不同侧压下沉积岩石变形与强度特征

基于沉积岩石类型,系统地研究了在不同侧压条件下不同岩性岩石的力学特性。研究表明,沉积岩的变形和强度以及破坏机制与其所承受的有效侧压大小有关,不同岩性岩石的刚度和强度均随侧压的增大而增大;不同岩性岩石的应变软化性态和破坏机制也均随侧压的增大而发生转化。     

沁南东区块煤储层特征及煤层气开发井网间距优化

煤层气井网优化与部署是煤层气开发方案的重要组成部分,合理的井网布置可大幅度提高煤层气井产量,降低开发成本。针对这一问题,以沁水盆地沁南东区块为依托,系统分析了研究区煤层条件、煤层含气量和渗透性分布特征;通过数值模拟计算不同井网方案下的生产动态,提出了综合考虑累积现金流和采收率等经济评价参数确定合理井网井距的优化方法。研究结果表明,研究区山西组3号煤层厚度4～6 m,平均5. 61 m,煤层埋藏深度在417. 93～1 527. 49 m。煤层含气量2. 87～24. 63 m3/t,平均为13. 78 m3/t,且随着煤层埋藏深度的增加,煤层含气量按对数函数规律增高。煤层渗透率较低,试井渗透率为0. 01×10-15～0. 2×10-15m2,平均为0. 06×10-15m2,且随着埋藏深度的增加煤储层渗透性呈指数函数降低。根据研究区煤储层条件,对不同埋藏深度煤层气井的井网间距进行了产能模拟计算,并综合考虑累积现金流和采收率等经济评价参数,确定了不同煤层埋藏深度煤层气井合理井网间距,500 m以浅的区域为350 m×300 m,在500～1 000 m的区域为300 m×250 m,在1 000 m以深的区域为250 m×250 m,实际井网部署实施时应根据实际地质条件适当调整,这些认识为本区煤层气开发制定合理的井网间距提供了参考。     

基于断层摩擦强度的地应力计算模型与应用

断层摩擦强度是煤岩层地应力的限定条件,如何评价断层摩擦强度是煤与煤层气开采值得考虑的问题,分析了断层摩擦强度和其对地应力的约束机制,建立了最大与最小主应力比值与断层摩擦强度的相关关系和地应力计算模型。研究结果表明:煤岩层中有效最大主应力与最小主应力比值受断层摩擦强度的限制,当其比值达到临界方向断层的摩擦强度极限时,断层就会发生滑动;根据Anderson断层分类,将原岩应力分为3种应力状态,在此基础上,建立了考虑断层摩擦强度的正断层、平移断层和逆断层地应力计算模型;分析了沁水盆地南部煤储层地应力特征,揭示了沁水盆地南部煤储层处于不同深度的2种不同应力机制中,当煤层埋藏深度小于650 m时,原岩应力表现为形成正断层应力机制;而当煤层埋藏深度大于650 m时,原岩应力可能属于形成平移断层的应力机制。     

采场顶板稳定性动态工程分类

影响矿井工作面顶板稳定性的主要因素为岩石介质条件、环境条件以及工程因素3个方面，分类方案中尽可能考虑到上述3个因素，同时，要具有超前性和实用性。本分类方案选用了5个指标，即岩石单轴抗压强度吒、岩石质量指标RQD、煤体抗压强度σcm、地下水状况SW和工作面月推进速度v。前3个为煤、岩石介质条件，第4个为环境条件，第5个为工程因素。运用MATLAB软件包中的神经网络工具箱，构造5种网络拓朴结构，即5：5：1，5：8：1，5：11：1，5：15：1，5：20：1，对同一组样本进行学习。通过比较，虽优的网络拓朴结构为5：20：1。运用选定的最优网络结构，进行了顶板稳定性的动态分类，同时，对影响因素进行了帕累托表意义上的因素分析，按影响程度大小排序，依次为岩石质量指标(0．4382)、地下水状况(0．1988)、岩石单轴抗压强度(0．1472)、煤体抗压强度(0．1225)及工作面推进速度(0.0932)。     

准噶尔东南缘中低煤阶煤层气富集规律及成藏模式

准噶尔盆地东南缘煤层气资源丰富但勘探程度相对较低,富集成藏机制和主控因素认识不足,制约了勘探实践。基于对准东南地区煤层气地质条件的精细解剖,揭示了研究区煤层气富集特征及成藏机制。研究发现,准南煤系主要发育在天山山前断褶带,受构造控制明显,东西向断层和背斜密集;煤层层数多且与砂岩叠置发育;煤岩孔径较大,孔隙连通性好,煤层含气量总体上呈现西高东低的特点。在此基础上,建立了准东南地区主要发育急倾斜煤层构造-水力封堵型混合气富集成藏模式,认为“相对的高压的封闭区是煤层气富集和成藏的有利部位”。故在煤层气勘探中应优选埋深适中的“相对构造高点”和平缓的地表水与地下水稳定过渡带,并建议对阜康-大黄山有利目标区开展立体勘探实践。     

高煤阶煤样水力压裂前后应力-渗透率试验研究

煤储层水力压裂是提高煤层气井产量的关键技术,水力压裂前后煤储层渗透率的变化反映了煤储层压裂改造效果。采用山西晋城矿区寺河煤矿二叠系山西组3号煤层高煤阶试样,通过柱型煤样水力压裂前后渗透率试验对比分析,测试了4个高煤阶煤样水力压裂前后渗透率分布特征,揭示了水力压裂前后煤样渗透率随应力的变化规律和控制机理。结果表明,在围压和轴压恒定条件下,煤样孔隙压力随注入压力增大逐渐增高;当注入压力大于破裂压力时,煤样发生破裂,煤样的破裂压力随围压的增加呈线性增大的规律。在注入压力相同的情况下,随着围压和轴压的增大,有效应力增高,水力压裂前后煤样渗透率随有效应力的增大呈指数函数关系减小,且压裂后的渗透率要明显大于压裂前的渗透率。采用煤储层渗透率改善率来评价围压下煤样水力压裂增渗效果,4个试验煤样渗透率改善率随有效应力的增高呈指数函数关系增大,但随围压的增大,渗透率改善率提升幅度逐渐降低。煤储层的渗透性主要取决于煤中裂隙发育程度和裂隙开度的大小,裂缝储层的渗透率的大小与裂缝张开度的3次方成正比例关系。水力压裂后裂缝平均长度、裂缝孔隙度和裂缝开度增幅分别为70.81%～253.25%、171.88%～383...     

煤储层应力敏感性及影响因素的试验分析

采用鄂尔多斯盆地东南缘高煤级煤储层样品,通过煤样的应力敏感性试验,分析了煤储层应力敏感性及有效围压、煤中裂隙和含水情况等对煤储层应力敏感性的影响。研究结果表明：煤储层渗透率随有效应力的增加按负指数函数规律降低,当有效应力从2.5 MPa增加到10 MPa时,煤样无因次渗透率为0.10～0.28,平均低于0.15,渗透率损害率为71.92%～90.14%,平均为84.59%。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,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,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。含裂隙煤样初始渗透率较高,且应力敏感性相对较小;但在升压过程中产生不可恢复的塑性变形大,导致降压后不可逆损害率相对较高。同样,含水煤样的渗透率随有效应力的增加而快速下降,含水条件下的应力敏感性也更明显。     

华南古生界页岩储层压力预测方法及其应用研究

页岩储层压力是影响页岩气水平井部署和产能的重要因素,华南古生界页岩储层压力横向变化大,如何准确预测页岩储层压力变化对于页岩气勘探开发至关重要。实践证明常规油气地层压力预测方法不适用于华南古生界页岩气储层。针对Fillippone法与Eaton法在实际资料应用中存在的问题,考虑到在地层正常压实情况下Eaton和Fillippone的公式应满足压力关系以及速度关系,提出了新的地层压力预测方法,称为"Fillippone+Eaton"方法,建立了新的地层压力预测流程。该方法流程基于Fillippone公式的最大最小压实速度计算正常压实速度趋势,同时利用VSP资料进行测井速度标定,在速度谱和地震反射层位建立低频趋势的基础上,应用模型反演求取高精度的三维速度场.提出的方法在不同页岩气勘探区块进行了实际应用,预测结果与钻井实测资料吻合度高。     

基于回归模型的煤层含气量预测方法研究

煤层含气量是煤层气储层评价的重要参数,基于煤层含气量与测井参数的关系较为复杂,论文对煤层含气量与测井参数做相关分析,对于相关系数较小的参数,通过构造复合参数法,提高了含气量与参数的相关系数,最终共优选6种测井参数,建立含气量与测井信息的线性、二次多项式回归方程,并对预测值进行有效性检验,证明建立的线性和二次回归方程是有效的。