煤层气含量的主控因素——以卡拉哈里盆地XX区块为例

煤层气含量是煤层气资源评价、开发部署和经济评价的重要指标,通过大量实验分析,对卡拉哈里盆地XX区块煤层气含量主控因素进行研究。结果表明,煤岩有机质显微组成中镜质组经历凝胶化作用、惰质组经历丝煤化作用,富含镜质组的煤岩具有较高生气量及较强吸附能力,富含惰质组煤岩的生气能力和吸附能力较差。煤阶控制煤层气生成、煤岩储层孔隙及割理发育,当镜质组反射率小于0.5%时,为生物气形成阶段,生气量小,煤岩原生孔隙发育,吸附能力差,煤层气含量低。当镜质组反射率为0.5%~4.0%时,煤岩有机质经历热降解和热裂解作用,生气量大;随着镜质组反射率的增大,煤岩微孔隙和割理增多、比表面积显著增加,含气量逐渐增大。当镜质组反射率大于4.0%时,煤岩微孔隙和割理减少、比表面积显著减小,煤层含气量减少。煤岩灰分含量与吸附能力呈负相关,煤岩灰分含量越少,吸附能力越强,煤层气含量越高。另外,煤层顶板岩性致密、渗透性差,煤层气含量相对较高;远离断层的煤层气保存条件相对较好,煤层气含量相对较高。     

鄂尔多斯盆地神木地区上古生界煤储层特征及含气潜力

通过对鄂尔多斯盆地神木地区上古生界含煤岩系中煤储层的纵横向分布、宏观煤岩类型、微观煤岩组分、孔隙结构与渗透性、镜质体反射率和吸附性能等方面特征的研究,认为:煤层总厚呈东西厚、南北薄的分布特点,煤层厚度满足煤层气开发的要求;多为半亮煤,仅东部边缘地带以半暗煤为主,表现为低含水、中等灰分含量和高挥发分含量的烟煤;煤岩显微组分中,镜质组含量最高,其次为惰质组;孔隙类型以微孔、过渡孔为主.研究区从北向南,煤级逐渐升高,整体表现为低—中煤级;煤的吸附能力较强,煤层气具有饱和、过饱和特征,煤层含气潜力大.最后指出,本区具有煤层气勘探开发的储层条件,含气潜力较大.      

韩城矿区煤储层特征及煤层气资源潜力

为了加强韩城矿区煤层气资源的系统评价工作,以覆盖全区的煤层气探井获取的原始资料为基础,对韩城矿区地质条件、煤储层特征、煤层含气性等方面进行了研究,并运用逐步回归分析的数学方法建立了煤层气资源量的计算模型,最终对煤层气资源量进行计算。研究结果表明:该区主要的含煤地层为二叠系山西组和太原组,主力煤层3号、5号和11号煤层分布稳定,镜质组含量较高,煤变质程度高,吸附煤层气的潜力较大;影响煤层含气量的主控因素为埋藏深度、构造条件、水文地质条件、镜质组反射率、灰分含量、显微组分及盖层条件;煤层含气量较高且含气饱和度高,但煤层渗透率相对较低,小于0.5m D,后期开发需要加强对煤储层的改造。煤层气资源量预测结果表明:该区煤层气总资源量为858.25×10~8m~3,资源丰度为0.93×10~8m~3/km~2,其中煤层埋深小于1200m的煤层气资源量为672.32×10~8m~3,资源丰度为1.08×10~8m~3/km~2。     

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煤储层评价参数的获取可以大致分为宏观煤储层、煤岩类型、普通显微镜下测试和电镜等超显微孔隙测试四个层次。煤层气井煤心和煤储层露头的煤岩类型系统测量是获取煤储层评价参数的关键环节。建立煤储层描述参数与规范,积累系统的煤储层评价资料,以满足煤层气勘探开发的需要。煤储层评价的重点内容包括煤体几何形态与内部结构特征、煤储层顶板和底板岩石与裂隙发育特征、煤储层孔裂隙系统发育特征和煤储层渗透率、煤岩组成和煤质特征、煤的机械力学性质、煤层气的解吸特征、煤储层的可改造性,以及煤变质作用类型和煤级分带特征等。煤储层评价的基本原则包括乘积原则、加权平均原则、“木桶效应”原则、类比评价原则和综合评价原则。     

基于X-CT技术对黔西滇东区域煤储层物性特征的研究

黔西滇东区域是我国煤层气勘探开发的资源潜力区,近年来煤层气勘探和矿场试验显示该区具有良好的煤层气勘探开发潜力。通过X-CT技术系统研究了该区的煤储层物性特征。研究表明,X-CT扫描技术可以很好地识别矿物、暗煤、镜煤和孔隙这4种介质,它们的CT数分别为:>1 800,1 500~1 800,1 000~1 500,<1 000 HU,但是具体CT数又因样品而异;通过X-CT扫描技术估算得到的煤孔隙度值为3.33%~7.14%,矿物含量为0.11%~89.03%,与氦气法和工业分析法得到的结果相关性很好; X-CT切片分析结果显示在应力作用下,原生煤具有最强的均质性,糜棱煤具有最强的非均质性,初碎裂煤和碎裂煤介于两者之间,表明煤岩在没有受到应力作用之前,煤岩组成在轴向上的均质性相对较好,后期的应力作用造成了煤中的煤岩组分、孔裂隙以及矿物的分布不均匀,煤岩非均质性增强;通过煤储层三维模型的建立,定量表征了研究区煤中矿物质、孔隙以及裂隙的空间分布特征,实现了煤储层的三维可视化。      

煤储层岩石物理研究与煤层气勘探选区及开发

近年来,煤储层岩石物理研究工作取得了很大进展,研究内容从煤储层孔隙、裂隙系统逐步扩展到煤储层渗透性评价以及含气饱和度和煤层气封闭的研究;从煤储层的固相特征研究逐步延伸到煤储层中流体生成、储存与孔隙、裂隙内在关系的分析;从测试煤的物理力学特性发展到对煤储层可改造性评价;从单项参数测试评价发展到对煤层气藏可采性的综合评价;从对煤层气的产出特征研究发展到对煤层气藏成藏条件的综合分析。煤储层的分析测试技术也在不断发展与完善,煤储层岩石物理描述参数已由定性逐步向半定量和定量方向发展。目前已初步形成依托矿井人工煤储层露头进行煤储层岩石物理研究的一整套工诈方法。由于充分利用了几乎存在于所有煤矿区的矿井人工露头,使得煤储层岩石物理研究不受勘探井的限制,获取的可靠地质信息愈来愈丰富。评价的领域不断扩大,可靠性在不断提高,已初步形成了与煤层气钻井参数评价互为补充,相互睑证的格局。展望煤储层岩石物理性质研究的发展方向,作者认为煤储层岩石物理研究对煤层气勘探选区及开发具有十分重要的应用前景。      

煤储层储集性能主控因素分析

煤层气主要以吸附状态存在于煤层中,而其吸附量取决于煤层的储集物性,因此研究煤层储集性能的主控因素对于煤层气的勘探和开发具有重要意义。将煤层孔隙分为基质孔隙和割理孔隙,并分析了煤层孔隙的构成特征。从煤的物质组成和演化程度方面分析了基质孔隙发育的影响因素,认为煤层基质孔隙度的影响因素主要包括显微组分、灰分含量、变质程度等;利用逐步回归分析方法研究了镜质组含量、壳质组含量、惰质组含量、灰分含量、镜质体反射率等5个参数对煤层储集性能的影响。研究认为镜质体反射率(变质程度)和惰质组含量是影响煤储层储集性能的主控因素。     

淮南地区煤层气地质研究与勘探开发潜势

淮南地区含煤面积约2100km2,煤炭资源量和煤层气资源量巨大;同时地处华东腹地,西气东输管线将经过淮南,煤层气销售市场广阔.文章从地质角度分析了煤层气勘探开发的难点,展示了煤层气勘探开发潜势.煤储层几何形态复杂、煤体结构复杂、煤储层渗透率显著非均质性、含气性变化复杂、成藏史及控气因素复杂是成藏地质条件复杂性具体表现.地质选区难度大、储层强化工艺难度大是淮南煤层气勘探开发的难点所在.多储层、高含气、富资源、中煤级、近饱和、局部高渗等有利地质条件以及突出的区位优势和高研究程度预示了淮南地区煤层气勘探开发的巨大潜势.以煤储层非均质性研究为核心的靶区评价工作和针对性储层强化工艺技术开发是实现淮南地区煤层气勘探开发工业突破的关键.     

XF油田长6-8地层测井定量评价参数的选取及模型的建立

经过对鄂尔多斯盆地XF油田延长组长6-8地质特征的多方面研究,确定在该地区利用声波和电阻率组合法判断生油岩,并进而计算其有机碳含量;使用自然伽马曲线评价泥质含量,密度曲线评价孔隙度;选定了渗透率变异系数作为评价储层非均质性最佳参数,当储层渗透率的变异系数值小于等于0.3时,岩性比较均匀;当渗透率的变异系数值大于0.6时,储层非均质性强;优选出储层渗透率变异系数、储层厚度、生油岩有机碳含量TOC、盖层平均泥质含量作为储层定量评价模型的主要参数.此模型评价效果良好,在XF油田长81储层模型预测值与试油产量的误差绝对值在2.7 t/d之内.     

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煤层含气量是煤矿设计和煤层气开发利用中极为重要的参数之一，其值变化范围大（０～２０ｍ３／ｔ），影响因素多而复杂。一般情况下，煤层的生气量远远大于现今煤层的含气量，故生气量高低不是制约煤层含气量的关键因素，而煤层储气能力才是制约煤层含气量高低的主要因素。煤层储气能力随着煤阶的增高和埋深的增加而增高（埋深＜８００ｍ时最明显），随着孔隙度的增加和微孔隙的增多而增高。低煤阶（焦煤以下）时，丝质组煤层的储气能力高于镜质组的储气能力；高煤阶则相反。镜质组含量高的煤层吸附能力也强。煤层储气能力随矿物质和水分含量的增高而降低。     

沁水煤层气田成藏条件及勘探开发关键技术

沁水盆地历经了油气普查和煤层气勘探开发2个阶段（共60余年）的探索，现已成为中国最大的煤层气产业化基地，也是世界上高煤阶含煤盆地煤层气成功实现商业化的典范。尽管高煤阶煤层气田具有低压力、低渗透率、低饱和度、非均质性强的"三低一强"特征，但勘探实践和研究表明，沁水盆地煤层气成藏条件优越，主力产层太原组15#煤层和山西组3#煤层为陆表海碳酸盐台地沉积体系及陆表海浅水三角洲沉积体系，煤层厚度大、多由腐殖煤类构成，主要含镜质组。受燕山期构造热事件影响，煤层煤阶高、吸附能力强、含气量大。煤层气成藏经历了两次生烃、气体相态转化和水动力控制顶、底板封闭的3个阶段。针对沁水盆地地形及高煤阶特征，形成了山地地震采集、处理和解释技术，丛式井钻完井技术，"复合V型"为主的多水平井钻完井技术，解堵性二次压裂增产技术，高煤阶煤层气排采控制工艺，煤层气集输技术等一系列关键勘探开发技术，有效支撑了沁水盆地高煤阶煤层气的规模开发和工业化发展。     

黔西地区上二叠统龙潭组海陆交互相页岩气储层特征

为研究上二叠统龙潭组海陆交互相页岩气储层发育特征,基于黔西地区龙潭组参数井钻井资料,系统采集泥页岩样品,运用X-衍射分析、有机地化、扫描电镜、氮吸附、含气量测定及等温吸附等实验手段,开展储层特征研究。该区龙潭组泥页岩具有单层薄、层数多、总厚大的特点,矿物成分主要为黏土矿物和石英,黏土矿物含量较高;干酪根显微组分主体上为镜质组,均为Ⅲ型干酪根,有机碳含量整体上大于3.0%,镜质体反射率(R_o)平均为1.01%,有机质成熟度偏低;储层整体上为超低孔、超低渗,孔隙类型为粒间孔、粒内孔、有机质孔和微裂缝,发育大量纳米级孔隙,以中孔为主,主要为细颈广体的墨水瓶型孔和狭缝型孔,比表面积和总孔体积较大,孔隙分形维数大,相关系数高,表明泥页岩表面粗糙程度大,连通性差,非均质性强。泥页岩现场解吸总含气量较高,吸附性能较强,且互层的煤层含气量高,资源潜力较大;具备良好的页岩气发育地质条件和富集空间,可选取有效的储层改造技术进行合层开采。     

基于权重分配的页岩气储层可压性评价新方法

为了解决现有页岩气储层可压性评价方法无法连续评价页岩气储层可压性的问题,考虑地质甜点和工程甜点双重因素,通过定量评价地质甜点参数,综合矿物组分含量、细观力学参数计算工程甜点参数,运用标准化、归一化、调和平均和算数平均方法建立了基于权重分配的页岩气储层可压性评价模型。该评价模型充分考虑了页岩储层含气性和易改造性的潜力,确定总有机碳含量、镜质体反射率、剪切模量和断裂韧度4个参数作为评价可压性的关键参数:当总有机碳含量大于2%、镜质体反射率大于1.3%、硅质矿物含量为20%~60%、碳酸盐岩矿物含量为10%~30%、黏土矿物含量为30%~50%时,页岩气储层最适合进行压裂改造。利用建立的评价模型评价了四川盆地威远地区某页岩气井W井储层段的可压性,并根据评价结果指导了该井的压裂设计与施工,压后微地震监测显示,产生了较多裂缝,实现了体积压裂。这表明,利用该评价模型可以连续评价储层的可压性,根据计算结果可以更加准确地划分有效压裂层段和遮挡层段,可操作性强,具有工程应用价值。      

基于灰色模糊理论的页岩气储层评价——以重庆南川地区龙马溪组页岩为例

页岩储层具有影响因素多、孔渗关系复杂、非均质性强、评价难度大等特征,为了确定页岩气储层评价参数权重的大小,以重庆南川地区龙马溪组页岩为例,运用灰色关联分析法与模糊综合评判法对页岩储层进行评价。结果显示：总有机碳含量（TOC）、镜质体反射率（Ro）、有效厚度、孔隙度、脆性矿物含量和渗透率均是影响该区页岩储层质量的主要因素,其权重分别为 0.257 9,0.133 1,0.119 1,0.149 6,0.139 2和 0.201 1。通过对各参数进行模糊数学计算得到页岩储层的综合评价因子为 0.41～0.93,并以此为依据预测了南川地区龙马溪组页岩气储层的分布规律。     

沁南地区高煤阶煤储层水敏效应及其控制因素

在煤层气开发过程中,工作液与煤储层不匹配时会造成水敏效应,导致煤储层渗透率降低,影响煤层气井产能。对煤储层进行水敏效应评价并探讨其主控因素,对提高煤层气开发效率具有重要意义。沁南地区高煤阶煤储层具有低孔低渗透特征,常规水敏实验方法已不适用,因此研究提出了煤储层水敏评价的新方法,采用气测渗透率取代传统的水测渗透率来表征煤岩水敏损害程度,并对沁南地区典型煤岩样品进行了测试。结果表明:沁南地区煤储层水敏损害率介于弱敏感到中等偏强之间,且以弱敏感为主;制约水敏效应的因素有煤储层渗透率、粘土矿物含量和粘土矿物赋存方式;煤储层渗透率越低,粘土矿物含量越高,水敏损害率越大。煤储层中粘土矿物的赋存方式有2种:煤岩裂隙填充与煤岩基质中植物细胞腔填充,且粘土矿物填充于煤岩裂隙的水敏损害程度高于填充于煤岩基质的水敏损害程度。     

煤层气基础理论、聚集规律及开采技术方法进展

煤层气以呈吸附状态赋存在煤储集层中而有别于常规天然气,导致煤层气藏的形成机制和开发原理与常规天然气藏截然不同。围绕煤层气基础地质理论、煤层气聚集规律和煤层气勘探技术方法三方面,重点研究煤层气的生成、成藏理论、成藏条件,总结出我国以高煤阶无烟煤煤层气富集成藏为代表的煤层气聚集规律,同时对目标区预测技术和低渗强化开采的工艺技术进行分析,提出开展煤层气生成及储集层非均质性研究、煤层气富集成藏机制分布规律和高效勘探开发技术机理研究是解决制约我国煤层气工业取得突破的有效途径。参21     

黔西-滇东地区煤岩吸附-解吸特征及其对多层合采的指示意义

为研究黔西-滇东地区煤岩变质程度控制下的煤岩吸附-解吸特征,基于83块煤岩样品的甲烷等温吸附曲线系统分析,建立煤岩吸附-解吸特征参数与煤岩变质程度之间的数学统计模型,并探讨其对多煤层合采产层组合优化的指示意义.研究结果表明:随着煤级的增高,煤岩趋于致密化,微小孔的比表面积大幅增加,对甲烷的吸附能力也显著增强;解吸关键压...     

无烟煤煤层气成藏与产气机理研究——以沁水盆地无烟煤为例

煤层气成藏和产气必须具备6个方面的必要条件:①生气母质;②储气空间;③吸附动力;④导流通道;⑤驱动能量;⑥煤体结构.当前的气藏潜力判定条件主要包括等温吸附性质、导流性质、含气性质和吸附与驱动能量,吸附常数、渗透率、含气量以及储层压力是4个重要的代表性参数.在以4项参数为表征时,常规无烟煤作为煤层气储层存在着很大的地质缺陷,因而无法成藏和产气.而沁水无烟煤则具备良好的沉积、构造和地热作用历史配置,用当前较为成熟的中阶煤产气理论来判定,由其4项参数所定性的气藏是典型的优质商业气藏.研究结果表明,地壳抬升造成的浅埋、莫霍面上拱造成的快速热变、区域拉张应力以及特殊的汇水构造是沁水无烟煤煤层气成藏和产气的根本原因.     

煤层气储层研究进展

煤层作为煤层气储层,具有容纳气体和允许气体流动的能力。与常规的砂岩储层不同,煤层气在煤层中主要呈吸附态形式存在,其储集性能受多种因素的影响。我国的煤田大多成煤时间早,经历的构造期次多,地质条件复杂,造成我国煤层气储层物性非均质性强,研究难度较大。文中总结了煤层气储层的物性特征、储集状态、煤岩特征、实验方法 4方面的研究进展,指出煤储层的渗透性、孔隙度、外生裂隙、割理、微裂隙等特征可以表征其物性;温度、压力、含气量、水动力条件、应力状态可以反映其储集状态;煤岩类型、煤体结构、煤层厚度、显微组分组成、变质程度、灰分等也影响其特性。最后,探讨了煤层气储层研究存在的问题及下一步研究方向。     

沁水盆地樊庄—郑庄区块高煤阶煤层气水平井开采中的问题及对策

沁水盆地煤储层热演化程度高且具有渗透率低、储层压力低、含气饱和度较低、非均质性强的特点,煤层气开发难度大。为此,基于该盆地樊庄—郑庄区块高煤阶煤层气水平井开发实践,从地质和工程两个方面进行了分析,厘清了影响多分支水平井产能的因素、适应地质条件及挖潜对策。研究结果表明,导致多分支水平井低效的原因有3类:(1)地质因素,钻遇低含气量区或断层;(2)工程因素,钻井液污染、钻井垮塌、排采垮塌及煤粉堵塞等;(3)地质因素与工程因素的共同影响。结论认为,钻遇低含气量区与断层、垮塌与堵塞是造成樊庄、郑庄区块多分支水平井低产的主要原因,其中含气量大于20 m~3/t、临储比大于0.7、R_o大于3.8,并且处于拉张应力区是该区煤层气裸眼水平井获得高产的必要条件。进而提出了针对部分低效井的挖潜技术对策:(1)对煤粉堵塞或后期垮塌的低效井进行分类改造;(2)探索新型水平井,采用顶板仿树形水平井、套管或筛管完井的单支水平井及鱼骨状水平井来解决井眼坍塌及后期无法作业的问题。