沁水盆地柿庄区块煤层气井排采动态诊断方法

受多因素影响,煤层气井的排采动态具有复杂多变的特点,对煤层气井的排采动态进行诊断,有助于煤层气开发井层优选和压裂方案制定。以均匀分布在柿庄区块的单采3号煤层的30口煤层气井的静态地质资料和排采动态资料为基础,通过单井典型日产水量和典型日产气量指标提取和气水产出关系分析,从井筒和压裂煤层系统封闭性的角度,讨论高产水的外源成因,进而提出单井排采动态层次诊断方法,并通过实例分析进行验证。研究表明,柿庄区块煤层气井产气与产水之间存在负向包络而非简单的相关关系,高产水对产气有明显的抑制作用;断裂和压裂缝沟通含水层是造成柿庄区块部分煤层气井高产水及井间排采动态差异的重要原因;"一看断裂,二看压裂缝类型,三看岩性组合"的单井排采动态层次诊断方法,在柿庄区块单井实例分析中得到验证,该方法具有一定的普适性,可推广应用到其他煤层气区块的单井排采动态诊断分析中。     

煤层气井产出水固体颗粒过滤装置及应用

为消除煤层气井产出水中的固体颗粒,提高产出水重复利用率,研制了煤层气井产出水固体颗粒过滤装置,该装置包括缓流系统、竖流沉降系统和排污系统,现场试验表明该装置能够有效的过滤煤层气井产出水中的固体颗粒,可以广泛的应用于煤层气井水力压裂、无杆泵动力液及井筒清洗煤粉用水。     

柿庄南区块煤层气井排采产出水地球化学特征分析

为研究柿庄南区块煤层气井产水地球化学特征,分别收集该区块2018年1月份煤层气井产水水样24个,2018年4月份煤层气井产水水样20个。实验测试收集到水样的组分、pH值、矿化度等参数,运用Piper三线图法和Stiff图解法分析对比测试数据表明柿庄南区块煤层气井产出水主要为Na-HCO_3型、矿化度较高、显弱碱性,地球化学特征稳定。煤层气井产水地球化学特征显示该区块煤层附近地层封闭性较好,地层水流动性较差,满足煤层气富集成藏所必需的保存条件。     

山西柿庄区块煤层气井产水量数值法预测

针对沁水盆地柿庄区块煤层气井普遍高产水的现象,对柿庄区块进行了详细的水文地质研究。建立了柿庄区块水文地质概念模型:以对煤层气井产水影响较大的含水层为目的层,分析出区块东南侧为补给区,西南和东北角为排泄区。根据概念模型建立了相应的数学模型,利用Modflow软件对柿庄区块进行了数值模拟,并对煤层气井产出水量进行预测,预测出三个高产水区域。     

鄂尔多斯盆地东南部煤层气井产出水特征及其指示意义

对鄂尔多斯盆地东南部某区块两口煤层气井产出水色度、pH值、矿化度以及各种离子含量等水样物理化学性质进行实验检测,并做综合对比分析,认为两口井水化学性质以碱金属和强酸为主,化学成分与卤水相似,碱金属超过碱土金属,水质较软,表明两口井的水文地质情况均有利于煤层气的开发,且B井硬度较小,更有利于煤层气的产出。     

煤层气井储层气水产出互补性及提产措施探讨

为提高煤层气井的产气量,需尽量扩大煤储层的有效压降半径。通过分析煤层气井排采过程中产水产气的互补性变化规律,以贵州多煤层开发井组和山西单一煤层开发区块为例,分析产水对产气的影响,提出煤层气井提产增效的对策。结果表明:煤层气井见套压前后气水产出比发生变化,具有明显的互补性变化规律;单一煤层及多煤层开发的煤层气井均发现压裂液返排率越高,总产气量和平均产气量越高;受地层能量和渗透率的影响,煤层气井压裂液返排率随埋深的变化出现转折,转折深度为该井区煤层气井合适的压裂深度;为尽量扩大煤层气井的有效压降半径,应尽量减小排采过程中的渗透率伤害,避免煤粉颗粒对孔裂隙通道的堵塞。     

西山煤田古交矿区煤层气藏水文地质特征及其控气作用

煤层气藏的水文地质条件是控制煤层气运移、散失、分布和富集的重要因素之一。以西山煤田古交矿区为研究对象,分析产出水离子浓度、水质水型、矿化度和煤层含气量分布特征,结合地下水动力场分布特征,划分区域水文地质单元,并讨论不同单元内含气量分布特征及地质控制机理。结果表明:(1)该区煤层气井产出水离子以Na~+,HCO_3~-为主,水型主要为NaHCO_3型,该区煤层气井产出水矿化度介于632~2 512 mg/L,属于淡水-微咸水;(2)根据折算水位和矿化度分布特征将矿区划分为补给径流区、滞留区以及过渡地带的弱径流区3种水文地质单元,滞留区含气量最高,弱径流区次之;(3)古交矿区煤层气的富集成藏受构造、水文地质条件双重控制,在屯兰中部形成单斜-水力封堵型煤层气藏,为全区煤层气最为富集区,东曲断层比较发育,形成地垒-水力封堵型煤层气藏,为煤层气较为富集区。     

煤层气矿山地质环境问题类型及形成机理——以山西蓝焰煤层气矿山成庄区块为例

针对山西蓝焰煤层气矿山成庄区块开发利用现状,探讨分析了煤层气开采过程中产生的主要矿山地质环境问题类型及其形成机理。结果表明,煤层气开采引发的主要矿山地质环境问题包括:地面基础建设中形成的不稳定边坡易诱发崩塌、滑坡地质灾害;由于排采煤层水破坏上覆岩层与地下水之间的压力平衡,导致松散岩层被压缩而引发的地面沉降;煤层气排采过程对地下水水位以及钻井、压裂过程中钻井液、压裂液等对地下水水质的影响;集气管线、集气站、井场等建设对原有微地貌、植被景观与土地资源的破坏;具有高矿化度、高盐度,并含有少量重金属、无机物的煤层排采水,如发生渗漏对地表水土的污染等。     

排采连续性对煤层气产能的影响分析

根据X-1区块煤层气试采数据分析,提出了排采惯性和非连续排采影响因子的分析方法,并研究了非连续排采对产量的影响机制。研究结果表明:区块内煤层气井排采的非连续性能严重制约煤层气井的产能,非连续排采影响因子与产气量降低的百分比呈明显的正相关。     

潘河15号煤层煤层气的生产特征及其影响因素分析

为了掌握潘河区块15号煤层煤层气的生产动态特征,确定影响产能释放的主要因素,实现区域内产气量的平稳接替和潘河区块煤层气的稳定有序开发,本文以潘河区块所实施的15号煤层煤层气试验井为研究对象,统计分析了生产动态参数,全面研究了排采过程中的产水、产气和产煤粉的变化趋势和特征以其影响因素。研究结果表明：15号煤煤层气储层具有产水量低、高产气井少、煤粉产出量大的特点,产水和煤粉量对产气量有明显的抑制作用;区内煤层气井适宜部署在煤层气保存较好的包括背斜等构造高点及斜坡,且含气量超过20m_³/d,水动力条件弱的滞留水区;施工液量对压裂效果影响较大,尤其是造缝功能的前置液,在压裂正常情况下以及前置液量在110-210m_³范围内,液量和产气量同步变化;在排采过程中,排采初期的降液速度、见气初期的控制以及排采的连续性是影响区内煤层气井产能释放的主要原因。     

煤层气井压裂工艺技术对比分析

由于煤层裂隙系统连通性差,渗透率低,需要通过压裂技术改造煤层气储集层来实现增产。以晋煤集团煤层气井4类压裂技术为主要研究对象,分析水力压裂、氮气震动压裂、高能气体压裂和等离子脉冲压裂技术的优缺点,并对比各类压裂技术的改造效果,以期对压裂施工工艺的选择和压裂工艺研究方向的确定具有指导作用。研究表明,活性水压裂是煤层气井压裂增产的主要手段,但在松软低渗及深部煤层气藏改造效果方面有待继续突破;胶液和清洁压裂液压裂对不同煤层气藏的适应性有待进一步研究,同时需要降低成本,提高其性价比;氮气震动压裂目前仍处于试验研究阶段,需要继续研究压裂机理及工艺的适应性;高能气体压裂在深部煤层气藏及薄煤层气藏中的解堵增产效果不明显,还未实现工艺上的突破;等离子脉冲压裂在煤层气藏中应用于老井解堵,具有良好的效果和推广价值。      

煤层气产能影响因素及开发技术研究

煤储层中气体分子在承压状态下处于吸附-解吸的动态平衡,随着产层打开和压力降低,气体通过解吸、扩散、渗流产出,形成产能。笔者结合生产井数据,分析了渗透率、含气饱和度、临界解吸压力和压裂缝半长对产能的影响。中国煤层具有低压、低渗、低饱和度等特点,致使储层驱动能量不足,在自然条件下气体解吸、渗流困难,所以必须采用有效的开发增产技术。与常规天然气储层相比,煤层气储层更容易受到损害,在进行开发时采取欠平衡钻井、氮气泡沫压裂等储层保护增产技术对于单井产量的提高至关重要。各地区煤储层特征差异显著,在开发时要对不同的开发手段进行适用性与经济性研究。     

煤层气井压裂液体系优化——以彬长矿区大佛寺井田为例

以彬长矿区大佛寺井田4#煤储层为研究对象,通过对煤储层物性、水敏性、地表水水质及配伍性、防膨剂的防膨性与伤害性等进行系统分析,掌握煤储层的水敏、储层伤害原因及规律,筛选出合理的活性水压裂液体系,为彬长矿区及类似地区的地面煤层气开发提供一定的借鉴和参考作用。研究结果表明,大佛寺4#煤中易水化膨胀的黏土矿物含量较少,煤心渗透率与压裂用水矿化度呈正相关关系,表现出较强水敏特征。进一步优化压裂液配方发现：大佛寺井田地表水与煤储层水具有良好的配伍性,适合作为压裂用水;1.5%KCl溶液对储层伤害较低且经济性较好,可作为压裂液防膨剂。结合前人研究结果,最终确定大佛寺井田煤层气井压裂液配方为：大佛寺地表水+1.5%KCl防膨剂+0.3%DB-80助排剂。      

矿产资源宏观调控政策微观化探析

提出矿产资源宏观调控政策微观化的概念,分析矿产资源调控政策微观化的必要性,提出不同矿种、不同成矿区和不同开发阶段矿产资源开发宏观调控政策微观化的思路。在矿种调控上,可根据不同种类矿产资源的禀赋条件和供求状况,对紧缺矿产、稀缺矿产和优势矿产分别实施差别化的调控政策;在矿区调控上,应区分重点开发区、优化开发区、限制开发区和禁止开发区,分别采取差别化的调控政策;在开发阶段调控上,应区分找矿阶段和采矿阶段,分别采取差异化的调控政策。     

改性煤矸石作为废水处理吸附剂的试验研究

利用改性煤矸石处理味精精馏段生产废水。试验结果表明,在原水pH=1.8,COD 770 mg/L,NH3-N217 mg/L,浊度29 NTU时,投加120目改性煤矸石1 g,与50 mL废水混合,振荡吸附120 min,处理后出水COD为232.46 mg/L,氨氮为78.84 mg/L,浊度为8.5 NTU,对COD、氨氮、浊度的去除率分别可达到69.81%,63.67%,70.73%。该项研究为改性煤矸石作为水处理吸附剂在味精生产废水及其他高浓度氨氮废水处理中的应用提供了理论依据,同时也为味精废水的处理提供了一种途径。     

煤层气井水力压裂液氮伴注与CO2驱替技术研究

在我国煤层气的开发中普遍面临煤层具有的低压、低渗、低饱和度等自然属性问题,针对此问题,提出利用液态气体伴注辅助水力压裂改造煤层技术。文章阐述了液氮伴注技术提高煤层临界解吸压力机理和CO2驱替煤层甲烷机理,结合芦岭煤矿地面煤层气工业试验,进行了液氮伴注辅助水利压裂、液态CO2驱替煤层甲烷试验以及效果分析。结果表明:注入液氮后氮气分子会挤占煤层甲烷分子的空间,为甲烷气体提供外部能量,同时能够降低煤层甲烷分子分压,提高其临界解吸压力,促使煤层更快的解吸出甲烷气体,提高产气量,试验2号井,达到产气峰值3145.2m^3/d仅用190d,稳产期平均产气量为1400m^3/d;CO2具有的强吸附性能够与吸附态煤层甲烷发生置换作用,促使煤层甲烷更快的由吸附态变为游离态,实现煤层甲烷大量解吸的效果,同时CO2在等压条件下还能够降低游离甲烷分压,进一步提高产气量,试验3号井,实际/理论临界解吸压力比值为3.29,达到产气峰值3351.9m^3/d仅用了124d,稳产期平均产气量为800m^3/d。对比可知:液氮伴注技术优势明显,且在后续煤矿工作面回采过程中无新的CO2突出风险。     

有机氮和“三氮”在西部煤矿区地下水库迁移转化的实验研究

基于浅埋深、薄基岩、厚煤层的赋存条件,在我国西部煤矿区往往排出富含有机氮和无机氮(硝酸盐氮、亚硝酸盐氮或氨氮)的矿井水,如果不经过处理就直接排放,会给生态环境带来严重危害。作为实现保水采煤、生态保护的措施之一,地下水库技术已在我国多个西部生态脆弱煤矿区得到了实施,然而有关水质保障及安全运行的研究报道甚少。研究通过矸石柱模拟补连塔矿地下水库的水文地质环境,结合水中TN、"三氮"等理化指标的测试,开展了矿井水中有机氮和"三氮"的迁移转化规律研究。研究结果表明:渗流流量均值0.51 mL/min、1 016 h(12.54个孔隙体积数PV)内,在模拟的水-岩间的缺氧环境中,同时存在有机氮的矿化作用、亚硝酸盐及硝酸盐的反硝化作用。在实验初期的1.19～2.47 PV,有机氮浓度快速下降,而氨氮浓度快速上升,这说明试验初期有机氮的氨化作用较强。之后有机氮的矿化作用逐渐减弱,导致水中氨氮含量逐渐减小并趋于稳定。在矿井水C/N为2.32～3.08的条件下,较强的还原作用导致亚硝酸盐的去除率在99.9%以上、硝酸盐的去除效率在74%～90%。矿井水TN的去除效率在57%～71%,由于淋滤用液硝酸盐含量较低,因此TN的去除主要与亚硝酸盐的减少有关。有机物降解过程低分子量有机酸的生成使得水中H~+含量升高、淋出液pH值始终低于淋滤用液。研究结果可为地下水库技术的有效实施提供水质保障和安全运行方面的借鉴。     

泄水巷集中疏放老空水技术研究

煤矿老采空区水害破坏性大,一旦发生,后果往往很严重,因此对采空区积水的探放工作至关重要。在探放过程中,可根据水压的变化、钻孔溢出风流或气味判断探放水情况。城郊煤矿针对22002工作面回采后形成的老空积水,设计了二水平西翼泄水巷进行集中疏放,使用ZDY4500LXY型煤矿用履带式液压钻机进行施工,对钻孔从下孔口管、加固孔口管、水量监测、效果评价方面进行详细要求,保证了煤矿的安全生产。     

和顺区块煤层气井排采影响因素分析

结合和顺区块煤层气投产井地质条件、压裂效果及排采控制等特征,分析了影响该区煤层气排采的因素。结果表明构造复杂易造成压裂裂缝与断层沟通,干扰排采;生产煤层渗透率低、解吸压力低是该区煤层气排采的不利条件;15#煤层埋深较浅,产液量低影响煤层排水降压;压裂施工应控制裂缝形态,提高压裂效果,避开区域灰岩含水层对煤层越流补给;合理控制套压,缓慢控制流压,对扩大煤层气解吸范围,提高产气量十分重要。     

基于分类方法的煤层气井压裂开发效果评价

煤层气井分类评价是指导煤层气藏开发调整的基础。煤层气井的分类存在干扰因素多,评价界限主观性强等问题;并且受煤层气井排水降压产气特点的影响,其压裂效果无法从压后短期内的产量来判定。基于数据挖掘中的分类方法,结合渗流力学理论,首先将煤层气井产量及井数做归一化处理,建立煤层气井产量分布曲线,提出以产量分布曲线的导数值作为划分低产井与高产井的评判准则,建立煤层气井分类方法。然后,采用现代生产分析的方法,分类评价煤层气井压裂开发效果。最后,通过对韩城某区块的深层煤层气井进行分类及压裂开发效果评价,结果表明,低产井HS16井形成的裂缝短,生产过程中表皮系数增大,裂缝导流能力降低,渗流通道堵塞,预测重复压裂可获产量300 m3/d;高产井HS14压裂裂缝长,裂缝导流能力与生产初期相当,生产过程中渗流通道未受影响,预测重复压裂可获产量1 300 m~3/d。