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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

沁南地区煤体结构对煤层气开发的影响

为了研究煤体结构对煤层气开发的影响,对比了沁南地区3号煤层中原生结构煤、碎裂煤、碎粒煤、糜棱煤等不同煤体结构的钻井、压裂、排采资料,并对部分煤矿进行了井下观测分析。研究发现煤体结构越破碎,井壁稳定性越差,井径、抽采孔钻屑量越大,同时,储层污染范围与井径大致呈正相关关系;碎粒煤及糜棱煤发育处,井筒周围形成厚层的水泥环,水力压裂初始施工压力将快速上升,导致水泥环破裂,同时压裂液的大量滤失会降低压裂裂缝的延伸范围,甚至导致砂堵等工程问题;在排采过程中,煤层水及煤层气均有携带煤粉的能力,易造成排采通道的堵塞,导致气井产能迅速降低,同时也容易造成裂缝闭合,降低解吸范围,煤体结构越破碎,煤粉产出越多,裂缝闭合越严重。     

基于对应分析技术的煤体结构判别:以沁水盆地安泽区块为例

准确预测煤体结构平面与纵向分布规律对煤层气勘探开发具有重要的指导作用。对安泽区块13口探井88个煤样的6种测井数据进行对应分析结果表明,由煤芯获得的不同煤体结构的样品点在对应分析获得的因子载荷图中聚类分布(对应分析划分结果与岩芯获得的煤体结构类型吻合度高达97.7%),可据此划分区内其他井的煤体结构类型并预测全区煤体结构分布。预测结果表明:纵向上,原生结构煤发育于煤层的顶底两端,碎粒结构煤发育于煤层中部,碎裂结构煤多发育于原生、碎粒结构煤之间;平面上,北部及南部An12井附近原生煤和碎裂结构煤发育(Ⅰ区),南部An28井与An22井附近和中南部断层F1与F2附近发育碎粒结构煤(Ⅱ区);安泽区块Ⅰ区较南部和中南部Ⅱ区储层条件相对有利。     

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。     

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。     

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。     

阳泉新景煤矿煤层孔隙结构特征研究

在新景煤矿井下煤体结构观测、构造煤宏观和显微构造变形分析的基础上,结合其孔隙参数与孔隙结构特征研究,探讨了构造煤发育类型与变形特征及其对孔隙结构特征的影响。研究表明:新景矿3号煤层构造煤类型主要为原生煤、碎裂煤和碎斑煤。孔隙参数对煤体构造变形具有很好的响应,随着煤体构造变形程度的增强,总孔容、孔隙度和中孔孔容增大,退汞效率下降,构造变形导致中孔孔容的差异性增强。阶段孔容分布曲线可分为"水平段"、"尖棱段"和"阶梯段"3种区段类型,水平段反映了较弱的构造变形改造,尖棱段指示了强构造变形碎斑结构所导致的孔喉的发育,阶梯段则代表了煤层气的吸附和存储空间孔隙。     

韩城地区构造煤类型与孔隙特征

利用扫描电镜、压汞法、低温氮吸附和等温吸附试验对韩城地区煤岩样品的综合分析,探讨了韩城地区构造煤孔隙特征。研究表明：同一煤级,碎裂煤层理、裂隙发育,在富水文地质单元等条件影响下多被矿物质充填,孔隙连通性变差;碎粒煤、糜棱煤显微构造、外生裂隙发育,气孔大量出现促使渗流孔隙显著恢复,隔水性能强造成矿物质变少,孔隙连通性变好...     

韩城矿区煤层气富集的构造控制与开发模式研究

韩城矿区地质构造复杂,构造对煤层气的控制作用明显。为了揭示构造对韩城矿区煤层气富集与开发的影响,通过挖掘整理韩城矿区基底沉降史,厘定煤层气成因、划分煤级平面分布,分析含气量与构造样式、煤层埋深的关系。研究发现,韩城矿区浅部受基地抬升与构造应力共同作用,煤层气为次生生物成因气叠合热成因气;深部经历深成变质作用为典型的高煤阶热成因气。受控于不同构造样式与现今埋深,北部层滑构造导致的构造煤发育,含气量较南部高、中深部含气量较浅部高。基于构造控制的煤层气赋存特征、煤体结构和应力环境的复杂性分析,提出东北区的桑树坪井田、下峪口井田,东南区的象山井田构造煤发育,建议采用"压力-应力协同释放为主的矿井卸压抽采模式";西部的王峰和薛峰井田含气量高、煤体结构相对完好,建议采用"排水降压为主的地面井降压开采模式"。     

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。     

松藻矿区原生结构煤与构造煤物性差异研究

为了研究重庆松藻矿区原生结构煤与构造煤的物性差异,采用压汞法、等温吸附实验等研究了不同煤体结构煤物性差异。结果表明:随着煤破坏程度增加,真密度、孔隙度、水分M_(ad)、灰分A_d、挥发分V_d均呈先减小后增大趋势,碎裂煤最小;构造作用对煤的不同孔径容积均有影响,总孔容呈降低趋势,但均以微孔为主;原生结构煤以开放孔为主,连通性好;构造煤存在半封闭孔隙(墨水瓶孔),连通性差;与原生结构煤和碎粒煤相比,碎裂煤吸附量较低。     

韩城矿区煤体结构对煤层气排采效果分析

通过研究韩城矿区的煤体结构分布图以及矿区产气井的排采曲线,从单采井和合采井等不同角度综合分析了不同煤体结构对煤层气排采的作用。研究表明:原生煤结构致密、孔隙率低,内部绝大部分层理和割理为胶结闭合状态,原生煤储层不是煤层气开发的有利区域;碎裂煤内部裂隙广泛发育,张开度和连通性较好,包含碎裂煤的含气储层是煤层气开发的首选区域。     

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。     

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。