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.     

沁水盆地南部煤层气藏特征

以油气、煤田和煤层气勘探阶段积累的资料为基础,系统探讨了沁南煤层气藏的特征.通过对气藏静态特征(包括煤层空间几何形态、煤层气成分和含量、储层物性、吸附特征、储层压力及封闭条件)和动态过程(包括煤层气形成、运移和聚集)的分析,指出晚古生代的煤层在经历了印支期和燕山期两次煤化作用生成的煤层气,在喜马拉雅期遭受了严重的调整与改造后逐渐形成现今的沁南煤层气藏.直接控制该煤层气藏中煤层气富集程度的因素为顶底板与边界断层.目前的高产煤层气井基本上都位于地下水滞流区.     

基于相控的煤层气藏三维地质建模

煤层气藏是一种非常规天然气藏,与常规天然气藏在赋存方式、物性参数以及开发方式等方面存在较大差异。煤层气藏三维地质模型能够精确描述煤层以及物性参数空间分布,推动煤层气藏的认识由定性向定量的转变,对煤层气藏的开发具有重要意义。以澳大利亚B区块煤层气藏为研究对象,综合应用地质、地震、测井、煤岩取芯分析等资料,分析构造解释的煤层层面、测井精细解释结果以及物性参数精细表征结果;借助Petrel三维地质建模软件,以地震解释煤层顶面构造和断层结果为数据基础,以测井煤层划分结果为约束条件,建立B区块构造模型;在构造建模基础上,以测井资料划分的单井岩相数据为基准,建立煤层相模型;煤层气藏物性参数建模以相控建模理论为指导,以煤层气物性参数表征结果为数据基础,实现干燥无灰基含气量、渗透率、密度、灰分含量、饱和度等物性参数空间分布模拟。在建立的三维地质模型基础上,利用煤层气藏储量计算方法,计算B区块地质储量,确定B区块煤层气有利区优选物性参数及标准,划分煤层气藏有利区。煤层气藏三维地质模型为煤层气藏地质储量计算以及有利区筛选奠定坚实的地质基础,同时也为井型选择与井网布置等后续开发工作提供地质依据。     

白额地区2~#煤层气藏成藏控制因素分析

在分析白额地区2^#煤储层空间发育特征、储层物性特征、含气量分布特征及区域构造背景的基础上,对煤层气成藏控制因素进行分析。结果表明：构造演化史直接控制着煤储层埋藏史及生烃史,是煤层气成藏主控因素;地下水水动力特征和围岩封闭特征决定了煤层气藏的保存条件,是煤层气成藏的关键;综合以上特征,可以得出2#煤煤层气藏为单斜-水动力封堵型煤层气藏。     

煤层气成藏效应量化表征及类型判识

定量表征煤层气成藏效应对于有利区识别及开发方式选择具有指导意义.基于煤层气成藏控制因素分析,构建了表征煤层气成藏效应含气性、储层能量及流动能力三大关键要素定量模型.以服务于煤层气产能建设为目标,构建了耦合三大关键要素综合效应模型及四维煤层气成藏效应类型判别模式.按成藏耦合效应指数ξ50×103,5×103~50×103,ξ5×103将成藏效应划分为有利、中等、不利3个层次.在每一层次中,以煤层气富集指数100和200、煤层输导能力指数0.5和1.0以及煤层有效流体能量构成指数9和12为界,进一步划分出27种类型.以鄂尔多斯东部煤层为例,分析结果显示:研究区共有Ⅰ类有利区3种类型,Ⅱ类中等有利区18种类型.其中,Ⅰ类区主要分布在地鄂5井—榆24井北;Ⅱ类区包括大宁-吉县、榆17井区及台7井—榆47井一带.     

白额地区2#煤层气藏成藏控制因素分析

在分析白额地区2^#煤储层空间发育特征、储层物性特征、含气量分布特征及区域构造背景的基础上,对煤层气成藏控制因素进行分析。结果表明:构造演化史直接控制着煤储层埋藏史及生烃史,是煤层气成藏主控因素;地下水水动力特征和围岩封闭特征决定了煤层气藏的保存条件,是煤层气成藏的关键;综合以上特征,可以得出2^#煤煤层气藏为单斜-水动力封堵型煤层气藏。     

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。     

考虑井间干扰的煤层气井动态预测方法

为了简便准确地计算多井开采条件下的煤层气井单井动态参数,考虑煤岩基质自调节效应时的裂缝孔隙度变化,建立了用于求取平均地层压力的煤层气藏气水两相物质平衡方程.在封闭煤层气藏中,引入形状因子,根据等产量两汇原理,应用汇源反映法得到了考虑井间干扰条件下的煤层气井产气量与产水量的计算式.通过与物质平衡方程结合,形成气井动态预测方法,能够快速有效地预测煤层气井的平均地层压力及产量的动态变化.将此方法应用于陕西某煤层气藏,对比不同井距条件下的生产参数.结果表明:一口井生产10a左右产量达到最大值,约为3 000m3/d;两口井在200m最优井距条件下,单口气井在7a左右产量达到最大值,约为4 180m3/d.     

热采煤层气藏过程煤层气运移规律的数值模拟

为得到注热开采煤层气藏过程中煤层气的流动规律,以前人实验成果为依据,结合传热学、热力学、弹性力学、渗流力学等相关理论,建立了热采煤层气藏过程中的煤层气热-固-流耦合数学模型,给出了模型中各物理场方程的弱解形式,利用有限元软件进行了单井筒热采煤层气流动规律的数值模拟,分别得出注热10 d、开采100 d后煤层温度场、应力场和气体渗流场变化规律.数值模拟结果显示,向煤层注热后,气体压力较未注热下降幅度增加,井筒气产量在开井初始阶段较未注热增量明显,一定时间后增幅减缓.由模拟结果可以得出,在开采初始阶段,气体吸热后从煤基质内表面解吸能力增强,裂缝内气体浓度增加,渗流能力增强,煤层气井筒产量增加;同时随气体的不断产出,煤层有效应力的增加和温度的降低导致煤层渗透率及孔隙度的减小,造成井筒气体产量减缓.     

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.     

刘家勘探区煤储层特征及煤层气开发条件研究

研究了刘家勘探区煤储层特征及煤层气开发条件，认为研究区煤储层的煤级，孔隙性和渗透性相对较低，但地质构造简单，煤层气资源丰度高，煤储层厚度，含气量，含气饱和度，甲烷浓度，临储压力比，临界解吸压力等都较高，压力梯度基本正常，可采性以及煤层气开发和利用前景条件较好。并已被煤层气井排采试验结果所初步证实，同时，中也就区内今后的煤层气开发工作提出了某些建议。     

Coal reservoir characteristics and their controlling factors in the eastern Ordos basin in China

In the eastern Ordos basin, due to the diversity of the tectonic setting, coal rank, gas content and permeability, coal reservoirs have differing characteristics. In this paper, based on coal reservoir geometry, gas content, adsorption capacity, pores and fissures developments and permeability data, the coalbed methane(CBM) reservoir characteristics and their controlling factors in the eastern Ordos basin is discussed. The results show that, due to undergoing different paleo-temperatures in the geological history,coal rank has a higher trend from the north part to the south and from the shallow part to the inward basin, which determines CBM distribution and recoverability. In the north, although having large coal thickness and high permeability, Zhungeer-Xingxian coal rank is low, and gas content is small. In the central part, with medium rank, higher gas content and relatively high permeability, and the Wubao-Liulin area is the most favorable area in the eastern Ordos basin. In the southern part, medium and high metamorphism coal occurs, and although having the highest gas content, the permeability in the Hancheng area is low due to the development of sheared coal.     

中国煤储层岩石物理学因素控气特征及机理

基于全国主要矿区或勘探区统计资料,总结了煤级、煤岩类型、显微组分组成等煤的岩石物理学因素与煤层含气量、吸附性、渗透性等之间的关系,探讨了煤储层岩石物理学特征的控气作用机理．发现煤级－含气量的“包络线”具有阶段性演化规律,最大含气量的显著变化与煤化作用阶跃高度一致,煤储层含气量较高的地区沿纬向等间距展布且与较高煤级煤分布区吻合,煤的兰氏体积与镜质组含量关系中存在一个镜质组含量临界值．指出不同煤化作用阶段控气作用的实质在于煤物理结构和化学结构的演化,沉积作用控气的思路对煤储层渗透率非均质性预测具有一定实践意义．     

河南省下二叠统山西组二_1煤煤层气储层描述

从煤厚、煤岩组成、煤级、煤体结构、裂隙系统、渗透性、吸附／解吸特性等方面对河南省的主可采煤层二１煤的煤层气的储层特征进行了详细论述．指出镜质组含量较高、割理比较发育、外生裂隙发育适中的原生结构煤和碎裂煤渗透性最好,是最有利的储层;外生裂隙发育适中的无烟煤是有利储层;碎粒煤为不利储层;糜棱煤为不可开发储层．临界解吸压力较高、含气量较高的中煤级煤分布区是煤层气勘探开发的首选地区．     

Reservoir reconstruction technologies for coalbed methane recovery in deep and multiple seams

Multiple coal seams widely develop in the deep Chinese coal-bearing strata. Ground in situ stress and coal seam gas pressure increase continuously with the increase of the mining depth, and coal and gas outburst disasters become increasingly severe. When the coal is very deep, the gas content and pressure will elevate and thus coal seams tends to outburst-prone seams. The safety and economics of exploited firstmined coal seams are tremendously restricted. Meanwhile, the multiple seams occurrence conditions resulted in different methane pressure systems in the coal-bearing strata, which made the reservoir reconstruction of coal difficult. Given the characteristics of low saturation, low permeability, strong anisotropy and soft coal of Chinese coal seams, a single hydraulic fracturing surface well for reservoir reconstruction to pre-drain the coalbed methane(CBM) of multiple seams concurrently under the different gas pressure systems has not yet gained any breakthroughs. Based on analyses of the main features of deep CBM reservoirs in China, current gas control methods and the existing challenges in deep and multiple seams, we proposed a new technology for deep CBM reservoir reconstruction to realize simultaneous high-efficiency coal mining and gas extraction. In particular, we determined the first-mined seam according to the principles of effectiveness and economics, and used hydraulic fracturing surface well to reconstruct the first-mined seam which enlarges the selection range of the first-mined seam. During the process of mining first-mined seam, adjacent coal seams could be reconstructed under the mining effect which promoted high-efficiency pressure relief gas extraction by using spatial and comprehensive gas drainage methods(combination of underground and ground CBM extraction methods). A typical integrated reservoir reconstruction technology, ‘‘One well for triple use", was detailed introduced and successfully applied in the Luling coal mine. The application showed that the proposed technology could effectively promote coal mining safety and simultaneously high-efficiency gas extraction.     

煤层气成藏的构造应力场研究

构造应力场是控制煤层气成藏极为重要的因素，深入探讨不同性质构造应力场对煤储层的改造及控制机理，将会为煤层气勘探前景评价提供重要的理论基础．本文在区域构造应力场研究的基础上，分别探讨了不同性质构造应力场的作用特征及其对构造发育、构造展布、构造组合及构造变形的控制作用；分析了不同性质构造及其组合、应力-应变环境对煤储层的改造作用，探讨了不同变形机制和不同结构构造煤在不同构造应力场中的发育及展布规律．研究表明，挤压应力场作用下，在强变形带的中心及其附近，可以形成糜棱煤类构造煤，但糜棱煤分布较为局限；在较大范围内形成脆性变形系列的构造煤，是煤层气勘采的有利区带；拉张构造应力场中，大部分区域内有利于煤层裂隙的形成和渗透率的提高，但易造成煤层气的散失，含气量降低，应重视有利的储气构造的研究．剪切构造应力场中，以平移断层为界，煤层的赋存状态、煤体结构和煤储层物性都会存在一定的差异，应对不同的构造单元分别研究其煤储层特征．     

煤基块弹性能及其与地质控制因素之间的关系

煤储层弹性能是联系成藏动力学条件与煤层气藏之间的桥梁和纽带，煤基块弹性能是储层能量的主要组成部分，是煤层气成藏的关键．本文通过煤基块弹性能物理模拟实验，对影响煤基块弹性能的参数进行了研究，分析了其与地质控制因素之间的关系．研究表明：煤基块弹性能受控于煤体自身的岩石力学性质，与地质历史时期的煤储层埋藏深度、煤级演化程度密切相关．煤基块弹性能随着煤储层埋深的增加而降低，随着煤级的升高而增大．