煤层气成藏模拟技术及应用

煤层气作为一种非常规天然气,其运聚机制和成藏模式与常规天然气不同。认为应以高温、高压岩心测试分析技术为基础,充分考虑煤层气的吸附和解吸特性,嫁接常规天然气成藏模拟技术来建立煤层气成藏模拟装置,这也是国家 "973" 煤层气项目的重要研究内容。煤层气成藏模拟装置能模拟煤层气储层特征,能探索煤层气运聚机制,特别是能探索煤层气藏是如何形成的和煤层气系统是如何被打破的和恢复的,还能模拟地层水流动对煤层气的溶失作用;在诸多单因素模拟的基础上,该装置能开展综合模拟,最终进行量化分析、级别划分和建立煤层气成藏模式。     

低煤阶煤层气藏水动力条件的物理模拟实验

水动力条件是影响低煤阶煤层气成藏的重要因素之一。利用煤层气成藏模拟装置模拟了低煤阶煤层气藏水动力条件。研究表明, 强烈的水动力交替作用使煤层气藏中的H2S 含量降低、甲烷碳同位素变轻、甲烷含量降低、氮气和二氧化碳含量增大。这些变化对煤层气成藏造成不利影响。同时, 对鄂尔多斯盆地东缘水动力条件进行了分析, 对比了煤层气藏保存条件的差异。     

鄂尔多斯盆地彬县—长武地区低煤阶煤层气成藏特点

鄂尔多斯盆地彬县—长武地区(以下称"彬长地区")的低煤阶煤层气资源量丰富,勘查程度较高。与高煤阶煤层气成藏特征相比,低煤阶由于热演化程度较低,生气量受到构造演化史、沉积相的限制,同时保存条件影响了煤层气成藏。阐述了彬长地区低煤阶煤层气基本地质条件,并且从构造、沉积和水动力条件三个方面分析了低煤阶煤层气成藏特点。通过研究认为侏罗系延安组8号煤是彬长区块的主要目标层位,而且厚度较大,渗透性较好,尤其是研究区中南部的8号煤层又具有有利的盖层条件,是煤层气的富集区。     

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煤层气作为一种非常规天然气，其运聚机制和气藏模式与常规天然气均不相同，这些都直接制约了我国煤层气产业化的进程。利用高温、高压岩心测试分析技术为基础，充分考虑煤层气的吸附解吸特性，嫁接常规天然气成藏模拟技术，建立了国际上第一台煤层气成藏模拟具有重要科学意义。煤层气成藏模拟装置能模拟煤层气储层的温压特征，探索煤层气运聚机制，特别是煤层气藏是如何保存的，煤层气如何运聚的，煤层气藏压力系统是如何变化的。模拟技术充分考虑煤层气保存条件、煤层气运聚规律、水文地质条件开展了卓有成效的模拟工作，在沁水高煤阶区域和吐哈低煤阶区域开展对比模拟，取得了以物性变化二元论为代表的一批新成果，查清了渗透性和水文地质条件对高低煤阶煤层气的控制作用。     

煤层气成藏地层水化学特征研究

我国煤层气资源中高煤阶和低煤阶的煤层气资源相当可观,但高、低煤阶的煤层气成藏的地层水地球化学特征存在着一定的差异,这间接地制约着我国煤层气产业化的进程.本文结合低煤阶煤层气成藏的水化学场物理模拟实验,对高、低煤阶煤层气成藏的水地球化学特征进行了对比分析.研究认为高矿化度有利于高煤阶煤层气富集成藏,低矿化度是低煤阶煤层气的富集成藏的有利条件.     

辽河盆地东部凹陷深部煤层气成藏条件评价

辽河盆地是我国煤、油、气共生盆地之一，开展该盆地东部凹陷深部煤层气成藏条件评价，对于优选煤层气有利探区，实现该区煤层气与常规油气共采具有重要意义。从气源条件、储集条件和保存条件3个方面，分析了东部凹陷深部煤层气的成藏条件，并对其进行综合评价，结果表明东部凹陷具有煤层分布面积广、厚度大、变质程度低、含气量低、含气饱和度高、埋藏较深、煤层气地质储量丰富及保存条件良好等特点，认为该区煤层气成藏条件较好，能够实现与常规油气共采，具有很好的勘探开发前景。     

盆地东部凹陷深部煤层气成藏条件评价

辽河盆地是我国煤、油、气共生盆地之一,开展该盆地东部凹陷深部煤层气成藏条件评价,对于优选煤层气有利探区,实现该区煤层气与常规油气共采具有重要意义.从气源条件、储集条件和保存条件3个方面,分析了东部凹陷深部煤层气的成藏条件,并对其进行综合评价,结果表明东部凹陷具有煤层分布面积广、厚度大、变质程度低、含气量低、含气饱和度高、埋藏较深、煤层气地质储量丰富及保存条件良好等特点,认为该区煤层气成藏条件较好,能够实现与常规油气共采,具有很好的勘探开发前景.     

中国低煤阶煤层气成藏模式研究

借鉴国外煤层气成藏理论研究的思路和方法,开展了中国低煤阶煤层气藏的地质特征和成藏模式研究.研究表明,中国低煤阶煤层气藏具有煤储层厚度大、含气量低、渗透率易改造、吸附时间短和两个解吸峰值的特征;存在深部承压式超压成藏模式、盆缘缓坡晚期生物气成藏模式及构造高点常规圈闭水动力成藏模式3种低煤阶煤层气成藏模式.在目前技术条件下,构造高点常规圈闭水动力煤层气藏和盆缘缓坡晚期生物煤层气藏是勘探开发的首选目标.     

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煤层气成藏的因素比较多，对不同地区成藏主控因素进行分析，才能对煤层气富集区及选区进行合理的预测。分析沁水煤层气田烃源、储层、保存等情况，认为该区煤层热演化程度高，生烃潜力大，煤层含气量高，含气饱和度大；煤层割理发育，孔隙裂隙连通性好，煤层渗透率大于0.50×10-3μm2，能够满足煤层气开采的需要；煤层顶底板岩性致密，突破压力高，气田位于地下水交替滞缓区或滞流区，同时根据δ13C₁分析表明煤层气藏具有原生特点，煤层气保存条件好，有利于煤层气高产富集。     

大宁—吉县地区煤层气成藏条件及富集规律

通过对大宁—吉县地区煤岩的生储气能力、煤储层渗透性、煤层气保存条件等煤层气成藏条件的分析,认为研究区发育承压水和断层封堵复合型煤层气藏,煤层气富集规律主要受沉积环境、煤储层渗透性、现今地应力以及水动力环境等的影响。钻探资料证实,河间湾沼泽相、构造宽缓部位以及地应力低值区为煤层气最有利富集区,是该区中煤阶煤层气勘探最有利的地区。     

煤层气取心初步探讨

煤层与一般油气层相比，埋藏浅、微孔隙和裂缝发育，煤层的机械强度和孔隙度低，易坍塌、易污染。煤气井取心不仅要确保取心收获率，而且也要求确保煤层气含量的准确测定，无论是取心工具上，还是取心工艺角度都与常规取心作业不同；结合贵州六盘水两煤层气井的常规取心作业，通过对现场工具的探索、工艺的研究以及取心钻头方面的运用，初步探讨了煤层取心地质的复杂性，提出了煤层气井取心作业的特殊工艺技术措施。     

延川南煤层气田基本特征与成藏关键因素

以延川南煤层气田山西组2号煤层为例,分析了该气田的基本特征。该气田具有构造简单,厚度稳定,低孔、低渗,低压力梯度,生烃潜力大,含气量高,演化程度高等特点。通过研究区断层与含气量、地层水、地层压力梯度的关系,局部构造与割理发育、煤层气产量的关系,以及对煤层气甲烷碳同位素特征的分析,认为:(1)断层对煤层气的富集作用明显,断裂带煤层含气量明显变低;(2)中部断裂带控制了煤层的压力梯度和地层水的分布;(3)煤层气具有混合气(自源和运移来的热成因气)的特征,有一定构造幅度的正向构造,有助于煤层气的富集。     

中国煤层气聚集单元研究现状

煤层气聚集单元划分与成藏规律研究是进行煤层气资源和选区评价、制定科学的煤层气勘探程序、提高煤层气勘探成功率的重要基础。中国煤层气的形成条件与分布环境十分复杂,聚集单元研究对中国煤层气的勘探评价尤为重要,但目前对含气区或煤盆地内部的聚气单元划分研究还很薄弱,因此,对中国煤层气赋存环境及形成规律、中国煤层气聚集单元的形成、划分、评价方法以及中国煤层气藏的类型、成藏模式等进行深入的研究,不仅对中国煤层气的勘探具有重要的实际指导意义,而且对发展和完善煤层气地质理论也具有重要的科学意义。     

煤层气地质研究进展与趋势

煤层气地质研究正面临以下挑战:a)煤层气成藏的地质过程与动力学机制研究,以揭示生气性和储气性的协调发展关系,查明复杂地质条件下煤层气藏的形成机理、成藏类型和分布规律;b)煤层气储集系统与聚散机制研究,以剖析煤-水-气的耦合关系与煤的储层特性共同制约煤层气的扩散、渗流、运移、逸失和聚集的过程;c)煤层气藏经济高效开发的场效应研究,以探讨地球物理场和地球化学场与人工改造、强化开采间的互动机制,有效预测煤层气的勘探开发效果.     

注气驱替煤层气数值模拟研究

注气增产法是一种新兴的提高甲烷抽放率和单井产量的增产技术，其原理是注入的气体与甲烷竞争吸附和降低甲烷有效分压，使甲烷解吸。其优点是保证煤层的能量，有利于甲烷产出，可大幅度提高煤层气的产量和采收率，延长煤层气田的开采期，提高经济效益，加速成本回收。通过研究注气增产法的机理。考虑了气组分和流体组分出现和消失的可能性，建立了注气驱替煤层气的完整的三维拟稳态非平衡吸附数学模型和数值模型．井根据所建立的模型开发了注气驱替煤层气的计算机程序。实例证明，该模型是可靠的，可为注气增产技术在我国煤层气开采中的推广应用起到指导作用。     

煤层气降压开采机理研究

模拟计算了解吸时间、渗透率、等温吸附线形态、压差、含气饱和度等方面因素对煤层气产量高低的影响．分析了煤层气产出的机理。研究表明．低含气饱和程度、低地层压力、低渗透是造成我国煤层气产量较低的原因;解吸时间越短．气产量高峰期越早．高峰期产量越高．高峰期过后产量下降也越快;相渗曲线越陡．残余气饱和度越小对气产出越有利;等温吸附线在地层压力变化范围内的缓陡程度决定气产量的高低。     

沁水盆地煤层气井固井技术

沁水盆地煤层厚,主力煤层分布稳定,储集性好,含气量高,保存条件好,煤层气资源丰富。但是该地区煤层气井固井质量一直不高,影响了煤层气的勘探与评价工作。介绍了沁水盆地煤层气井固井的特点,提出了适合煤层气井的固井技术,筛选出了TG早强降失水剂。在沁水盆地、鄂尔多斯盆地应用上述技术后,到2002年底为止共固井10口,固井优质率90%,合格率100%,解决了煤层气井长期存在固井质量差的问题,并探讨了以后煤层气井固井所要研究解决的问题     

用测井响应值进行煤层气含量拟合和煤体结构划分

傅雪海,陆国桢,秦杰,贾红焱．用测井响应值进行煤层气含量拟合和煤体结构划分．测井技术,１９９９,２３（２）：１１２～１１５利用逐步回归方法建立了淮北宿南向斜煤层气含量与测井响应值之间的数学模型;利用聚类分析的方法将煤体结构划分为原生结构煤－碎裂煤、碎斑煤、碎粉煤（或糜棱煤）３种类型。此项研究弥补了煤田地勘过程中煤层气含量测试精度不高,煤体结构破碎之不足。对煤层气含量和煤层渗透率的研究有一定的现实意义。     

煤层气藏边界类型、成藏主控因素及富集区预测

如何定义煤层气藏、如何界定气藏边界是认识煤层气藏的关键,要评价煤层气富集区首先要找出控制其成藏的主要因素。为此,结合我国含煤盆地的典型煤层气藏特征,围绕煤层气藏边界类型、成藏主控因素进行了探讨,并预测了沁水、鄂尔多斯、准噶尔盆地的煤层气富集区。结论认为：①煤层气藏的边界是煤层气藏划分的前提,煤层气藏主要有5种地质边界类型：水动力边界、风氧化带边界、物性边界、断层边界和岩性边界;②煤层气藏的形成经历了煤层气的生成和吸附、煤层的吸附能力增加和煤层气的解吸-扩散和保存阶段;③保存阶段是成藏的关键,区域构造演化、水动力条件和封闭条件是主要的成藏控制因素。进而在沁水盆地、鄂尔多斯盆地和准噶尔盆地优选出9个煤层气有利富集区：晋城、阳城、安泽、阳泉、大宁-吉县、韩城、吴堡、准南、阜康。     

煤层气测井评价

方法 在调研的基础上,对各种常规测井定性和定量识别、评价煤层气及效果进行了总结。目的为我国以气的勘探工作提供理论依据。结果 多数常规测井方法识别煤层气效果较好且快速直观;少 常规测井方法能够做到定量解释煤层,但效果不够理想。结论常规测井定性识别煤层的有效方法;若想精确地定量评价煤层气,应引进高精度的成像测井系统和某些特殊测井项目,并考虑引入非线性理论,建立合理的测井解释模型,以便对储层作出精确的评