地质导向技术在煤层气开发中的应用

传统的煤层气开采方式为地面直井排水降压开采,但这种方式开采煤层气单井产量低、经济效益比较差。采用水平井开发煤层气能够增加区块煤层控制面积,提高单井产能。目前沁水盆地北部煤层气开发已布置多口U型开发井。为了实现低成本高效开发,随钻测井参数仅有方位伽马。通过采用地质导向技术,保证水平井水平段轨迹钻入目标煤层内,提高煤层钻遇率。     

“U”型井开发煤层气适应性研究

国内外煤层气研究成果和生产实践证明,需要不同类型的钻井开发煤阶、含气量、含水量等关键参数相异的煤层,以实现煤层气产能最大化。作为一个新的钻井类型,研究"U"型井适合钻探的煤层类型对于提高其产能,实现中国煤层气产业化至关重要。为此,选取沁水、鄂尔多斯盆地等中、高煤阶盆地,根据其地质资料及煤层气生产资料,从煤阶、煤层厚度、煤割理与钻进方向关系、含水量、煤层倾角等方面阐述了"U"型井钻井适应性,认为低煤阶煤层因硬度、密度低,采用"U"型井钻探容易引起坍塌;"U"型井采用两井连通、地质导向、远距离穿针等新技术,而厚煤层在有效使用这些技术的同时,更容易实现在煤层中钻进;"U"型井具有水平井和直井两个井口,可以更有效排出高含水煤层中的承压水,同时也可利用煤层坡度,将直井设置在煤层下倾方向,利用重力排水采气;"U"型井中的水平井具有方向性,垂直于面割理方向钻进可以获得较大产能。以上研究成果表明:"U"型井可以有效开发割理发育、具一定倾角、高含水的中高煤阶厚储层。该研究成果为"U"型井高效开采煤层气指明了方向。     

低渗透煤层气井产能数值模拟研究

在煤层气开采过程中,设计合理的开采流程可减少开采过程造成的煤层损伤,这是提高煤层气井产量的关键。叙述了煤层气储层特征及运移产出机理,利用Comet3软件进行了低渗透煤层气井产能数值模拟。     

灰色关联分析在阜康西区煤层气产能地质影响因素评价中的应用

阜康西区构造上位于准噶尔盆地东南缘博格达山山前断褶带,阜康向斜的仰起端。依据区块内40口煤层气探井的测井、录井、分析化验和地震等资料,在单因素否决评价的基础上,利用灰色关联分析法,对影响煤层气井产能的各个地质因素进行分析,并与专家打分评价结果做了对比。结果表明:各地质影响因素与日均产气量的关联度为0.4125~0.8247,即各地质因素对日均产气量均有影响,其中煤层渗透率、煤层埋深以及水动力条件是影响矿区内煤层气井产能最为显著的三个因素;煤体结构、煤层厚度的影响程度中等;解析压力梯度、煤层含气量以及储层压力梯度的影响程度最弱,可忽略不计。通过对比灰色关联分析法评价结果与专家打分评价结果可知,二者差异率为34.4%,通过实例对评价结果可靠性进行验证,结果表明灰色关联分析法的评价结果更加准确可靠。     

地质研究在煤层气U型井中的应用及实例分析

煤层气勘探开发实践表明,与煤层气地质条件、储层特征相适宜的钻井方式是有效提高单井产量的必要步骤。U型井作为煤层气开发的一种新型井型,其优点是能最大限度的沟通渗流通道,增大单井控制储量,依靠重力场作用实现排水采气。U型井在我国的施工井数相对较少,截至2013年底,在我国共施工80多口,分布范围主要集中在沁水盆地和鄂尔多斯盆地东缘,施工区目的煤层煤阶主要为中低-中高阶煤,单井最高日产气量在12000m3左右,大多数井日产气量在300~3000m3之间,整体产气效果差异较大,主要缘于U型井自身的工艺难度较高和对钻前地质研究程度重视不够。为保证U型井顺利施工,钻前需要对邻井基础资料进行收集、整理,掌握煤层变化规律,确定对比标志层,并预测目的层位垂深,选择最佳中靶位置。以DJ2井为例,重点分析井区构造特征、煤层展布和发育情况,以及煤层结构、煤体结构特征,将石盒子组骆驼脖子砂岩和山西组3号煤层作为标志层,依据生产井目的层的深度和地层倾角变化计算出中靶位置,同时分析了水平段调整点和调整幅度,评价结果有利于DJ2井的顺利施工。     

贝叶斯判别法在煤体结构判别中的应用

煤体结构是判断煤层渗透性的有效标志,分为Ⅰ类原生结构、Ⅱ类碎裂煤、Ⅲ类碎粒煤、Ⅳ类糜棱煤,其判别大多采用岩心直接观察法,但如果同一研究区内煤体结构变化复杂,仅靠少量的勘探取心钻孔难以准确判别煤体结构。为提高煤体结构判别的准确性,提出借助测井曲线数据,应用贝叶斯(Bayes)判别法来判别煤体结构的方法。以鄂尔多斯盆地某煤层气田山西组2号煤层为例,对比分析不同煤体结构岩心与测井曲线的响应关系,通过统计分析选择深侧向电阻率曲线、密度测井曲线、井径曲线、浅侧向电阻率曲线、深浅侧向电阻率曲线差值、自然伽马曲线作为煤体结构判别的最优化测井组合;依据贝叶斯判别法,选取22组训练样本构建了Ⅰ类、Ⅱ类和Ⅲ类煤体结构类型的测井响应模型,通过15组样本验证了其在煤体结构判别中的准确性。所构建的煤体结构测井响应模型对煤层气选区评价、煤层气开发井位部署以及煤层气井产能差异性分析具有重要指导作用。     

井壁和地层骨架力学稳定性分析和完井方式选择

通过对井壁力学稳定性、地层骨架出砂机理和判断方法等的分析,得出了地层力学稳定性和骨架出砂、防砂对完井方式选择的判断方法和标准①可以通过Bradley井眼周围应力计算方法和Von·Mises剪切破坏理论法判定井眼是否会发生力学上的不稳定,从而作出裸眼完井或支撑井壁的完井方式的选择;②根据岩石破坏理论,当岩石的抗压强度小于最大切向应力时,井壁岩石不坚固,将会引起岩石结构的破坏而出砂,据此可判断在各种生产压差下地层骨架砂是否会遭到破坏,从而选择合适的防砂完井方式.同时,分析了注水、压裂、酸化、稠油、防砂方式、垂直或高陡角裂缝油层、层间压力差异大小等因素对力学稳定性分析的影响.     

丰海煤矿深部煤炭开采覆岩破坏及地表沉陷规律

通过对丰海深部煤炭资源的地层及煤层赋存条件、构造形态、工程地质、煤层顶板的破坏特点与规律的分析．利用相似材料模拟试验和利用数值模拟分析法,研究深部煤炭开采的覆岩破坏及地表沉陷规律。     

二氧化碳封存

正二氧化碳封存的方法一般可分为地质封存和海洋封存两类。地质封存一般是将超临界状态(气态及液态的混合体)的CO2注入地质结构中,这些地质结构可以是油田、气田、咸水层、无法开采的煤矿等。IPCC的研究表明,CO2性质稳定,可以封存相当长时间。若地质封存点经过谨慎的选择、设计与管理,注入其中的99%的CO2都可封存1000年以上。把CO2注入油田或气田用以驱油或驱气可以提高采收率(可提高30%~60%的石油产量);注入无法开采的煤矿可以把煤层中的煤层气     

浅析注CO_2提高煤层气采收率技术

煤层是一种具有复杂双孔隙的储集层,既是煤层气储存的主要空间,也为煤层气运移提供了通道。我国煤层气主要的排采方式为排水降压,在排采过程中,储层压力降低使储层中的流体丧失了流到井筒的能力,而且当储层水饱和时,水的大量产出使甲烷产出时间严重滞后,可向煤层中注入CO_2以提高煤层气的采收率(CO_2-ECBM)。CO_2-ECBM技术主要是通过提高甲烷解吸和扩散速度来实现的。大量研究证实,注入的CO_2大部分可被煤层吸附,从而显著提高煤层气的采收率,但目前该技术尚不成熟,且成本较高,只进行了先导性试验,还未得到商业化应用。对待开采煤层,必须通过大量的试验,研究煤层气采收率与注气成分、注入量、注气压力之间的关系,并进行数值模拟,以确定生产井煤层气采收速率与注气工艺参数和储气参数等因素之间的关系,寻找提高煤层气采收率的最佳注气方案。     

煤层气产业开发与环境保护探讨

在能源储备方面,我国属于富煤贫油国家,煤层气作为一种清洁的天然能源,在我国的存储量达到30万m2以上,在世界范围内位居前列;近年来,我国逐渐加强对于煤层气开采利用的重视程度,从而有效促进了煤层气资源的开采、运输和利用。相对于天然气开采而言,煤层气资源的开采与之存在较大差异,必须要通过钻井、煤层压力、排水采气以及集输等生产环节,在煤层气开采的过程中,压缩站、井场和外输管道较多,如此会在一定程度上破坏矿井周边环境,使得生态环境恶化,甚至导致土壤沙化、水土流失的情况。分析当前煤层气开采过程中对于环境的影响,并针对性的寻找相关解决措施,有效降低煤层气开展过程中对周边环境产生的影响,促进煤层气能源的可持续发展利用。     

芦岭煤矿瓦斯地质规律研究

基于地质构造、井田地质条件、煤层变化和应力场等对瓦斯地质特征的控制作用．对芦岭煤矿瓦斯的保存条件进行了分析。结果表明,区域构造是影响芦岭井田8煤瓦斯赋存和运动的全局主导因素;瓦斯赋存和涌出条件同时受到井田小构造、8煤层煤体结构、煤厚及其变化的控制和影响。     

煤层气——一种充满希望的潜在能源

<正> 煤层气,又称煤田气或煤田甲烷,是煤成天然气的一部分。它就是煤矿在采煤时所遇到的瓦斯或沼气。煤成天然气或煤成气是在成煤过程中所产生的可燃性气体。一部分煤成气运移到周围岩层,形成煤成气天然气田,一部分散失在大气圈或水圈中,但是还有相当可观的一部分煤成气被吸附在煤体表面,或被约束在煤体内细微的孔隙之中。保留在煤层内的这一部分煤成气就叫做煤层气。由于煤层气的产状不同于一般的天然气,开采也比较难,在传统的石油行业中,往往对煤层气不予重视;而在煤炭行业中,由于煤田瓦斯是煤矿安全生产中的一个重大隐患,人们也不把它作为一种可利用的资源。为了排放和利用煤矿井下的瓦斯,多年     

火烧铺矿区煤层气地质特征与甜点区优选

煤层气甜点区是对煤层气开发有利区更细化、更深入的分析研究之后,优选出的最有利于煤层气勘探开发的区域,可为煤层勘探开发实施阶段中提供较为有效的资料参考。通过对火烧铺矿区煤层埋深、煤层含气量、煤层累计厚度以及构造复杂程度等4个因素进行分析,研究了该区煤层气赋存的地质特征,并采用分步筛选法,针对每个因素,分析其对煤层气勘探开发的影响程度,进行等级划分,然后对每个等级赋值,最后根据每个单元的综合得分优选出煤层气甜点区。结果表明,研究区煤层埋深1000m以浅,含气量和煤层累计厚度均随埋深的增加而增大,即沿西南—东北向呈逐渐增加的趋势;东北部和东南部构造简单,利于煤层气开发,中部构造复杂不利于煤层气的开发。根据煤层地质特征,在火烧铺矿区内优选出2个Ⅰ级甜点区、1个Ⅱ级甜点区和1个Ⅲ级甜点区。     

贵州威宁县龙街向斜煤矿开采技术条件分析

阐述了龙街向斜煤矿的水文地质条件、工程地质条件、环境地质条件,并对煤层的顶底板、煤层倾角、煤层瓦斯、地温等影响开采的技术条件进行初步分析。结果表明：煤层顶底板工程地质特性、水文地质特性及煤层瓦斯的富集对煤矿开采影响较大;矿区地温为正常区,其影响较小。     

煤层气井杆管偏磨治理对策

在煤层气排采的过程中,管杆磨损已经成为造成排采中断的主要影响因素,而排采中断势必会造成煤层气井产气量的下降,严重制约了对煤层气井的产能评价,通过对煤层气定向井的偏磨特征,根据煤层气井生产实际中杆管的偏磨情况分析,对杆管结构进行针对性优化,并优化了扶正器的类型和位置,形成了煤层气井防偏磨配套措施,达到了延长修井周期的目的.     

河南濮阳城西王三寨二1煤层煤质特征及矿山开采环境预测

通过濮阳城西一滑县王三寨一带可采煤层的煤质特征和工艺性能的勘查研究、分析,认为二。煤层属半亮型-半暗型煤。具有特低硫、低磷无烟煤,发热量较高的特点。通过对工作区二1、-14煤层的水文地质条件、工程地质条件、煤质特征、工艺性能等几个方面的认识来分析煤层的开采技术条件,预测未来矿井开采引起的环境地质问题。     

煤层气靶区勘查及开发施工若干技术分析与探索

通过煤层勘查开发工作中的靶区选择,井眼工程、煤层气增产改造技术(压裂)、排采等程序进行分别分析与探索,有效提高煤层气资源的开发与利用率。同时,加强地质评价,结合靶区煤层气条件,合理确定煤层气生产潜力,明确井眼施工以及煤层气增产改造技术(压裂)工艺和煤层气排采降压等核心技术要点,为今后煤层气勘查及研究提供有利的技术保障及参考价值。     

河南濮阳城西王三寨二1煤层煤质特征及矿山开采环境预测

通过濮阳城西-滑县王三寨一带可采煤层的煤质特征和工艺性能的勘查研究、分析,认为二1煤层属半亮型～半暗型煤,具有特低硫、低磷无烟煤,发热量较高的特点。通过对工作区二1、一1、4煤层的水文地质条件、工程地质条件、煤质特征、工艺性能等几个方面的认识来分析煤层的开采技术条件,预测未来矿井开采引起的环境地质问题。     

形状因子法在垂直U型埋管传热分析中的应用

竖直U型埋管热交换器是地源热泵系统的重要组成部分。文章以能量平衡为基础,采用传热学中的形状因子法,针对某一常用结构形式的地埋管换热器热阻和换热量进行了数值计算。在此基础上,重点分析了钻孔深度、孔内的管间距、地埋管进水温度和土壤温度对换热器热阻和换热性能的影响,旨在为竖直U型地埋管换热器的设计和工程应用提供必要的参考。