我国低煤阶煤层气成因类型及成藏模式研究

基于国内外低煤阶煤层气的富集特点和成藏理论的追踪,对我国低煤阶煤层气的成因类型和成藏模式展开了研究。结果表明,我国低煤阶煤层气藏成因类型有热成因、生物成因和混合成因;煤储层特征包括埋藏浅、含气量低、厚度大、渗透率高且易改造及与其它油气共生等特点;前人从岩性、构造条件及煤储层所处位置、水文地质条件等对低煤阶煤层气的成藏模式进行了划分。基于以上研究,认为应以动态的观点来认识和探讨以有利成煤相带为煤层气富集的物质基础、以构造体为煤层气运移压差和以水动力条件为气源补给和封盖的条件的低煤阶煤层气成藏模式。以东北依兰盆地为例,结合我国低煤阶煤层气盆地的地质特征和前人研究成果,建立了我国低煤阶煤层气的成藏富集模式,即原生成因和次生成因叠合下的斜坡区成煤优势相带高富水区的煤层气富集模式。     

新疆低煤阶煤层气勘探选区评价标准的探讨

新疆煤层气资源丰富,加强煤层气主控因素和优选有利的勘探目标是新疆煤层气获得突破的关键因素。作者针对新疆低煤阶煤层气的特点,探讨了新疆煤层气地质选区评价的关键因素及新疆低煤阶煤层气地质选区评价方法。煤层气地质选区评价方法可分为两步走,第一步为综合选区阶段,应用一票否决制进行有利区选择,第二步为有利区预测阶段,根据有利区预测标准,应用预测公式进行分级,评价煤层气勘探目标区,为新疆煤层气产业大发展打好基础。     

新疆低煤阶煤层气的特殊地质条件及研究方向

国外煤层气总产量中占比超过40%的低煤阶煤层气产业,在中国仍处于科研攻关、试验性开发阶段。新疆地区的五大沉积盆地(群)是中国低阶煤的主要赋存区域,煤层气资源丰富,勘探程度较低。新疆地区特殊的盆地构造特征及演化历史、煤系地层沉积特征及气候环境等因素,造成低煤阶煤层气的成藏地质规律不同于国内外任何一个煤层气盆地,需要通过理论创新及实践来建立本区域的煤层气成藏地质理论体系,并建立相应的煤层气开发工程技术体系。随着成藏地质理论及工程技术的逐渐成熟,新疆地区的低煤阶煤层气产业将大有作为。     

我国低煤阶煤层气地质特征及最新进展

为了更好地加快我国低煤阶煤层气勘探开发,在借鉴国外成熟低煤阶开发技术基础上,总结了适合我国低煤阶地质特征的相应技术。目前我国的煤层气开发已经从试验阶段进入了小规模商业化生产阶段,但大部分勘探开发工作都集中在沁水盆地高煤阶地区,低煤阶地区的勘探开发尚处于起步阶段。而低煤阶地区煤层厚度大、渗透性好、资源量大以及常规油气与煤层气共生的特点,加之国外低煤阶盆地成功的商业开发,使其具有十分良好的前景,是我国煤层气下一步勘探开发重点。当前形成适应我国低煤阶储层的技术体系成为我国低煤阶煤层气勘探开发成功的关键因素。     

浅议天然气、煤层气、页岩气成藏特征及勘探开发

煤层气和页岩气是非常重要的非常规天然气藏。天然气、煤层气、页岩气三者在成藏特征、成藏机理和勘探开发上既有相似性又有差异性。对比分析表明,常规天然气藏需要有生、储、盖的合理组合,勘探开发技术成熟,工艺较简单,生产周期一般较段;煤层气、页岩气气藏表现为自生、自储、自保的特征,煤层气藏为吸附成藏机理,页岩气藏自身构成了从吸附聚集、膨胀造隙富集到活塞式推进或置换式运移的机理。煤层气勘探开发较常规页岩气复杂,初期产量低,但生产周期长;页岩气主要采用水平井和压裂技术开采,开采周期最长。     

新疆中低煤阶煤层气勘探开发技术难点及发展方向

新疆煤层气资源丰富,已初步实现产业化,但仍存在地质条件复杂、游离气评价手段缺乏、有利区评价难度大、工程技术与地质条件的匹配性研究不足等难题。为促进新疆煤层气产业发展,文章指明煤层气产业发展需要重点关注四大方面：煤系气综合勘探开发、深部煤层气勘探开发、煤层气田增产与提高采收率技术、“煤层气开发-煤炭地下气化-碳存储”滚动作业模式。     

新疆低煤阶煤层吸附能力对煤层气开发影响因素分析

煤的吸附特征是评价煤储层储集特征、煤层气解吸、扩散和渗流的基础,吸附-解吸性能对煤储层含气性和煤层气井的产能具有重大影响,是评价煤储层开发潜力的重要参数。通过采集样品采用等温吸附实验获取煤储层吸附参数,评价新疆主要煤田煤层的吸附特征,发现新疆煤层以低煤阶为主,低煤阶煤储层储气能力较好,且易于解吸,有利于煤层气的开发,煤层气开发潜力好,希望对新疆低煤阶煤层气开发具有指导意义。     

低煤阶煤层气藏水文地质条件的物理模拟

采集低煤阶煤岩样品,利用煤层气成藏模拟装置模拟了低煤阶煤层气藏的水文地质条件,探讨了动力条件及地下水化学特征对煤层气保存、富集及成藏的影响.结果表明：强烈的水动力交替作用使煤层气藏中的甲烷碳同位素变轻,甲烷含量降低,N₂和CO₂含量增大,这对煤层气成藏不利;低煤阶褐煤倾向于低矿化度,有利于生物气的生成和低煤阶煤层气的富集成藏.     

呼和湖凹陷低煤阶煤层气保存条件研究

保存条件是煤层气成藏最重要的影响因素之一。煤层顶底板是煤层气逸散最直接的屏障,是煤层气聚集成藏的直接控制因素。通过对研究区大二段两套主力煤层C1-1和C2-2开展波形地震相反演预测,结果表明出主力煤层上覆泥岩全凹陷均有分布,整体上呈由北向南呈增厚的趋势,其中C2-2中部局部较厚,综合认为研究区南部煤层气保存条件好,是煤层气勘探开发的有利区,为进一步煤层气的评价和开发提供有力的地质依据。     

我国低煤阶煤煤层气地质研究综述

针对当前我国低煤阶煤煤层气尚未实现区块、盆地层次上商业化开采的现状,为加深对以"可采性"为核心的低阶煤层气开采地质条件的认识,从低煤阶煤煤层气成因、煤储层特性、煤层气成藏模式等方面,系统总结了我国低煤阶煤煤层气基础地质特征研究的最新进展,并指出了研究过程中所存在的问题及今后的发展趋势。结果表明:低煤阶煤煤层气具有3类成因及多气源补充的特点;煤储层宏观裂隙张开程度及连通性好,基质孔隙度较大,具有吸附时间短、解吸效率高、扩散量低,扩散系数和扩散率较高,渗透率偏低的特征;气源补给与保存条件是控制低阶煤含气量的关键。目前低煤阶煤煤层气勘探开发仍需解决4个方面的地质问题:1以现有的工艺技术水平界定低煤阶煤煤层气形成工业气流的含气性参数下限;2通过储层敏感性评价及主控地质因素研究实现储层可改造性预测;3三相态时空分布规律及各相态的地质控制因素是探寻低煤阶煤煤层气富集规律及有利地质条件的核心问题;4建立以"可采性"为核心的低煤阶煤煤层气可采地质模式与地质选区评价体系。     

煤粉产出对高煤阶煤层气井产能的影响及其控制

从实际资料入手,应用扫描电镜,测井解释等方法,系统研究了煤粉产出的机理,分析了煤粉产出对煤层气井产能的影响,并积极探索控制煤粉产出的方法.研究认为:煤粉产生的主要原因包括地应力变化导致煤岩基质破裂、钻井工具研磨及压裂支撑剂的打磨,并与煤岩性质密切相关;软煤层是煤粉的主要来源,其黏土矿物成分高达16.75%~22.53%,电阻率比原生结构煤低一个数量级,基本在1 kΩ·m以下,而自然伽马、声波时差明显偏高;水平钻井和压裂射孔避开软煤层段施工与使用高圆度压裂支撑剂等是降低煤粉产出的有效方法,应用防砂泵以及科学的排采技术可以有效降低煤粉产出对煤层气产能的负面影响.     

低渗透煤储层煤层气开采有效技术途径的研究

概括地介绍了通过实验提示的三维应力作用下,煤体基质岩块与裂缝的渗流物性规律,据此提出三维地层压力是导致煤层渗透性降低的主要因素。基于实验、理论与数值分析,论述了水力压裂技术在改造低渗透煤层中的局限性,其机理是水力压裂技术仅能在煤层中产生极少量的裂缝,而且在压裂裂缝周围还会产生应力集中区,该区事实上成为煤层气开采的屏障区;本煤储层割缝,使煤层卸压的同时,还产生大量裂缝,是改造低渗透煤储层的最有利的技术方向,并研究了有效的割缝高度。     

不同煤阶煤储层应力敏感性差异及其对煤层气产出的影响

通过开展鄂尔多斯盆地东缘高中低煤阶不同含水饱和度煤储层应力敏感性实验,研究了煤储层渗透率动态变化规律及其对煤层气产出的影响。实验结果证实:不同煤阶煤储层渗透率随有效应力的增加均呈现负指数函数降低的规律。在有效应力小于5 MPa时,煤储层渗透率随有效应力增加快速下降73%~95%,平均87%,煤储层应力敏感性最强;有效应力在5~10 MPa时,渗透率随有效应力增加而较快下降5%~18%,平均10.4%,煤储层应力敏感性较强;而当有效应力大于10 MPa后,渗透率随有效应力的增加下降速度减缓,应力敏感性减弱。实验结果表明中高煤阶煤储层应力敏感性随有效应力增加要弱于低煤阶。随着煤样含水饱和度的增加,煤储层应力敏感性也逐渐增强。根据煤储层渗透率动态变化规律提出了煤层气井排采过程中应遵循缓慢—保压—持续的排采工作制度,才能获得煤层气最大产出量。     

水文地质条件对煤层气斌存的控制作用

水地质条件对煤层气赋存、运移影响很大,对煤层气的开采至关重要。从分析实际资料出发,论述水地质条件对煤层气赋存的控制作用,提出了水地质控气特征的3种作用形式：水力运移逸散作用;水力封闭作用;水力封堵作用。其中,前一种作用导致煤层气散失,后两种则有利于煤层气保存。     

地应力对煤层气井水力压裂裂缝发育的影响

以晋城矿区西部3号煤层的地应力及煤岩的力学性质数据为基础,采用数值模拟方法求解了不同地应力条件下井壁处及天然裂缝缝端的破裂压力,分析了地应力对水力压裂起裂压力、起裂位置的影响。研究发现:起裂压力和起裂位置不但与地应力方位有关,而且与地应力大小有关;随水平主应力差系数增大,天然裂缝与最大水平主应力间的夹角对破裂压力的影响程度增大。对于晋城矿区西部3号煤层,当水平主应力差系数大于0.84时,易产生较为平直的水力主缝;小于0.47时,易于产生网状裂缝;在0.47~0.84时,起裂方位与天然裂缝的分布有关。不同地区,用于判断起裂方位的水平主应力差系数不同。     

The control of coal mine gas and coordinated exploitation of coal bed methane in China

Based on the characteristics of the coalfield geology and the distribution of coal bed methane (CBM) in China, the geological conditions for exploiting the CBM and draining the coal mine gas were analyzed, as well as the characteristics of CBM production. By comparing the current situation of CBM exploitation in China with that in the United States, the current technology and characteristics of the CBM exploitation in China were summarized and the major technical problems of coal mine gas control and CBM exploitation analyzed. It was emphasized that the CBM exploitation in China should adopt the coal mine gas drainage method coordinated with coal mine exploitation as the main model. It was proposed that coal mine gas control should be coordinated with coal mine gas exploitation. The technical countermeasure should be integrating the exploitation of coal and CBM and draining gas before coal mining.     

不同阶煤超临界CO2驱替开采CH4试验研究

由于地质成因与孔裂隙结构的差异,不同阶煤的渗透性与驱替开采CH 4效果不同。为研究超临界CO 2在不同变质程度煤体中驱替开采CH 4的效果,利用尺寸为100 mm×100 mm×200 mm的原煤试件,在恒定的温压(50℃,25 MPa)条件下,以10 MPa超临界CO 2驱替压力对4种不同变质程度的煤(弱黏煤、气煤、1/3焦煤和无烟煤)展开试验研究,结果表明:①不同煤阶煤体的孔隙形态与发育程度有较大差异,弱黏煤孔隙类型以墨水瓶型为主,无烟煤孔隙为狭缝型,而气煤与1/3焦煤则为楔形或平行板孔;对比孔隙比表面积,无烟煤与弱黏煤相对较高,分别为259.6510,154.0669 m 2/g,而气煤与1/3焦煤较低,分别为71.2359,41.4201 m 2/g;②煤渗透率受成矿地质环境和构造活动等导致的煤体结构、变质程度、裂隙发育程度、煤岩组成等多种因素的影响,在相同的有效应力下,4种测试煤样渗透率随变质程度升高而逐渐降低,驱替过程中CO 2注入量也随变质程度升高而降低,在25 MPa围压、10 MPa注入压力条件下,弱黏煤、气煤、1/3焦煤和无烟煤的渗透率分别为4.58×10-18,2.75×10-18,0.91×10-18和0.05×10-18 m 2,驱替实验结束时,CO 2注入量分别为18.13,6.45,5.01和0.78 mol;③4种煤试件的CH 4产出率和CO 2储存量均表现为气煤>1/3焦煤>弱黏煤>无烟煤,孔隙以楔形或平行板孔为主、比表面积较低、渗透率中等的气煤与1/3焦煤驱替置换效果相对较好,反映了超临界CO 2驱替开采CH 4效果是不同变质程度煤孔隙形态、发育程度以及渗透率的综合表现。     

澳大利亚煤层气开发现状

为了改善煤矿的安全生产状况,获取洁净能源,煤层回采前必须降低吨煤的瓦斯含量.澳大利亚通过研制相关设备、仪器,采用煤矿井下和地面抽放相结合的方法,有效降低了煤层瓦斯含量.在地面瓦斯抽放钻孔的施工中,采用对接井设计是提高地面瓦斯抽放的有效方法.通过抽放,煤层回采前,瓦斯降到9 m3/t以下,二氧化碳含量降到5 m3/t以下,并结合地面采空区抽放以及煤矿井下风排瓦斯,确保煤矿的安全生产.2004-2005年,澳大利亚采煤业的百万吨死亡率降为零.地面瓦斯抽放对接井的设计与施工方法值得学习和借鉴,以提高我国地面瓦斯抽放的效率,降低抽放成本.     

基于注入压降法的煤层气指标试井试验

为了准确地测出煤层气的指标参数,将注入压降法应用于煤层气指标测试中,应用预先设计好的试验流程及试验设备对煤层进行注水测试.介绍了注入压降在煤层气测试中的应用情况,进行了基于注入压降法的煤层气指标试井试验.试验结果表明,注入压降法的煤层气指标试井试验在煤层气测试中是非常有效、普遍的方法.