沁水盆地盖层对煤层气富集的影响

从煤层气藏封盖机理探讨开始，分析了沁水盆地以及其他含煤盆地煤层气富集与盖层的关系。研究认为，实际上盖层对煤层气的保存同样重要，煤层气藏对盖层封盖性的要求就是要使煤层能够达到最佳的吸附量或含气量。研究结果：①良好的盖层条件可以减缓煤层气的散失，同时可间接抑制煤层气的解吸； ②具有封盖性好的上覆盖层（顶板）和下伏隔层（底板）的煤层有利于煤层气的富集；③煤层埋藏太浅，盖层封盖条件变差，不利于成藏；④埋深适中，具有稳定分布、封盖性好顶底板的煤层有利成藏。沁水盆地盖层与含气量的关系说明，盖层厚度大、泥质含量高、高突破压力和一定的埋深对煤层气的保存是有利的。     

潮水盆地煤层气储层特征及勘探潜力

为查明河西走廊北部潮水盆地煤层气富集规律及成藏主控因素,从煤层分布特征、煤岩煤质特征、煤岩演化程度、煤层等温吸附特征等方面,分析了该区煤层气的储层特征。结果表明：潮水盆地煤岩演化程度低,处于低煤阶褐煤-气煤演化阶段;煤层兰氏压力高（5.95~6.90 MPa）,利于煤层气的解吸。通过进一步的现场解吸实验,测试了该区A1、A3井煤层的含气量（分别为0.25、0.56 m³/t）,并从生气条件、保存条件两个方面分析得出导致其煤层含气量低的主要原因为：①盆地发育拉张性正断层,成为煤层气逸散的通道;②盆地西部缺少区域性盖层,直接盖层为砂岩,导致煤层气散失;③缺少生物气的补充。最后,综合评价了各构造单元的勘探潜力,认为红柳园坳陷生物气特征明显且顶板盖层封盖性好,可作为该区下一步煤层气勘探的靶区。     

延川南煤层气田基本特征与成藏关键因素

以延川南煤层气田山西组2号煤层为例,分析了该气田的基本特征。该气田具有构造简单,厚度稳定,低孔、低渗,低压力梯度,生烃潜力大,含气量高,演化程度高等特点。通过研究区断层与含气量、地层水、地层压力梯度的关系,局部构造与割理发育、煤层气产量的关系,以及对煤层气甲烷碳同位素特征的分析,认为:(1)断层对煤层气的富集作用明显,断裂带煤层含气量明显变低;(2)中部断裂带控制了煤层的压力梯度和地层水的分布;(3)煤层气具有混合气(自源和运移来的热成因气)的特征,有一定构造幅度的正向构造,有助于煤层气的富集。     

沁水盆地寿阳区块煤层气井产水差异性原因分析及有利区预测

沁水盆地寿阳区块多数煤层气井在排采过程中呈现出"高产水、低产气"的特点,较高的产水量严重制约了煤层气单井产能。为此,基于该区64口煤层气井的排采动态资料和相关的地质、钻井及压裂资料,从断裂构造、压裂缝类型和煤层顶底板岩性组合三方面综合分析了煤层气井产水差异性的原因,并据此提出了"避水采气"层次分析方法,预测了该区"避水采气"的有利区。研究认为,该区煤层气井产水差异性主要存在两大原因:(1)部分煤层气井位于断层附近,断层沟通了煤层顶底板的砂岩含水层,导致单井产水量较高;(2)区域地应力类型决定了该区煤层在压裂过程中会产生垂直压裂缝,其压穿岩性组合类型较差的煤层顶底板,从而沟通含水层导致单井产水量较高。结论认为:(1)煤层气生产过程中应进行"避水采气"有利区预测,其层次分析步骤为"一看断裂构造,二看应力类型,三看岩性组合";(2)该区块西部、东北部和中北部为煤层气开发的"避水采气"有利区。     

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煤层含气量及煤层可采性是决定煤层气能否成藏的重要条件。研究表明，控制煤层气含量的主要地质因素有：煤变质程度，埋藏深度，煤层顶、底板岩性，以及断裂构造情况等，其中煤变质程度起着根本性作用。控制煤层气可采性的主要地质因素有：煤层渗透性、煤等温吸附特征及煤的含气饱和程度，其中煤层渗透率是最主要的影响因素。     

潘谢东区块煤层气富集地质控制规律研究

从构造、煤层埋深和水文地质条件等3个方面探讨了淮南煤田潘谢东区块煤层气富集的地质控制规律，指出现今煤层合气量的分布规律体现出褶皱控气的特征，但不同煤层因构造煤发育程度的差异，其含气性在不同褶曲部位有所不同；煤层气含量总体上受储层压力的控制，但埋深增加和储层温度升高，吸附性降低，煤层气含量随埋深增加的下限深度因褶曲和煤层有所不同；区内断层的富水性弱，断层两侧裂隙较为发育，煤层气有所选散，断层带煤层气含量稍低。     

柴达木盆地北缘鱼卡煤田侏罗系煤层气特征及含气性评价

柴达木盆地北缘蕴含丰富的煤炭资源及煤层气资源，鱼卡煤田便是一个富含煤层气的典型区域，含煤地层为中侏罗统石门沟组和大煤沟组。鱼卡凹陷地区受区域构造影响，含气量分布不均，其中石门沟组M5煤层和大煤沟组M7煤层煤层气资源前景较好。通过深度-含气性关系分析，发现二井田地区含气性梯度明显且深度-含气性关系的离散性较小，M7煤层含气性随埋深增加呈"先减小后增大"的趋势；而尕秀地区、羊水河和鱼卡东部地区M7煤层含气性随深度增加呈"先增大再减小"的趋势。鱼卡凹陷侏罗系M7煤层的含气性在不同构造单元差异较大，呈现明显的不均一性，整体来看，鱼卡凹陷西部煤层含气性显著高于东部，北部略优于南部，由南向北呈现先降低后升高的趋势；鱼卡煤田北部F2断层和F10断层所控制的区域，在一个小型背斜构造存在2个相对高含气量区，由南向北煤层含气量逐渐增高；而鱼卡煤田东部北山和二井田地区，其煤层含气量普遍较低。      

织金珠藏次向斜煤层含气量分布特征及影响因素研究

从构造、沉积、水文地质等方面入手对织金珠藏次向斜多煤层含气量的影响因素进行探讨。煤层气含气量的影响因素主要为构造、煤层厚度,其次为顶底板岩性和水文地质条件。宽缓的向斜构造,构造变形相对较弱,有利于煤层气的保存,含气量分布平面上具有"轴部高、两翼低"的特点;潮坪—三角洲—泻湖的海陆过渡沉积体系造成了龙潭组上、下段煤层较发育,海平面的高频振荡形成了"多、薄"煤层的特点;以泥岩、泥质粉砂岩、粉砂岩为主的顶底板封盖条件好;龙潭组整体含水性弱,具有独立的水文地质单元,煤层气保存条件好,有利于煤层气富集。     

煤层形成背景与煤层气储层特征

煤层气是气体以吸附为主的连续型油气聚集,是一种自生自储的非常规天然气。煤层的构造、沉积、显微组分和煤级是煤层气形成的基础。含煤盆地内向斜和斜坡中的低幅构造、背斜、断层或褶皱发育且渗透率高的地区是煤层气的高产富集区。冲积扇、辫状河、河口湾和潟湖等沉积环境均可发育煤,成煤环境控制了煤的类型、煤质、煤层连续性、煤层厚度及煤层顶、底板岩性。镜质组含量是影响煤层含气量和煤层物性的重要因素。煤级是泥炭遭受成岩和变质作用的反映,与煤层含气量、渗透率、孔隙度及煤岩力学性能密切相关。煤层厚度、孔隙度、渗透率、压力、含气量、含气饱和度及煤的工业分析作为煤层气勘探开发的主要储层参数,不但是优选煤层气甜点的重要指标,而且决定了一个煤层气田或项目的开采方式和产气量。     

阜新煤田王营―刘家区煤层气向斜控气研究

通过研究王营―刘家区煤层气地质特征和分析向斜构造的力学特性及其对煤层气的控制作用,认为向斜构造是该区煤层气的主控因素。向斜上层渗透率和含气量较低,对渗透率和含气量相对较高的下层起到封盖作用;向斜下层渗透率和含气量较高,所以煤层气的勘探和开发应以向斜下层煤层为主要目的层进行。     

大型CO2压裂技术在孤北地区深层气勘探中的应用

孤北地区地层储层具有以下特点高压、高温,储层类型为极低渗透均质砂岩储层,岩性致密,地层物性极差,渗透率极低,并存在不同程度的伤害,其中孤北古1井渗透率仅为0.018×10-3μm2,表皮系数25.6,存在严重伤害.而煤层气与常规气藏的开采特性不同,它与渗透率的大小密切相关.针对该地区的地层特点,相应地采用CO2压裂技术,进行地层改造,提高渗透率,增加煤层气的产出,取得了良好的效果.     

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近年的煤层气勘探开发工作中，主要从热成气角度考虑煤层甲烷的气源，而煤能否被厌氧菌降解生成次生生物气则一直是人们所关心的问题。采用“悬浮接种物”作为接种源，对山西柳林庙湾矿石炭、二叠系的两个煤样进行了不同温阶下的生物降解产气模拟实验。实验表明：温度超过７５℃停止产气；所产气体为甲烷和二氧化碳，其中甲烷具有轻碳同位素值的特征，δ１３Ｃ１为－４９．１６‰，从气体组成和δ１３Ｃ１值来看，模拟实验所产气体属生物气。结果认为，煤可以被厌氧生物降解生成次生生物气；这种二次成气或叠加成气作用可以增加浅煤层中煤层甲烷的绝对含量，相应提高煤层甲烷的勘探成功率；厌氧环境的存在从另一个侧面也反映煤层甲烷的保存条件较好；存在煤层二次生物气是寻找煤层甲烷气藏的一个标志。     

华北石炭、二叠系煤化变质程度与煤层气储集性的关系

煤化变质程度与煤层气储集性关系密切。华北石炭、二叠系煤化变质程度分为低、中、高三级。低演化变质程度的煤,微孔隙发育而大中孔隙及裂隙不发育,渗透率和解吸率虽然较高,但吸附性和甲烷含量较低,对煤层气的扩散、运移不利。高演化变质程度的煤因受高温高压的影响,亦是微孔隙较发育而大中孔隙及裂隙不发育,虽然吸附性和甲烷含量高,但渗透率和解吸率都低,是储层评价中不利的煤级。中演化变质程度的煤,因温度和压力适中,产生大量的内裂隙,大中孔隙十分发育,增加了渗透性和孔隙连通性,大量的气体生成后得以吸附保存,在勘探开发中易降压、解吸、扩散和运移,是煤层气勘探中最有利的煤级。太原-长治-郑州弧形高演化变质带的内外翼及弧形内侧太行山东麓含煤区是寻找煤层气的有利地区。     

煤层气地球物理响应特征分析

煤层气与常规天然气的岩石物理特征不同,它以分子状态吸附在煤岩裂缝的内表面。该文将煤层气看作是煤岩所含矿物的组成部分,计算了甲烷吸附量引起的地震速度变化。结果显示,含气量变化引起的纵波速度降低为10%～16% 时,利用地震技术检测煤层气依然是乐观的。同时也证明了反射振幅对煤岩的速度变化有放大作用,这有助于利用振幅属性检测煤层气;利用叠前反演得到的纵、横波波阻抗计算孔隙流体的弹性参数,可提高煤层气的检测精度。     

测井解释煤层气藏

煤气是指煤层中吸附和游离状态的甲烷天然气,是天然气能源的重要组成部分,测井不仅是勘探石油与天然气的重要方法,而且也是勘探煤和煤层气的有效手段,采用测井孔隙度叠法解释煤层,煤层气层和围岩气层具有较高的分辨率和直观性,文中还提出了用煤层气层背景和测量值解释煤层含量的新方法,从而估算煤层气藏储量,目前测井解释煤层气工业生产下限值的尚未解释,这个技术难题需要今后继续研究和攻克。     

准噶尔盆地东部煤层气成藏因素及勘探目标

分析了准噶尔盆地东部地区侏罗系煤岩的宏观分布、煤阶、煤质和含气性,指出该区煤层气成藏的主控因素为煤层埋深、煤阶、煤质以及保存条件,其中甲烷风化带深度和煤阶是二个关键因素。准东地区煤层气富集区分别为博格达山前、吉木萨尔凹陷八道湾组和梧桐窝子凹陷西山窑组煤层,博格达山前是准东地区煤层气勘探的主要目标。     

鄂尔多斯盆地东部上古生界不同含气组合天然气地球化学特征

通过对鄂尔多斯盆地东部上古生界110个天然气样品组分及碳同位素的分析,认为下部含气组合本溪组、太原组及山西组气藏以干气为主,具有甲烷含量高、重烃低、干燥系数大、非烃略高的特点;中部含气组合盒8气藏以湿气为主,干气为辅,干燥系数具有2个主峰(0.93～0.94,0.98～0.99),重烃含量较高,非烃含量低;上部含气组合千5气藏天然气甲烷含量最高,重烃含量略低,干燥系数为0.96～0.99,非烃含量最低。不同含气组合中甲烷碳同位素值比较重,乙烷、丙烷碳同位素具有典型的煤成气的特点。烃源岩干酪根碳同位素、烃源岩及盖层中脱附烃组分均表明,气源岩具有典型的煤系烃源岩的特征,不同含气组合中的天然气来自下伏煤系气源岩。      

煤岩中水分含量对渗透率的影响

为了探索煤岩中水分含量对渗透率的影响,对我国北方某煤层气区块 3 号和 15 号煤层的原煤煤样进行了实验。 结果表明：在相同条件下,干燥煤样、3%水分含量煤样及 6%水分含量煤样这 3 种煤样的渗透率均随孔隙压力的增大而先减小后增大,大致呈“抛物线”变化;干燥煤样的渗透率明显高于含水煤样的渗透率;随着水分含量的增加,煤样渗透率下降。 在实验和前人研究的基础上,利用不同水分含量煤样的实验数据进行了对比分析,并建立了考虑水分含量煤岩收缩/膨胀的渗透率模型,最后运用实例,将模型预测结果与现场试井渗透率数据进行了对比分析,其相对误差不大。 该研究成果对煤层气开采具有一定的指导意义。     

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我国大部分煤田属高瓦斯煤气田,在煤炭开采时,煤层中的煤层气（瓦斯）将大量释放到开采空间,造成严重的安全隐患,因此,煤层气抽放是高瓦斯矿井解决煤炭开采时瓦斯超限的主要技术措施。我国很多矿井建立了地面永久煤层气抽放系统,以解决煤炭开采安全问题,同时,又可将抽放出来的煤层气作为化工原料和燃气用于居民。本文在理论分析局部煤层煤层气抽放与地面永久抽放系统并网时管道煤层气流动规律的基础上,提出了局部抽放系统与永久抽放系统有效并网的和技术关键,分析了局部煤层气抽放与永久抽放实施有效并网的技术措施和效果,为今后煤层气局部抽放的合理利用提供了有益的途径。     

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流体在煤层中的传输机理包括：气体在煤内表面解吸,并通过基岩和微孔隙扩散进入裂缝网络中。若岩块表面甲烷气体的释放速度比气,水相在煤层割理中的流动速度快得多,那么在模拟煤层气开采过程时,解吸动能是可以不考虑的,这个假设允许吸附在煤层表面上的甲烷气可以作为溶解在非流动油中的气体来模拟;煤层中的朗格缪尔等温曲线可视为常规油藏中的溶解气油比曲线,可用常规油藏模型描述煤层气,而不需要对模型源码做任何修改,基于上述思路,用热采模型模拟煤层气开采过程,并与用煤层气模拟软件（COMETPC）的计算结果进行了比较,趋势非常接近。