库拜煤田铁西矿区煤层气成藏条件分析

通过对库拜煤田铁西区内煤岩组分、煤岩煤质、孔渗和含气性特征的分析,以及对铁西区内自然地理、火烧区、构造等因素的讨论,进一步揭示了研究区内的煤层气成藏条件和其他因素.主要阐明了研究区内主力煤层的孔渗、含气性特征以及煤层气逸散、封堵和成藏的主要特征.本次研究成果有望为南疆煤层气的进一步开发利用提供理论依据.     

新疆典型矿区低煤阶煤层气成藏差异对比研究

基于沙尔湖矿区和阜康白杨河矿区两个发育煤层火烧的典型低煤阶含气地区的地质背景和煤储层物性研究,结合两矿区火烧区水文地质条件的差异对比分析,阐明了新疆火烧区低煤阶煤层气成藏差异及主控因素。研究结果表明:两矿区煤层厚度大、构造样式简单、孔隙发育良好,但沙尔湖矿区由于地下水动力条件较弱,且为矿化度极高的原生水,不利于低煤阶煤层气的生成,且矿区东部煤层火烧使得气体发生逸散,导致矿区内含气量偏低;阜康白杨河矿区水源补给充足,在火烧区低洼处形成滞水层,一方面,滞水层为次生生物成因气的生成提供了有利条件,另一方面形成水力封堵利于煤层气的保存。火烧区滞留水对煤层气富集成藏具有指向作用,因此本次研究成果将为新疆低煤阶煤层气勘探提供理论参考。     

利用测井参数探讨煤层气含量的方法——以新疆阜康矿区为例

在实测数和实验数据的基础上,采用数理统计、数据分析、线性回归、误差分析等方法,对阜康矿区煤层中的灰分与测井参数相关性进行研究,证明测井资料预测煤层含气量是可行的。以新疆阜康矿区为例,利用测井资料中的自然伽马GR和密度DEN与煤质中灰分Ad进行回归拟合分析,建立了煤层灰分的评价方程,然后根据煤层实测含气量与灰分的负相关关系,从而建立了可靠的煤层含气量与自然伽马、密度的测井评价模型。经过对比,误差在允许的范围内,是适合该矿区的,能够用于预测煤层的含气量,进而可以从平面上预测整个煤田煤层含气性的分布特征。     

低煤阶、薄互层煤层气的成藏特征及开发技术——以澳大利亚苏拉特盆地为例

苏拉特盆地经历了一次沉降-抬升过程,煤层气的成藏历史比较简单,成藏过程主要具有两个特点,一是煤层形成后经历抬升形成次生生物成因气,热变质作用相对有限;二是现今构造格局和地下水的补给、运移、排泄和滞流对煤层气藏产生一些有利的调整和改造。采用多元线性回归向后分析法得出影响煤层气产能的主要因素为地层系数kh,开发实践表明,产能高的煤层气井均位于埋深较浅及背斜或隆起的高渗区域,在相对低渗的区域目前依然未取得煤层气产能的突破,最后对薄互层煤层气的开发技术进行了探讨。     

煤层气成藏条件分析方法——以韩城地区为例

从煤系的沉积、埋藏、煤的演化生气以及气藏的改造定型等方面分析了韩城地区煤层气藏的形成与演化过程,进而对煤层气藏特征及煤层气富集成藏条件进行了剖析。韩城地区整体上为一单斜式煤层气成藏模式,聚煤作用和后期沉积对煤层气藏的形成演化非常有利,煤层气富集成藏的生气、储气及保存条件优越,主要成藏目标煤层厚度大且分布稳定,3号煤层煤层气成藏条件及开发条件较11号煤层优越。     

倾斜碎软煤层群煤层气协调开发关键技术-以艾维尔沟矿区为例

为了明确与倾斜碎软煤层开采条件相适配的煤与煤层气协调开发关键技术,基于倾斜碎软煤层群瓦斯难抽采与煤层群非对称采动特征,形成了与之匹配的非对称卸压时空协同“三孔四区五量”煤与煤层气协调开发模式,明确了非对称采动下煤与煤层气协调开发策略,阐明了井上下联合煤与煤层气协调开发时空协同机制。针对倾斜碎软突出首采煤层消突困难的问题,优化了倾斜碎软煤层下向长钻孔施工工艺,研制了钻头电磁波无线随钻测量系统,实现了更高精度的钻孔轨迹防偏。针对非对称采动区地面井防护缺乏针对性的难题,阐明了非对称采动覆岩卸压破坏时空演化特征,获得了非对称采动下覆岩采动裂隙演化特征,确定了倾斜煤层地面井井位安全位置,研发了能够兼顾地面井稳定性和抽采效率双因素的采动区地面三开套管结构。应用结果表明：时空协同的“三孔四区五量”模式能够实现煤层气高效抽采,保障倾斜煤层群的抽掘采接替平衡;倾斜煤层下向钻孔递进式抽采方式拓展了递进式抽采的应用范围,破解了倾斜煤层煤层气抽采过程中的时间不协调问题;优化后的采动地面井维稳结构能够适应非对称采动作用,实现了采动区地面井煤层气高效抽采。上述成果在新疆焦煤集团艾维尔沟矿区得到推广应用,初步形成符...     

寺河井田煤层气储集层评价——以3号煤层为例

煤层气储集层特征研究和评价是煤层气勘探开发战略选区的关键环节,文章采用瓦斯地质理论,对寺河井田3号煤层的含气性、含煤性、煤储层压力、煤层孔渗性及水文地质条件等煤层气储集层物性及特征参数进行了分析和研究,并采用模糊综合评价法对其进行了定量评价。结果表明:"3号煤层是煤层气的良好储集层,亦是煤层气勘探开发有利储层"。     

低煤阶煤层气甲烷风化带划分方法及影响因素——以准南乌鲁木齐矿区为例

为了研究准南乌鲁木齐矿区低煤阶煤层气甲烷风化带特征及影响因素,规避勘探风险,降低开发成本。依据低煤阶煤层气含气量低、次生生物成因气与热成因气共存的特点,利用煤层含气量以及主要气体(CH₄,CO₂,N₂)浓度测试数据,提出了甲烷风化带划分的新方法,以甲烷含量≥1 m³/t,N₂体积分数≤20%分别作为判断甲烷风化带经济边界和地质边界的指标。进一步利用该方法对乌鲁木齐河东、河西矿区甲烷风化带深度进行了划分,讨论了构造、沉积以及水文地质对矿区甲烷风化带深度的影响,分析了造成两个矿区甲烷风化带深度差异的成因。结果表明,河东矿区甲烷风化带深度在370 m左右,河西矿区甲烷风化带深度在200 m左右。在构造抬升前,河东、河西矿区均生成了部分热成因甲烷,此时甲烷风化带较深。研究区经历了晚侏罗世与新生代两次地层抬升运动,河东矿区煤层顶板以砂岩为主,一方面易于地表水渗入,使研究区生成大量次生生物成因气,随着地下水滞留程度的增加,大量煤层气富集;另一方面,较差的顶板封盖条件也造成了一定量煤层气散失...     

中-低煤阶煤层气产能模式及其控制因素分析:以准南煤田阜康矿区为例

基于对阜康矿区煤层气井生产动态资料分析,结合各煤层气井生产特征,建立了3种阜康矿区煤层气产能模式,并细分为6个亚类。对影响阜康矿区煤层气产量的地质因素及工程因素进行了重点研究。研究发现,地质因素中煤层气产量与煤层埋深呈正比,深度越大产量越大;而产气量与煤层厚度呈反比,分析认为与煤层非均质性及射孔范围有关;工程因素中,多层合采,层间干扰严重;产气量与压裂输出排量呈正比,输出排量越大,产能越好。     

中-低煤阶煤层气产能模式及其控制因素-以准南煤田阜康矿区为例

基于对阜康矿区煤层气井生产动态资料分析,对区内煤层气井进行了产能分级并总结出以下三个生产特征：①产水量大,排水期长;②产水降低,产气增高;③稳产期时间长。同时结合各煤层气井生产特征,建立了3种阜康矿区煤层气产能模式,并细分为6个亚类。对影响阜康矿区煤层气产量的地质因素及工程因素进行了重点研究,研究发现：地质因素中煤层气产量与煤层埋深呈正比,深度越大产量越大;而产气量与煤层厚度呈反比,分析认为与煤层非均质性及射孔范围有关;渗透率与产气量表现良好的线性正相关;工程因素中,多层合采,层间干扰严重;产气量与压裂输出排量呈正比,输出排量越大,产能越好。     

高陡倾斜煤层沿煤层钻井研究——以准南昌吉地区为例

针对准噶尔盆地南缘煤层倾角大、地应力复杂的煤层气井钻探难题,基于弱面理论研究了煤层倾角、地应力、造(降)斜对井壁安全的影响,建立起多目标约束的沿煤层钻井轨迹优化模型。研究表明:(1)昌吉地区煤层倾角为10°~25°,局部达到25°~40°,属于高陡倾斜煤层,具有渗透率各向异性强、地应力各向异性强、岩体力学性质各向异性强的特点。(2)钻水平井时,根据倾角对井壁稳定影响分为作用区、过渡区和反转区,倾角在5°~25°时为作用区,沿倾向钻井最安全,沿走向钻井最危险;倾角大于65°后进入反转区,沿倾向、走向都成为安全钻井方位。地应力各向异性越大,坍塌压力越高、安全钻井方位的范围越小。(3)沿煤层倾向钻井时,倾角小于35°时建议沿煤层上倾方向钻井;倾角大于65°时建议沿煤层下倾方向钻井;倾角在35°~65°范围内井壁安全性最低,建议沿煤层走向钻井;井斜角在45°~65°时是最危险造(降)斜段,应尽量避免在此井斜范围对煤层造(降)斜。(4)为降低煤层着陆点到首靶点的坍塌压力,提出S型、J型两种沿煤层钻井轨迹类型,从对比结果看出本文方法比常规方法设计的井眼进尺更短、摩阻扭矩更小。     

煤层气井压裂液体系优化——以彬长矿区大佛寺井田为例

以彬长矿区大佛寺井田4#煤储层为研究对象,通过对煤储层物性、水敏性、地表水水质及配伍性、防膨剂的防膨性与伤害性等进行系统分析,掌握煤储层的水敏、储层伤害原因及规律,筛选出合理的活性水压裂液体系,为彬长矿区及类似地区的地面煤层气开发提供一定的借鉴和参考作用。研究结果表明,大佛寺4#煤中易水化膨胀的黏土矿物含量较少,煤心渗透率与压裂用水矿化度呈正相关关系,表现出较强水敏特征。进一步优化压裂液配方发现：大佛寺井田地表水与煤储层水具有良好的配伍性,适合作为压裂用水;1.5%KCl溶液对储层伤害较低且经济性较好,可作为压裂液防膨剂。结合前人研究结果,最终确定大佛寺井田煤层气井压裂液配方为：大佛寺地表水+1.5%KCl防膨剂+0.3%DB-80助排剂。      

煤储层能量及其对煤层气开发的影响——以郑庄区块为例

煤储层内不同相态物质在地层演化过程中积聚有不同类型能量。为明确煤层气开发过程中,不同相态物质状态随能量变化而发生改变及其对煤层气开发影响,利用单位体积弹性变形势能公式和等效弹簧模型计算煤岩基块弹性势能及裂缝开度最大缩减量;利用朗格缪尔等温吸附公式和理想气体等温膨胀做功公式推算等温条件下吸附煤层气膨胀能;利用纳维-斯托克斯方程定性分析煤层水压强能、重力势能和动能间转化关系;利用氦气、甲烷和去离子水渗透率测试平行试验研究影响煤岩导流能力主要因素。综合分析煤层气开发全过程中,各相态物质间能量转化及各物质状态改变;并于郑庄区内选定地质条件相似但能量特征不同4个相邻煤层气井组,结合各自产出特征和局部煤储层能量特征,探讨煤储层能量对煤层气开发影响。结果表明:在系统能量平衡被打破之后,煤岩通过膨胀对外做功释放弹性势能,引发裂隙开度缩减;吸附煤层气是煤层气产出动力源,通过解吸、扩张释放膨胀能,同时持续侵占煤层水流动空间;裂缝开度缩减会阻碍煤层水压强能与吸附煤层气膨胀能间联系,使后者不再随前者变化而改变。研究认为:煤层水压强能越大,煤储层产水潜力越强;吸附煤层气膨胀能越大,越利于煤层气产出;煤岩基块弹性...     

煤层气井产能模式及控制因素——以韩城地区为例

根据对韩城地区煤层气井生产动态资料的分析,总结出了3个方面的生产特征：① 产水量大,排水期长;② 表现为提液产气的特点;③ 稳产期时间长。建立了4种煤层气井产能模式,8个亚类。厚度、渗透率、含气量、水文地质条件对产能的影响比较明显;多层合采,层间干扰严重;压裂过程中泵的平均排量越大,加砂量越大,投产后气井的产量越高,破裂压力梯度低的井产能高。应力敏感在产量上升期和稳产期表现比较强烈,合理的排采制度应划分为4个时期进行优化：排水降压期,可适当加大排量,以动液面和地层压力稳定下降为目标;产气量上升期,应适当降低排采速度,以产气量稳定上升为目标;稳产期,应稳定排量,以保证压降漏斗持续、稳定扩展和延长稳产时间为目标;递减期,应适当控制排量,以减缓递减速度为目标。     

煤层气直井压裂效果及其对产能影响——以窑街矿区为例

煤层气藏作为典型缝控气藏,压裂造缝规模及裂缝充填效果对气井产能具有决定性控制。为探究煤层气直井水力压裂效果对气井产能效果的影响机制,以甘肃窑街海石湾矿区为例,重点报道直井开发形式下煤储层压裂改造效果及其对产能制约方面认识,结果表明：(1)煤层气井破裂压力主要反馈井筒固井水泥环特征而非煤储层力学性能,从该井压裂曲线看破裂压力不明显,表明井筒环空固井水泥环厚度适中,水力压裂期间固井水泥环破裂相对容易,能量消耗低,注入压裂液能量主要用于撑开煤岩裂缝;(2)从压裂曲线看出,该井压裂裂缝延伸压力较高,表明地下煤储层结构较为破碎且发育煤粉源集合体,煤粉对压裂裂缝的延展具有关键制约作用。而且在压裂曲线裂缝延展阶段出现多个波动形态特征,指示多条次级裂缝撑开,整体上该井压裂裂缝形态较为复杂,推测为主干压裂裂缝两侧发育枝状次级裂缝形式;(3)该井注砂后发生严重砂堵,主要原因是煤储层压裂液滤失造成近井地带压裂裂缝内支撑剂脱砂形成楔体,导致后续支撑剂注入困难,同时也与煤储层原生裂缝煤粉源及少量构造煤粉源集合体发育有关;(4)压裂微震监测数据显示该井煤储层主干压裂裂缝走向为NE 50°,其中在北东方向上煤岩微震...     

澳大利亚煤层气含气量测试方法及解吸分析——以G盆地二叠系煤为例

以G盆地为例,介绍澳大利亚现场采用的美国矿业局"USBM"方法的工作流程。通过与国内运用的煤层含气量测试方法进行对比,分析以全尺寸岩心进行试验对测量结果的影响,并利用解吸实验结果研究煤层解吸特征。研究表明G盆地二叠系煤层解吸率普遍大于80%,吸附时间多数小于1天。通过对不同时段解吸气组分变化的分析认为,在煤层含气量较低的情况下,含气量和解吸气组分是影响解吸速率快慢的主要原因。     

低热值煤综合利用发电节能技术的应用研究——以永陇矿区低热值煤发电项目为例

介绍了低热值煤综合利用发电产业发展现状,以永陇矿区某低热值煤综合利用发电项目为例,针对某设计院设计中采取的节能措施,提出更进一步的节能措施优化建议。从提高锅炉效率、降低汽轮机热耗率、降低厂用电率等方面提出了措施及建议,并对节能效果就行了分析计算。通过发电项目热经济性指标分析,发电标准煤耗从299.8 g/kWh降为293.1 g/kWh,降低了6.7 g/kWh;供电标煤耗从322.4 g/kWh降为314.4 g/kWh,降低了8 g/kWh;厂用电率从7%降为6.78%(含脱硫),降低了0.22%,节能效果显著。最后对煤矸石发电项目节能审查阶段的节能效益进行预测,以期为同类发电项目在节能方面提供借鉴。     

从红外光谱处理的数据看镧系元素与煤有机质的关系——以太原西山矿区8号煤层为例

认识煤中稀土元素与有机基团之间的关系,对太原西山矿区8号煤层的肥、焦、廋、贫等不同烟煤的镜煤样品进行了酸洗脱灰处理,并同时对这些酸洗后的样品进行了红外分峰处理和稀土元素含量的测定。研究发现,镧系元素,特别是LREE和其亲和性有机基团中的亚甲基-CH2非对称、R-CH3非对称等基团结合的可能性极大;CH-(CH3)、芳核上2个相邻氢原子面外变形振动和Pr,Nd,Sm,Eu,Gd结合的可能性也很大。煤中不同类型的有机基团对镧系元素地球化学效应的响应型式差别也很大。通过对这些不同的响应型式分析发现,无论是亲和性还是憎厌性有机基团,都对镧系元素有一定的分馏作用,因而使得镧系元素地球化学效应表现型式变得异常。     

构造煤变形过程中矿物及元素响应——以朱仙庄矿8号煤为例

煤变形过程中矿物及元素的响应特征是构造煤研究的一个新领域,并可能为煤与瓦斯突出预测提供新的方法和手段。在淮北朱仙庄矿8号煤Ⅱ832工作面不同类型构造煤扫描电镜(SEM),X射线衍射(XRD),X射线荧光光谱(XRF)、电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)等实验测试的基础上,分析了煤构造变形过程中矿物及元素的响应特征,并探讨了其迁移聚集模式。结果显示,随着构造变形的增强,煤中矿物由完整的层片状破碎为残斑状,矿物薄膜甚至随煤体发生揉皱变形,同时由单矿物独立分布变为多矿物相互混杂,韧性变形煤中矿物种类及含量均有显著增加;煤中不同种元素对构造变形的敏感程度不同,可划分为脆性变形敏感型元素(主要包括Ca,Mg,Zn,Mn,Sb,Hg等元素)、韧性变形敏感型元素(主要包括Si,Al,K,Rb,Th,Cu,Th,Cu,Cr和REE元素等)和稳定或复杂变化型元素3类;结合不同类型构造煤结构及其应力应变环境的差异,将构造煤中矿物和元素迁移聚集概括为动力变质作用驱动、裂隙充填和韧性变形混合流变等3种模式。动力变质作用主要影响煤中有机元素及与有机质相关的元素类型;构造裂隙的发育及热液流体的充填导致了脆性变形煤中碳酸盐矿物、低温热液型硫化物矿物及相应元素的富集;韧性流变作用使得煤中黏土矿物及相应元素在韧性变形煤中相对富集。     

煤储层测井分析和精细地质建模技术——以澳大利亚Surat盆地煤层气区为例

煤层气储层测井地质分析的深入和建立合理的煤层气精细地质模型对于提高煤层气开发效果影响巨大。澳大利亚东部Surat盆地煤层气区开发的目的层系是低煤阶的煤系地层,钻井井数多、测井时间跨度长,准确的单煤层精细识别和岩相定量解释技术需要测井标准化研究,同时,已钻井井距差别大,产量高低变化大,储层认识仅仅限于煤组和煤组模型,不利于细化开发和进一步提高单井产量。因此根据现场实际,建立一套煤储层测井地质分析和精细地质模型分析技术,首先以层序旋回识别为基础,进行多级层序高分辨率的煤小层层序划分和对比,解决单煤层空间分布和单井泄流面积的认识,同时,建立一套适用于全区的煤储层测井曲线标准化流程,解决煤储层厚度解释不准确的问题,在此基础上,建立单煤层PLY-BASE为基础的煤层气田精细地质模型,获得煤储层分布和地质储量基础。该研究建立的煤层序多级高分辨率层序格架,刻画了单煤层储层的尖灭合并分布特征和单井泄流面积范围。以测井标准化为基础的煤层精细解释和多岩性定量分析确保了煤层解释的准确性,并确定了包括5种微相类型的河流相概念模式。建立了气田范围内ply-based煤层气精细地质模型,为确定未来在全区进行河流相...