中国煤层气勘探开发技术

中国煤层气资源丰富，近１０年在煤层气勘探开发技术方面形成了包括煤层气钻井取心、试井、完井、强化压裂和排采系统配套的工程工艺技术．应用这套技术实现了我国煤层气勘探的突破性进展。介绍了这套煤层气勘探开发工程工艺技术的基本内容、特点及应用情况。     

煤层气勘探开发现状及展望

近年来,煤层气开发取得了较大进展。截至2005年,美国煤层气年产量达500×108m3,我国共施工地面煤层气井287口,登记煤层气区块56个,面积6.577×104km2,井下开发煤层气约16×108m3。综合阐述了国内外煤层气开发研究现状及进展,并对国内煤层气的开发进行了预测性分析,预测2015年我国煤层气年产量将达到26.22×108m3。     

煤层气勘探开发管理暂行规定

根据《矿产资源法》和国家计委关于煤层气资源勘探开发管理问题的复函，煤炭工业部于1994年4月制订并颁布了《煤层气勘探开发暂行规定》。     

鄂尔多斯盆地东缘深部煤层气生产特征及开发对策——以大宁—吉县区块为例

我国埋深在1 000~2 000 m的深部煤层气地质资源量为22.5×1012m3,占总资源量的61.2%,如何提高深部煤层气单井产量,形成针对性的开发对策是研究和攻关的热点。通过统计分析大宁—吉县区块地质参数和试采井生产数据,表明深部煤储层具有渗透率低、微孔发育、可采系数低的特点,丛式井具有长期低产、上产缓慢和排采期长的生产特征,L型水平井具有上产期短,产气量高的生产特征。以此为基础建立了深部煤层气产能评价指标体系,影响深部煤层气产气效果的因素主要包括地质条件、工程技术及质量与管理三大类。因此,提高深部煤层气单井产量要做好以可采性为重点的高产区评价及预测,开展压裂施工参数优化和井型井网井距互相匹配的地质工程一体化设计,加强工程质量管理,降低储层伤害、实现长期持续排采。     

煤层气勘探开发及展望

作从煤层气的资源分布、用途、勘探、开发现状和研究不同侧面展开论述，简洁明了的指出煤层气的开发利用，将有利于我省能源结构的改变，促使我省能源经济进入绿色环保可持续发展的良好循环阶段。     

煤层气勘探开发现状与需要解决的技术问题

概述了近几年来我国煤层气勘探开发和科研工作的进展情况，分析了当前勘探开发中存在的问题，认为当前应深入开展煤层气资源的地质评价与煤层气勘探开发工程技术、煤层气的商业开发和经济评价等方面的研究。     

煤层气压裂缝高控制对排采影响的研究

压裂缝高控制对煤层气井排采效果具有十分重要的意义。本文主要通过研究煤层气井压裂裂缝延伸机理,在分析沁水盆地煤层气储层的典型地质特征及岩心数据的基础上,结合实际压裂施工曲线和排采数据,总结出压裂缝高控制对煤层气井排采的影响机制,最后基于区块资料及施工经验提出几点压裂参数优化方法,为提高煤层气井产量提供更为有效的开发技术。     

我国煤层气资源勘探开发现状及前景展望

在回顾我国煤层气勘探开发前景的基础上，提出了我国煤层气资源勘探开发所面临的主要技术问题，进而综合前人研究成果，指出鄂尔多斯盆地东缘、沁水盆地、冀中－冀中斜坡带等地区目前最具煤敢勘探开发前景。     

峰峰矿区煤层气勘探开发利用前景分析

通过对峰峰矿区地质概况和煤层气赋存情况以及开发利用现状,对煤层气勘探开发有利区域前景进行了论述。     

鹤岗矿区煤层气勘探开发前景评价

鹤参3井钻遇石头河子组10个可采煤层,累厚82.84 m,其中15#、18#、21#三个巨厚煤层67.35 m,含气量5~7 m3/t,CH4浓度95%~98%,这在厚煤区有很大工业前景,实现了在鹤岗寻找煤层气零的突破。南山~新一矿靶区面积38 km2,煤炭精查储量23亿t,煤层气资源量155亿m3以上,是个小而肥的目标区。下一步要作好鹤参4井和生产试验井施工,求取煤层气的工业产能和储量,为商业性开发立项和布置小井网工业试验提供可靠依据。     

煤层气井产能模式及控制因素——以韩城地区为例

根据对韩城地区煤层气井生产动态资料的分析,总结出了3个方面的生产特征：① 产水量大,排水期长;② 表现为提液产气的特点;③ 稳产期时间长。建立了4种煤层气井产能模式,8个亚类。厚度、渗透率、含气量、水文地质条件对产能的影响比较明显;多层合采,层间干扰严重;压裂过程中泵的平均排量越大,加砂量越大,投产后气井的产量越高,破裂压力梯度低的井产能高。应力敏感在产量上升期和稳产期表现比较强烈,合理的排采制度应划分为4个时期进行优化：排水降压期,可适当加大排量,以动液面和地层压力稳定下降为目标;产气量上升期,应适当降低排采速度,以产气量稳定上升为目标;稳产期,应稳定排量,以保证压降漏斗持续、稳定扩展和延长稳产时间为目标;递减期,应适当控制排量,以减缓递减速度为目标。     

煤层气资源勘查区块早期评价方法探讨

根据黑龙江省煤田具体情况 ,初步提出以勘探程度、构造条件、沉积 (煤层 0条件、煤层气丰度条件、盖层条件为基础的区块评价方法 ,通过鹤参三井施工 ,效果良好     

煤层气与相邻砂岩气藏合采数值模拟研究

借鉴现有模型,建立了煤层与相邻砂岩储气层合采的三维气-水两相流动数学模型及数值模型,并结合韩城矿区煤储层以及砂岩层的实际地质资料,开展了煤层气与相邻砂岩储气层合采条件以及显著性影响因素的数值模拟分析研究。研究结果表明,砂岩层含水饱和度对煤层气与相邻砂岩气藏合采的影响最为显著,由此确定煤层气与相邻砂岩气藏合采的首要条件为相邻砂岩储气层不含水或微含水,且仅当韩城矿区内与5号煤层相邻的山西组底部砂岩层孔隙度达到5%以上时,才具备与煤层合采的意义,此时相邻砂岩层煤成气可成为煤层气井产能的有利补充。     

临兴区块深部煤层气富集规律与勘探开发前景

临兴地区位于鄂尔多斯盆地东缘,横跨晋西挠褶带和伊陕斜坡,东部断层发育,西部地层平缓,中部紫金山岩体侵入。煤层气富集受到构造、成熟度和水文地质条件的三重控制,较高的成熟度反映煤岩已经大量生烃;后期构造破坏煤层气藏,但地层水滞留,水文条件有利于煤层气保存。含气量呈现东低西高的整体趋势。中部紫金山热液作用和断层破坏作用形成了环形含气量低值区和高值区。区内含气饱和度总体受到成熟度的控制,与含气量总体规律不一致,研究区中部出现含气饱和度高值窗口(1 600~2 000 m)。本区煤岩微孔发育,煤岩孔隙的差异小,结构相对均匀,整体扩散性和渗透性较强。总体评价该区煤层气资源量大、丰度高、含气饱和度高和物性较好。在评价有利区具备进一步开展先导试验的条件。     

煤层气开发解吸系统及其开采特征

煤层气开发靠排水降压采气,解吸系统的划分有利于提高煤层气田整体开发效果。笔者根据我国复杂断块气田地质特征为主的煤层气开发现状分析,针对不同气藏地质条件和由开采工艺造成的不同开采效果,将纵向上开采中能形成相互干扰的一套煤层或多套煤层,平面上一个断块或多个小断块、小圈闭,通过断层、陷落柱、煤矿采空、采动区应力释放或通过煤层压裂、煤层钻水平井等将煤层沟通,形成开采中井间干扰的地区划分为同一个解吸系统。通过典型解吸系统开采特征分析,认为以解吸系统为开发单元：有利于在煤层气开发中合理划分开发层系和开发单元;有效整体控制各井降液速率,实现构造高部位井以产气为主,低部位井以排水降压为主;有利于进行开发动态分析与开发方案调整;有利于优化井位部署,提高煤层气采收率和开发效果。     

沁水盆地深煤层注入CO_2提高煤层气采收率可行性分析

探讨CO2注入深煤层提高煤层气采收率可行性对于解放我国丰富深部煤层气资源具有积极意义。分析了沁水盆地不同深度条件下储层参数的变化规律,开展了CO2注入煤层增产效应的数值模拟研究。结果显示,煤储层参数随埋深呈非线性变化且各参数显著变化深度具有较好的对应性,存在500~600 m,950~1 150 m两个关键转折界限,据此将煤层划分为浅部、过渡、深部三带。随着埋深增加煤储层强非均质向均质转换,即所有参数在浅部较为离散而深部收敛。通过不同深度煤层的CO2注入生产效果模拟显示,注入CO2后煤层气采收率均得到不同幅度提高;注入CO2提高煤层气采收率效果由过渡带、浅部、深部逐步递减;注入时间越早和越长,提高采收率效果越显著;要实现深部煤层气采收率显著增加必须保证一定的CO2注入量;深部CO2封存优势显著。     

柳林地区煤层气井排采过程中产水特征及影响因素

以实际生产数据为基础,结合流体包裹体测试分析,从古今水文地质特征、排采模式、压裂工艺等方面综合研究了柳林地区煤层气井排采过程中的产水特征及其影响因素。结果表明：柳林地区煤储层产水特征是多种因素共同作用的结果,山西组煤层顶板砂岩含水层中古流体呈现滞留特征,富水性相对较弱,其现今产水量的高低与岩层中裂隙的发育程度有直接关系。太原组煤层顶板灰岩含水层在早期与地表淡水发生了沟通,富水性较强。当以不同的模式进行排采时,受压裂强度和煤层与顶板含水层差异沟通的影响,表现出D,A,B,C四种模式的产水量逐渐增大的规律。进一步指出,为降低水动力的影响,适当区域可选用水平井开采;煤层气开发由北东向南西逐步推进,有利于煤层的排水降压;储层改造过程中应降低压裂缝的规模,尤其是纵向缝的高度。     

沁水盆地高阶煤层气勘探开发实践与思考

经过30余年的探索,沁水盆地煤层气勘探开发已取得重要突破,突破了国外“高阶煤”产气缺陷理论认识,成为我国目前最重要的煤层气生产基地。然而,沁水盆地煤层气开发规模性发展也面临着深化理论认识、突破关键技术、实现效益开发三大关键科学技术问题。面对这些问题,需加强3方面的科技攻关：一是深化基础理论认识,突出高阶煤储层的针对性以及提升单井产量的指导性,突破“甜点区”优选、储层改造地质适应性和高效排采等技术瓶颈;二是强化关键技术攻关,坚持地质-工程一体化,创新和完善测井-地震联合储层和物性预测、高效钻井-完井-储层改造及配套技术以及精细化与智能化排采控制技术;三是提升开发效益,建立钻、采、输一体化管理技术模式。     

煤层气井产气通道内煤粉运动特征分析

基于脱落煤粉滚动启动条件和运移,建立了煤粉脱落、运移和堵塞的孔隙度和渗透率模型;分析了煤粉排出量对煤层孔隙度和渗透率的影响。依据该渗透率模型,研究煤粉适度排出理论,建立煤粉适度排出模型和携煤粉地层液速度窗口模型,使脱落的煤粉适度排出,疏通渗流通道,增加渗透率提高单井产气量。结果表明：煤粉的脱落增加了煤层的孔隙度和渗透率,而煤粉的沉积堵塞减少了煤层的孔隙度和渗透率;渗透率随煤粉的排出量的增加呈二次关系增大,煤层排出脱落煤粉可在一定程度上改善储层物性,提高煤储层的孔隙度和渗透率;采取压裂增产的煤层气井支撑剂粒径为20/40目正排列时,通过的最大煤粉粒径为0.16 mm,排液量大于13.53 m 3/d有利于粒径小于0.1 mm脱落的煤粉排出,最大限度地提高煤层渗透率,增加煤层气单井产气量。