中高煤阶煤储层吸附能力演化历史定量恢复——以鄂尔多斯盆地韩城地区为例

中国的中高煤阶含煤盆地均经历了多次沉降和抬升,开展地质时期煤储层吸附能力演化历史研究对于认识煤层气的富集和成藏具有重要意义。根据中高煤阶煤储层样品的高温高压吸附实验,建立了煤储层吸附能力演化历史分析方法,恢复了鄂尔多斯盆地韩城地区主力煤层的吸附演化过程。研究表明,中高煤阶煤储层的吸附量受多种因素控制,吸附量与压力、热演化程度呈正相关,与温度、水分、灰分和挥发分呈负相关关系。在数学分析的基础上建立了基于温度、压力和热演化程度三参数Langmuir扩展的吸附量预测模型。结合韩城地区埋藏史和热史,恢复了研究区主力煤储层吸附演化过程,指出韩城地区主力煤储层吸附量随地质历史时期大致经历了低吸附稳定阶段、吸附增加阶段和高吸附稳定阶段3个阶段演化过程。     

韩城矿区煤层气成藏条件及类型划分

韩城矿区是我国最早实现煤层气商业开发的区块之一,分析前期煤层气勘探开发试验成果,有助于进一步认识煤层气成藏机理,提升开发效率。从含气性和渗透性两个关键储层参数、以及构造变形和水文地质条件两大宏观地质因素出发,揭示了煤层气成藏地质条件及其耦合作用,并划分了成藏类型:韩城矿区基本构造形态为一走向NE,倾向NW的单斜构造,地下水在东南边浅部接受补给并向西北流动,流动过程中径流强度逐渐减弱,在中深部形成水力封堵造成煤层气富集。煤层含气量总体沿地层倾向增大,边浅部在活跃地下水补给条件下生成次生生物气,造成含气量局部增高。构造曲率显示边浅部构造带和东泽村构造带是煤层变形最强的两个区域,受其控制,边浅部煤级局部可达贫煤,且分布范围与高变形区域基本吻合,揭示存在动力变质作用。400 m和800 m两个深度界限划分了含气量和渗透率的垂向分异格局,在此基础上区分出3种煤层气成藏类型,分别为边浅部隆起断裂带逸散型,深部斜坡带富集型以及中部过渡型,中部过渡型含气量与渗透率可实现优势叠合,煤层气开发条件最好,实际产能情况与之相符。     

韩城地区煤层气成藏条件评价

煤层气藏主要形成条件包括煤层厚度、煤阶、埋藏深度和保存条件等4个方面。通过分析韩城地区煤层这4个方面的特征和对成藏条件的综合评价，认为该区煤层厚度大、煤变质演化程度高、保存条件好，易形成良好富集高产煤层气藏，符合商业开采深度（埋深在500～1500m范围内的煤层占全区的80％以上）。     

韩城矿区煤层气中低产井治理技术与方法

韩城矿区的特点是煤层层数多,储量大,但断层发育,单层厚度薄,孔隙度和渗透率低。生产过程中表现出排水时间长,产量波动大,中低产井比例高的特点。如何提高单井产量是中国煤层气开发目前面临的一个重要课题。从地质和工程2个方面分析了中低产井的影响因素:①投产层厚度薄,单井控制储量有限;②储层物性差,产量低;③断层与压裂裂缝沟通,邻层水发生了窜流;④浅层没固井或固井质量差,表层水沿管外发生窜槽,排水量大;⑤压裂措施没有达到设计规模,有效渗流半径小,稳产时间短;⑥排采制度不合理,导致应力敏感,产量递减速度快。根据研究结果,提出了针对性的调整方案和措施:优化射孔层段,增加投产层厚度;在合适的生产阶段实施重复压裂,扩大渗流面积;管外窜槽井封堵修井;断层窜流井封井后钻侧钻水平井;建立合理的排采制度,通过渗透率的工程干预,延长稳产期。成果在实际应用中取得了比较好的效果,为同类型矿区的开发提供了借鉴依据。     

考虑煤粉堵塞影响的煤储层渗透率模型及其应用

为了准确预测煤层气井生产动态、制订合理的排采制度,建立了考虑煤粉堵塞影响的煤储层渗透率模型,然后基于该模型对保德区块、沁水盆地、柳林区块、韩城区块、黄陇煤田共15组煤样的室内煤样速敏实验数据进行了拟合,求得各煤样的渗透率模型;在此基础上,将建立的煤储层渗透率模型引入到前期编制的煤层气井动态分析软件中,并进行了2口煤层气井的生产历史拟合;以其中一口煤层气井(W1井)的拟合参数为基准,研究了煤粉堵塞参数对煤储层渗透率及煤层气井生产动态的影响。研究结果表明:①所建立的考虑煤粉堵塞影响的煤储层渗透率模型能够定量化描述煤储层渗透率随流体流速的变化,同时该模型可以被嵌入到煤层气数值模拟软件或煤层气井动态分析软件中,应用范围广;②保德区块煤储层渗透率受煤粉堵塞的影响相对较小,而煤粉堵塞对于沁水盆地、黄陇煤田煤储层渗透率的影响不可忽视;③理论最大渗透率损害率(D_max)和渗透率损害率指数(n)越大,煤粉临界堵塞流速(v_cr2)和0.5D_max对应的相对流速(v_0.5)越小,煤粉堵塞对煤储层渗透率的影响越显著;④为减...     

韩城矿区纵弯褶皱的几何学特征及其形成演化机理

褶皱构造是影响韩城矿区煤炭开采并控制瓦斯富集的地质因素之一。研究韩城矿区褶皱构造的几何学特征,揭示其形成演化机理,有助于深化对矿区地质构造发育规律的认识,有效地指导煤矿安全高效生产。在地质分析基础上应用趋势分析、平衡剖面分析和古构造应力-应变场数值反演等方法,对韩城矿区的纵弯褶皱进行了系统的构造解析。研究结果表明,印支期韩城矿区受到由南向北的水平挤压构造应力,形成南区的复式背斜和北区的复式向斜,以及次一级轴向近于东西的纵弯褶皱,南北向挤压收缩率南大北小;燕山期受到来自SE方向且比印支期更强烈的水平挤压构造应力,形成NE向的韩城倒转背斜及区内次级纵弯褶皱,北西向收缩率东大西小、北大南小;两期褶皱构造在北区横跨叠加复合效应明显,因而层滑构造和构造煤主要发育在北区。     

浅析韩城古城消防现状及对策

香格里拉独克宗古城大火敲响了古城文化遗产消防安全的警钟。面对已处于弥留之际的古城,探索一条能解决消防隐患的保护模式极为重要。因此,韩城古城的保护性规划需要采取有效措施,以便提高古城的火灾防控能力。     

褶皱中和面效应对煤层瓦斯的控制作用

利用褶皱中和面上、下岩层的不同应变特点，分析了处于褶皱中和面之上与之下的煤层在背向斜部位瓦斯赋存大小的差异性。为利用这一规律预测煤层瓦斯提供了依据。     

韩城区块煤体结构分布规律及射孔优化方法

韩城区块煤层受多期构造破坏影响,煤体结构复杂,目前对煤体结构分布规律认识不足。为此,利用岩芯资料、测井信息等对煤体结构进行了测井评价识别,并研究了煤体结构分布规律,在此基础上分析了不同煤体结构的压裂效果。结果表明：煤体结构测井响应的敏感因子主要是井径和自然伽马;山西组5号煤层煤体结构以碎粒煤和碎裂煤为主;压裂射孔时,减少碎粒煤射开厚度,能提高煤层压裂效果。     

煤储层地质建模思路与方法——以鄂尔多斯盆地东南缘韩城矿区为例

由于煤岩样易碎,很难通过室内实验获得煤层真实的渗透率;煤岩弹性模量低,泊松比高,对应力十分敏感,地面条件下实验的渗透率不能反映地下的情况;常用的测井物性解释方法在煤层渗透率解释中很难应用。这些因素导致煤储层地质建模不能照搬常规砂岩油气藏的方法。依据试井确定渗透率,并通过渗透率影响因素的分析,分煤岩类型建立了渗透率与地应力的定量关系。提出了四步建模法：首先建立煤储层空间格架模型,然后建立煤岩相（类型）模型和地应力模型,在三者的约束下,通过井点试井渗透率和地应力井点计算渗透率的控制,采用随机模拟技术完成渗透率模型的建立。通过矿场实际数据的检验,模型与生产状况吻合比较好,证明该建模思路与方法在实际应用中可行。