考虑逸散过程的煤层气藏采收率计算模型

通过定义煤层气的压降波及效率、解吸效率与游离气滞留率,提出了一种煤层气采收率的分析计算公式.在此基础上研究了开采过程中煤层气的逸散过程,认为煤层气的逸散是由逸散速度比与逸散距离比共同决定,若煤层气逸散距离比大于逸散速度比的最大值,则可以认为煤层气无法发生逸散.同时,模拟计算了不同地质及工程因素对煤层气的采收率、压降波及效率、解吸效率和煤层气逸散比例的影响.研究结果表明:开采过程中煤层气的逸散可以损失10%左右的储量,距井眼70m以外的煤层气均会逸散至顶板.中等含气煤层的逸散量相较于高含气和低含气煤层的逸散量多.废弃压力对逸散的影响并不单调,可以优化废弃压力使逸散量达到最小.合适的井网以及负压采气措施可以有效降低逸散量,提高煤层气的采收率.     

用常规黑油模型模拟煤层气开采过程

流体在煤层中的传输机理由两部分组成,气体在煤内表面解吸,并通过基岩和微孔隙扩散进入裂缝网络中。若岩块表面甲烷气体的释放速度比气,水相在煤层割理中的流动速度快得多,那么在模拟煤层气开采过程时,解吸动能可以不考虑,根据这个假设可认为：在给定压力下煤层吸附的甲烷气体量类似于相应压力下溶解在原油中的气体量,煤层中的朗格缪尔等温曲线可视为常规黑油油藏中的溶解气油比曲线。若将煤层表面的吸附气作为不流动油中溶解气来处理,那么可用常规黑油模型描述煤层气,而不需要对模型源码做会何修改,基于上述思路,用黑油模型模拟煤层气开采过程,并与用煤层气模拟软件（COMETPC）的计算结果进行了比较,趋势非常接近。     

钻井液条件下煤芯煤层气解吸扩散行为及其影响

准确求取钻井液条件下煤芯煤层气逸散量,是确定煤层含气量的关键.基于钻井液条件下煤芯提取过程中煤层气解吸自动模拟实验结果,系统讨论了煤层气压力、提钻速度、煤芯粒度和钻井液密度对解吸扩散行为的影响.结果表明:煤层气压力是决定逸散量的主要内在因素,煤层气压力越大,解吸速率也越大,逸散量也越大;提钻速度是影响逸散量的外在因素,提钻速度越大,逸散量越小,对构造煤影响较小;煤芯中煤颗粒自然粒度影响逸散量,粒度小的逸散量多;提高钻井液密度在一定程度上可以减少逸散量.根据模拟实验数据,拟合得到煤层气压力和逸散量之间的统计关系式.煤芯煤层气扩散解吸是煤层气压力和钻井液柱压力不断寻求平衡的动态过程,因而具有独特的变压解吸行为.     

非低阶煤煤层气解吸关系式研究

煤层气的解吸作用的研究可以较好的预测产气量和气量持续的周期。通过对数个地区煤储层的较为活跃煤层气进行了吸附解吸实验,其结果表明煤层气的降压解吸的数学表达式服从 的数学模型,在煤层气井排水降压过程中,采用此模型对煤层气解吸量的计算,揭示了降压解吸滞后是由于剩余含气量c的存在,解吸量与最大含气量a线性相关,最大解吸率为c/a,生产上要提高解吸量只能通过改变b值。通过两口垂直井、两口水平井的排采实践得到验证。     

沁水盆地山西组煤储层含气性及控制因素分析

依据实测资料,在统计分析研究区３号煤层含气性特征的基础之上,对控气地质机理进行了探讨,总体上来看,研究区甲烷含量较高高及甲烷浓度较大,而含气饱和度偏低。在埋深１０００ｍ以浅,向盆地内部方向以及随煤层埋深加大,甲烷含量,甲烷浓度和含气孢和度具有增大趋势,显示出埋探控气以及次级向斜相对富气的特点,这种特征可以起源于地质历史时期中煤层抬升卸压过程所导致的煤层气解吸扩散作用。因此,进一步查明次级构造的发育     

煤层含气量测定方法探讨

建立室内煤层含气量解吸模型实验,实现了煤心样品从钻开煤层到装罐结束,直至解吸结束的全过程模拟实验,发现煤样全过程解吸特征曲线为不对称的"S"型,修正了"煤样在解吸初期,气体解吸是与解吸时间的平方根呈线形关系"的传统观念,评价了直线回归、多项式回归、史威法和曲线拟合方法四种计算方法的优缺点.     

非低阶煤煤层气解吸关系研究

煤层气解吸作用的研究可较好地预测产气量和气量持续周期。对当前数个煤层气勘探开发较为活跃地区的煤进行了吸附解吸实验,通过对实验数据拟合分析,得到煤层气降压解吸服从数学模型Vd=adbdp/1+bdp+c。在煤层气井排水降压产气过程中,采用此模型对煤层气的解吸量进行计算,揭示了降压解吸滞后是由于剩余含气量c的存在,解吸量ad与最大含气量amax线性相关,最大解吸率为c/amax,生产上要提高解吸量只能通过改变吸附系统吸附热与解吸速率。通过2口直井与2口水平井的排采实践对本文研究结论进行了验证。     

煤层气的复合解吸模式研究

通过分析煤层气的气相及液相吸附特点,论证了煤层气的吸附服从液相吸附规律,讨论了地层原始条件下煤层气的解吸过程,发现其是由气相与液相解吸复合而成的,建立了描述煤层气复合解吸的数学模型.复合解吸受气相解吸、液相解吸以及煤层含水饱和度控制,并存在相转换解吸模式,计算出煤层气复合解吸的静态及动态曲线.研究结果表明:静态曲线表明当煤层含水饱和度由100%减少至60%时,复合解吸量较气相解吸量多36.48%;动态曲线表明在煤层气解吸初期,相转换解吸气量比例为74%;而在解吸晚期相转换解吸气量比例下降至4%.复合解吸同样满足Langmuir规律;早期解吸气的主要来源是由于相转换解吸且解吸量会出现台阶式变化;而在解吸晚期,则主要由气相解吸模式控制,煤层产出气的主要来源是气相解吸和液相解吸.     

煤层气藏非均质性及其对气井产能的控制

为查明煤层气藏内部非均质性特征,基于煤层气井生产数据,对沁水盆地南部郑庄区块3#煤层气藏非均质性及其对气井产能的影响进行研究,发现研究区3#煤层气藏在裂隙系统、岩石骨架及内部流体赋存方面均存在显著的空间分布差异性,且煤层气井产能受小微褶曲构造密切控制,提出了煤层气藏非均质程度评价参数及方法.结果表明:裂隙方面,通过气井产水量分析得出煤储层裂隙系统发育优势方位受喜山期构造应力场控制表现为NNE及NW向,且靠近寺头断层带部位煤储层裂隙发育密度高;岩石骨架方面,研究区小微褶曲带煤层段水平主应力差大,煤岩受构造应力剪切破坏,储层骨架松软破碎,气井产粉严重;流体赋存方面,煤层气藏流体分异主要受小微构造形态及储层渗透性控制.按照气水比高低,将研究区划分为:富气富水区、富气贫水区、富水贫气区、贫水贫气区4个大类共6块,其中小微背斜(鼻状构造)轴部构造应力呈拉张状态,煤岩卸压膨胀甲烷气解吸逸散,煤层含气低含水高为富水贫气区,气井产能效果差;小微向斜(舟状构造)轴部构造应力挤压,煤岩收缩甲烷气吸附保存,煤层含气高含水低为富气贫水区,气井产能效果好.综合压降速率、解吸梯度、水平主应力差、含气量等参数构建气藏成熟度指标,并通过气藏成熟度分异系数定量表征煤层气藏空间非均质程度,据此可为煤层气靶区优选及后期煤层气井加密布署提供理论依据.     

沁水盆地煤层气地质研究进展

综述沁水盆地煤层气地质的相关研究成果.根据研究,沁水盆地煤层气地质特征可以总结为：主要为高—过成熟的热成因气,仅有少量次生生物气;太原组煤层较山西组煤层吸附性强、渗透性好;煤层的含气性在南部相对较好,在西北部最差;煤层一般发育两组裂隙且以吸附孔为主,盆地南部部分裂隙被热液矿物充填;深成变质与燕山期构造热事件叠加所引起的二次生烃是盆地煤层气藏形成的主要气源,沁南富气区的勘探前景较好.关于煤层气成藏动力场的研究,已经实现了多因素耦合的研究方法.煤层气成藏分析相关研究已经对边界和类型作出划分和厘定.     

煤层含气量测定方法探讨

建立室内煤层含气量解吸模型实验,实现了煤心样品从钻开煤层到装罐结束,直至解吸结束的全过程模拟实验,发现煤样全过程解吸特征曲线为不对称的“S”型,修正了“煤样在解吸初期,气体解吸是与解吸时间的平方根呈线形关系”的传统观念,评价了直线回归、多项式回归、史威法和曲线拟合方法四种计算方法的优缺点．     

河北省煤层气富集区及富集规律研究

为全面掌握河北省煤层气资源富集区与富集规律,通过收集河北省多矿区矿井煤层气资料、瓦斯资料、等温吸附资料等相关数据,并结合区域地质条件,对煤层气资源进行综合对比分析。结果表明,河北省煤层气分布具有时间性和空间性特征,构造演化是煤层气生成和富集的基础。基于煤层气分布规律将煤层气划分为3个富集带:太行山东麓高含气富集带受构造和水力作用控制呈"东高西低"富集规律,岩浆作用导致东侧南北向具有"南弱北强"特征,西侧南北向具有"局部强,整体弱"特征;蓟玉开平高含气富集带受构造和水力控气作用整体呈"北西翼高,南东翼低"特征;平原低含气富集带在构造演化过程中,抬升剥蚀作用使煤层上覆有效基岩厚度变小,煤层埋深虽大,但上覆巨厚冲积层不利于煤层气的保存,含气饱和度低。研究结果对河北省煤层气资源开发利用具有一定理论指导意义。     

郑庄东大井区煤层含气量主控地质因素

以郑庄区块东大井区为主要研究对象,综合运用实验测试数据、煤田钻孔及煤层气井资料,并结合沉积、构造和地下水动力的原理和方法,深入分析了该区煤层含气量分布和主控地质因素。研究结果表明:研究区煤层含气量较高,总体呈自东向西逐渐增大的趋势,且主要受煤层埋藏深度、地质构造和水动力条件三个因素控制。即煤层埋深对含气量分布具有较好的控制作用,总体上含气量高值区大都位于北部深埋区域;地质构造对含气量的影响主要表现为次级构造叠加在煤层埋深影响的总体背景之上导致含气量展布复杂化;北部地区水动力条件对煤层气的运移和富集具有显著的控制作用,是影响煤层含气量展布的主要因素;而南部地区则由于埋深和断层等因素的影响,从而导致水动力条件与煤层含气量的相关性不太明显。     

煤层注水微观效应研究现状及发展方向

在煤储层实施水力化技术领域中,煤层注水增湿微观效应和储层改造宏观效应是促采煤层气及防治瓦斯灾害的理论基础,煤层注水微观效应还停留在理论研究和实验阶段,没有转化为实用的现场技术.通过文献调研,指出水锁抑制瓦斯解吸和液置气促进瓦斯解吸是构成煤层注水微观效应的两大元素.从理论分析、实验研究和工程应用3个方面回顾了煤层注水微观效应的发展历程,分析了水锁抑制瓦斯解吸微观效应和液置气促进瓦斯解吸微观效应之间的内在关联及共存形式.研究表明:水锁效应的理论体系和技术应用已初具规模,而液置气效应研究仍处于研究初期.目前存在三大关键技术难题:1)如何呈现竞争吸附的演变过程,进一步完善液置气理论体系;2)如何设置实验条件,构建科学的液置气实验系统;3)如何突破成果转化瓶颈,完成技术与装备开发.结合当前煤层气资源开采及瓦斯灾害治理现状,指出液置气促进瓦斯解吸微观效应的三大研究方向及应用前景,包括液体置换煤层气研究及应用、深部松软低渗煤层增抽消突应用和废弃矿井瓦斯资源注液促采应用.     

等温吸附曲线方法在煤层气可采资源量估算中的应用

在缺乏煤层气井生产资料的情况下，为了合理利用我国煤田地质勘探中煤层气解吸法所测的煤层气含量，使其计算的煤层气资源量与可采资源量更为接近，根据煤层气解吸特征，煤储层等温吸附特征，通过计算解吸系数，求取煤层气的解吸率．利用等温吸附曲线与煤层气临界解吸压力的关系，估算出煤层气临界解吸压力，并结合煤层气井的枯竭压力，估算出煤层气采收率，进而获得煤层气可采资源量．结果表明，残余气在煤层气开采时基本上是不可能获得的，另外由于生产技术的原因，参考国外煤层气实际生产情况，井深结构所能达到的最低储层压力之下的煤层气也基本上不能被采出．因此通过解吸系数法校正、等温吸附曲线法校正后，计算的煤层气资源量更能反映煤层气的可采潜力．     

河南胡襄煤田煤层赋存特征及控气因素

以河南胡襄煤田为研究区,通过定性分析和定量研究,探讨了煤层厚度、煤层埋深、上覆基岩厚度、地质构造、顶底板岩性以及变质程度等因素对煤层气富集的控制作用.通过数理统计方法,得出了煤层厚度、埋深、上覆基岩厚度与煤层含气量的回归方程,并进行了显著性检验.研究结果表明,随着煤层厚度的增加,含气量有着增大的趋势,两者之间具有线性正相关关系;随着埋深和上覆基岩厚度的增加,含气量都有着先快速增大而后缓慢增大的趋势,且具有对数正相关关系;煤变质程度是二1煤层和二2煤层含气量变化的影响因素之一,且含气量随Ro,max的增加而增大;次级褶曲向斜翼部和背斜轴部富气,且向抬升区域运移;断层或煤层露头线附近,含气量较小;断层的上升盘含气量明显小于下降盘;断层尖灭端附近,含气量大;煤层顶底板岩性对含气量有一定的影响.     

黔西比德-三塘盆地煤层群含气系统类型及其形成机理

黔西比德-三塘盆地上二叠统煤层群具有特殊的煤层气含气系统.基于实测资料分析,根据煤层群垂向层位含气量波动性强弱和含气量梯度大小作为划分研究区煤层群含气系统类型的指标,将研究区划分为3类煤层气系统.研究表明:中部区域波动性最为复杂,含气量梯度中等;东部区域波动性较简单,含气量梯度最大;西部区域含气量梯度最小,波动亦简单,3类系统总体上显示为随层位降低煤层含气量增加.控制含气量波动性变化的主要因素是含煤地层的层序结构,东、西区域灰岩和细砂岩发育,封闭性较弱,含气系统较为简单;中部地区泥质岩发育,封闭性好,存在多套含气系统.钻孔抽水资料佐证了中部地区存在多套含气系统,各系统内部视储层压力随埋深增加而增大,这是煤层群含气量总体随埋深增加而增大的间接控制因素.     

淮北地区煤储层物性及煤层气勘探前景

研究了淮北地区地物构造演化及控气特征,结果认为：淮北地区印支期以来的构造演化对煤储层物性控制作用十分显著,以EW向的宿北断裂为界,北部地区煤层气勘探前景不佳,南部地区的东部,煤层的展布受褶皱形态的控制。在宿面向斜和南坪向斜中,煤层埋深、煤体结构、含气性、含气量和渗透率等储层物性均有利于煤层气的运移、聚集和保存,具有较好的煤层气勘探前景;临涣矿区强变形构造煤发育,煤体结构复杂,基本无勘探前景;涡阳矿区正断层发育,煤层气含量相对较小,但渗透性较好,值得进一步深入研究。     

沁南煤层气合层排采有利开发地质条件

针对沁水盆地南部山西组3#与太原组15#煤层煤层气合层排采"整体产能低"及"区域性差异大"的产能特征,探索适合合层排采的有利开发地质条件.以沁水盆地南部22口合层排采煤层气井的产气、产水资料,试井储层压力、试井渗透率、含气量等测试数据为依据,采用地质研究与探采测试数据分析相结合的方法,分析了不同地质因素对合层排采井产能特征的控制作用,提出了适合沁南3#与15#煤层合层排采的有利开发地质条件的参数指标.结果表明:平均埋深为500~650m;平均含气量大于14m3/t;储层压力梯度差小于0.08 MPa/hm;渗透率较高且差值不超过1mD;3#煤层的临界解吸压力高于15#煤层,且差值小于0.9MPa,满足合层排采的地质条件要求,可为今后进行规模性开发提供借鉴.     

应用BP神经网络预测煤层含气量分布

煤层含气量分布和煤层气富集规律已成为当今重要的科研课题.充分利用BP神经网络具有的非线性映射能力、泛化能力和容错能力,批量数据处理使整体偏差值最小,分组拟合比单个样本拟合效果好的特点预测煤层气含量;煤层含气量在一定范围内变化,于是把煤层含气量作为因变量的数据进行分级预测,并且适当调节样本允许误差且允许个别错误存在,以减少模型整体误差.煤层的埋深、镜质组、灰分和挥发分为影响QP区块的主要因素,将这4个影响因素作为变量建立BP神经网络模型,调节网络模型各项参数,分配不同学习训练样本、检验样本和坚持样本以找出合理的神经网络学习训练结构.再与地质统计学和克里金插值法有机结合来预测煤层含气量分布规律和探索煤层气富集规律.