎粒煤适应性最强;L,F,T和E-L适合于鳞片煤;L,F,E-L,TBET-3,DR1,DR2适合于揉皱煤;而模型F和T适合于糜棱煤。     

探索井径曲线在煤体结构划分上的应用——以沁水盆地樊庄区块为例

沁水盆地高阶煤煤储层为裂隙型储层。因此,煤体结构对储层物性好坏具有很好的指示作用,但目前缺乏简单、实用的煤体结构预测方法。本文以樊庄区块为例,通过岩心观察,对比分析化验资料与井径曲线形态特征,建立了井径曲线与煤体结构的关系。研究表明,樊庄区块3号煤煤体结构主要为原生和碎裂结构,具体可划分为原生、过渡、碎裂三种类型。其中原生型煤层段无扩径现象,平均井径值19.8~24.5cm;过渡型煤层段以原生结构为主,存在局部扩径现象,平均井径值21~28cm;碎裂型煤层段全部为碎裂结构,整个煤层段均存在扩径现象,平均井径值一般大于23.5cm。不同类型的煤体结构对气井产量、煤粉产出有重要的影响。     

古交区块8号煤层构造煤分布及成因分析

基于山西古交区块主采煤层地质背景,选取太原西山古交区块5口钻井作为测井识别煤体结构的刻度井,集成自然伽马、密度、电阻率、声波时差测井响应,识别了区内31口钻井煤体结构。计算各钻井碎粒煤~糜棱煤所占厚度比值,采用matlab软件计算和分析了影响碎粒煤~糜棱煤层域分布因素的总灰色关联度。结果表明,影响其层域分布的因素依次为夹矸厚度、煤层厚度、夹矸层数、煤层倾角等。此外对碎粒煤~糜棱煤区域分布控制因素进行了探讨,认为向斜翼部受透入性顺层剪切应力作用影响,碎粒煤~糜棱煤普遍发育,NE向正断层尖灭端控制了碎粒煤~糜棱煤局域分布。这些煤体结构层域和区域控制因素存在内在联系,并非相互孤立。     

煤体结构对煤层气井产能的影响及其对策

基于沁水盆地南部樊庄区块煤层气井地质与排采资料,探讨煤体结构差异对煤层气井产能的影响。煤的孔裂隙系统、力学性质的差异对煤层气井开发的各环节有重大影响,这导致相应煤层气井的产能有较大差异。随煤体破坏程度的增加,井径扩径现象凸现,这增加了后期一系列工艺的难度。以原生结构煤和碎裂结构煤为主的煤储层,复合改造和多尺度支撑剂的应用可提升煤储层长期导流能力;以碎裂-糜棱结构煤为主的煤储层,其开发的核心是对煤储层进行卸压改造和保护层开采,以改善煤储层的导流能力。