贵州省织纳煤田煤层特征及煤层气资源潜力

贵州省中西部织纳煤田煤层气资源丰富,但煤层气的系统评价工作比较薄弱,为全面分析、评价该区煤层气资源状况、赋存条件,以煤田地质钻孔、煤层气参数井获取的原始资料为基础,对织纳煤田煤层气地质条件,特别是储层含气特征及煤层渗透性等方面进行了研究,并采用体积法对煤层气资源进行了计算和评价。结果表明：①该区煤层主要为中-薄层、中等灰分、低挥发分、相对富氢无烟煤,除了煤层气勘探主力煤层6号煤煤体结构较大程度地受到构造破坏外,其余煤层原生结构较完整;②虽然该区煤储层渗透性相对较低,但区内含煤面积大,煤层气资源丰度较高,含气量较高,煤储层厚度较大,可采性好,具备较有利的煤层气勘探地质条件与可采性;③煤层气总资源量为1 852.91×10⁸ m³,其中埋深1 000 m以浅煤层气资源量为1 436.59×10⁸ m³,大于15 m^3/t含气带资源量为1 484.34×10⁸ m³,潜在煤层气可采资源量为747.65×10⁸ m³。结论认为：比德向斜化乐勘探区在煤层气资源丰度、平均含气量和试井渗透率3个方面优势相对明显,可作为煤层气勘探最有利靶区。     

鹤岗盆地煤层气赋存特征及勘探开发潜力

鹤岗盆地煤层气勘探程度很低,目前仅有3口煤层气参数井,对该区开展煤层气勘探开发潜力的评价工作具有重要意义。为此,从区域构造特征、含煤地层特征、储层特征（煤层埋深、煤层厚度、煤岩特征、煤变质程度、煤层气含气量）3个方面入手,分析了该区煤层气的赋存特征。结果显示：主要含煤地层为白垩系城子河组,含煤40余层,可采或局部可采36层,煤层累计厚度为30~70 m,主力煤层为15^#、18^#煤层,单层厚度超过10 m;煤质主要以气煤为主,受岩浆岩作用,煤变质程度由南往北逐渐增高。煤层气资源量预测结果表明：该区煤层气资源量主要分布在1 500 m以浅的范围内,煤炭储量有48.12×10⁸ t,煤层气资源量为496.4×10⁸ m³。其中南山-新一矿为鹤岗矿区的主要含气区,含气量介于7～16 m^3/t,煤层气资源量为352.4×10⁸ m³,占总资源量的70%,说明该区具有良好的勘探开发潜力。     

煤层气井排采液面-套压协同管控——以沁水盆地樊庄区块为例

以樊庄区块煤层气开发直井排采管控为研究实例,以排采工程数据为主要依据,探讨各排采控制阶段流体流动形态与煤储层伤害机制,揭示排采液面-套压协同控制过程,并基于煤层气井排采曲线分析和高产气井排采参数统计,获得排采液面-套压协同控制指标。研究结果表明,樊庄区块煤层气井需经历"以液为主-气、液混合-以气为主"的排采控制过程以及排水降液面阶段、憋压阶段、产气量上升阶段、稳产阶段和产气量衰减阶段5个排采控制阶段,其中,排水降液面阶段、憋压阶段、产气量上升阶段是流体流动形态转变和储层伤害的易发阶段,也是排采管控的关键阶段。排水降液面阶段以日产水量为控制参数,以井底流压为评判指标,采取缓慢、长期的排采原则;憋压阶段以日产水量和套压为控制参数,以憋压、稳定动液面的方式实施管控;产气量上升阶段采取适当憋压、提升动液面的控制原则,保持套压高于0.2 MPa,控制日产水量缓慢降至0.2~0.5 m³,使动液面深度回升至煤层中部以上10~50 m;稳产阶段需适当憋压,稳定动液面在煤层以上,并维持排采作业稳定;产气量衰减阶段尽量避免较大幅度的排采制度调整,使产气量、产水量平稳下降。     

我国煤层气井排采工作制度探讨

我国煤层气资源丰富,全国2 000 m以浅的煤层气资源量达36.8×10¹²m³。由于煤层沉积后普遍经历了较为复杂的构造运动,若煤阶较高,煤的渗透率普遍偏低,而且在煤层气开采中储层的压敏作用极强,这就需要我们更加关注排采技术。针对目前煤层气排采中存在的排水降压效果差、单井产量低的问题,从优化煤层气排采工作制度角度出发,引入了流体流动系统的概念,指出建立合理的煤层气流体动力学模型是制定合理工作制度和建立数学模型的前提,还提出了逐级降压排采工作制度的思想。通过计算对比分析,认为这种工作制度指导下的排采效果更好。       

基于生产数据分析的沁水南部煤层渗透性研究

沁水盆地南部是我国煤层气勘探开发的最热点地区,在我国率先实现了煤层气开发的商业化。煤层气开发的主要目标为3号煤层和15号煤层,单井产气量一般在2 000～5 000 m³/d之间,注入/压降试井测试煤层渗透率多在1.0×10^-3μm²左右。在对不同区块煤层气井生产数据分析的基础上,借助历史拟合的方法对试井测试的煤层渗透率进行修正,修正后的煤层渗透率为（0.47~3.95）×10^-3μm²,是试井测试渗透率的6.76倍,修正后的渗透率与煤层气井产气量呈正相关关系。综合分析认为沁水盆地南部煤层渗透性优越,潘庄-端氏一带煤层渗透性最好。     

沁南潘河煤层气田生产特征及其控制因素

沁水盆地南部潘河煤层气田具有煤级高、产水量少、煤粉多、产气量高等特征,研究其排采规律,建立适合该气田特征的排采理论,已成为当务之急。遵循吸附解吸渗流、排水降压产气的煤层气基本理论,以潘河先导性试验井的排采数据为基础,对不同生产阶段的生产动态参数进行统计分析,全面研究该煤层气田煤层气井产水量、产气量、压力变化特征及其控制因素。结果表明：潘河煤层气田单井产气量高,多数井的产水量几乎为零,气井保持较高的井底流动压力,煤层气井具有良好的持续稳定的产气能力;在原煤层气生产划分的单相流、非饱和单相流动和两相流动３个阶段之后增加了饱和气体单相流阶段;达到单相饱和气体产出阶段时间（只产气不产水）一般需1～2年,开始进入产气高峰需要2～3年;向斜部位煤层气气井不仅产气量偏高,同时也大量产水,这对井网整体降压具有显著的贡献作用;煤层气井的钻井完井、增产压裂技术和排采技术对煤层气生产也有影响,氮气泡沫压裂井返排时间短,压后快速产气并能保持稳定高产。     

鄂尔多斯盆地晚古生代煤层作为气源岩的成烃贡献

鄂尔多斯盆地中部大气田的部分气源来自于上覆晚古生代煤层,为评价晚古生代煤层作为气源岩的成烃贡献,以盆地晚古生代原煤样和显微单组分热模拟实验结果为基础,利用盆地内292组显微组分含量数据参与计算煤的生烃强度,估算出全盆地晚古生代煤成气原始生成量为（328.82~579.48）×10¹² m³,中间值为463.20×10¹² m³,其中边浅部中间值为61.49×）×10¹² m³,中深部为401.71×）×10¹² m³;在讨论该盆地晚古生代煤的成烃贡献时,重点论述了吸附于煤储层本身、未纳入常规天然气贡献之列的理论吸附气量。结果表明,鄂尔多斯盆地晚古生代煤源岩的排烃系数为82%~90%,煤对气体的吸附容纳能力非常有限,绝大部分煤成气在形成之后都运移到了围岩中。     

煤层气井井底流压计算方法

煤层气井的井底流压对于煤层气井的排采方案设计与管理具有重要的意义。借鉴常规气井井底流压的计算方法,结合煤层气井的排采方式和生产特点,采用不同的方法组合计算了煤层气井的井底流压,编制了煤层气井井底流压计算软件,并将计算结果与现场实测结果进行对比。利用现场煤层气排采数据分析了煤层气排采不同阶段井底流压与煤层气产量的关系。结果表明:对于纯气段压力的计算,平均温度 -平均偏差系数法的计算值比 Cullender-Smith法高;对于气液混合段压力的计算,Podio修正“ S”曲线法计算出的结果比陈家琅 -岳湘安法和 Hasan-Kabir解析方法略高;在煤层供气充足的条件下,井底流压与产气量呈负相关关系,产气量随井底流压的降低而增加;在煤层气井排采的不同阶段,井底流压随产气量呈现不同的变化规律。     

中国煤层气产业发展战略思考

中国的煤层气产业发展环境近年来有所变化,需要重新思考其发展战略。通过调查研究、地质评价和战略决策等方法,从产业现状、机遇与挑战,探明储量与动用储量预测,战略思路,战略对策,战略的时空布局,战略风险评估与规避战略风险等方面研究了我国煤层气产业的发展战略。结果认为：①我国的煤层气产业正处在产业快速发展的初期阶段,已经取得了6个方面的成绩,也存在着6个方面的问题;②我国煤层气产业发展的总体思路是坚持“稳步发展中高煤阶、加快发展低煤阶、深化发展井下综合利用”原则,建设沁水、鄂东、西南、长庆、东北、西北等6个区域性煤层气“产业基地”,发展目标是累计动用储量达到3×10¹²~4×10¹² m³、高峰产气量达到350×10⁸~450×10⁸ m³/a;③我国煤层气的战略风险是单井产量低、地质认识弱、投资下滑和技术储备不足,应当从开展煤系地层的综合勘探开发、营造民营油公司的发展环境、加大技术服务公司的发展空间、扩大科技攻关的研究领域和加大执法的力度等5个方面来规避战略风险。     

中国天然气勘探开发前景

根据新一轮全国油气资源评价成果，我国天然气资源丰富，资源量达35.03×10¹² m³，其中可采资源量为22.03×10¹² m³，主要分布在塔里木、四川、鄂尔多斯、东海、柴达木、松辽、莺歌海、琼东南和渤海湾等9个盆地。通过对中国天然气资源勘探开发现状和资源潜力的深入剖析，预测了中国天然气储量和产量未来的增长趋势：2030年前，中国天然气探明地质储量将保持高速增长，年均探明天然气4 500×10⁸ m³；天然气产量将快速上升，预计2010年将达到1 000×10⁸ m³，2020年接近2 000×10⁸ m³，2030年达到2 500×10⁸ m³。进而指出了我国天然气的主要勘探领域是中西部叠合盆地的前陆和克拉通古隆起、渤海湾和松辽盆地的深层以及海域盆地，沁水盆地和鄂尔多斯盆地的东缘是煤层气勘探开发的有利区。最后，提出了促进中国天然气产业发展的建议：加强基础地质工作、实施重大科技攻关、适当提高天然气价格、加快天然气管网建设、加快煤层气产业发展，持续开展资源动态评价工作。     

低阶煤生物采气可行性——以二连盆地吉尔嘎朗图凹陷为例

生物采气技术在美国粉河盆地试验成功,使枯竭的低阶煤层气田重新高产,证实生物采气是高效开发低阶煤层气的有效途径之一。为了有效地开发中国低阶煤层气,在二连盆地吉尔嘎朗图凹陷的煤层开展了检测菌群类型、了解生气途径和生物产气潜力模拟实验。实验结果表明,吉尔嘎朗图凹陷的煤样和煤层水中均含有大量的产甲烷菌,乙酸裂解和CO₂还原共同参与煤层甲烷的生成,在原位条件下所有煤样均具有产甲烷潜力,Ⅳ煤组在5个月内煤样产生甲烷为11±1.4 μmol/g（相当于0.25~0.28 m³/t）,在添加外源菌种的实验中,Ⅲ煤组样品产气量为18.40 μmol/g（相当于0.41 m³/t）。研究认为,二连盆地吉尔嘎朗图凹陷具备生物采气的条件,尤其是含气量低的Ⅲ煤组,Ⅳ煤组可在采用常规方法采气枯竭后,再利用生物采气技术作为重新提高单井产量和采收率的有效手段。二连盆地被优选出6个与吉尔嘎朗图煤层气地质条件相似的有利凹陷,资源量为4 180×10¹²m³。     

延川南地区2号和10号煤层分压合采的可行性研究

鄂尔多斯延川南地区发育低渗、多层煤层气藏,主力煤层为2号和10号煤层,分层压裂合排采气（以下简称分压合采）是制定开发规划时的首选方案之一。基于延川南地区煤层气井的实际生产资料,并结合煤层气井的产气特点,论述了延川南地区2号和10号煤层分压合采的影响因素及可行性,研究认为,煤层压力与压力梯度、解吸能力、层间距、上下围岩岩石性质、水文地质条件、原始渗透率及压裂后渗透率等是分压合采提高煤层气井产能的控制条件。最终,提出了该地区2号和10号煤层分压合采适合基本地质条件,优选了有利区域。     

新疆三塘湖盆地低煤阶煤层气成因探讨

针对新疆三塘湖盆地煤层气生产试验井产量较低的问题,通过对煤层特征分析、含气量测试、甲烷同位素化验等实验数据进行分析,结合盆地煤及煤层气成因模板及数值模拟,根据煤层气地质理论、结合地质分析,对盆地汉水泉、条湖、淖毛湖三大凹陷煤层气成因类型进行了判别分析。结果表明：汉水泉、条湖凹陷深部煤R_o为0.80%,其中,1000m以浅9号煤层生烃强度为18.6m³/t,26～35号煤层R_o平均为0.52%,生烃强度平均为39.2m³/t,主要为热成因气;淖毛湖区块R_o为0.26%～0.50%,平均为0.34%,含气量为4～10m³/t,以生物成因气为主,背斜轴部附近为高含气区。该研究可为该区块进一步科学高效开发提供参考。     

煤层气井压裂技术的现场应用

煤层气是一种重要能源,它是一种储存于煤层及临近岩层之中的非常规天然气,其主要成分是甲烷。开采这种气体必须在煤层的天然裂缝与井筒之间建立起有效的连通孔道。产生这种连通孔道的最有效方式是对煤层进行水力压裂。通过山西晋试 1井组的压裂改造,研究了煤层水力压裂机理,煤层扬氏模量比普通砂岩储层低 1个数量级,因此,难以形成长的支撑裂缝。经过室内试验获得了晋城地区煤层岩石力学参数。针对煤层的地质特点,优选了煤层气井压裂工艺,完成了现场施工及裂缝方位监测,并对压裂施工效果进行了评价。     

中国煤层气产业发展障碍及其对策

受全球经济增长速度放缓、能源价格低迷等诸多因素的影响,中国煤层气(煤矿瓦斯)年度抽采量及其增量的增长速度均放缓。为了加快煤层气产业发展步伐、夯实煤矿安全生产基础、推进我国能源生产和消费革命,从全球视野和大能源的角度分析了我国煤层气产业的发展资源、技术、市场条件及发展环境,剖析了制约我国煤层气产业发展的障碍,探讨了加快我国煤层气产业发展的对策。研究结果表明:①国内外宏观经济下行的大环境一定程度上导致了我国煤层气资源勘探、产能建设投资锐减;②煤层气产业发展受到政策激励效应弱化、产业缺乏投融资政策、地方政府积极性不高以及土地征用难、赔青不透明等外部因素的制约;③煤层气产业受到工程质量低下、开发项目经济效益不佳以及资源欠佳且技术移植难等来自产业内部的磕绊。结论认为:科学制定产业发展模式、理顺资源监管体制机制、搭建优质的政府服务平台、适时加强政策扶持力度以及调动地方政府的积极性,能够有效清除我国煤层气产业发展的障碍,加快煤层气产业发展的步伐。     

沁水盆地潘庄煤层气田地质工程一体化应用实践

潘庄煤层气田是我国煤层气产量最高的气田,发育多套煤层,具有埋深浅、厚度大、含气量高、渗透性好等优越地质条件,煤层气资源丰富.在开发过程中,面临3号煤层开发主体技术效果不佳、产量递减、15号煤层开发未突破等技术难题.针对这些问题,在前期地质、工程认识的基础上,充分利用现有地震、煤田钻孔、煤层气钻探等资料,深入研究各煤层地...     

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.     

五阳矿区煤层气解吸实验对瓦斯抽放的指导

将煤矿瓦斯抽放技术与煤层气储层解吸特征结合起来,旨在维护煤矿的生产安全,同时也可以变废为宝,更加有效地提高煤矿瓦斯的利用率。利用液氮吸附法对五阳矿区4个巷道煤样品的比表面积、孔体积、孔径分布进行研究,通过对煤层气的吸附/解吸性能进行测试,分析、对比了各项因素。结果显示,7805运输巷煤样品的微孔、小孔发育,煤层气含量丰富,节理发育。通过综合评价,应考虑在7805运输巷布置瓦斯抽放钻孔。     

沁水盆地南部煤层气田勘探开发技术探索与认识

为加快煤层气勘探开发的步伐,中国石油华北油田公司在沁水盆地南部樊庄区块开展了高煤阶煤层气规模开发实践,逐步形成了山地浅层二维及三维地震采集处理和精细解释、高煤阶煤层气区带评价优选、煤层气排采控制、煤层气二次压裂解堵增产、水平井设计优选、水平井钻井、适合于山区特点的煤层气低压集输工艺及自动化控制等8大技术系列。率先开展了煤层气水平井压裂解堵试验,改进了防砂、防煤粉工艺,创新提出了开发单元和开发井组,自主研发了一批专有技术（目前已申请专利11项）。总结近5年的煤层气勘探开发实践,获得以下几点经验与认识：①煤层气井钻探需要地震资料的支持;②严格遵守勘探程序是高效开发煤层气的重要保证;③煤岩煤质是煤层气富集最重要的控制因素之一;④该区埋深介于800～1 200 m的主力煤层具有良好的勘探开发前景。