深部煤储层孔裂隙结构对煤层气赋存的影响-以鄂尔多斯盆地东缘大宁-吉县区块为例

深部煤储层孔隙–裂缝结构对深部煤层气资源潜力评价和勘探开发具有重要意义。选取鄂尔多斯盆地东缘大宁–吉县区块DJ57井本溪组5个煤岩样品为研究对象,在煤岩煤质参数测试的基础上,采用气体吸附法、高压压汞法和微米CT扫描等测试手段,对深部煤储层中的纳米级孔隙-微米级裂缝进行多尺度定量表征,综合评价不同尺度的孔裂隙结构特征。再结合渗透率和甲烷等温吸附试验,探讨了微观孔裂隙对深部煤储层中煤层气的赋存和渗流的影响。研究结果表明:基于多种孔隙表征方法对深部煤储层孔裂隙进行多尺度定量表征,其孔裂隙体积分布类型主要以“U”型为主,呈现出微孔与微裂缝并存双峰态,主要集中在0.3~1.5 nm和>100μm的范围内。其中,微孔(<2 nm)、介孔(2~50 nm)、宏孔(50 nm~10μm)和微裂缝(>10μm)体积平均分别占总孔裂隙体积的80.18%,6.70%,1.65%和11.47%。随着微孔发育而吸附气量呈增大的趋势,微孔可以提供大量吸附点位,为深部煤层气的吸附和赋存提供场所。随着微裂缝发育而游离气量呈增大的趋势,微裂缝可以提供大量储集空间,为深部煤层气的富集提供空间条件。此外,微裂缝在三维空间中相互连通,形成网状结构,连通性强。随着微裂缝越发育,煤储层渗透率越大,微裂缝增强了煤层气的渗流能力。纳米级孔隙和微米级裂隙发育特征分别控制着深部煤层气吸附能力和开发潜力。

大宁-吉县区块山西组煤储层微观孔隙结构特征

煤储层微纳米孔隙精准描述对煤层气的储集和产气能力评价发挥着重要的作用,以鄂尔多斯盆地东缘大宁-吉县地区6个连续取样的高阶煤样品为研究对象,采用高压压汞、低温N_(2)吸附和低压CO_(2)吸附实验联合表征微纳米孔隙结构特征,旨在深入了解全尺寸孔隙大小分布,并探讨煤储层孔隙结构的影响因素。研究结果表明:研究区煤样孔体积、比表面积随孔径分布存在明显差异,煤样微孔对总孔体积和总比表面积的贡献率显著,尤其是直径<1.5 nm的微孔,为大部分吸附气提供了存储空间;而介孔和宏孔对孔体积和比表面积的贡献相对较小,不利于煤层气的渗流;研究区煤样的镜质组含量与孔体积、比表面积呈较好的正相关关系,对孔隙发育有重要贡献;惰质组含量与孔体积、比表面积间关系不明显;随着空气干燥基水分含量增加煤样中有更多吸附孔的发育,而孔体积、比表面积与干燥基灰分产率呈负相关关系,表明灰分产率的增加会导致孔体积和比表面积的降低。

基于测井反演的CT扫描煤储层特征评价——以大宁-吉县区块为例

针对大宁-吉县区块煤岩发育特征,通过CT扫描与常规测井手段相结合,采用反演煤岩虚拟灰度剖面和岩心CT扫描煤层结构精细划分煤层技术,建立3条煤岩组分曲线:镜质组含量、壳质组+惰质组含量、矿物含量,划分夹矸和宏观煤岩类型,计算煤岩段有机质丰度和确定煤层结构类型。煤岩灰度剖面定量出煤层段具体的宏观煤岩组分含量,有效实现单井煤层有机质丰度评价,结合薄夹矸和有机质丰度分布,可有效为压裂选段提供优化指导。

大宁-吉县区块深层煤层气井酸化压裂产气效果影响因素分析

大宁-吉县区块深层8号煤层面积大、厚度大、分布广、煤层气资源富集,体积酸压后试采获得突破,但试采井产能差异大,产能主控因素不明确,严重制约煤层气开发进程。针对大宁-吉县区块2 000 m以深的上石炭统本溪组8号煤层试采井,从地质条件、酸压施工和排采制度中选取28个典型评价指标,运用灰色关联方法对煤层气井酸压后产能进行敏感性分析并提出相应技术对策。结果表明:酸压施工因素对产能的影响高于地质因素和排采因素;砂量、酸量、见气前产水指数、泥质含量和阵列感应电阻率是影响该区块气井产能的主控因素,可将阵列感应电阻率和泥质含量作为筛选有利区的重要指标;提出采用低密度、低粒径支撑剂提高支撑剂运移距离与支撑裂缝长度;控制排采速度不超过200 m^(3)/d,以保证深层煤层气平稳连续产出。该研究可为深层煤层气有利区筛选、施工参数优化以及排采制度调整提供参考。

大宁-吉县区块深层煤层气生产特征与开发技术对策

鄂尔多斯盆地埋深超过2 000 m的深层煤层气资源丰富,是煤层气勘探开发重要领域,鄂尔多斯盆地东缘大宁-吉县区块开展了一批深层煤层气工艺试验,初步取得一定效果,但规模效益开发主体技术亟待攻关。基于实验分析、生产数据和裂缝监测等资料,通过对大宁-吉县区块深层煤层气储层特征、生产动态和压裂改造效果开展评价,分析了深层煤层气生产特征并提出开发技术对策。研究认为:(1)深层煤储层具有“低渗、高含气、高含气饱和度、富含游离气”的特征;(2)深层煤层气产能主要受资源富集、微构造和有效改造规模控制,在正向微构造发育区,资源越富集、加液强度越大、加砂强度越大,越有利于扩大供气能力和提高单井产量;(3)深层煤层气生产井呈现出以游离气产出为主的高产期、游离气和吸附气共同产出的稳产及递减期和以吸附气产出为主的低产期三段式产出特征。基于上述认识,提出了深层煤层气开发技术对策,实施的D6-7P1井取得较好生产效果,证实在有利区实施超大规模加砂压裂可有效提高深层煤层气产能。

大宁-吉县区块深层煤岩多尺度孔缝结构特征

针对单一技术手段难以定量表征大宁-吉县区块深层煤岩储层复杂的多尺度孔缝结构问题,基于全直径CT扫描、微米CT扫描、FIB-SEM电镜扫描、氩离子抛光场发射扫描电镜等多种实验方法,利用多尺度的数字岩心技术对煤岩样品进行扫描及分析。结果表明:大宁-吉县区块深层煤岩发育多尺度孔缝系统,纳米尺度以气孔和组织孔发育为主,微米尺度以微裂缝和矿物溶孔发育为主,毫米尺度发育有高角度裂缝和割理组合;全直径CT扫描技术可有效识别毫米级的裂缝、割理及溶孔;建立了D20井煤岩段岩心孔-缝模型,计算得到裂缝孔隙度为1.55%,裂缝密度为22.5条/m,裂缝平均开度为1.1 mm;微米孔隙平均半径为2.99~4.15μm,微米喉道平均半径为1.16~1.80μm;微裂缝平均开度为3.75~4.84μm;纳米孔隙平均半径为51.21~80.65 nm,纳米喉道平均半径为19.44~32.06 nm;通过微、纳米孔隙数据拼接,获得多尺度分布特征,小孔数量最多,平均表面积占比为63.68%,大孔(大于103 nm)数量少但贡献了大量的孔隙体积。研究成果可为深层煤层气勘探开发提供技术支撑。

大宁-吉县区块煤体结构类型测井曲线判别法

煤体结构类型是影响煤层的渗透性和开采效果的重要因素,准确预测煤体结构类型至关重要。结合煤心照片和测井曲线,建立煤体结构划分标准。根据大宁-吉县煤层气井的典型煤心照片和测井响应,提出2种定性判别煤体结构类型的图版,经过验证,提出的图版对煤体结构的预测具有较好的效果,为煤层气勘探开发及选择射孔层位起到了指示作用。

大宁-吉县区块天然气水合物生成条件测定及抑制剂效果评价研究

中石油煤层气的大宁-吉县区块(简称大吉区块)拥有丰富的天然气资源,通过对该地区的综合考察,认为大吉区块在油气运输过程中有产生天然气水合物堵塞的风险。为避免水合物大量生成堵塞管道,针对大吉区块,通过采集现场水样,配置气体组分的方法模拟大吉区块真实环境,预测了不同井口采出物中水合物生成平衡条件。研究结果发现,含盐量越高的井口采出物越难生成水合物。同时,研究了甲醇对水合物的抑制作用,发现在相同的盐浓度下,甲醇浓度不高于20%情况下,甲醇浓度越高,对水合物生成的抑制作用越强。最后在此研究基础上,对大吉区块四处典型油气运输管道的甲醇注入量进行了选配,抑制其天然气水合物的生成。

鄂尔多斯盆地东缘深部煤层气开发先导试验效果与启示

鄂尔多斯盆地东缘大宁-吉县区块深部煤层气勘探开发取得突破对煤层气产业带来重大影响,引起业内广泛关注和跟进。前期一些学者对深部煤层气勘探开发理论技术难点与对策开展了研究,但缺乏对典型气田开发先导试验系统总结。通过深入剖析深部煤层气地质特征与效益开发难点,总结大宁-吉县区块开发先导试验项目取得的进展和成效,明确开发规律并提出效益开发对策。结果表明:(1)深部煤层具有广覆式发育、含气性好、游离气含量高、保存条件好、煤体结构好、脆性指数高、顶底板封盖性强等地质特征,但微构造发育、渗透性极差、矿化度高等因素制约了深部煤层气效益开发;(2)不同地质条件下气井生产特征差异较大,通过先导试验落实气井产能和适应性开发技术对策,采用滚动开发模式可有效降低煤层强非均质性带来的开发风险;(3)开展地质-工程一体化井网优化设计,构建井网与缝网高度弥合的人造气藏,可实现资源动用和采收率最大化;(4)“长水平段+多段多簇+大砂量”的大规模、大排量极限体积压裂技术可增大有效改造体积和井控储量,大幅提高单井产量;(5)深部煤层气井具有“见气时间短、上产速度快、初期产量高、递减快”的生产特征,可实现短期快速规模上产,但气田长期稳产需持续新井投入;(6)前期开发成本偏高,实现效益开发需不断提高工程作业效率、降低开发成本。综合认为,深部煤层气资源品质好,可动用性强,具备快速推广复制条件,大宁-吉县区块深部煤层气开发实践可为国内其他区块深部煤层气规模动用提供技术借鉴,对加快深部煤层气规模勘探开发具有重要意义。

致密气井口旋流除砂器的应用分析

致密气作为一种重要的非常规天然气资源,已经成为全球非常规天然气勘探开发的重要领域之一,逐渐成为天然气产量的主要增长点。由于致密气自身的特点,在气田开发过程中,随着出砂问题的日渐严重,有必要在采气井口安装除砂器,以保证下游地面设备的正常运行。旋流除砂器具有占地面积小、运行成本低、安装使用灵活方便的特点,能够连续、可靠、有效的完成井口除砂任务。本文通过对大宁-吉县区块致密气采气井口旋流除砂器的应用分析,提出了旋流除砂器应在出砂问题严重的致密气田广泛应用的建议。

深层煤层气开采工艺安全管理问题和对策分析

基于大宁-吉县区块深层煤层气采出特征和地面工艺措施的运行情况,通过对其工艺安全管理现状和问题进行分析,认为其工艺管理水平、规划设计、工艺操作、设备完好性、施工过程和变更管理等方面都有待提高。总结了工艺安全管理的有效对策,在管理体系运行、安全规划设计、操作安全、设备完好性、施工过程安全控制、变更管理等方面实施精细化管理和全过程管理,有效提高工艺安全管理水平,保障深层煤层气开采过程安全。