煤层气储层几何模型及其应用

根据对煤体的宏观与微观观测,对原有煤层气储层几何模型进行了修正和完善,并建立了针对构造煤的储层几何模型,将原有的单一直径球形基质孔隙模型扩展为双直径球形孔隙模型,同时对两类几何模型的适应条件进行了论述,最后指出的双直径球形孔隙内煤层气的扩散方程揭示了构造煤储层煤层气运移产出机理.     

刘家勘探区煤储层特征及煤层气开发条件研究

研究了刘家勘探区煤储层特征及煤层气开发条件，认为研究区煤储层的煤级，孔隙性和渗透性相对较低，但地质构造简单，煤层气资源丰度高，煤储层厚度，含气量，含气饱和度，甲烷浓度，临储压力比，临界解吸压力等都较高，压力梯度基本正常，可采性以及煤层气开发和利用前景条件较好。并已被煤层气井排采试验结果所初步证实，同时，中也就区内今后的煤层气开发工作提出了某些建议。     

煤层气成藏的构造应力场研究

构造应力场是控制煤层气成藏极为重要的因素，深入探讨不同性质构造应力场对煤储层的改造及控制机理，将会为煤层气勘探前景评价提供重要的理论基础．本文在区域构造应力场研究的基础上，分别探讨了不同性质构造应力场的作用特征及其对构造发育、构造展布、构造组合及构造变形的控制作用；分析了不同性质构造及其组合、应力-应变环境对煤储层的改造作用，探讨了不同变形机制和不同结构构造煤在不同构造应力场中的发育及展布规律．研究表明，挤压应力场作用下，在强变形带的中心及其附近，可以形成糜棱煤类构造煤，但糜棱煤分布较为局限；在较大范围内形成脆性变形系列的构造煤，是煤层气勘采的有利区带；拉张构造应力场中，大部分区域内有利于煤层裂隙的形成和渗透率的提高，但易造成煤层气的散失，含气量降低，应重视有利的储气构造的研究．剪切构造应力场中，以平移断层为界，煤层的赋存状态、煤体结构和煤储层物性都会存在一定的差异，应对不同的构造单元分别研究其煤储层特征．     

淮北地区煤储层物性及煤层气勘探前景

研究了淮北地区地物构造演化及控气特征,结果认为：淮北地区印支期以来的构造演化对煤储层物性控制作用十分显著,以EW向的宿北断裂为界,北部地区煤层气勘探前景不佳,南部地区的东部,煤层的展布受褶皱形态的控制。在宿面向斜和南坪向斜中,煤层埋深、煤体结构、含气性、含气量和渗透率等储层物性均有利于煤层气的运移、聚集和保存,具有较好的煤层气勘探前景;临涣矿区强变形构造煤发育,煤体结构复杂,基本无勘探前景;涡阳矿区正断层发育,煤层气含量相对较小,但渗透性较好,值得进一步深入研究。     

基于多项式指数模型的煤层气储层测井产能预测研究

以沁水盆地某研究区的测井、实验测试和排采资料为基础,围绕煤层气储层产能预测技术开展研究.煤层气产能受煤层气储层自身特性和排采制度等多种因素的影响,是各种影响因素综合作用的结果,是开采过程中系统内在变化的反映.而利用测井方法获取的储层参数,主要反映的是储层静态特征.利用测井方法评价储层产能,就是力图利用这种通过测井方法获取的静态的储层参数来预测储层的产能.本文通过灰色关联分析法计算各个储层参数影响煤层气储层产能的权重,并利用反映储层含气特性的含气量和灰分,以及反映储层渗流能力的裂缝孔隙度和渗透率4个参数建立多项式指数模型对煤层气储层的产能进行预测.并通过实际储层的产能级别数据验证,该模型的具有很好的预测效果.     

煤岩孔隙结构特征及其对储层损害的影响

煤岩特殊的孔隙结构及甲烷赋存和产出方式决定了其损害机理与常规储层存在明显差异。在此六盘水地区亦资孔盆地二叠系煤岩气藏为对象，应用压汞和扫描电镜等手段，研究煤岩储层孔隙类型和孔隙结构特征，结合煤岩学、敏感性及工作液损害评价实验，探讨了煤岩气层损害机理。研究表明，煤岩中常见模特组织孔和气孔，裂缝发育，属双重孔隙介质，表现出很强的应力敏感性。工作液易通过天然裂缝系统侵入煤层中，导致裂缝内的固相沉积、水相圈闭和高分子处理剂吸附滞留损害。     

中低煤阶煤层气储层孔隙结构分段分形特征

为明确韩城、保德区块煤岩孔隙结构分形特征,基于火柴棍模型,推导了新的分形特征表征方法,并利用扫描电镜实验和压汞实验数据对新方法进行验证,在此基础上研究了中、低煤岩孔隙结构分形特征。结果表明,火柴棍模型更能精确表征中、低煤阶煤岩的双重孔隙结构特征。在双对数坐标中,进汞饱和度与毛管压力成双线性关系,即以半径1 μm为界,中低阶煤岩孔隙结构具有分段分形特征,孔隙和裂缝具有不同的分形区间和分形维数。韩城、保德区块裂缝分形维数和孔隙分形维数分别在2.80~2.98和2.17~2.33,且裂缝分形维数随孔隙分形维数增加而增加,两类分形维数均随平均孔隙半径、孔隙度和渗透率的增加依次降低。表明煤岩分形维数可以作为储层评价的关键指标,分形维数越小,储层物性越好。煤岩分形维数能够表征其孔隙结构的非均质性,分形维数越大,孔隙结构非均质性越强。韩城、保德区块割理、裂缝的分形维数远远大于孔隙分形维数。     

水文地质条件对白额勘探区煤层气富集的影响

地下水水动力场对煤层气富集具有明显影响。在研究区东部,煤储层埋藏浅,地下水的径流作用相对较强,煤层气被径流逸散。研究区西南部,煤储层埋藏深,地下水由本区东北浅部向西南深部顺层径流,对煤层中向上扩散的气体起到了封堵作用。矿区西南部为地下水低水位等势面区域,地下水严重滞留,有利于煤层气富集保存,是煤层气富集的有利区域。研究结构显示,地下水化学场特征同样影响煤层气富集。地下水滞留区域与高矿化度中心一致,同样与区域富气中心分布一致。这说明滞留或弱水力交替地下水是煤层气富集成藏的有利水文地质条件。     

华北重点矿区煤储层吸附特征及其影响因素

研究华北地区煤储层吸附特征及主要影响因素，对9个重点矿区42件煤样进行了平衡水法等温吸附分析．实验表明：研究区原煤兰氏体积在6．22～43．57m^3／t之间，分布特征受区域煤变质的三带分布规律控制，在中带的沁水盆地最高，焦作、安鹤、永夏和荥巩煤田其次，而在南、北两带的平顶山、大同和两淮地区最低；全区域兰氏压力在0．20～3．83MPa之间，以大同和沁水最高，平顶山次之，其他矿区较低．研究表明，煤级是影响该区煤储层吸附能力的主要因素，随煤级增大，煤储层吸附能力呈多项式关系增强．煤吸附能力随煤中镜质组和惰质组含量总和的增高而增强，其中惰质组的影响较大．煤储层吸附能力随煤中碳组分含量的增高和氢组分含量的降低而增高．煤中水分和灰分的存在会降低煤的吸附性能．     

煤层气井解吸区预测模型研究

为跟踪了解煤层气开发动态,实现煤层气藏储量动用程度评价、井网优化等目标,建立煤层气解吸区扩展预测方法.基于煤层气两相流阶段生产气水比特征,运用稳态逐次替换法,建立不同生产阶段两相流稳态压力分布模型;结合物质平衡方程,提出并建立煤层气直井、压裂直井解吸区扩展预测模型.研究结果表明:该模型预测解吸区范围与数值解吻合较好.在韩城煤层气小井组应用、直到生产525d后,A井解吸区椭圆长短半轴范围分别为150.5～188.0m,138.0～178.0m;B井分别为170.0～215.0m,159.0～206.5m,此时A,B两井解吸区已干扰或接近干扰,而C,D两井投产后解吸区很快与A井干扰.     

综合开发煤层气和煤的地下气化

为了利用天津的煤碳资源,提出也综合煤层气的生产和煤的地下气化方案,该方案在技术上和经济上被认为是可行的。     

煤层气典型曲线产能预测方法

为简单快速预测煤层气井产能,引入了典型曲线-无因次产量与时间的关系曲线法.通过分析兰氏压力、兰氏体积和渗透率等对典型曲线形态的影响,建立了不同兰氏压力下无因次产量与时间的关系式,提出了煤层气井典型曲线产能预测方法.运用该方法分别对韩城和沁南区块两口煤层气井进行产量预测和储量评价.结果表明:预测产量与前5年的实际产量符合率高于80%,表明该方法可供现场应用.对生产数据进行拟合得出两口井的控制储量分别为2.40×107m3和2.29×107m3,预测未来10年采出程度分别为44.3%和46.3%.     

Productivity of coalbed methane wells in southern of Qinshui Basin

Based on regional CBM geological characteristics and drainage data of three typical Coalbed Methane(CBM)wells in the southern Qinshui Basin,history matching,productivity prediction and factor analysis of gas production control are conducted by using COMET3 reservoir modeling software.The results show that in the next 20 years,the cumulative and average daily gas production of the QN01 well are expected to be 800×104 m3 and 1141.1 m3/d,for the QN02 well 878×104 m3 and 1202.7 m3/d and97.5×104 m3 and 133.55 m3/d for the QN03 well.Gas content and reservoir pressure are the key factors controlling gas production in the area; coal thickness,permeability and porosity are less important; the Langmuir volume,Langmuir pressure and adsorption time have relatively small effect.In the process of CBM recovery,the material source and driving force are the key features affecting gas productivity,while the permeation process is relatively important and the desorption process has some impact on gas recovery.     

基于MapInfo的煤层气井数字化管理系统设计

本文介绍了以MapInfo为开发平台,Visual Basic 6.0作为开发工具的煤层气井数字化管理系统的设计与实现.首先,结合晋城煤业集团煤层和煤层气开采的实际情况,进行需求分析和可行性分析,其次,从管理人员的角度分析设计系统基本功能,进而确定开发方案,系统设计思路,建立数据库.最后,根据系统设计详细介绍了在Visual Basic 6.0环境下实现系统功能的过程.系统功能主要包括数据的编辑、处理及管理,地质图件的编辑,钻孔柱状图管理,等值线自动生成等.     

Investigation of Barree-Conway non-Darcy flow effects on coalbed methane production

Coalbed gas non-Darcy flow has been observed in high permeable fracture systems,and some mathematical and numerical models have been proposed to study the effects of non-Darcy flow using Forchheimer non-Darcy model.However,experimental results show that the assumption of a constant Forchheimer factor may cause some limitations in using Forchheimer model to describe non-Darcy flow in porous media.In order to investigate the effects of non-Darcy flow on coalbed methane production,this work presents a more general coalbed gas non-Darcy flow model according to Barree-Conway equation,which could describe the entire range of relationships between flow velocity and pressure gradient from low to high flow velocity.An expanded mixed finite element method is introduced to solve the coalbed gas non-Darcy flow model,in which the gas pressure and velocity can be approximated simultaneously.Error estimate results indicate that pressure and velocity could achieve first-order convergence rate.Non-Darcy simulation results indicate that the non-Darcy effect is significant in the zone near the wellbore,and with the distance from the wellbore increasing,the non-Darcy effect becomes weak gradually.From simulation results,we have also found that the non-Darcy effect is more significant at a lower bottom-hole pressure,and the gas production from non-Darcy flow is lower than the production from Darcy flow under the same permeable condition.     

煤层气低速非达西渗流解析模型及分析

基于渗流理论中质量守恒和动量守恒方程,建立了考虑煤层气解吸效应和低速非达西渗流特征的渗流数学模型,推导出全新的煤层气低速非达西径向流压力分布解析解和产能方程,定量计算后对低渗透煤层气产能低和储层难以有效动用进行了理论分析。研究结果表明:1)拟启动压力梯度每增加1kPa/m,储层有效动用半径下降约30%,因此拟启动压力梯度的存在使得井筒外围储层难以有效动用,对煤层气开发影响较大;2)解吸能力每增加1倍,煤储层的有效动用半径增加15%左右,因此煤层气开采过程中储层解吸能力越强,压降效果越好,储层波及范围则越大.     

沁南煤层气田开发区块内煤层气生产接替研究

通过对煤层富气高渗地质规律及煤层气井排采主控因素的研究,结合对开发区块煤层气井工程数据与测试资料的分析,提出了沁南煤层气田开发区块内煤层气生产接替方法,依据煤层富气高渗等级和地解压差等级将开发区划分为5类煤层气开发单元.研究表明:I类至V类开发单元面积分别占研究区面积的1.10%,20.86%,47.44%,28.96%,1.64%;开发单元的分布受地质构造的影响最为显著,开发单元展布与煤层含气性、渗透性的区域性变化及煤层压差吻合程度较高;区块内煤储层压力四周高、中心低且变化梯度大的部位,地解压差小,有利于压降扩展,开发单元类型级别高;开发区内地形较为平缓,开发单元多位于煤层埋深1000 m以浅地区,对煤层气开发施工较为有利.开发区内产能接替工艺开发技术表明:后期井网部署应以现有井网为中心,以埋深1000 m为界,在Ⅲ类以上开发单元区域向四周布井,布井时考虑地形落差可采用分层次(多层次)布井;现有井网内煤层气井产能低下区域采用二次压裂或补充小井距井以提高煤层气井产能;在地层稳定、构造简单的地形和缓区可考虑水平井生产工艺.     

自进式水射流钻进技术在煤层气开发中的应用

自进式高压水射流钻进技术是在煤层气勘探井内布置机械或水力扩孔装置,对准选定的煤层进行扩孔后,下入特制的转向工具,在300mm的曲率半径内实现由垂直转向水平进行钻进.自进式钻头由旋转喷嘴、钻屑整合装置及推力提供装置等组成,其带动为其提供高压水动力的特制胶管向前连续钻进.高压水通过高压胶管为自进式钻头提供动力,进行钻进、推动及排渣.该技术可以在同一煤层气勘探井内的不同煤层内完成多个水平钻孔,这些径向水平钻孔可以沟通新的瓦斯流动通道,从而大幅度地提高煤层气产量.