焦作矿区煤层气赋存特征及开发利用前景

煤层气富集与地质条件和储层特征密切相关。利用煤田勘查和矿井生产资料,分析了焦作矿区二₁煤煤层气赋存地质条件、赋存特征和储层特征;研究表明,区内煤层气含量与煤层埋深、围岩气密性呈正相关,与水文地质条件呈负相关,并受构造条件制约;预测矿区中部断块和南部断块二₁煤煤层气资源丰富,有较好的开发利用前景。由于煤层渗透率较低,煤体结构变化较大,部分地段不利于通过压裂产生有效延伸长度和导流能力的裂隙,需要进一步探索成井工艺和储层改造措施,以提高煤层气产能。     

寺河井田煤层气储集层评价——以3号煤层为例

煤层气储集层特征研究和评价是煤层气勘探开发战略选区的关键环节,文章采用瓦斯地质理论,对寺河井田3号煤层的含气性、含煤性、煤储层压力、煤层孔渗性及水文地质条件等煤层气储集层物性及特征参数进行了分析和研究,并采用模糊综合评价法对其进行了定量评价。结果表明:"3号煤层是煤层气的良好储集层,亦是煤层气勘探开发有利储层"。     

沁水盆地樊庄区块煤层气直井产能的地质控制机理研究

煤层气产能受地质条件及开采方式的影响,与煤储层渗透率、地下水流体势等因素有很大的相关性,煤的非均质性、含气性等因素导致煤层气产能区域差异十分明显。相邻煤层气井井控范围的重叠和联通对煤层气井产能的影响也较为突出。本文通过分析研究区的地质条件及生产特征,研究了监测区渗透率与地下水流体势、煤层气井产能与关键地质因素的关系,总结了关键地质因素对煤层气直井产能的控制机理。     

煤储层开发动态地质评价理论与技术进展

项目组以沁水盆地、鄂尔多斯盆地等为研究对象,取得了煤层气高产井区地质控制模式、煤储层物性动态规律与数学模型、多层叠置含煤层气系统、煤层气开发解吸阶段数值描述等4项理论认识;形成了煤层水及孔隙低场核磁共振表征、煤层气有利建产区地质综合评价、多层叠置含气系统煤层气递进排采地质设计、煤储层开发地质动态评价等4项评价技术;研发了多煤层多场耦合煤层气开采物理模拟试验系统、煤层气直井流体参数探测仪、煤层含气量天然源超低频电磁探测仪等3套装备,初步形成了适合于研究区地质条件的煤层气开发地质保障技术体系框架,为满足煤层气大规模开发需求提供了参考。     

中—高煤阶煤层气系统物质能量动态平衡机制

基于中—高煤阶煤储层欠饱和特性及煤层气井生产数据,以临界解吸压力为关键参数节点,揭示了中—高煤阶煤层气系统物质能量动态平衡机制及其对煤层气开发过程的控制作用。结果表明:基于上述机制可以实现储层压力和含水饱和度实时监测、煤层气井单井可采储量计算、储层渗透率(包括绝对渗透率、相对渗透率、有效渗透率)动态预测、产能动态数值模拟等4方面现场需求;煤储层相对含气量(吸附态气体饱和度)越高,储层压力与含水饱和度下降越快,煤层气越容易解吸产出;临界解吸压力后,煤层气井生产时间越长,储量计算准确性越高;在整个煤层气生产过程中,煤储层渗透率被统一为储层压力的函数,欠饱和相渗曲线能更好地反映煤储层正负效应及气体滑脱效应;在产能预测方面,欠饱和相渗模型较饱和相渗模型更加准确,精确度更高。     

樊庄区块煤层渗透率模拟评价及地质控制分析

以沁水盆地樊庄区块为煤储层渗透率模拟评价研究区,以区内已有的大量区域地质、煤田和煤层气地质资料为基础,基于煤层气储层数值模拟软件COMET3,进行煤层气井排采数据反演及储层渗透率等重要参数的获取,采用单井与井组排采数据历史拟合方法,对研究区20余口煤层气井进行了储层渗透率模拟评价,定量评价各地质因素对煤储层渗透率的控制程度,查明了研究区内部分地区储层渗透率的各向异性及其变化规律,为下一步的煤储层改造提供了参考和依据。     

松河井田煤层气井产能数值模拟

为研究煤储层压力特性对煤层气井排采及产能的影响,针对松河井田煤层气GP井组,采用COMET3数值模拟软件进行产能模拟及预测,在此基础上分析煤储层压力特性。结果表明:孔隙度和渗透率对产气量的参数敏感性较强,对产能影响较大,应注重储层改造工作。     

樊庄区块开发过程中煤储层渗透率动态变化特征

为了查明煤层气开发过程中煤储层渗透率动态变化特征及其与产能的耦合关系,在揭示开发过程中煤储层渗透率动态变化机理,推导渗透率计算方法基础上,结合沁水盆地南部樊庄区块煤层气井开发实际,反演了不同开发井区、不同产能类型井开发过程中煤储层渗透率的动态变化特征。研究表明:建立的孔隙度-渗透率模型可以有效反演煤层气开发过程中的渗透率动态变化。开发过程中煤储层动态渗透率伤害率受应力敏感和基质收缩效应共同制约,与储层压力、含气量和原始渗透率关系密切。煤储层渗透性和产气能力的协同良性发展是实现高产稳产的关键,缓慢连续的排采、适中的高储层压力、高含气量和较高的原始渗透率是保证储层后期渗透率出现反弹现象的重要因素。     

广义有效应力在煤岩多相耦合渗流评价中的应用

基于对多孔介质流-固耦合力学特征的分析,引出了广义有效应力原理,提出了广义有效应力系数α概念。认为广义有效应力是对煤储层多相耦合渗流力学作用的综合表征。储层多相耦合的宏观动力强度特征可以通过α来集中反映。讨论了煤岩渗透率动态预测的2种方法:数学模型法和直接拟合法。研究认为直接拟合法不必考虑储层内部的各种耦合机制,操作简单易行。总结出可通过拟合的渗透率一般方程求取α的3种方法:方程变形法、Cross--plotting法和微分法。经实例运用Cross--plotting法和微分法对α进行求取,并讨论煤岩的广义有效应力特征,证实了对α及广义有效应力原理理解的正确性,广义有效应力原理在评价煤储层固-流复杂耦合过程中准确预测渗透率变化。     

基于核磁共振弛豫谱的煤储层岩石物理与流体表征

为了揭示与煤层气高效开发中储层多相流作用等科学问题,需要探索一种针对性的煤储层特性无损分析新技术。从理论和技术2个角度讨论了核磁共振弛豫时间分析技术在煤储层岩石物理及流体分析中的应用,研究建立了基于低场核磁共振的煤的孔隙度、渗透率、孔隙结构、润湿性、甲烷等温吸附曲线的精细定量综合表征技术体系;论证了采用核磁共振弛豫分析来有效识别煤中"多态甲烷"(游离态、吸附态和孔束缚态)和"多态水"(表面吸附态、孔内毛管束缚态和自由态水)的理论与方法;提出了注CO_2置换煤层流体效率的理论评价模型。为进一步开展煤层气开发过程中气、水多相介质相互作用与储层综合动态研究提供了技术保障。