煤层气勘探开发中地震勘探技术的作用及应用方法探讨

鉴于中国煤层气地质背景的特殊性,指出煤层气勘探开发需要地震勘探技术同时也对共提出了更高的要求。在讨论了目前煤层气地震应用现状的基础上,提出煤层气勘探地震与煤层气开发地震的概念。并结合实例提出了在煤层气勘探评价与开发的不同阶段的地震勘探思路及技术手段。对我国煤层气勘探开发中地震勘探技术的应用具有一定的指导意义。     

煤层气地震勘探技术研究现状及发展趋势

国内外用于煤层气地震勘探的方法主要有:运用地震、测井、地质等资料的地震反演技术;利用振幅随偏移距的变化预测岩石孔隙中流体性质变化的AVO技术;利用纵横波预测煤层中的裂隙发育部位,进而准确预测瓦斯富集部位的三维三分量地震勘探技术等。可以预计:综合利用三维地震、地球物理测井及钻探资料预测煤层气富集区,必将成为今后煤层气地震勘探技术的发展趋势。     

中国煤层气资源及勘探开发策略

本文简要地对我国煤层气资源的特点、勘探开发现状进行了评述，认为煤层气产量偏低的原圊主要是煤层渗速率及煤层压力普遍偏低，而且对煤层气高产富集条件认识不清。据此．对中国堞层气勘探开发的远景进行了分析，得出我国煤层气勘探开发的有利地区是，沁水盆地南部地区和鄂尔多斯盆地东缘的结论，最后对我国煤层气产量进行了预测，并提出了我国煤层气勘探开发的策略。     

山西沁水盆地煤层气勘探方向和开发建议

通过研究近几年沁水盆地煤层气的资源、地质、储层成果,剖析山西组3号煤层和太原组15号煤层性质差异及其根源,分析煤层气勘探开发生产状况,进一步论述了当前沁水盆地煤层气勘探开发所存在的问题,认为沁水盆地是我国煤层气勘探开发投入工程量最多、研究程度最高、产量最大的盆地。提出沁水盆地已经具备作为整装特大型天然气田开发的条件,应该集中力量加快3号煤层煤层气勘探力度,积极研发15号煤层煤层气开发技术,争取到“十二五”末,煤层气探明储量达到8000亿m^3,建成年产量50亿m^3煤层气生产基地。     

煤层气AVO反演对地震资料偏移距的要求研究

为了研究AVO反演在煤层气勘探中对地震资料偏移距的要求,以正演模拟为研究手段,根据钻井、测井数据和地震勘探解释成果,建立了普遍适用的煤层气储层地质模型,应用Zoeppritz方程组弹性模量近似式,计算出其各项系数对入射角的梯度。理论模型的正演模拟表明,将AVO反演应用于煤层气勘探时,地震资料的最大偏移距应当保证最大入射角接近或等于反射系数对入射角梯度极值对应的入射角。通过对实际钻井资料进行AVO模拟,结果表明在煤层气勘探中应用AVO反演,地震资料的最大偏移距只要接近、等于或略大于目的层深度,就可以反映振幅随偏移距变化的特征,足以满足煤层气勘探中AVO反演对地震资料偏移距的要求。     

准噶尔盆地南缘低煤阶煤层气富集区三维地震预测

为深化煤层气资源潜力调查与评价,开展了准噶尔盆地南缘呼图壁区块三维地震勘探。地震数据采集针对宽方位、小道距和高覆盖次数目标设计,采用16L×6S×160R观测系统。地震数据处理针对复杂地貌野外静校正问题和陡倾角煤层成像精度要求高的技术难点,建立了高分辨率三维地震数据处理流程,以满足煤层气富集区预测需求。根据影响煤层气富集的主要地质因素(煤层埋深、断层特征、煤层厚度、煤层顶板岩性和煤层含气量等)定义了煤层气富集区划分原则和有利区分类模式。基于三维地震资料,将地震资料解释与地震属性分析相结合,利用地震岩性反演结果获得煤层厚度、煤层顶板岩性和煤层含气量信息。在钻孔约束下,进行了研究区B4煤层气富集区预测,提出了煤层气开发生产井部署建议。     

地震反射波在煤层勘探中的应用研究

为研究地震反射波法在煤层勘探中的应用特点,利用地震反射波法,结合已有资料和实际处理结果,探明了青海某地区矿井煤层赋存情况和影响煤层开采的地质构造,为矿区的整体规划提供了地质依据,验证了地震反射波法在实际勘探中的应用效果良好。     

河东煤田煤层气赋存特征探讨及勘探开发建议

河东煤田地质构造简单，煤炭储量巨大，煤变质程度适中，煤层含气量高，气体质量好，被认为是中国最有希望在煤层气开发上取得突破的地区之一，也是目前国内煤层气勘探开发活动最为集中和活跃的地区。本文根据已有的资料对河东煤田的煤层气赋存规律进行探讨，并提出了今后勘探开发工作的一些建议。     

山西兴县某区煤层气赋存与排采特征

根据兴县某区煤层气勘探井的钻探资料,对研究区煤层气的赋存特征进行了分析,认为山西组4+5号煤层、太原组8+9号煤层的厚度大、埋藏适中,含气量较高,成熟度属于中阶煤范围,构造位置以及水文地质条件有利于煤层气的勘探和开发。对6口勘探井的排采特征进行研究,结果表明研究区8+9号煤层具有较大的开采价值;断层对排水降压具有较大的影响。     

以煤系天然气开发促进中国煤层气发展的对策分析

为了提高中国煤层气勘探开发程度,促进煤层气产业发展,分析了中国煤层气勘探开发现状与面临的问题,提出1 200 m以深煤层蕴藏十分丰富的煤层气资源,且多与致密砂岩气叠合共生,展现了煤系天然气广阔的勘探开发前景。根据煤层气及煤系砂岩气开发特点,对煤层气及煤系砂岩气划分为自生自储型、内生外储型2类气藏模式,提出将煤系的煤层与砂岩互层段,统一作为目的层进行综合评价,在垂向上拓展勘探开发空间,显著增加资源丰度,同时煤层与砂岩立体压裂改造也比单一煤层压裂更能提高储层改造效果,并提出煤系天然气综合勘探开发工作建议。     

高丰度煤层气富集区地球物理识别

为预测煤层气富集区,通过地震反演和地震属性分析,获得了煤层含气量、地质构造、煤层厚度、煤层结构、煤层顶、底板岩性和裂隙等地震地质参数,基于地球物理信息融合方法对煤层气富集区进行了预测。研究结果表明:随着埋藏深度增加,煤层厚度增加,煤层含气量呈增加趋势;向斜轴部隆起带煤层含气量大,背斜轴部凹陷区煤层含气量相对较多;构造煤分布区一般煤层气较富集;煤层直接顶底板为泥岩,则煤层含气量一般较高;裂隙的存在会对煤层气含量有一定影响。研究认为,煤层埋深、煤层厚度、结构、构造和顶底板岩性等参数是控制研究区煤层气富集的主要地震地质因素,基于地球物理信息融合对煤层气富集区进行预测,可以避免单一地震地质因素预测的局限性,有助于提高预测精度。     

煤层气地质演化史数值模拟

建立了定量表述煤层气地质演化过程的动态平衡动力学模型，研究了沁水盆地南部边缘已知区山西组主煤层煤层气地质演化史特征，并用拟合方法获得部分模拟参数、对盆地深部未知区进行模拟计算，查明了未知区山西组主煤层煤层气地质演化史特征．利用模拟结果，定量预测了未知区山西组主煤层含气性和储层压力等参数的数值范围和空间变化特征．进一步通过最佳组合分析，预测未知区内山西组主煤层煤层气有利开发区分别位于沁水、郑庄东北部和沁源西南部一带、     

煤层气封存单元及其地震-地质综合识别方法初探

煤层含气性与渗透性的空间分布具有强烈的非均一性,基于地质选区理论预测的富集有利区控制精度不能完全适应煤层气开发的空间尺度需求。为将稀疏的钻孔测井资料和空间密集采样的地震资料有机结合起来,实现区块尺度下煤层气富集高产区的精细预测,引入煤层气封存单元的概念,并对其构成要素和基本特征进行了讨论;提出基于地震地质综合研究,识别区块尺度下煤层气封存单元的研究思路和方法。初步研究表明:在煤层气地质理论指导下,以煤层气封存单元的封堵层(带)为研究对象,运用以地震属性分析、地震反演为核心的地震综合解释技术,将构造、围岩岩性及其组合、聚煤前后沉积微相等封堵层(带)构成要素作为主要研究内容,可以实现对煤层气封存单元的识别与划分。     

煤层气资源可动用性定性/半定量评价方法研究

煤层气资源可动用性是指由煤层水文地质条件和煤层压裂改造条件共同决定的煤层气资源开发动用的难易程度,煤层气资源可动用性评价与煤层气储集条件评价构成煤层气资源可采性评价的两个重要方面。通过沁水盆地柿庄区块和寿阳区块排采效果差异的分析对比,从煤系地层含水性、断裂构造、地应力状态和煤层与围岩的岩性组合4个方面深入讨论煤层气资源可动用性的评价问题,进而提出煤层气资源可动用性定性/半定量评价方法。研究表明:煤系地层的含水性对区块整体的煤层气资源可动用性影响很大;断裂的天然水力连通作用降低了井筒-压裂煤层系统的封闭性,导致断裂附近的煤层气资源可动用性弱,且煤系地层含水性越强,断裂附近煤层气井高产水的风险就越大,煤层气资源的可动用性就越弱;煤层所处的地应力状态和围岩的岩性组合共同构成井层煤层气资源可动用性的客观条件,地应力状态影响人工压裂缝的方位,对可动用性产生重要影响,而煤层与围岩的岩性组合客观上决定煤层气的可动用性,但结合应力状态、水平应力强度和压裂规模的综合分析,才能做出更科学的判断。煤层气资源的可动用性评价方法基于层次分析的思想,综合考虑了煤系地层含水性、断裂、地应力状态和煤层与围岩岩性组合4个方面,可应用于煤层气选区评价和井层优选。     

煤层气/页岩气开发地质条件及其对比分析

从煤层气、页岩气基本概念入手,系统分析了煤层气/页岩气开发地质条件,主要包括成藏地质条件、赋存环境条件和开发工程力学条件3个方面,进一步对煤层气/页岩气开发地质条件进行了对比分析,揭示了煤层气/页岩气开发地质条件的共性和差异性。煤层气/页岩气赋存于煤层/页岩中的一种自生自储式非常规天然气,其富集成藏主要取决于“生、储、保”基本地质条件是否存在、质量好坏以及相互之间的配合关系。在一定埋藏深度范围内煤层气/页岩气都发生过解吸-扩散-运移,并普遍存在“垂向分带”现象,有机质演化程度越高解吸带深度越小,风化带越深解吸带深度越大,解吸带内煤层气/页岩气富集在一定程度上服从于常规天然气的构造控气规律;原生带内煤层气/页岩气富集却可能更多地受控于煤储层/页岩层的吸附特性。不同赋存环境条件下所形成的煤/页岩储层差异性大,使煤/页岩储层中吸附气和游离气相互转化,导致煤层气/页岩气成藏类型、规模和质量等方面的差异性。影响煤层气开发的主要地质因素有：煤层厚度及其稳定性、含气量大小或煤层气资源丰度、构造及裂隙发育与渗透性和煤层气保存条件等方面;影响页岩气开发的主要地质因素包括页岩厚度、有机质含量、热成熟度、含气量、天然裂缝发育程度和脆性矿物含量等。     

煤层气渗流特征实验研究

采用实验方法,研究煤层气的渗流特征,包括有效覆压、气体压力、气体性质、温度等因素对煤层气渗透能力的影响,比较了甲烷在煤层试样、砂岩试样和煤粉试样中渗流性能的差异。研究表明,煤层试样的渗透率受有效覆压的影响很大,其应力敏感性程度超过砂岩岩样。模拟实验表明在煤层气开采过程中,试样渗透率能保持在原始渗透率的70％以上;温度升高,渗透能力提高。     

我国煤层气试井研究进展

近几年,煤层气的开采越来越受到人们的重视,煤层气试井能够为煤层气的开采提供重要参考数据,对了解煤储层有着至关重要的作用。文章阐述了煤层气试井的意义,介绍了与常规油气田试井的不同,对国内现有的煤层气试井方法与理论加以综述,并提出了现有煤层气试井方面所存在的一些问题。     

复杂地质条件煤层气藏群井排采压力分布规律研究

建立了考虑气体吸附、解吸引起的煤基质孔隙变形与孔隙气体压力耦合作用的煤层气藏渗流数学模型,并基于阜新刘家煤层气藏建立了复杂地质条件下褶曲状的煤层气藏地质模型,对比分析了煤层气排采过程中普通储层和复杂地质条件储层的压力变化。模拟得到：煤层气井排采引起的压力分布为沿面割理渗透率方向扩展的椭圆形漏斗,复杂地质条件煤层气藏储层压力主要沿岩墙和断层等封闭条件的走向方向降落;LJ-1~LJ-4四口井处于断层和火成岩三面封闭的条件中,在排采135 d后产生共同的压力降落圈,LJ-5~LJ-8由于处在两道岩墙和两条断层地面四面封闭的环境中,排采45 d形成共同的压力降落圈。同样条件下,无封闭边界构造的普通储层在排采75 d后,7口井周形成共同的压力降落圈。根据煤层气井距岩墙和断层远近的不同,普通煤层气藏气井产量与复杂地质条件煤层气藏气井产量出现3种不同的变化形态。     

沁水盆地南部高煤阶煤储层敏感性

为实现沁水盆地南部煤层气的高效开采,对该区主力煤储层3号煤进行了流速敏感性、水敏感性、碱敏感性和应力敏感性实验分析。实验结果表明:3号煤速敏损害程度为中等偏弱,在实际煤层气开发过程中要重视含砂压裂液对煤层冲刷产生的煤粉运移造成的速敏损害;3号煤为中等偏弱水敏储层,向工作液中添加少量KCl可以起到降低水敏的效果;3号煤为弱碱敏储层,但高pH值工作液会使压裂用的石英砂受碱液溶解而降低支撑效果;3号煤为强应力敏储层,根据升压和降压阶段渗透率变化对比,不可逆损害率达55.88%。在煤层气藏的开发过程中,通过加强储层保护理论上可以提升煤层气产量。     

煤层气钻井工艺技术研究

目前,在煤层气钻井开采过程中基本上采用的是石油钻井工艺,但是由于煤层气依附于煤层,其在物理力学性质及储存方式上与常规油气层并不相同,这就决定了煤层气钻井工艺技术具有与常规石油开采不同的特殊性。本文拟对煤层气钻井工艺技术进行初步探讨,以期为钻井施工提供有益参考。