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。     

新疆阜康矿区煤层气开发地质条件分析

阜康矿区煤层气地质条件中等,且随埋深明显形成分区,文章从地层、构造、煤层、煤质、烧变岩、水文地质条件进行分析,总结阜康矿区煤层气赋集规律,提出如下观点;阜康矿区煤储层条件与沁水、保德等国家煤层气基地储层条件有明显的差异,最大不同在于地层产状,沁水、保德盆地煤系产状平缓,而阜康矿区煤储层属于大倾角煤层,煤层大倾角使煤层气在深度上形成明显分区;阜康矿区普遍古火区发育,使煤层气风化带埋深加大;阜康矿区煤层气开发有利区为：古火区发育区适合开发深度600～1000m,煤层渗透率大于1mD。     

阜康矿区煤层气成因探讨

以准噶尔盆地南缘阜康矿区为研究区,对研究区内10口煤层气井的排采气进行了气体组分、甲烷碳同位素、乙烷碳同位素及二氧化碳碳同位素测试,并结合研究区特殊的地质环境特征对煤层气的成因进行了判别。研究发现:阜康矿区煤层气组分包括CH_4(81.79%)、CO_2(14.36%)、N_2(2.28%)和C_(2+)(0.99%),煤层气甲烷碳同位素值δ~(13)C_1分布范围为-58‰～-49‰,平均值为-53‰,乙烷碳同位素值δ~(13)C_2分布范围为-32.2‰～-23.1‰,平均值为-28.1‰,二氧化碳的碳同位素值δ~(13)C(CO_2)分布范围为+8.5‰～+14.2‰,平均值为+12.9‰;研究区煤层气为热成因和次生生物成因的混合成因气,其中的热成因气为热降解成因,次生生物气主要是醋酸发酵形成的产物;急倾斜煤层和火烧区为微生物进入煤层提供了通道;温度适宜、偏酸性且矿化度较低的地下水环境为微生物提供了生存环境;地下水渗流方向与煤层气运移方向相反,具有水力封堵控气作用;火烧区滞水层与煤层顶底板一同对煤层气藏进行有效圈闭,保证了混合成因气的储存。     

高倾角烧变岩对新疆阜康矿区煤层气影响

新疆煤层气资源主要赋存在中下侏罗统,天山南北两侧的山前地带为主要富集区,主要区域准噶尔盆地南缘、塔里木盆地北缘、三塘湖煤田等,新疆准噶尔盆地南缘阜康矿区煤层气已经实现了煤层气产业化开发。本文对阜康矿区地层、构造、煤层、煤质、烧变岩、水文地质条件进行了分析,总结新疆阜康矿区煤层气赋存条件存在高倾角、烧变岩发育的等特殊性,使煤层气风化带埋深加大,煤储层非均质性加强,加大了煤层气经济开发的复杂性。     

关于煤层气资源量估算中可采边界的探讨

以往煤层气勘探资源量计算过程中,在有些低煤阶煤矿区存在含气量很高,但甲烷含量不足80％的情况,按原标准仍然处于风化带内,而这些区域则正在进行商业开发,但却不能估算煤层气资源量.本文通过对煤层气风化带的划定标准及各类区域煤层气含气特征的分析,以及从资源量计算的实际需要出发,提出仍然用煤层气含量和甲烷浓度两项指标确定低煤阶...     

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。     

乌鲁木齐河东矿区水文地质对煤层气的控制作用

文章主要从煤系含水层的水化学特征,含水层间水力联系,地下水补、径、排特征及水动力条件等探讨了水文地质条件对煤层气成藏的控制作用。研究表明:矿区整体上属中矿化度-高矿化度区,八道湾向斜核部区域矿化度高,不利于产甲烷菌的生存和产气,浅部地区较适于甲烷菌的生存,但产气效率不高;矿区多发育具阻水作用的逆断层,对煤层气的逸散起到一定的封堵作用,水力联系主要为上覆的烧变岩含水带、松散岩类孔隙含水岩系对煤系含水层产生的垂向渗滤,造成煤层气随水的流动而运移和散失,进而形成一定深度的煤层气风化带;矿区的西部和北部区域是矿区煤系地下水的高矿化度和低水位的汇水洼地,是该水文地质单元中煤层气的富集区域;八道湾向斜径流带以深-轴部区域及北单斜径流带以深的滞留区水动力条件较弱,有利于煤层气的保存和富集。     

阜康矿区煤层气主控因素及成藏模式分析

采用软件模拟恢复富集区构造沉降史,结合煤储层取样观测和实验,针对煤层气富集相关因素对阜康矿区煤层气富集区进行了研究。研究发现了阜康矿区煤层气成藏的独特模式-挤压型急倾斜厚煤层煤层气成藏。阜康矿区煤层气成藏主要受挤压作用力和水文地质条件的影响,挤压作用使得深部煤层气含量高,水文地质条件对煤层气成藏起到封堵作用。     

新疆阜康矿区煤层气勘探开发方法探讨

新疆阜康矿区大倾角煤层赋存特点决定了煤储层煤层气有明显的深度分带性,参数随埋深形成明显分区;使阜康矿区煤储层条件成为全国煤层气主产区(平缓倾角如沁水、保德外不同的类型),在勘探开发中对此进行有效的控制,是新疆煤层气开发必须要解决的问题,本文提出煤层气勘探开发应坚持采用煤田勘探方法的思路,提出对大倾角煤层煤层气勘探方法与平缓倾角煤层煤层气勘探方法应有不同,平缓倾角煤层煤层气勘探一般网格法布孔,大倾角煤层煤层气勘探则采用剖面线法布孔,应当根据地层、构造、煤层、煤质、烧变岩、水文地质条件进行综合分析,合理灵活布设孔位,保证煤层气开发的经济性,实现新疆煤层气产业的良性发展。     

大倾角煤层浅部露出区煤层气溢出问题数值仿真模拟

中国新疆阜康白杨河矿区42号煤层倾角大,浅部煤系地层露出,为研究煤层气从该区域溢出问题,防止煤层气资源浪费,基于大倾角煤层中气-水分异现象,修正了大倾角煤层三维气-水两相渗流模型,结合阜康白杨河矿区42号煤层实际地质资料与历史拟合储层再描述,展开了大倾角煤层浅部露出区煤层气溢出问题数值模拟仿真研究。研究结果表明：大倾角煤层浅部露出区煤层气溢出问题的存在;埋深300、500和700 m直井生产15 a累计溢出量分别为1.02×10⁵、1.08×10⁷以及1.33×10⁷ m³,和产量比值分别是5.06%、668.02%以及335.77%,直井生产时会造成大量的煤层气资源浪费;溢出现象并非伴随整个生产周期,溢出量先增后降直到溢出现象结束,使用顺层井生产时可以完整观测这一过程,溢出现象持续了1 918 d,日溢出量上升和下降过程近似对称,累计溢出量为7.18×10⁵ m³,和累计产气量比值为1.54%。补充400 m和600 m埋深直井模拟方案后,发现煤层气最大...     

山西古交矿区煤层气组成特征及成因探讨

山西古交矿区煤层气资源丰富,是我国煤层气重点开发区块之一。区内地质条件复杂,煤层气地质研究起步晚,尤其是对煤层气组成特征及成因方面的讨论还较匮乏,制约了煤层气开发进程。煤层气组成特征及成因与煤层气母质性质、生成机理、运移和逸散规律等密切相关,对于煤层气保存条件和分布规律的认识和煤层气资源评价具有重要意义。为揭示古交矿区煤层气化学组成特征及气体成因,采集矿区内10口煤层气井口排采气样品,开展了气体化学组分和碳、氮同位素检测,分析了煤层气中甲烷及氮气的成因;结合构造演化背景、构造形态、水文地质条件和煤芯解吸气化学组成,讨论了煤层气富氮气机理及保存条件。结果表明:古交矿区内煤层气中氮气含量偏高,为0.86%～14.13%,平均6.10%,甲烷含量在83.79%～97.57%,平均91.33%,乙烷含量在0～0.46%,平均0.09%,不含2个碳原子以上的烃类,二氧化碳含量在1.47%～4.71%,平均2.48%;煤层气属于极干气体,干燥系数(C_1/C_(1～5))为0.994 9～1,甲烷δ~(13)C值在-47.13‰～-39.26‰,平均值为-44.03‰,为有机质热解成因;氮气δ~(15 )N值在-1.16‰～-0.51‰,平均值为-0.80‰,为大气与有机质热降解混合成因,且以大气来源为主,有机成因氮气含量很少;地表水下渗与煤层发生相互作用,地表水携带的大气与煤层气发生组分交换,导致煤层气解吸、逸散,煤层含气量降低、甲烷δ~(13)C值降低、氮气含量升高。     

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。     

综合物探方法在云南吕合煤矿采空区勘察中的应用

针对云南吕合煤矿采空区范围内存在坍塌、地裂缝等矿山地质灾害问题,采用高密度电法和高精度磁法等物探方法对矿区100 m深度范围内的地下采空区、火烧区分布范围进行了勘察。结果表明：通过高密度电法测量,获得了矿区内的地电断面展布特征,划出重点关注区域,并圈出可能存在的采空塌陷区范围;通过高精度磁法测量,获得了矿区的ΔT磁异常分布特征,圈定出火烧区大概范围。研究成果为矿区进一步开展地质灾害预防与治理提供了地球物理依据。     

风化带井颈段涌水综合治理

新城金矿5号立井开挖至4m深时,开始出现涌水。井筒所在位置,砂层和风化带较厚。涌水如不加以治理,随着井筒下掘,还会下渗,给后续施工带来困难。根据具体情况,临时锁口处采用混凝土封水层封水;井颈段采用多种临时措施治理涌水;井筒施工到基岩段后,进行壁后注浆封水,有效地治理了风化带处井颈段涌水,确保了井筒施工安全和工程质量。     

连续油管分段压裂在新疆煤层气开发中的应用

新疆是我国的资源大省,煤层气资源十分丰富,2014年~2017年新疆煤田地质局一五六煤田地质勘探队在阜康矿区、乌鲁木齐矿区、达坂城矿区的数口煤层气井中采用连续油管分段压裂工艺,取得成功。现场实验结果表明,连续油管分段压裂技术有效的解决了煤层气井多层压裂储层利用不充分、储层改造不充分、施工周期长、工序繁琐等问题。该技术适用于水平井分段及多段目的煤层的分层快速压裂。     

煤层瓦斯风化带的确定方法

在煤层气勘察开发中,为能较准确地计算煤层气资源量,就必须合理地确定瓦斯风化带。本文以丰城矿区石上、曲江井田为例进行介绍了确定煤层瓦斯带的方法。     

新疆煤层气产业发展现状及存在的问题

新疆的煤层气资源丰富,开发条件优越,经过近几年的勘查和开发工作,准南、库拜、三塘湖等煤田的煤层气资源勘查程度逐步提高,阜康矿区白杨河和三工河两个区块已实现年产量7000万立方米,针对新疆低煤阶、大倾角特点的煤层气的开发技术也不断成熟。但矿权重叠、研究程度偏低、开发技术仍不成熟等问题的存在,为新疆煤层气的开发提出了新的挑战。只有解决好这些问题,新疆的煤层气产业才能健康有序地发展。     

新疆阜康矿区瓦斯赋存影响因素分析

新疆中-低阶煤瓦斯含量较低,前期勘探开发和研究中都未给予足够的重视,随着近年来煤层开采深度的加深,瓦斯事故造成巨大的人员伤亡及经济损失。中-低阶煤中瓦斯赋存受多因素的控制,逆冲断层面的封闭性与构造煤共同导致瓦斯在近断层处聚集,且随着深度的增加,瓦斯含量的浓度随之增加;顶底板泥岩、砂质泥岩与地下水对瓦斯有效封堵,此外进一步的研究发现多区块火烧产生的气体对瓦斯产生驱替,致密烧变岩对瓦斯造成封堵;上述因素共同造成阜康五宫、大黄山、西沟、新世纪矿区瓦斯富集形成火烧-水力封堵-断层型煤层气藏,这为煤矿的安全生产和瓦斯的勘探开发提供了依据。     

浅埋煤层穿越河道采煤的实践与研究

为防止煤层回采过程中地表水通过导水裂缝带流入井内,威胁矿井安全,基于神府矿区柠条塔煤矿N1201工作面新民沟区域富水区水文地质条件,运用经验公式计算出该工作面回采后,工作面上方地表河流段会形成塌陷区,塌陷后的导水裂缝带高约60 m,使工作面与地表相贯通,通过SF6气体试验得以证实。为此采用在井下设置排水仓、地表安设排水管道、河道裂缝处开挖充填等综合技术防止地表水向井下下渗,结果表明,回采过程中工作面涌水量仅较原来增加了4.7m3/h,实现了穿越河道浅埋煤层安全开采。     

宁夏石嘴山矿区地勘瓦斯含量校正方法

地勘瓦斯测试法和煤层气自然解吸测试法有着不同之处,导致二者对同一煤样测试的含气量存在着较大差异,为了充分利用宁夏石嘴山矿区以往大量的地勘瓦斯含量,对相邻两个钻孔的地勘瓦斯含量和自然解吸含量进行对比分析,得出二者之间的差异规律,依据这个规律对地勘瓦斯含量进行校正利用,有效提升了该矿区煤层气资源量预测的可靠度。