我国煤层气标准体系构建

针对我国煤层气产业存在技术标准匮乏、标准体系不健全等问题,全面开展了煤层气技术标准现状调研和梳理工作,统计现行煤层气标准共87项（国家标准16项、行业标准71项）,标准类型主要为管理型,其次为方法类标准,基础类和产品类标准较少,由此确定了煤层气事实标准体系框架。结合国内外煤层气产业现状和技术发展需求分析,首次构建了我国煤层气标准体系,确定了标准体系主要构成为煤层气地质与资源勘查专业、煤层气钻井工程专业、煤层气水力压裂工程专业、煤层气排采工程专业、煤层气地面集输利用专业、煤矿区煤层气地面抽采专业等;并对各专业包括的门类进行了划分设计,对各门类的煤层气标准进行了分别统计,同时对未来各专业标准的发展进行了规划,共规划59项标准（国家标准13项、行业标准46项）。论文所构建的煤层气标准体系和规划标准方向突出了煤层气产业的重点领域和技术发展趋势,具有一定的科学性、适用性和可操作性,可为今后国内外煤层气标准化工作提供参考依据,具有重要的研究意义。     

准噶尔盆地南缘富CO2低阶煤层气藏的形成机理研究

准噶尔盆地南缘部分地区低阶煤储层中CO_2的富集,不仅反映了煤层气系统形成和改造过程受多元干预作用,也影响到煤层气资源的品质。为查明该区煤层中富CO_2低阶煤层气藏形成机制,基于煤层气排采井气样,开展了煤层气地球化学研究。结果显示:准南地区煤层甲烷碳、氢同位素整体上偏轻,δ~(13)C_(CH_4)为-6.82%～-4.38%,δ~(13)D_(CH_4)为-29.00%～-30.41%;米泉地区煤层气以生物成因气为主,四工河及玛纳斯地区深部煤层主要发育热成因气,白杨河地区则以混合成因气为主;准南地区煤层气中CO_2浓度差异大,多元地质因素干预明显,二氧化碳碳同位素偏重,δ~(13)C_(CO_2)为-1.54%～2.51%,CO_2来源主要为煤化作用初期热解和微生物成烃伴生。地下水动力条件是决定CO_2富集的关键因素,煤化作用初期生烃阶段产生的CO_2在滞流条件下聚集,微生物作用伴生CO_2在弱径流条件下混入保存;煤层自燃致使烧变岩系发育,进而地表水下渗作用增强所引起的非烃类气体参与煤层气成藏,则符合真正意义上煤层气风氧化作用机制。综合研究认为,差异性地层水溶解消耗作用以及生物成烃改造作用主要影响煤层CO_2的分布特征,煤层气成藏过程中存在的CO_2干预作用形成了封闭滞流原位型、半封闭扰动型以及开放连通型三类煤层气藏,承载着煤层气成因、煤层气藏赋存特征等信息。     

晋城寺河井区煤矿采空区煤层气地面抽采关键技术研究

随着煤层气勘探的不断深入,煤矿采空区煤层气已成为煤矿区煤层气重要资源之一。基于晋城矿区寺河井区煤矿采空区分布特征,通过地质分析、采空区煤层气成分、浓度试验和资源量模型计算等方法系统研究了煤矿采空区煤层气资源条件及地面抽采关键技术,揭示了采空区煤层气赋存规律,给出了不同赋存状态下煤层气资源量计算模型和方法,探索了煤矿采空区煤层气地面抽采关键技术。研究表明,煤矿采空区煤层气来源于煤柱及残留煤层、邻近未采煤层和围岩中的游离气和吸附气。根据吸附气和游离气资源量计算模型计算寺河井区煤层气总资源为213.016×10⁸m³,其中游离气资源为0.102×10⁸m³,吸附气资源为212.914×10⁸m³。采煤方法和采空区密闭性对采空区煤层气的来源和富集程度有重要影响。针对采空区上部岩体裂隙发育特征,将采空区煤层气抽采井身结构由二开优化为三开结构,实现了二开固井封闭断裂带上部含水层,三开下入割缝套管护壁,有效解决了采空区上部含水层涌水对钻井井身稳定性影响及抽采效果等问题。在此基础上,研发了潜孔锤+压缩空气(氮气)钻井工艺,用氮气取代空气作为循环介质,形成了安全揭露含气断裂带钻井工艺技术,为采空区煤层气安全抽采探索了有效途径。     

关于煤层气勘探开发思路的探讨

以煤储层地质条件、构造条件为基础,构建煤层气勘探开发体系,选择合适的钻井工艺和井型,是提高煤层气勘探开发效果的有效手段。石嘴山矿区目前地质勘探程度较高,对煤层气地质特征具备一定的认知和掌握,基于前期石嘴山矿区煤层气勘探开发评价体系,采用350 m×300 m井间距+U型井的试验井网是最适宜于石嘴山矿区的煤层气勘探开发模式。石嘴山矿区煤层气勘探开发可以按照“边勘探边开发”的滚动式勘探开发模式,加快勘探开发步伐,尽早实现探采一体化的模式。     

中国煤层气资源开发的关键性问题及前景

讨论了煤层气开发的关键地质控制因素和煤层气开发新技术,分析了煤层气地质研究面临的问题。认为煤层气成藏的地质过程与动力学机制、煤层气储集系统与聚散机制、煤层气藏经济高效开发的场效应是当今煤层气资源地质研究的主要问题,今后要加强这些方面的研究。     

焦作区块二1煤储层特征及煤层气勘探实践

河南焦作煤层气区块山西组二₁煤储层厚度大且含气量高,煤层气资源丰富,但煤层气勘探效果不佳。2022年西部斜坡带和中部鼻状构造带缓坡参数井均取得产量突破。针对构造与沉积特征、煤储层含气特征、煤体结构及渗透率规律这三方面,通过断裂与构造刻画、煤层气勘探有利区分割机制和产气归因性分析等研究,取得了新认识。研究认为：(1)多期次构造演化形成阶梯状断块分布的构造形态,导致煤层埋藏深度存在较大差异;(2)受构造强烈挤压、揉搓形成的构造煤储层是煤层气井产气效果不佳的重要不利因素;(3)在断裂构造弱影响区优选含气条件与煤体结构双优储层,有利于确保增产改造效果从而实现气井高产。新参数井的钻探成功,实现了焦作区块中深煤层勘探领域性突破,对盘活焦作区块以及后期滚动勘探提储具有重要指导意义。     

封隔式免钻半程固井工具在马必东区块的应用

马必东区块构造较为简单,煤层厚度较大,分布稳定,含气饱和度高,煤层气资源丰富,全井封固不仅固井质量差,而且对煤层会造成大面积伤害。鉴于常规半程固井工具及技术,施工复杂、事故率高,内通径小的问题,采用封隔式免钻半程固井工具及配套工艺技术封固煤层顶板泥岩以上层段,能够有效、安全的解决上述难题。现场应用表明:工具性能稳定,打捞成功率100%,51/2″工具打捞后最大内通径可达121mm,完全满足后期施工作业需求。该工具在煤层气井的应用,为马必东区块高效产能建设,提供了有力的保障。     

滇东恩洪区块地应力分布及深部煤层气临界深度预测

我国滇东恩洪区块二叠系煤层气资源丰富,该区块是今后煤层气开发的重点区域之一,地应力分布对于储层压裂改造等煤层气开发工程具有重要影响。在注入/压降试井方法实测地应力约束下,基于Anderson修正模型对恩洪区块地应力分布进行预测,总体上,水平最大主应力S_(H,max)、水平最小主应力S_(h,min)和垂向主应力S_v在不同深度段呈现不同应力机制类型,由浅至深依次表现为逆断型、走滑型和正断-走滑型。研究结果表明:在该区块二叠系宣威组内,地应力遵循S_(H,max)≥S_vS_(h,min)的关系,呈现正断-走滑型应力机制,而宣威组煤层地应力数值较其顶底板小,表现为正断型应力机制;岩石类型与埋藏深度影响地应力分布,水平主应力随埋藏深度的增加呈线性增大,杨氏模量小的煤岩,其水平地应力值最低;滇东恩洪区块深部煤层气临界深度约为700 m;研究结果可以为滇东恩洪区块煤层气开发提供新的地质参考。