沁水盆地南部煤层气井网排采压降漏斗的控制因素

以平面径向渗流理论及压降叠加原理为基础,依据沁水南部煤层气生产区块15口排采井生产数据,建立了井网排采条件下排水阶段至产气初期煤层气井压降漏斗的计算模型,应用Matlab数学软件实现了煤层气井压降漏斗的可视化模型.在分析了排水阶段至产气初期煤层气井压降漏斗的形状及演化特征的基础上,提出了单井压降漏斗形状的界定方法和压降漏斗叠加程度的评价方法,讨论了压降漏斗形状的控制因素.研究结果表明：排水阶段至产气初期,煤储层渗透率小于8×10-3μm2、地下水位高度高于680m、日排水量低于3m3/d时,产气量一般高于250m3/d,泄流半径与压降漏斗深度的比值一般小于40,泄流半径较小,煤储层压力降幅较大,压降漏斗属于第1种类型;煤储层渗透率大于8×10-3μm2、地下水位高度低于680m、日排水量小于3m3/d时,产气量一般低于250m3/d,泄流半径与压降漏斗深度的比值一般大于40,泄流半径较大,煤储层压力降幅较小,压降漏斗属于第2种类型;叠加区最大半径与井距的比值越大,压降叠加程度越高,叠加区域的面积越大,压降漏斗范围内煤储层压力的下降幅度也越大.排水阶段至产气初期,渗透率越低、地下水流体势越大、排水量越小、压降叠加程度越高,泄流半径与压降漏斗深度的比值就越小,越有利于产气初期煤层气产出.     

沁水盆地郑庄区块构造演化与煤层气成藏

基于沁水盆地郑庄区块的构造发育特征,研究了自二叠纪煤系形成以来该区域构造应力场演化,分析了其对煤层气藏的控制作用,包括构造-埋藏史、后期成藏演化及成藏控制因素.研究表明:郑庄地区主要经历了印支期、燕山期、喜马拉雅早期和喜马拉雅晚期—现代4个期次的构造应力场演化.在构造控制下,二叠纪煤层经历了印支期和燕山中—晚期两次成烃作用,特别是燕山中、晚期煤层生气量巨大,是煤层气的主要成藏期.此后,随着地壳持续抬升剥蚀,煤层埋藏不断变浅,并发育了多组封闭性较好的节理.受南东侧的寺头断层控制,煤层埋深处于600～1 200m,为煤层气成藏以来的最浅埋藏,虽然本区二叠系煤层气的成藏时间较早,但保留的煤层气含量大,煤储层厚度大,且煤层埋藏适中.     

Productivity of coalbed methane wells in southern of Qinshui Basin

Based on regional CBM geological characteristics and drainage data of three typical Coalbed Methane(CBM)wells in the southern Qinshui Basin,history matching,productivity prediction and factor analysis of gas production control are conducted by using COMET3 reservoir modeling software.The results show that in the next 20 years,the cumulative and average daily gas production of the QN01 well are expected to be 800×104 m3 and 1141.1 m3/d,for the QN02 well 878×104 m3 and 1202.7 m3/d and97.5×104 m3 and 133.55 m3/d for the QN03 well.Gas content and reservoir pressure are the key factors controlling gas production in the area; coal thickness,permeability and porosity are less important; the Langmuir volume,Langmuir pressure and adsorption time have relatively small effect.In the process of CBM recovery,the material source and driving force are the key features affecting gas productivity,while the permeation process is relatively important and the desorption process has some impact on gas recovery.     

沁南煤层气田开发区块内煤层气生产接替研究

通过对煤层富气高渗地质规律及煤层气井排采主控因素的研究,结合对开发区块煤层气井工程数据与测试资料的分析,提出了沁南煤层气田开发区块内煤层气生产接替方法,依据煤层富气高渗等级和地解压差等级将开发区划分为5类煤层气开发单元.研究表明:I类至V类开发单元面积分别占研究区面积的1.10%,20.86%,47.44%,28.96%,1.64%;开发单元的分布受地质构造的影响最为显著,开发单元展布与煤层含气性、渗透性的区域性变化及煤层压差吻合程度较高;区块内煤储层压力四周高、中心低且变化梯度大的部位,地解压差小,有利于压降扩展,开发单元类型级别高;开发区内地形较为平缓,开发单元多位于煤层埋深1000 m以浅地区,对煤层气开发施工较为有利.开发区内产能接替工艺开发技术表明:后期井网部署应以现有井网为中心,以埋深1000 m为界,在Ⅲ类以上开发单元区域向四周布井,布井时考虑地形落差可采用分层次(多层次)布井;现有井网内煤层气井产能低下区域采用二次压裂或补充小井距井以提高煤层气井产能;在地层稳定、构造简单的地形和缓区可考虑水平井生产工艺.     

沁水盆地中南部煤层气聚散史模拟研究

利用计算机模拟系统对沁水盆地中南部煤层气的聚散演化史进行了定量模拟研究。结果表明，模拟区煤层气聚散史可分为4个演化阶段，即煤层气聚集作用微弱的第1，2阶段、各种演化作用发育且聚集作用强烈的第3阶段以散失作用为主的第4阶段。区内地史中煤层气聚散演化作用强烈的部位及其聚集相对较强。模拟区南部和北部的中区是煤层气聚集的有利地区。     

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.     

煤层气典型曲线产能预测方法

为简单快速预测煤层气井产能,引入了典型曲线-无因次产量与时间的关系曲线法.通过分析兰氏压力、兰氏体积和渗透率等对典型曲线形态的影响,建立了不同兰氏压力下无因次产量与时间的关系式,提出了煤层气井典型曲线产能预测方法.运用该方法分别对韩城和沁南区块两口煤层气井进行产量预测和储量评价.结果表明:预测产量与前5年的实际产量符合率高于80%,表明该方法可供现场应用.对生产数据进行拟合得出两口井的控制储量分别为2.40×107m3和2.29×107m3,预测未来10年采出程度分别为44.3%和46.3%.     

沁水盆地晚古生代含煤沉积体系及其控气作用

沁水盆地晚古生代含煤地层主要为晚石炭世太原组和早二叠世山西组，可采煤层有太原组第15号煤层和山西组第3号煤层，两者均为高煤阶无烟煤。对含煤地层内部各成因相及其组合的综合分析表明，太原组为陆表海多堡岛与碳酸盐台地复合沉积体系。第15号煤层形成于海退持续时间较长的潮汐三角洲环境，其中三角洲平原沼泽相中煤层较厚，滞留泻湖相中煤层较薄，障壁沙坝一带煤层厚度较稳定。山西组为河控三角洲沉积体系。三角洲平原沼泽环境中均衡补偿沉积持续时间较长，形成的第3号煤层厚度较大，结构简单。三角洲前缘沙坝中煤层厚度稍薄，分流河道中煤层不稳定。煤层气勘探实践表明，在同一口试气井中，盆地内大部分地方第3号煤层比第15号煤层厚度大，生气能力强，煤层气保存条件优越，气体质量浓度、含气饱和度、煤层气资源量高。因此，第3号煤层应是沁水盆地煤层气试采和商业化开发的首选目标层。     

The coalbed methane transport model and its application in the presence of matrix shrinkage

Based on the theories of surface physical chemistry, theoretical formulations for permeability and porosity are presented which include both stress effect and matrix shrinkage in a single equation. Then, a three-dimensional, dual porosity, nonequilibrium adsorption, pseudosteady state mathematical model for gas and water is established and solved by the fully implicit method and the block preconditioning orthomin algorithm. A history matching for the Qinshui Well TL003 is done. From the results, it is shown that the obvious enhancement of permeability occurs along with the passing time but the reservoir pressure of 15# coal seam cannot fulfill the critical adsorption pressure as a result of the water recharge of the aquifer. Hence, it is suggested to plug the 15# coal seam. Supported by the National High Tech Research and Development Program of China (“863” Project) (Grant No. 2006AA06Z236) and the National Basic Research Program (“973” Project) (Grant No. 2002CB11708)     

煤层气勘探开发一体化经济评价模型

我国目前还处于煤层气商业开发初期,经济评价刚刚起步,迫切需要根据我国煤层气开发的行业政策,建立煤层气经济评价的方法体系,为煤层气大规模开发提供决策依据.根据煤层气开发工程的特点及中国煤层气勘探开发现状,提出一套较为完整的适合于我国的煤层气开发项目的经济评价模型.分别从固定资产投资、采气成本预测、税收以及销售收入等方面作了详细论述.采用财务内部收益率、财务净现值、投资回收期、投资利润率和投资利税率5个经济指标评价煤层气商业开发的可行性.     

自进式水射流钻进技术在煤层气开发中的应用

自进式高压水射流钻进技术是在煤层气勘探井内布置机械或水力扩孔装置,对准选定的煤层进行扩孔后,下入特制的转向工具,在300mm的曲率半径内实现由垂直转向水平进行钻进.自进式钻头由旋转喷嘴、钻屑整合装置及推力提供装置等组成,其带动为其提供高压水动力的特制胶管向前连续钻进.高压水通过高压胶管为自进式钻头提供动力,进行钻进、推动及排渣.该技术可以在同一煤层气勘探井内的不同煤层内完成多个水平钻孔,这些径向水平钻孔可以沟通新的瓦斯流动通道,从而大幅度地提高煤层气产量.     

沁水盆地煤储层微裂隙发育的煤岩学控制机理

基于沁水盆地主要矿区实测煤样的分析资料,总结了煤岩显微组分、煤岩类型和煤相与微裂隙发育的关系,探讨了微裂隙的成因及煤岩学控制机理.结果表明:该区微裂隙多以长度小于300μm,宽度小于5μm的裂隙为主,裂隙密度一般都在10～50条/9cm2之间;微裂隙通常发育于均质镜质体为主的组分中,且常见于条带状亮煤或以微镜煤为主的亮煤中.潮湿、弱氧化和弱水动力的成煤环境有利于微裂隙的发育.微裂隙是煤化作用过程中烃类气体的瞬间积聚形成高压流体单元后突然破裂而形成的,其中条带状亮煤或以均质镜质体为主的流体微单元,不仅具有较好的生烃潜能,同时孔隙发育差不利于气体的扩散,这是造成这些组分中微裂隙发育的主要原因.     

沁水盆地郑庄煤层气储层裂隙的测井响应特征

煤层气储层的裂隙发育程度与储层的地球物理测井响应特征相关,通过对沁水盆地郑庄区块80余口井测井资料的分析,总结了地质构造作用及裂隙发育对测井特征的影响,认为研究区识别煤层气储层裂隙的敏感参数依次为体积密度（DEN）、深侧向电阻率（RD）、声波时差（AC）、井径（CAL）、自然伽马（GR）、中子孔隙度（CNL）等,通过判断深、中、浅三个电阻率值的差异识别裂隙发育程度,建立了夹矸层RD≥3000 Ω·m、3000Ω·m＞RD≥1000Ω·m、1000Ω·m＞RD≥500Ω·m、RD＜500Ω·m、及CNL＞ 45％等几种类型的测井响应参数,给出了相应的测井响应示例,为建立研究区的裂隙发育展布提供了参考.     

河东煤田乡宁地区主煤层储层物性特征及意义

通过煤矿井下观察及室内测试，对研究区晚古生代煤系主要煤储层的物性特征及煤层气勘探开发前景进行了分析．结果表明：主要煤储层中割理较为发育，割理面以ＮＷ走向为主，且多为紧闭；孔隙率较高，孔比表面积主要分布于孔径较小的微孔和过渡孔段，孔隙的连通性较差，煤层渗透率极低；主要煤储层的含气性总体上较差，可能与喜山期的拉张应力作用有关，具有煤层气勘探开发前景的地区可能处于区内西北部的煤层深埋区及区内次级向斜等构造有利部位．     

自进式水射流钻进技术在煤层气开发中的应用

自进式高压水射流钻进技术是在煤层气勘探井内布置机械或水力扩孔装置,对准选定的煤层进行扩孔后,下入特制的转向工具,在300mm的曲率半径内实现由垂直转向水平进行钻进.自进式钻头由旋转喷嘴、钻屑整合装置及推力提供装置等组成,其带动为其提供高压水动力的特制胶管向前连续钻进.高压水通过高压胶管为自进式钻头提供动力,进行钻进、推动及排渣.该技术可以在同一煤层气勘探井内的不同煤层内完成多个水平钻孔,这些径向水平钻孔可以沟通新的瓦斯流动通道,从而大幅度地提高煤层气产量.     

综合开发煤层气和煤的地下气化

为了利用天津的煤碳资源,提出也综合煤层气的生产和煤的地下气化方案,该方案在技术上和经济上被认为是可行的。     

煤岩气-水相对渗透率的测定方法研究

煤岩气 水相对渗透率的测定方法不同于常规储层 ,目前国内无论在实验仪器还是在测试技术方法方面 ,都研究得很不深入 .作者在充分利用Stim_Lab岩心流动仪的基础上 ,对其进行局部加工改造 ,实现了煤岩非稳态法气 水相对渗透率的测定并绘制出合理的相渗曲线     

峰峰矿区地质特征及煤层气赋存

鼓山背斜是峰峰矿区的主控构造。鼓山背斜以西,断层发育,煤层埋藏较浅,地下水补、径、排条件良好,造成煤层气的逸散,煤层含气量低;鼓山背斜以东,地形相对较低,煤层呈单斜构造向深部倾伏,地下水补、径、排条件较差,煤层气得以保存和富集。     

潘庄区块煤层气排采过程中水压传播数值模拟

以潘庄区块煤层气直井勘探开发资料为基础,运用对比分析法,采用Visual Modflow 4.2软件分别模拟了原始渗透率与改造后渗透率差别较大的7号井、差别不大的14号井以及群井排采时的水压传播规律.结果表明,单井排采时,当煤储层原始渗透率较差,且与改造后渗透率差别较大时,受煤储层非均质性以及最大水平主应力的影响,水压传播轨迹形成以井筒为中心的椭圆形,且随着排采时间的增长,椭圆的长短半径比例逐渐增大;当原始渗透率较好,且与改造后渗透率差别不大时,则形成以井筒为中心的近似圆形;群井排采时,初始阶段受煤储层的非均质性影响,区域地下水降低不具规律性.随着排采的进行,地下水势具有整体下降趋势,形成井间干扰,成为该地区高产的关键因素.     

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.