基于大数据分析算法的深部煤层气地质—工程一体化智能决策技术

煤层气勘探开发形势日趋复杂、资源品质劣化程度加剧。明确煤层气高产主控因素与作用机理、建立地质—工程综合甜点评价方法、提高煤层气动态预测精确度和工程决策有效性，成为亟待解决的技术挑战。以区域数据湖及气藏精细描述研究成果为基础，运用人工智能技术对煤层气藏综合数据进行深度挖掘，构建了基于大数据分析算法的煤层气地质—工程一体化智能决策系统，实现了煤层气地质—气藏—工程一体化数据的集成和管理、大数据驱动下的煤层气单井产量快速预测及主控因素分析、融合地质及工程因素各参数的煤层气储层综合甜点分析、基于煤层气井压后产量主控因素分析的压裂参数优化等关键技术。该系统在鄂尔多斯东缘深部煤层气大宁—吉县区块进行了试点，推广应用结果显示，系统显著提升了气藏研究的效率与工程决策的有效性，为全面了解和掌握气藏的资源潜力、全力推进智能化在科研生产中的深度应用提供了有力的支撑。     

试论煤层气系统

煤层气是煤层自生自储的非常规天然气，它的生成、赋存及产出有其自身的特点。在煤层气勘探中引入含油气系统的概念，提出与应用煤层气系统，给煤层气勘探工作者提供了新的思路和研究方法。综合分析煤层空间分布、生储盖组合、煤岩煤质和含气量等静态因素及构造埋藏史、水动力场、古应力场等动态因素，运用系统论的观点，将煤层气勘探目标区的煤层作为一个整体进行研究，具体分析煤层气的生成、聚集子系统，全面认识煤导气富集高产的影响因素，有利于对煤层气的勘探。     

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根据中国石油天然气股份有限公司煤层气10年勘探经验教训，借鉴国外成功实例，总结了中国煤层气生气、成因、成藏模式，进行了煤层气勘探目标评价参数分类；提出了不同煤阶区的煤层气勘探新认识；梗概阐述了利用以上理论认识发现沁水煤层气田和大宁含气区的基本地质条件。最后分析了煤层气未来勘探新领域。     

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滇东黔西地区是华南区重要的煤层气资源分布区，晚二叠世成煤期煤层气盆地发育。本文概述了滇东黔西地区煤层气勘探目标评价。对该区进行了煤层气盆地的划分与评价；提出了煤层气系统的概念并对重点盆地的煤层气系统进行了研究；提出了煤层气区带的概念和煤层气地质风险分析的概念，对重点盆地进行了区带分析；对重点区带进行了煤层气藏预测及勘探目标优选；提出了煤层气重点勘探开发试验区。     

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近年来低煤阶煤层气在美国粉河、尤因它盆地进行大规模商业性开采，引起包括中国在内的许多国家关注。中石油煤层气勘探项目经理部对我国西北、东北、内蒙古、滇黔桂地区中、新生代低煤阶含煤盆地煤层气成藏条件及资源分布进行了研究，发现我国低煤阶煤层气资源非常丰富，是我国煤层气勘探不可忽视的重要资源。2003年优选吐哈盆地沙尔湖凹陷进行了积极探索，取得了很好的效果，初步分析了低煤阶煤层气成藏控制因素，指出低煤阶煤层气藏一般埋藏浅，含气量低，但煤层渗透性好。勘探目标选择应注意对煤层气保存条件的分析，寻找高饱和含气区。另外，低煤阶煤层气开发还需要煤层有一定的厚度，这样才能保证较高的资源丰度、单井产量，达到长期稳产的目的。     

试论煤层气系统

煤层气是煤层自生自储的非常规天然气,它的生成、赋存及产出有其自身的特点.在煤层气勘探中引入含油气系统的概念,提出与应用煤层气系统,给煤层气勘探工作者提供了新的思路和研究方法、综合分析煤层空间分布、生储盖组合、煤岩煤质和含气量等静态因素及构造埋藏史、水动力场、古应力场等动态因素,运用系统论的观点,将煤层气勘探目标区煤层作为一个整体进行研究,具体分析煤层气的生成、聚集子系统,全面认识煤层气富集高产的影响因素,有利于对煤层气的勘探.     

海拉尔盆地煤层气成藏机理及勘探方向

海拉尔盆地是中生代白垩系含煤盆地，煤层气总资源量约2×10¹²m³。为确定该盆地煤层气勘探潜力，通过研究该区煤层厚度、埋深、煤岩煤质特征及演化程度、煤储层物性及含气性、煤层气保存条件和资源分布等因素，弄清了该盆地煤层气的分布特征。结果认为，海拉尔盆地具有很好的煤层气富集成藏条件，其中尤以盆地东部呼和湖凹陷的煤层气成藏地质条件为最好。该凹陷具有煤层厚度大、分布面积广、储层孔隙发育、顶底板封盖性能好的特点，煤层气资源量达1.25×10¹²m³，占全盆地煤层气总资源量的62％，是今后首选的煤层气勘探目标。     

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中国是世界上煤层气资源较为丰富的国家。长期以来，由于对我国煤层气形成地质条件、煤层气富集区的分布规律及其控制因素缺乏系统的认识，导致煤层气勘探成功率低、效益低。文章通过对我国煤层分布、煤变质规律、煤岩吸附性、煤层孔渗特性、煤层含气性及含煤盆地或含煤区地质构造背景等方面的综合研究，阐述了我国煤层气地质特点的复杂性和特殊性，分析了聚煤区不同基底类型含煤盆地的煤层气勘探潜力，认为我国煤层气富集区主要集中在华北地区，指出我国今后若干年的煤层气勘探重点应是华北若干大型煤层气富集区，并以沁水盆地、鄂尔多斯盆地为煤层气勘探的重中之重。     

煤层气勘探目标评价方法--以滇东黔西地区为例

滇东黔西地区是华南区重要的煤层气资源分布区,晚二叠世成煤期煤层气盆地发育.本文概述了滇东黔西地区煤层气勘探目标评价.对该区进行了煤层气盆地的划分与评价;提出了煤层气系统的概念并对重点盆地的煤层气系统进行了研究;提出了煤层气区带的概念和煤层气地质风险分析的概念,对重点盆地进行了区带分析:对重点区带进行了煤层气藏预测及勘探目标优选;提出了煤层气重点勘探开发试验区.     

煤层气勘探开发投资决策系统

本文根据煤层气资源有利富集区勘探阶段的地质勘探和基本的钻井试气数据资料,进行含气区的储量计算和开发生产数值模拟,并在此基础上对其进行基本的技术经济指标和经济极限的测算,然后对有关勘探开发方案进行经济决策分析,在一定程度上解决了煤层气勘探阶段因缺乏实际的生产资料而难以进行勘探投资经济评价的困难。根据我们所建立的这种勘探开发决策评价模型,对山西某煤层气田进行了基本的勘探开发经济决策研究。     

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沁水盆地是我国重要的煤层气勘探地区,盆地内蕴藏着丰富的煤炭资源和煤层气资源。该盆地面积约2.4×14km2,预计煤层气资源量约6.85×1012m3。到目前为止,整个沁水盆地共有煤层气井48口。经过原煤炭部、中联煤层气有限责任公司、CNPC等单位近年的勘探,相继在该盆地南部获得高产煤层气流。初步查明沁水 盆地南部为一个煤成气高渗富集区,具有良好的勘探开发前景。分析了该盆地南部聚煤条件与生气潜力,研究了煤储层特征及含气性,结果发现自盆地中部向南具有煤层气勘探井成功率增高的趋势。因此,该区勘探的战略方向应尽量向南。     

准噶尔盆地低阶煤煤层气资源及勘探潜力分析

本文分析和探讨了目前国内外煤层气勘探开发和资源分布状况 ,研究了煤层气的成因、赋存特点和富集因素 ,在此基础上 ,结合准噶尔盆地中下侏罗统煤层的地质分布和演化特点 ,指出八道湾和西山窑组在盆地南缘最为发育 ,虽然演化主要处于低煤阶阶段 ,但含气率较高。煤岩的模拟实验亦证实 ,生气能力较强。借鉴美国开发低煤阶煤层气的成功经验 ,对煤层气成藏有利区进行了预测 ,即侏罗系西山窑组是勘探煤层气最有利层系 ;南缘东部是勘探煤层气最有利地区     

中国非常规天然气勘探雏议

非构造控藏是包括煤层气、页岩气、根缘气、水溶气、水合物等类型在内的几乎所有非常规机理天然气聚集的共同特征，特殊的赋存状态和富集特点使它们在盆地空间内构成了依次渐变的分布序列。其中，根缘气、煤层气和页岩气的勘探开发价值较高，也是目前非常规天然气勘探中的主要类型。致密储层中的根缘气是中国非常规天然气勘探的主要类型，主要在中西部地区具有良好的发育地质条件，砂岩底部含气是其识别和勘探的主要特点。煤层气是吸附状态天然气富集的代表类型，对于大中小型盆地的油气勘探均具有重要意义。页岩气具有煤层气和根缘气在成藏意义上的双重特征，吸附机理的存在提高了页岩气资源量并延伸了勘探领域，页岩气可能是中国南方地区油气进一步勘探的重要突破口。中国非常规天然气具有广阔的勘探前景，加强理论、技术研究及交流，将能够更好地促进非常规天然气的勘探与发展。     

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本文简要介绍了美国ARI公司开发的COMET 2.11煤层气数值模拟软件。在大宁地区优选吉试1井进行实例计算，系统阐述了该软件如何进行模拟参数选取、网格设计、参数敏感性分析、历史拟合、产量预报、井距优选及井网部署，并进行了合理的模拟结果分析，通过模拟确定了工区煤层渗透率、开发井间距等重要的煤层气储层及开发参数，量化了该地区的煤层气勘探开发前景，进而提出了下一步勘探开发部署意见，中石油股份公司根据综合研究成果决定加大该地区的投资力度，加快煤层气资源勘探开发进程。     

水动力对煤层气成藏的差异性研究

水文地质条件是煤层气富集成藏的关键因素，一般认为地层总矿化度高值区的形成反映为闭塞的水动力环境，水体外泻条件差，封闭条件极好，因而，地层水的矿化度是反映煤层气运聚、保存和富集成藏的一个重要指标。通过研究发现，高煤阶煤层气符合上述规律，但是低煤阶煤层气却正好相反，低煤阶由于其生气量较小，其煤层气富集成藏的关键在于二次生物成因气，而活跃的、低矿化度的地层水有利于二次生物气的生成。研究结果对我国西北低煤阶煤层气勘探具有实际意义。     

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煤层气藏与常规天然气藏相比，在成藏条件、高产富集规律、开采方式等方面都有其独特性。中国石油开展煤层气勘探及相关研究工作10余年，通过对目标区优选及前期抽排试验，证实沁水煤层气田资源丰富。本文就该煤层气田地理环境、资源概况、基本地质特征、开发工艺技术、开发方案优选以及市场需求等进行了论述；通过对沁水煤层气田樊庄区块进行经济评价，得出结论：樊庄区块具有良好的开发前景及经济效益。     

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陕甘宁盆地是一个大型聚煤盆地，上古生界石炭—二叠系和中生界侏罗系是其两套主要的含煤层系。石炭—二叠系煤层镜质组含量高，热变质程度较高，含气量大，煤层气资源量为６８×１０１２ｍ３，有利勘探部位主要位于盆地东缘和西缘；侏罗系煤层镜质组含量较低，热变质程度低，含气量相对较小，煤层气资源量为４２×１０１２ｍ３，有利勘探目标主要分布在盆地内部。指出了上述两套层系的６个勘探目标，其中侏罗系煤层气有利目标区为：正宁地区、乌审旗地区；石炭—二叠系煤层气有利目标区为：吴堡—永和地区、韩城地区、银洞子地区、横山堡地区。     

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近年的煤层气勘探开发工作中，主要从热成气角度考虑煤层甲烷的气源，而煤能否被厌氧菌降解生成次生生物气则一直是人们所关心的问题。采用“悬浮接种物”作为接种源，对山西柳林庙湾矿石炭、二叠系的两个煤样进行了不同温阶下的生物降解产气模拟实验。实验表明：温度超过７５℃停止产气；所产气体为甲烷和二氧化碳，其中甲烷具有轻碳同位素值的特征，δ１３Ｃ１为－４９．１６‰，从气体组成和δ１３Ｃ１值来看，模拟实验所产气体属生物气。结果认为，煤可以被厌氧生物降解生成次生生物气；这种二次成气或叠加成气作用可以增加浅煤层中煤层甲烷的绝对含量，相应提高煤层甲烷的勘探成功率；厌氧环境的存在从另一个侧面也反映煤层甲烷的保存条件较好；存在煤层二次生物气是寻找煤层甲烷气藏的一个标志。     

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我国煤层气资源量极为丰富,居世界第三位。其中陆上埋深2000m以浅的煤层气资源量达30×1012～35×1012m3,2000m以深的煤层气资源量达67×1012m3。目前中国煤层气产业面临着形成和发展的历史机遇,主要表现在①在洁净能源和环保的双重要求下,我国政府重视煤层气开发利用,优惠政策纷纷出台;②中国煤层气开发利用,已成为世界煤层气工业关注的焦点;③国内煤层气自营勘探轰轰烈烈,成效显著;④全国煤层气规范管理正步入正轨。目前中国煤层气产业发展面临的挑战及应采取的对策是①我国输气管网基本建设相当薄弱,煤层气长输管网应纳入国家中、长期发展规划;②我国虽然基本掌握煤层气开发的主要工程技术,但远不够完善,对其核心技术应在政府有关部门大力支持下组织协同攻关;③中国缺乏寻找煤层气高渗富集区的有效方法和手段,增加了勘探风险,应尽快启动系统研究工程;④中国煤层气赋存条件与美国有较大差别,建议国家有关部委应尽快启动低、高阶煤煤层气基础理论研究;⑤建议国家给予更加优惠的煤层气政策。     

吐哈盆地低煤阶煤层气勘探前景

从吐哈盆地与美国波德河盆地煤层气成藏对比分析入手,分析了波德河盆地低煤阶煤层气勘探成功的原因:高渗煤层中实际含气量大于测试含气量。结合吐哈盆地的优势,提出吐哈盆地的煤层气勘探应当游离气、吸附气兼顾并重;同时对3个重点区块进行了评价,优选出跃1井区块。