贵州白布井田地面煤层气开发潜力研究

分析贵州白布井田的煤层分布、煤储层地质、煤层气资源特征,应用CBM SIM软件对主采煤层的煤层气产能进行预测模拟,并分析了储层条件相似的官寨井田GZ 01地面煤层气井的开发试验效果,综合研究了白布井田地面煤层气开发潜力。白布井田煤层气成藏和开发地质条件较好,有利条件有可采煤层数多、厚度大,含气量较大,煤层气资源丰度较高;不利条件有煤层渗透性较差,储层压力偏低,属欠压储层。采用体积法估算,白布井田可采煤层煤层气资源总量为2905×108 m3,资源丰度为135×108 m3/km2。由产能预测及GZ 01井排采效果判断,对白布井田进行地面煤层气开发,产气效果较好,尤其是地质、储层条件相对较有利的区块,开发前景良好,能源效益可观。研究成果可为今后西南地区地面煤层气开发以及煤矿瓦斯治理提供相应的技术支撑和参考依据。     

松河井田煤层气井产能数值模拟

为研究煤储层压力特性对煤层气井排采及产能的影响,针对松河井田煤层气GP井组,采用COMET3数值模拟软件进行产能模拟及预测,在此基础上分析煤储层压力特性。结果表明:孔隙度和渗透率对产气量的参数敏感性较强,对产能影响较大,应注重储层改造工作。     

恩村井田煤层气垂直井产能地质主控因素分析

查明煤层气垂直井产能的地质主控因素是较准确产能预测、资源评价的基础。根据恩村井田勘探、试井、压裂、排采阶段的资料,对煤层气开发区块内煤储层原始渗透率、含气性、水平最小与最大主应力、煤层气井平均日产水量等进行了系统分析;利用模拟软件模拟比较了在其它地质参数不变的情况下,仅改变某一参数引起的产能差异。结果表明:在产水量相对较小的地区,水平最小主应力、原始渗透率的大小对产能影响最大;产水量相对较大地区,原始储层渗透率、排液对产能影响最大,而其他参数对产能的影响不大。目前恩村区块煤层气垂直井排采的结果充分说明上述结论的正确性。     

概率与统计在煤层气数值模拟中的应用

煤层气数值模拟过程中,储层参数的不确定性,增加了煤层气生产数据历史拟合的难度,难以获得较为可靠的生产速率预测及煤层气区块开发方案的优化。将概率和统计方法与数值模拟相结合,对不确定的储层参数进行定量描述;然后通过蒙特卡洛(Monte Ca☆o)随机模拟对不确定的储层参数进行敏感性分析,确定模型中影响煤层气开采的关键参数以及影响程度;降低了数值模拟过程中生产数据历史拟合的难度,提高了数值模型的精度,使煤层气数值模拟过程更加符合煤层气实际开采过程,为区块后期进行开发案例制定提供有利的参考依据。     

基于地质分析和数值模拟的煤矿区煤层气规模开发可行性研究——以官寨井田为例

为了研究煤矿区煤层气规模开发的可行性,指导该技术在煤矿区煤层气资源开发以及瓦斯治理方面的应用,文章首先以地质条件分析为基础,对官寨矿区的煤层气资源进行了评价,结果显示井田内煤层气地质条件和储层条件均相对优越,不仅煤层气储量丰富,而且气成分以CH-4为主。然后利用储层模拟软件对单井产气量进行预测,结果显示气井产量较高,连续排采15年单井平均气产量为932.00 m3/d,4号和9号煤层瓦斯含量下降33.93%和33.33%。综合分析认为官寨井田煤层气规模开发具有较好的开发潜力和安全效益。所以将地质条件分析、资源潜力评价与产能预测相结合,是一套实用性较强的煤矿区煤层气规模开发可行性研究方法。     

煤层气井历史拟合评述

本文主要阐述了国内外煤层气井储层模拟及历史拟合研究现状,概括了近20年的煤层气井历史拟合发展进程,介绍了目前煤层气井储层模拟研究运用最广泛的COMET3软件,并以沁水南部QN03井为例,介绍了如何运用COMET3软件进行历史拟合及产能预测。     

注入/压降试井与历史拟合在煤层气勘探开发中的应用

现以国内煤层气勘探开发成功的沁水盆地的晋城矿区为例,进行历史拟合修正煤储层渗透率参数,成庄井田平均渗透率1.51 md,寺河井田平均渗透率3.76md.在此基础上估算了成庄、寺河两井田3号煤层的煤层气探明储量分别为66.36×108 m3、23.28×108 m3.通过经济评价结果表明:该区煤层气开发工程经济评价指标良好,财务内部收益率22.2％、53.2％,动态投资回收期7.82a、4.36a,煤层气开发有较好的经济效益和较强的抗风险能力,地面煤层气开发可行.注入/压降试井与历史拟合方法为煤层气勘探开发及研究提供了基础依据.     

山西沁水煤田南段煤层气资源

通过对山西沁水煤田南段晋城、潞安矿区丰富的煤层气原始资料的研究,提出了“四个三分”的煤层气资源量统计划分方案,以此方案对潘庄一号井田、潘庄二号井田和屯留井田进行了详细的煤层气资源量计算。     

煤层气数值模拟及应用研究

我国煤层气资源十分丰富,煤层气的开发利用具有重要的战略意义。煤层气数值模拟通过对气井气、水产量数据的历史拟合,获得更加客观准确的煤层气储层参数,从而为制定煤层气开发方案和预测煤层气井的长期生产动态提供科学依据。     

潘庄区块煤层气开发井网优化数值模拟研究

位于沁水盆地的潘庄区块煤层气储层参数良好,是国内开发效果最好的区块。目前采用多分支水平井、单分支水平井及丛式井开发模式,随着勘探开发的逐步深入,为形成与主力煤层更加相适应的配套开发技术,需要对部署区域进行井网优化调整,以达到最优开发效益。本文通过数值模拟的方式,结合以往实际生产经验,针对潘庄区块进行井网优化数值模拟研究,提出开发中后期潘庄区块最优井距、最优开发模式。根据预测,潘庄区块进行优化后20年效益可提高一倍,为潘庄区块勘探开发部署提供了技术支撑。     

深部煤层气勘探开发进展与研究

我国煤层气资源主要分布于深部。鄂尔多斯、准噶尔等盆地部分煤层气井勘探成功表明深部煤层气资源在含气量、含气饱和度、储层压力及临界解吸压力等关键参数方面较浅部有利,开展深部煤层气研究及勘探是重要前瞻性课题。鄂尔多斯盆地东南缘延川南煤层气田的勘探,尤其是万宝山构造带延3井组的成功开发是我国深部煤层气开发获得突破的1个典型实例。一般来说,影响深部煤层气开发的因素较复杂,是一个系统工程,通常可以将这些因素划分为资源地质条件和开采技术条件两大类。延川南煤层气田开发的经验表明,影响深部煤层气井产能的主要因素是受地质条件控制的压裂技术与排采技术,提高深部煤层气单井产量的途径是做好富集高渗区选区评价和预测,加强以压裂为核心技术的工程工艺攻关研究及做好排采管理。     

余吾矿煤层气井产能主控因素分析

查明余吾矿煤层气井产能的主控因素,可为进一步勘探开发提供指导。根据该矿已有的煤层气勘探开发井资料,从资源开发条件、钻井的井径扩大率、压裂改造效果、排采工作制度等方面分析了关键参数与日产气量的关系,得出了该区煤层气井产能的主控因素。结果表明:煤储层原始渗透率、临储压力比、含气饱和度是该区煤层气井产能的储层地质控制因素;钻井的井径扩大率、压裂改造效果是影响该区煤层气产能的工程控制因素;排采工作制度与产能之间关系不密切。当煤层段煤体结构复杂或碎粒/糜棱煤所占比例较高时,优化钻井参数或改善钻井液性能、优化压裂工艺参数与煤层的匹配性,是实现该区煤层气井产能最大化的重要保障。研究结果为该区煤层气井开发工程指明了方向。     

煤层气直井井筒环空压力模型

为实现煤层气直井排采各阶段井筒环空压力分布的计算,为煤层气井的控压排采提供指导。结合国内煤层气井的生产实际,研究了以油管排水、环空产气为生产方式的煤层气直井,在排采各阶段的井筒内流体分布状态。提出了环空内的纯液流仅出现于煤层气解吸产出前;气液两相流阶段的环空内仅产生泡状流与段塞流;环空内气体上升不携液。基于此,采用水动力学方法,建立了3个井筒环空压力模型,分别为环空液体单相压力模型、环空气液两相压力模型以及环空气体单相压力模型,并给出了模型间的过渡条件及模型求解步骤,从而实现煤层气直井排采各阶段的环空压力分布计算。经41口井、共71组实测数据验证,所建立的3个环空压力模型,其计算结果与实测值的平均误差依次为:2. 70%,7. 96%及3. 80%,对煤层气直井井筒环空压力的计算具有一定准确性与实用性。     

叠置含气系统煤层气开采物理模拟试验方法研究

为了研究滇东-黔西地区的多层叠置含气系统煤层气开采过程中储层参数和产量的时空动态演化特征,在多层叠置含气系统的特殊煤层气成藏模式和已有试验设备的基础上,对煤层气开采系统进行了改造和升级,煤层气开采系统由开采管、开采管路和气水分离器以及其他附件组成。建立一套集合材料选取、试件制备和煤层气开采的煤层气开采物理模拟试验方法,最后对试验系统和方法的优势、今后改进方向和适用条件进行了汇总。为了对开采物理模拟试验方法进行效果验证,以直井为例开展了叠置含气系统煤层气开采试验,研究了4个煤层在煤层气开采过程中的瓦斯压力、煤层温度、煤层变形、产量等参数动态演化规律。结果表明:瓦斯压力以井筒为中心近似呈现椭圆状,越靠近井筒区域瓦斯压力越小,反之越大,气体运移速度由近井段向远井段逐渐降低;煤层温度下降量在煤层内以井筒中轴线为起点呈圆弧状向边界递减,越靠近井筒区域温度下降量越大,反之越小;1—4号煤层在第360分钟的最终体积应变分别为0.000 67、0.001 09、0.001 17、0.001 54,初始瓦斯压力越大的煤层,其最终的变形量也越大,且初始瓦斯压力越小的煤层,体积应变增长速率变缓的时刻越早;瞬时产量曲线呈现在开采初期迅速达到峰值并急剧下降的单峰曲线类型。研究结果验证了叠置含气煤层气开采物理模拟试验方法的可靠性,能够为现场煤层气开采提供参考。     

煤层气井动态产能拟合与预测模型

基于现代人工智能理论和数理统计理论，建立了煤层气井动态产能拟合和预测的时间序列BP神经网络模型和月产/累产比值模型，并通过实例分别验证其在煤层气井产能拟合和预测中的有效性。应用实例表明，这两类模型均能很好地拟合煤层气井的生产历史，并能进行准确定量预测，但各有差别。其中神经网络模型对数据点具有极高的拟合程度，且短期预测精度高，但中长期预测精度较差，因此，该模型适合对产气不稳定的气井进行短期产能预测；月产/累产比值模型对月产/累产比值的整体变化趋势具有较高的拟合程度，且中长期预测精度高，但模型的有效性取决于气井产能的稳定性，因此，该模型适用于预测产气稳定的气井产能。     

拟稳态扩散的煤层气井动态模型及应用

扩散对煤层气井生产动态具有非常重要的作用,为现场人员能够快速有效地对煤层气井生产动态进行预测,需要建立解析形式的动态模型。以拟稳态扩散和体积物质平衡方程为基础,建立气体扩散量与含水饱和度的关系,结合拟稳态产能方程,得到考虑煤层气体拟稳态扩散的动态预测模型。模型对煤层气井生产中后期具有较好的拟合度,通过计算,认为扩散作用在整个开发过程中对煤层气产量均有影响。扩散作用能提高煤层气峰值产量,特别是对煤层气后期产量有很重要的稳定作用。扩散系数越大,煤层气峰值越高,后期产气量越高,且稳产时间更长;扩散对累积产水影响较小;煤层气开发后期,扩散作用越强烈,储层压力下降越平缓,煤层气稳产时间越长。     

基于随机森林算法的煤层气产能模式识别模型北大核心

为探究煤层气井的排采产能特征,合理分配开发顺序,根据沁水盆地柿庄南地区煤层气生产井实际生产资料分析,提取出排采曲线4类特征值:平均日产气量、峰值日产气量、见气到峰值的时间以及生产时间;结合排采曲线形态和4个特征值建立了3种产能模式,分析了3种产能模式的生产特征;利用随机森林算法建立3种产能模式与对应3号煤层的地球物理测井资料之间的非线性关系,通过网格搜索结合交叉验证的方式确定了随机森林模型超参数,建立了以测井曲线为特征向量的产能模式分类预测模型。将预测类别与实际类别对比分析,预测正确率达到91.7%,说明基于随机森林算法的煤层气产能模式识别具有较高的预测精度。     

赵庄井田煤层气成藏条件研究

煤层气成藏条件研究是有效划分成藏类型或含气系统,煤层气富集高渗有利区预测、评价及优选的关键基础工作。基于赵庄井田煤层气地质条件及相关测试资料,借鉴前人研究成果,从煤生烃、煤层气储集和煤层气封盖保存条件等方面对赵庄井田煤层气成藏条件进行了研究。研究结果表明:煤中丰富的生烃物质在良好的生烃动力作用下,提高了生烃率和生烃量,为煤层气成藏提供了基础条件;煤变质程度高,促使煤中微小孔隙发育,煤层气储集能力增强和储集空间增大,有利于煤层气大量储存和富集;煤层埋深、围岩特性、构造及地下水径流等地质条件的有机匹配,为煤层气成藏提供了良好的封盖保存条件,是煤层气成藏的关键因素。     

Geologically controlling factors on coal bed methane (CBM) productivity in Liulin

It is of great significance to forecast high yield of CBM wells and analyze dynamic production by having an overall study on the characteristics of the produced CBM and determining the main factors influencing the productivity of CBM. With the test report and the related geological parameters of a single well, methods of combining the productivity data and typical production curves were used to analyze different geological factors and how to influence the capacity of a single layer. Then, the paper proposed a new understanding about capacity characteristics of the study area and geological control factors: First, the Shanxi formation production capacity characteristics was divided into two-stages, showing signs of gas and gas breakthrough for 100 days. Second, two parameters, which include potential of gas production and gas production capacity, were better than the single parameter, such as gas content, coal thickness, and penetration to analyze affecting factors of single well production. Finally, comprehensive analysis concluded that the ratio of critical desorption pressure to reservoir pressure has greater influence on the production of vertical CBM wells. Besides, the potential of gas production capacity has greater impact at stage of showing gas signs; the coal reservoir pressure and gas production capacity have greater impact at stage of gas breakthrough for 100 days. Thus, to seek the coal bed methane with high ratio of critical desorption pressure to reservoir pressure and high yield of gas will be important guarantee to the success of the coal bed methane exploration and development.