寿阳区块煤层气田的水文控藏模式及控产特征

地下水对煤层的补、径、排关系不仅影响着煤层气的富集程度,而且影响着煤层气井的产气特征。为查明水文地质条件对煤层气富集和产气的影响,以寿阳区块15号煤层为研究对象,基于排采水离子测试数据和地下水势,分析了排采水化学特征参数、地下水势与含气量关系;结合水文控气作用分析,提出了3种控藏模式。根据不同控藏模式下煤层气井的产水、产气曲线形态及成因机制,划分了6种控产特征,并提出了相应的开发建议。结果表明：水化学特征参数、地下水势与含气量相关性显著。即矿化度、变质系数越大,钠氯系数、碳酸盐平衡系数、地下水势越小,含气量越高。水文地质条件以水动力逸散、封堵、封闭作用控制着煤层气逸散和富集成藏;水动力逸散控藏区,低含气量是煤层气井低产的主控因素,开发风险高;水动力封堵控藏区产水量普遍大。其中水动力强、低渗透率地区,易出现高产水低产气井,不建议开发;供液能力强、低渗透率易出现中产水低产气井,储层改造效果决定了开发的可行性;较高渗透率地区易出现高产水中产气,应注意排采的连续性。水动力封闭控藏区产水量小,其中低渗透储层易出现低产水低产气井,应注意储层改造的有效性;渗透率好的地区,一般为中-高产气井,应尽量保...     

寿阳区块21口煤层气钻井工程完工

<正>中国矿业报消息(2014-03-13)由河南豫中地质勘察工程公司承担的山西寿阳区块21口煤层气钻井工程日前顺利竣工。此工程历时11个月,完成钻探工作量19462 m,经业主方验收全部达优秀级。据了解,该工程共施工21口井,设计井型为煤层气参数井和定向井,地层有不同程度的漏失现象。自去年4月施工以来,该公司先     

寿阳区块15号煤高温吸附特征及其煤层气开发意义

寿阳区块15号煤的煤层气资源量可观,但部分区域含气饱和度不到70％.对部分煤芯样品进行高温吸附实验发现,在煤层压力和含气量不变的情况下,本地区的15号煤只要温度超过36.5℃即可使含气饱和度升高超过100％而解吸产出,高温解吸附特性非常明显.但根据热平衡计算,单独采用升温解吸工艺进行煤层气开发没有经济性.根据研究区的煤...     

西南地区合层开发煤层气井产水特征研究

贵州是我国煤层气资源勘探开发的重要大省,通过对贵州及周边地区的合层开发煤层气井的产水特征参数进行分析,将产水过程分为高产水、快速衰减、低产水3种类型,并从最高日产水量、累计产水量、稳定后日产水量、最低稳定日产水量和产出水来源5个方面进行系统地对比分析。研究发现,贵州煤层气井最高日产水量在2.0～23.1 m³/d,平均8.8 m³/d,周边地区最高日产水量主要集中在1.9～8.0 m³/d,平均为6.5 m³/d;累积产水量主要集中在200～1 200 m³,而周边地区多数井集中在61.9～600 m³;稳产气后产水量平均为1.85 m³/d,周边地区为0.61 m³/d;最低稳定产水量平均为1.22 m³/d,而周边地区多以<0.10 m³/d为主;根据地球化学特征发现贵州地区的产出水多为压裂液,认为产层的供水能力弱,排出水以压裂液为主,是导致产水多且呈快速衰减...     

基于三维地质建模的煤层气井产能特征分析

借助三维地质建模软件,基于寺河西区138口单采3号煤层的气井2007—2017年的产量数据,将研究区划分为A、B、C 3个区域,对比分析煤体结构平剖面分布特征与产能时空变化特征。结果表明:研究区发育原生结构为主,含少量构造煤,基本不含碎粒煤和糜棱煤;碎裂煤含量区域分布,以C区为中心,碎裂煤含量向A区和B区逐渐减少,C区>B区>A区;产能区域分布,平均日产气量A区>B区>C区,A区和B区域大部分气井产能可持续性较好,C区多分布产能衰减型煤层气井;发现碎裂煤含量虽然对煤层气井的早期产能有较大贡献但不利于产能的持续性,碎裂煤含量为18%左右的C区,早期产气量较高,衰减较快。     

贵州三甲煤矿突出煤体结构参数及孔隙特征研究

为揭示突出煤体与原生煤体微晶结构参数和孔隙结构差异,基于XRD、低温液氮吸附、压汞等实验方式并结合分形维数理论,研究了三甲煤矿突出孔洞内外煤样结构参数和分形特征。结果表明：突出煤侧链含量、芳氢率和芳碳率高于原生煤;并且突出煤具有更好的生烃潜力;突出煤芳香度I₁与I₂均大于原生煤,说明突出煤脂肪官能团高于芳香结构官能团;由于煤中稠环结构产生一定改变,突出煤有效堆砌芳香片数低于原生煤;煤化度指标有小幅度升高,说明原生煤中侧链的含量低于突出煤,导致相对的芳香环数量增大;根据压汞数据得到原生煤的综合几何分形维数为3.30,突出煤为3.37;突出煤和原生煤微孔表面积分形维数分别为2.62和2.13,小孔表面积分形维数分别为2.45和2.23。     

晋城矿区煤体结构及其测井响应特征研究

煤体结构是影响煤层气开发效果的重要因素,准确评价煤体结构是煤层气勘探开发研究的一个关键问题。根据煤体破裂的程度,参照《防治煤与瓦斯突出细则》中煤的破坏类型划分方案,将煤体结构划分为完整结构、块裂结构、碎裂结构、碎粒结构和糜棱结构,前两者为原生结构煤;后三者为构造煤。以沁水盆地南部晋城矿区典型矿井为对象,分析了不同煤体结构的测井响应特征。研究发现:随着煤体破碎程度的增高,井径、声波时差、补偿中子、自然电位值和自然伽马响应逐渐增强,电阻率、密度响应逐渐减弱;原生结构煤的自然伽马、自然电位、补偿中子、井径和声波时响应较弱,电阻率和密度响应较强,构造煤反之。     

韩城矿区煤体结构对煤层气排采效果分析

通过研究韩城矿区的煤体结构分布图以及矿区产气井的排采曲线,从单采井和合采井等不同角度综合分析了不同煤体结构对煤层气排采的作用。研究表明:原生煤结构致密、孔隙率低,内部绝大部分层理和割理为胶结闭合状态,原生煤储层不是煤层气开发的有利区域;碎裂煤内部裂隙广泛发育,张开度和连通性较好,包含碎裂煤的含气储层是煤层气开发的首选区域。     

探索井径曲线在煤体结构划分上的应用——以沁水盆地樊庄区块为例

沁水盆地高阶煤煤储层为裂隙型储层。因此,煤体结构对储层物性好坏具有很好的指示作用,但目前缺乏简单、实用的煤体结构预测方法。本文以樊庄区块为例,通过岩心观察,对比分析化验资料与井径曲线形态特征,建立了井径曲线与煤体结构的关系。研究表明,樊庄区块3号煤煤体结构主要为原生和碎裂结构,具体可划分为原生、过渡、碎裂三种类型。其中原生型煤层段无扩径现象,平均井径值19.8~24.5cm;过渡型煤层段以原生结构为主,存在局部扩径现象,平均井径值21~28cm;碎裂型煤层段全部为碎裂结构,整个煤层段均存在扩径现象,平均井径值一般大于23.5cm。不同类型的煤体结构对气井产量、煤粉产出有重要的影响。     

基于煤体结构的瓦斯运移产出特征研究

通过对瓦斯流态判别方法的分析,建立了基于GSI的流态判别方法,分析了GSI≥45和GSI45的煤体的瓦斯运移产出规律,结果显示:GSI≥65的煤体结构,层理/割理成为瓦斯运移产出的主控因素,如果存在启动压力梯度,且超过瓦斯压力梯度则会出现扩散-渗流或扩散2种运移模式;对于GSI=45~65的煤体结构,可以达到线性渗流甚至高速非线性渗流(紊流),基质块内部瓦斯依靠扩散进行运移;对于GSI45的煤体结构,其瓦斯运移产出模式为两级扩散。     

不同煤体结构煤的孔隙结构分形特征及其研究意义

煤层气的赋存和产出与煤储层孔隙系统的发育程度有关,原生结构煤层受到破坏变形后其孔隙结构特征将发生明显的变化,从而影响煤层气的吸附/解吸和扩散过程。通过对沁水盆地赵庄井田3号煤层不同煤体结构样品进行低温液氮、低压二氧化碳吸附分析和等温吸附试验,分析了不同破坏强度煤的孔隙结构和吸附性变化规律;应用试验数据和数值分形模型,揭示了不同煤体结构煤的孔隙结构分形特征及其对煤中甲烷吸附、扩散的影响。结果表明：随着煤体结构破坏强度的增大,煤的比表面积和孔隙容积均增大,50～300 nm的孔隙所占比例逐渐降低,2～50 nm的微孔和中孔以及小于2 nm的超微孔增加,超微孔为煤中主要吸附孔,孔径主要分布在0.45～0.65 nm和0.80～1.0 nm。N₂、CO₂和CH₄的吸附量随煤体结构破坏程度的增大而增加,吸附性由大到小顺序为原生结构>糜棱结构>碎粒结构>碎裂结构。微孔、中孔和大孔孔隙结构分形维数表明,构造变形后的煤孔隙结构将被简单化,破坏程度较强的煤具有较粗糙的孔隙表面(对应较高的D₁)和较为...     

潘庄煤层气区块15号煤储层物性特征研究

煤储层物性特征是影响煤层气开发成效的关键因素,文章基于潘庄煤层气区块地质、煤层气地质及煤层气勘探开发资料,采用煤层气地质理论对该区15号煤储层物性特征进行了研究。结果表明:研究区15号煤储层具有较好的含煤性和含气性,可为煤层气开发提供较好开发对象和气源保障;煤的孔裂隙系统相对发育,煤层渗透性好、渗透率高,有利于煤层气吸附、储集、扩散及渗流; 15号煤储层地层能量普遍较弱,煤储层压力为"欠压"状态,不利于驱动煤层气高效产出;煤中具有良好的吸附储集煤层气空间,煤对煤层气的吸附能力强、吸附量大,但煤层气解吸速率较低。     

沁南地区煤体结构对煤层气开发的影响

为了研究煤体结构对煤层气开发的影响,对比了沁南地区3号煤层中原生结构煤、碎裂煤、碎粒煤、糜棱煤等不同煤体结构的钻井、压裂、排采资料,并对部分煤矿进行了井下观测分析。研究发现煤体结构越破碎,井壁稳定性越差,井径、抽采孔钻屑量越大,同时,储层污染范围与井径大致呈正相关关系;碎粒煤及糜棱煤发育处,井筒周围形成厚层的水泥环,水力压裂初始施工压力将快速上升,导致水泥环破裂,同时压裂液的大量滤失会降低压裂裂缝的延伸范围,甚至导致砂堵等工程问题;在排采过程中,煤层水及煤层气均有携带煤粉的能力,易造成排采通道的堵塞,导致气井产能迅速降低,同时也容易造成裂缝闭合,降低解吸范围,煤体结构越破碎,煤粉产出越多,裂缝闭合越严重。     

煤体结构面剪切力学特性的数值模拟研究

为了研究煤体层理、割理结构面的剪切力学特性,给煤矿巷道围岩分类和围岩控制提供依据。本文以晋城矿区3号煤内的层理、割理结构面为研究对象,采用实验室试验确定了标准煤样的宏观力学参数,采用PFC软件建立了含真实煤体结构面的数值模型并模拟了不同粗糙度结构面的剪切破坏过程,采用理论分析的方法研究了结构面的细观变形破坏特征及剪切力学参数变化规律,结果表明：在低法向应力作用下,裂纹主要产生在层理结构面上较大凸起体的表面,且以拉裂纹为主;随着法向应力的增大,凸起体内部裂纹逐渐增多并连接贯通,形成明显的剪切裂隙带;随着煤体层理结构面粗糙度的增大,结构面会产生较大的剪胀变形,且沿凸起体根部会产生向试样内部延伸的宏观拉裂隙;煤体结构面模型的峰值剪应力及产生的剪切裂纹、总裂纹数量明显随粗糙度及法向应力的增大而增大,随法向应力的增大,剪切裂纹占总裂纹量的比重也逐渐升高,表明在高法向应力作用下,结构面发生的剪切破坏逐渐增多。割理会导致煤体结构面的抗剪切强度明显降低,最大减小量为0.3 MPa,降低幅度为11%,而割理分布方向的不同对煤体结构面的剪切强度基本没有影响,割理的存在会导致煤体结构面破坏时裂纹数量明显增多...     

不同煤体结构煤储层煤层气排采中渗透率变化规律研究

通过不同煤体结构煤三轴应力条件下渗透率实验,结合煤层气井产气情况,分析了排采过程中渗透率的变化规律。研究结果表明:在轴压和围压一定时,孔隙压力降低,煤储层渗透率先减小、后增加;碎软低渗煤层由于机械力学强度小,前期伴随着液面下降,破碎煤粒之间的粒间孔隙急剧闭合,造成煤层渗透率大幅度减小,后期煤体收缩效应改善渗透率作用较原始结构煤层缓慢。研究认为,煤层气井应采用分段控压、稳步降压的排采方法,使煤储层裂隙与孔隙保持一定的张开度,抵抗煤基质变形,以减缓有效应力对渗透率的损坏,增大供气面积,保证煤层气充分解吸,提高产气量。     

煤体结构与瓦斯突出关系浅析

详细分析了瓦斯的成因、赋存状态以及煤体原生结构和煤中水分、灰分、挥发分对瓦斯赋存量的控制;通过对构造煤的宏观结构特征和微观结构描述研究,指出建立一个能够将煤体结构各项性质与煤体结构参数指标(包括瓦斯涌出量、瓦斯含量、K、Δp、f、R等)内涵统一起来的综合指标评判模式,能够合理圈定瓦斯突出危险带,是今后煤体结构研究的主要方向。     

潘庄区块煤层气井网优化设计与产能预测

为科学地布置煤层气井,保证煤层气资源得到合理、充分的开发,在综合分析潘庄区块煤储层地质条件的基础上,选择该西部QN-3井为中心的1 000 m×1 000 m正方形区段作为模拟区域,模拟目的层为3号煤,运用COMET3软件,通过历史拟合校正了基础数据,基于不同井数（4～6口）设计了4种井网方案,并对各方案进行了产能数值模拟和预测。结果表明,该区最优井间距为500 m左右,最佳布井方案为正方形加心和正五边形加心,中心井可以大幅提高产量。     

基于压汞法的赵庄矿不同煤体结构煤的孔隙特征研究

选取赵庄矿3号煤层4种不同煤体结构煤的煤样,采用压汞法研究分析其煤体孔隙特征。实验表明,随着煤体破坏程度的增大,大孔孔容占比呈下降趋势,中孔、小孔孔容占比呈上升趋势,煤岩渗透性随之减小。原生结构煤、碎裂煤存在相当数量的封闭孔或孔径在纳米级以下,孔隙连通性差;碎粒结构煤孔隙连通性稍好,退汞效率在4种煤体结构中最高。     

临汾区块深层煤层气井开发层系选择探讨

对临汾区块不同产层组合气井的生产差异及主力煤层产能进行研究,为开发层系选择提供依据。首先,利用排采数据分析了不同产层组合情况下的生产效果,结果显示5号+8号煤合采井的生产效果最好,单采5号煤井的效果次之,单采8号煤井的效果最差。其次,基于渗流的基本原理、产出剖面测试资料、部分封层井与水平井的生产情况以及主要煤层开发潜力分析,进一步研究了5号煤和8号煤层的生产能力,结果表明5号煤层主力产气层,8号煤为主要产水层。在此基础上,通过综合对比分析,探讨了开发层系的选择问题,提出以5号煤单采、8号煤作为层间接替的开发建议。