基于灰色关联的沁南柿庄地区含气量主控因素分析

沁南柿庄地区煤储层含气性影响因素众多,为了揭示影响研究区煤储层含气量的主控因素,从煤层埋深、煤变质程度、煤岩煤质、孔隙度等4个方面进行相关性分析,并利用灰色关联法对埋深、Ro,max、镜质组和惰质组含量、固定碳含量、挥发分、水分+灰分和孔隙度等因素与含气量的关联度进行计算。结果表明:柿庄地区3#煤储层含气量影响因素关联度分布于0.653～0.733,平均0.696,其中,镜质组含量、固定碳含量与埋深为含气量主控因素,且与含气量呈正相关关系,Ro,max、挥发分、孔隙度、水分+灰分与惰质组含量为次要因素,其中惰质组含量、挥发分和水分+灰分与含气量呈负相关关系。     

高煤阶煤储层敏感性对煤层气井排采的影响

为实现高煤阶煤储层煤层气井的高效开采,对高煤阶煤储层寺河3号煤层进行了流速敏感性和应力敏感性试验分析,并且结合现场工程,研究了高煤阶煤储层敏感性对煤层气井排采的影响。试验结果表明,高煤阶煤储层具有流速敏感性,流速敏感性损害最严重时渗透率降为初始值的50%,换向驱替时渗透率也降低,最小降低为初始值的62.1%;黏土含量越高的储层,渗透率的降低幅度也越大。高煤阶煤储层具有强应力敏感性,而且存在明显不可逆性;净围压从2 MPa升高到5 MPa,渗透率降低为初始渗透率的20%~50%,升压后再降压,渗透率不能恢复到初始水平,不可逆损害率最大超过50%;渗透率越低的储层,应力敏感性越强。煤层气井的排采,尤其在排采初期,应遵循连续、缓慢、稳定的原则。     

柿庄南区块煤储层地应力和破裂压力特征及其耦合关系

以柿庄南区块112口煤层气井为研究对象,采用水力压裂法计算煤储层地应力,获取了研究区地应力及破裂压力展布特征,分别建立了破裂压力与水平主应力、有效应力之间的相关模型,揭示了该区块3号煤储层地应力与破裂压力之间的耦合关系,并剖析了地应力对破裂压力的影响。研究结果表明：柿庄南区块3号煤储层整体为中等至高应力区,地应力场类型在垂向上发生转换,埋深400～640 m区域以逆断层应力场型为主,640～810 m区域以走滑断层应力场型为主,810 m以深区域以正断层应力场型为主;侧压系数一般为0.38～1.99,埋深600 m以浅区域,绝大多数大于1,埋深600～800 m区域,侧压系数为0.52～1.93,埋深800 m以深区域,侧压系数均小于1;该区块破裂压力为12.89～36.10 MPa,破裂压力梯度为1.47～6.09 MPa/hm,破裂压力与埋深呈现反“S”形变化,810 m以浅破裂压力离散性较大,整体与埋深呈现负相关,810 m以深破裂压力与埋深呈现正相关;该区块最大水平主应力、最小水平主应力及其各自应力梯度与煤储层破裂压力在一定程度上呈现正相关,但相关性不强;同一埋深条件下,破裂压...     

常村矿构造煤储层特性及其影响因素

为了研究构造煤储层结构特性,以山西潞安常村煤矿为研究对象,针对4种不同破坏类型的构造煤,通过压汞法测试了微观孔隙结构特征,并分析了其影响因素。研究结果表明:不同变形程度的构造煤孔隙结构差异显著,微孔和过渡孔的比表面积分别在2.473 4~4.254 2 m~2/g、0.893 2~1.708 9 m~2/g范围内变化;构造作用使得煤中的大孔和中孔数量大量减少;随煤层埋深和破坏程度的增加,煤体平均孔径和孔隙率均呈现出先慢后快的非线性变化特征,煤体孔径持续减小,微孔所占比例持续增加。     

沁水盆地煤储层渗透性影响因素研究

渗透率是评价煤储层渗透性的重要参数,通过对沁水盆地煤储层渗透性影响因素的研究,认为渗透率取决于煤层裂隙特别是煤层割理的发育情况,同时煤级控制了煤层割理的发育,后期方解石等地下流体的充填作用对煤储层割理渗透性产生严重的负面影响,而煤岩成分、煤相、矿物质等因素对割理渗透性的作用有限;有效应力、煤层埋深与渗透率呈负指数关系;随着煤层气的开采煤基质的收缩作用增大了煤层渗透性。     

基于钻井液污染的煤储层类型划分及其开发特征

为了研究煤储层在钻井液污染下的煤层气开发特征,以沁水盆地南部柿庄南区块为研究对象,基于渗透率损伤比计算模型,计算钻井液对煤储层的伤害程度,并在此基础上划分储层类型,分析不同煤储层的黏土含量和碎粒煤厚度占比,结合压裂资料和排采资料,分析钻井液污染后不同煤储层钻井的煤层气开发特征.研究结果表明,基于煤储层的污染程度,煤储层...     

高煤阶煤储层非均质性耦合模型及煤层内含气量影响因素权重分析

煤储层非均质性的正确评价对煤层气勘探开发具有重要意义。依据寺河矿区煤芯实验分析数据,对高煤阶煤储层非均质性耦合关系及含气量受储层参数影响权重展开研究。结果表明:煤储层参数非均质差异明显,矿物质含量、吸附时间和总显微裂隙密度的非均质性相对较强,含气非均质性与总宏观裂隙密度、矿物质含量、最大镜质体反射率及吸附时间的非均质性耦合性较强;各储层参数对含气量的影响权重大小分布波动较大。     

沁水盆地柿庄南区块地质因素对煤层气井压裂效果的影响

在煤层气开发过程中,地质条件不仅是煤层气开采的先决条件和地质保障,也直接影响了水力压裂施工,从而影响煤层气井的产能。以沁水盆地柿庄南区块施工参数相近的34口煤层气井为例,从地应力条件、煤体结构和煤层顶底板岩性组合3个方面具体分析了地质因素对煤层气井水力压裂效果的影响,进而对研究区压裂效果进行评价。结果表明:三向地应力的大小关系控制裂缝的延伸方向和缝长,煤体结构类型决定能否形成有效裂缝,煤层顶底板砂岩、泥岩厚度及比例影响裂缝能否穿透隔水层。应力比越小、水平主应力差系数越大、煤层中原生结构煤比例越高、煤层顶底板的泥岩隔水层厚度及比例越大,水力压裂效果越好,煤层气井的平均日产气量也越高。综合上述3方面地质因素,研究区中部地区具有易发育垂直裂缝的地应力特征,且煤层的原生结构煤比例和顶底板泥岩比例高,最有利于水力压裂裂缝的形成与延伸,该区域为水力压裂的优选区域。其次为南部及西南部地区,地应力和顶底板条件较好,但煤体结构破坏程度相对较大。研究区北部、东北部及东南部区域由于煤体结构破坏程度大、顶底板封闭性差等因素,在进行水力压裂时应尽量规避。建议在对煤层气井进行水力压裂时应根据煤层气井的地质条件进行...     

煤储层应力敏感性及影响因素的试验分析

采用鄂尔多斯盆地东南缘高煤级煤储层样品,通过煤样的应力敏感性试验,分析了煤储层应力敏感性及有效围压、煤中裂隙和含水情况等对煤储层应力敏感性的影响。研究结果表明：煤储层渗透率随有效应力的增加按负指数函数规律降低,当有效应力从2.5 MPa增加到10 MPa时,煤样无因次渗透率为0.10～0.28,平均低于0.15,渗透率损害率为71.92%～90.14%,平均为84.59%。在有效应力小于5 MPa时,煤储层渗透率随有效应力增加快速下降,应力敏感性最强;有效应力在5~10 MPa时,渗透率随有效应力增加而较快下降,应力敏感性较强;而当有效应力大于10 MPa后,渗透率随有效应力的增加下降速度减缓,应力敏感性减弱。含裂隙煤样初始渗透率较高,且应力敏感性相对较小;但在升压过程中产生不可恢复的塑性变形大,导致降压后不可逆损害率相对较高。同样,含水煤样的渗透率随有效应力的增加而快速下降,含水条件下的应力敏感性也更明显。     

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。     

沁水盆地柿庄南区块煤储层水力压裂缝数值分析

为解决煤储层压裂后的裂缝展布规律无法直接观测的问题,以牛顿流体PKN模型为依据,通过分析柿庄南区块压裂施工工艺及煤储层力学特征,结合支撑剂在牛顿力学中的沉降理论,开展填砂裂缝的数值计算,进行煤储层压裂缝几何特征与支撑剂分布预测。研究表明:随着裂缝长度的延伸,流体压降导致裂缝宽度逐渐降低直至闭合,活性水压裂液不能将支撑剂带入裂缝远端,施工过程中支撑剂迅速沉降并堆积在裂缝近端,其携砂长度远小于造缝长度。建议适当增加压裂液携砂能力,降低支撑剂粒度与重度,可增加裂缝的支撑长度,提高压裂效果。     

多期构造运动对深部煤储层物性特征影响研究

煤的孔隙度、渗透率、裂缝和煤体结构等物性参数发育特征受控于构造及其演化特征。以沁水盆地南部柿庄地区为研究对象,基于野外节理和测井天然裂缝产状统计,利用节理(裂缝)的分期和配套、波叠加原理,对燕山期和喜山期构造应力场、构造形迹进行反演;通过地史最大构造曲率r表征了煤层在地质历史时期的变形程度,进而探讨了多期构造作用对煤储层物性的影响特征。研究结果表明:柿庄地区节理(裂缝)走向发育具有五个优势方向,分别为NNE向(10°～25°)、NEE向(45°～85°)、NWW向(85°～110°)、NW向(135°～145°)、NNW向(160°～175°);倾角较大,主要分布在50°～90°,且大于70°的高达76%。自晚古生代以来的燕山期NWW—SEE向挤压和喜山早期NWW—SEE向拉伸运动造成煤层底板形态复杂,煤层物性差异较大。地史最大变形程度控制着煤体真实的损伤程度,随着地史最大变形程度的增加,裂隙发育增多,煤体破碎程度增加,当r<48×10-6m-1时,发育原生结构煤;当48×10-6m-1150×10-6m-1...     

基于测井的柿庄地区宏观煤岩类型划分(增刊)

以柿庄地区3号煤层的钻井取心数据为基础,划分了研究区3号煤层宏观煤岩类型,结合测井资料,分析了宏观煤岩类型与补偿密度测井、声波时差测井和自然伽马测井的相关关系,利用多元线性回归方法,建立了柿庄地区3号煤层宏观煤岩类型测井解释模型,并划分了该煤层宏观煤岩类型。结果表明：该预测模型能较准确地对研究区3号煤层宏观煤岩类型进行划分,为研究区煤层气甜点区预测提供依据。     

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。     

临兴地区深部煤岩力学性质及其对煤储层压裂的影响

煤、岩力学性质是影响煤储层压裂改造效果的关键因素。基于煤的原位条件的全应力-应变试验、煤和顶底板围岩的单轴和三轴力学参数统计,结合FracproPT压裂模拟软件,揭示了深部煤储层原位力学性质,查明了研究区煤、岩组合特征及力学性质差异,探讨了煤、岩力学性质对深部煤储层压裂的影响。研究结果表明:随着温度的增加,煤的弹性减弱,塑性增强,力学强度呈减弱趋势。温度对煤力学性质的影响很小,对于煤整体的力学强度而言,这种影响可以忽略不计。应力增强了煤岩弹性性能和力学强度,且影响显著,在不同的应力范围内其影响特征不同。在弹性变形阶段,随着有效围压的增大,煤的弹性模量增大,泊松比减小,但是在不同围压条件下,弹性模量和泊松比随应力的变化显示出不同的特征。当有效围压为20 MPa时,随着轴向应力的增大,煤的弹性模量和泊松比先快速增大后逐渐恒定。当有效围压为10 MPa时,弹性模量和泊松比在轴向应力加载初期也呈快速增大趋势,但泊松比在轴向应力为10 MPa附近经历短暂的稳定后继续增大。当有效围压为30 MPa时,弹性模量和泊松比开始就是一个相对恒定的值,缺少弹性模量和泊松比的上升段。在塑性变形阶段,随着有效围...     

煤储层渗透性研究现状及展望

煤储层渗透率是控制煤层气开采的主要储层参数之一,对研究煤层气的产出及运移规律有着重要意义,总结其影响因素对于有效预测煤储层渗透率、寻找有利勘探区块具有重要的实际价值。在系统整理国内外有关研究资料的基础上,对储层物理模型、煤层气渗流模型、煤储层渗透性影响因素等方面的研究进展进行了梳理总结。对今后的煤储层渗透性研究工作提出了作者的一些看法。     

不同煤级煤对H_2S的吸附影响因素分析

为了研究煤对H2S的吸附性及其影响因素,采集了气煤、瘦煤、无烟煤3个不同煤级的8个煤样品,进行了压汞试验和平衡水条件下的等温吸附试验。结果表明:煤对H2S的吸附等温线符合朗缪尔吸附模型,其等温吸附过程呈现快速上升、缓慢上升、吸附平衡3个阶段;较小孔隙(过渡孔和微孔)所占百分比越大、煤变质程度越高以及压力越大,煤对H2S的吸附越有利。     

沁水盆地柿庄区块3号煤层压裂曲线类型及其成因机制

煤层气井压裂曲线提供了煤储层中压裂缝扩展的动态信息,压裂曲线的形态特征可在一定程度上反映出煤储层的压裂效果。基于柿庄区块单层压裂3号煤层的45口煤层气井的压裂资料,划分了压裂曲线类型,探讨了压裂曲线类型和排采效果的关系,并首次从地应力类型和压裂缝类型的角度深入分析了不同类型压裂曲线的成因机制。研究表明:根据携砂液阶段形态特征,柿庄区块3号煤层压裂曲线可划分为稳定、下降、上升和波动4种类型。稳定型和下降型曲线对应的煤层气井的排采效果一般较好,而波动型和上升型曲线对应的煤层气井的排采效果往往较差。地应力类型通过影响压裂缝形态影响压裂曲线类型,在II类(σHσhσv)地应力区域,多发育以水平压裂缝为主的"T"型或"工"型压裂缝系统,容易形成上升型或波动型压裂曲线;而在III类(σHσvσh)或I类(σvσHσh)地应力区域,多发育垂直压裂缝或以垂直压裂缝为主的"T"型或"工"型压裂缝系统,容易形成下降型、稳定型或波动型压裂曲线。柿庄区块3号煤层的压裂曲线类型平面上呈现出一定的规律性,在以II类(σHσhσv)或III类(σHσvσh)地应力类型为主的东部,出现稳定、下降、上升和波动多种压裂曲线类型;而在以I类(σvσHσh)地应力类型为主的西部,压裂曲线类型单一,多为稳定型和波动型。     

沁水盆地柿庄区块煤层气井排采动态诊断方法

受多因素影响,煤层气井的排采动态具有复杂多变的特点,对煤层气井的排采动态进行诊断,有助于煤层气开发井层优选和压裂方案制定。以均匀分布在柿庄区块的单采3号煤层的30口煤层气井的静态地质资料和排采动态资料为基础,通过单井典型日产水量和典型日产气量指标提取和气水产出关系分析,从井筒和压裂煤层系统封闭性的角度,讨论高产水的外源成因,进而提出单井排采动态层次诊断方法,并通过实例分析进行验证。研究表明,柿庄区块煤层气井产气与产水之间存在负向包络而非简单的相关关系,高产水对产气有明显的抑制作用;断裂和压裂缝沟通含水层是造成柿庄区块部分煤层气井高产水及井间排采动态差异的重要原因;"一看断裂,二看压裂缝类型,三看岩性组合"的单井排采动态层次诊断方法,在柿庄区块单井实例分析中得到验证,该方法具有一定的普适性,可推广应用到其他煤层气区块的单井排采动态诊断分析中。     

柿庄北煤层气含量影响因素分析

柿庄北位于沁水盆地深部,结合实际勘探资料,分析了煤变质程度、煤层厚度、围岩岩石类型、埋藏深度、地质构造和水文地质对3#煤层和15-2#煤层含气量的影响作用。区内煤层是高变质无烟煤,气含量较高。煤层厚度和围岩岩石类型对煤层气影响不明显;煤层埋深与含气量之间呈一定的正相关关系。地质构造和水文地质是如今煤层气含量赋存分布的主要控制因素。