基于渗水试验的煤岩压裂液静态滤失特征分析

压裂液滤失是制约煤储层压裂造缝效率、诱发储层物性伤害的关键,厘定压裂液静态滤失特征尤其是空间渗滤非均质性对于煤储层压裂液滤失机制深化、降滤失剂材料改进具有实际意义。为此采用大尺寸煤岩试样开展渗水试验研究,查明了清洁、冻胶压裂液在原生结构煤体、碎裂构造煤体中的渗水习性。研究结果表明,静态滤失过程中煤岩压裂液渗水系数和渗透速度受到压裂液体系、驱动压差及煤体结构的综合影响,整体上随着累计渗滤液量的增加均呈现出负幂指数形式的降低,清洁压裂液在原生结构煤体中初滤失现象明显。研究结果还表明,压裂液渗滤侵入原生结构煤岩导致裂缝两侧煤岩封闭性孔隙回弹响应,以及压裂液侵入构造煤岩开放孔隙内的甲烷气体置换效应,是导致煤岩压裂液静态滤失中渗滤驱动压差、渗滤速度降低的关键微观机制。     

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%。     

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。     

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。     

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。     

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。     

沁水盆地柿庄地区构造煤定量分析及其物性特征

构造煤由于煤体结构不稳定及低渗透率的特点影响了煤层气的开发,基于测井资料的煤体结构定量分析有利于识别构造煤,有效预防构造煤对煤层气的不利影响。利用煤岩地球物理响应特征及地质录井资料,对构造煤进行了识别。针对柿庄地区煤岩特点,首先进行测井响应参数与煤体结构之间地相关性探讨,主成分分析结果表明,柿庄地区构造煤的测井响应特征主要与声波时差、补偿中子、密度及井径等4个测井参数相关性较大,相关性均高达0.8以上,相比而言,电阻率测井参数与构造煤体之间相关性较弱。基于以上4种高相关性参数响应特点并结合柿庄地区煤岩骨架测井参数基值进一步提出了煤体结构指数e作为判识构造煤的指标,当e1.8时,煤体结构普遍为构造煤。不同煤岩结构物性对比研究表明:与原生构造煤及碎裂结构煤相比,研究区构造煤具有低含气量、高演化程度及高黏土矿物含量的特点。     

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。     

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。     

杨庄煤矿煤岩波速特征及与其强度的关系研究

系统地测试了淮北煤田杨庄煤矿5,6煤层煤样的纵波速度、抗压强度、抗拉强度和变形参数,得出了煤波速的差异性及各向异性特征,分析了煤体结构是煤波速差异性的重要原因;对煤样波速与其力学指标进行了对比研究,得出了拟合公式,表明两者之间有很好的相关关系,为煤岩强度的确定提供了一种新的方法。     

乌鲁木齐河东矿区煤层气含气性及物性特征分析

与常规油气藏相比,煤层气藏具有其自身的特点.煤层气藏是一种自生自储的气藏,煤层既是烃源岩,也是储集岩.作为储层来说,煤层具有一些特殊的物理、化学性质和特殊的岩石力学特征,煤层气富集、成藏以及产出的过程是一个特殊的物理、化学过程,这是与常规油气藏重要的区别.乌鲁木齐河东矿区毗邻乌鲁木齐市区,矿区西端位于乌鲁木齐水磨沟区,...     

煤岩与顶底板岩石力学性质及对煤储层压裂的影响

基于不同地区煤岩及顶、底板岩石样品的力学性质数据,总结了主要岩石类型的力学性质特征,重点对两者力学性质的差异进行了对比研究,分析了决定岩石力学性质的主要控制因素,如岩性、孔隙特征和含水率.以此为基础讨论了两者力学性质差异对煤储层水力压裂的影响.研究表明,岩石的强度随孔隙度的增大而减小;岩石的软化性取决于岩石的矿物组成与孔隙性,水分对不同岩性岩石强度的影响方式和影响程度存在差异.力学性质的差异,影响了煤层中地应力场的分布,使得煤层气井水力压裂表现出与常规储层水力压裂不同的特点.     

煤岩渗透特性实验研究

中低阶煤层气资源丰富,占全国煤层气预测资源量的26%。煤储层中含有诸多微裂隙,在储层的应力状态发生变化时,储层内部结构发生改变,储层的物性参数随之改变,煤层表现出明显的应力敏感性。为了研究煤岩渗透特性,选取山西晋城裂缝发育良好的煤岩,采用岩石力学三轴实验系统,通过施加不同驱动压力、不同有效应力,探究了不同驱动压力、不同有效应力下储层渗透率变化规律。结果表明,驱动压力不变的条件下,随着有效应力的增加,煤岩岩芯的渗透率降低,当有效应力由0.5 MPa增大到2.0 MPa时,渗透率降低60%以上;在有效应力不变的条件下,随着驱动压力的增加,煤岩岩芯的渗透率呈指数形式降低。     

基于煤层气水平井的可降解聚合物钻井液研制与应用

为解决清水钻进带来的煤层井壁严重失稳问题,开发出可降解聚合物钻井液,其组成为：清水+0.1%纯碱+0.5%可降解聚合物DPA+1.0%润滑剂WLA。性能测试结果表明,可降解聚合物钻井液较清水具有强的防膨性,侵入煤层深度浅,对煤岩强度影响小,稳定井壁能力强;对煤层有污染,但通过氧化型破胶液可以有效解除可降解聚合物钻井液造成的煤层污染,达到保护煤层的目的。6口煤层气U型水平井应用结果表明,可降解聚合物钻井液稳定井壁能力强,配合后期破胶液技术,综合煤层保护效果好。     

水分对煤岩体声波波速影响实验研究

水分对煤岩体声波传播波速有重要的影响,而煤样微观孔裂隙结构及所含胶结物又直接影响煤岩体的含水率。为此,利用SEM扫描电镜对煤样进行扫描,分析其微观孔裂隙结构及所含胶结物和吸水能力,然后通过对煤样在常温常压下吸水,测定不同吸水率条件下的声波波速,探寻煤岩体波速随水分不同的变化规律。研究结果表明:官地煤样有少量的微孔隙,并有微量的胶结物碎屑存在;马兰8#煤样表面特征无明显的孔隙、裂隙结构特征,却可以看到较多胶结物碎屑。马兰8#煤样的吸水率为2.49%,而官地煤样的吸水率仅为1.31%。随着吸水率的增大,煤样内纵横波波速有增大趋势。波速变化的机理主要受煤样含水量和煤样弹性模量变化两种作用的相互影响。     

新安煤田新义井田深部勘查区二1煤煤层气地质特征

基于新义井田深部勘查区煤田地质勘查成果,分析了该区构造和二₁煤层展布特征,研究了二₁煤储层特征、煤层气含量及其分布规律、煤层气赋存条件。研究认为,勘查区二₁煤变质程度高,有利于煤层气的生成;煤储层孔隙度较高、围岩封闭性好,有利于煤层气赋存;煤体结构遭到严重破坏不利于煤层气运移;属正常压力、低渗煤储层。煤层气含量与埋深呈正相关趋势,DF₁断层为煤层气逸散通道。     

澳大利亚博文盆地中部地区煤层气富集主控因素分析

澳大利亚博文盆地是典型的弧后聚煤盆地,煤层气商业化开发较早,其中部地区勘探程度低,是潜在的储量接替区,但煤层气富集规律尚不清楚,为此,分析盆地中部地区的构造特征、煤层发育特点、煤岩煤质与含气性等地质特征。研究结果表明,该区构造变形强烈,煤层埋深处于100~800 m,煤层厚8~22 m,煤岩灰分与惰质组含量较高,Ro为1.5%~2.5%,煤层含气量普遍较高。通过深入剖析构造动力条件、煤岩演化条件及煤质条件与含气量的相关关系,认为：该区煤层气富集以构造动力条件为主要影响因素,斜坡、逆断层下盘等保存条件好的区域煤层含气量高,在背斜轴部、靠近断层等区域,煤层气保存条件差,含气量低;在相似的构造条件下,煤层气富集还受到煤质及演化程度的影响。     

沁水煤田东北部15号煤储层物性及特征研究

基于沁水煤田东北部煤层气开发资料,采用煤层气地质理论和数理统计方法,对研究区15号煤储层物性及特征进行了分析。结果表明,煤层的稳定可采性,为煤层气开发的提供了良好储层条件。煤的高变质及差异,使得煤岩类型及组分有所不同|煤层高含气量,为煤层气开发提供了良好气源条件。欠压煤储层,使得煤层气的压力吸附正效应、驱动煤层气产出的动能均较弱且煤层含气饱和度较低,不利于煤层气井的高产、稳产和采收率的提高|煤中孔裂隙较发育,但连通性差。过渡孔高度发育,为煤层气储集提供了有利空间。小-微型裂隙发育,但充填较严重,煤层渗透率较低|吸附时间较长,不利于煤层气井高产和缩短煤层气开发周期。     

深煤层煤层气开发有效途径展望

我国深煤层煤层气资源量巨大,埋深在1000～2000m的煤层气资源量占2000m以浅资源总量的61％。由于深煤层所具有的“高温、高地应力、高孔隙压力、低渗透率”特殊的地质条件和储层物性,与浅煤层相比,深煤层储层物性特征较差,目前我国煤层气开发主要集中在浅部,随着勘探工作的不断深入,对深部的勘探已大势所趋。但仍缺乏系统的研究成果;与浅煤层相比,特殊的地质条件使得适用于浅煤层煤层气的开发技术不能直接应用于深煤层煤层气开发。鉴于深煤层储层的独特特点,注CO2提高采收率增产技术、煤层气与煤系地层砂岩气共采技术将是提高深煤层煤层气井产气能力的有效途径。