煤层气井合层排采控制方法

以铁法盆地大兴井田合层排采工程井DT31井和沁水盆地南部单层排采井QS1井排水产气特征数据为基础,分析了合层排采井各排采控制阶段的流体相态特征与单层排采的异同,总结了合层排采中的层间干扰因素及排采工艺中存在的问题,探讨了单位井底流压降幅的产水量和套压作为排采控制指标的控制方法及原理。研究结果表明:不同液面深度下的单位井底流压降幅的产水量可指导制定合排期间的排水强度;合采井深部产层的临界解吸压力液面深度与顶部产层埋深重合,不适宜合层排采;憋压阶段套压的最大值主要受产层顶板埋深和初期排水降液面阶段的总压降值限制。控压产气期,采用阶梯式降套压法,同时需控制套压瞬时降幅和日降幅以防储层激动,合采井在控压产气和控压稳产阶段设置一个最小套压可以缓解产气期间液面深度与浅部产层埋深接近或重合引起的矛盾。

采动区远程卸压煤层气抽采地面井产能影响因素

以淮南矿区远程卸压煤层气地面井抽采工程实践为依托，通过工程试验和系统分析，探讨了远程卸压煤层气地面井的产能特点及其影响因素。研究结果表明，远程卸压煤层气地面井的产能曲线可分为两个阶段，在较短时间内顺利完成第1阶段的井才能有较高产能。研究还显示，煤层气地面井产能受地层结构和采动影响较大。在研究区，当地层结构为松散层厚度〈406m，基岩与松散层厚度比值〉0．74，下保护层与被保护层间距为66～70m，且平均采高≤2．2m，平均产煤低于3898t／d时，利于远程卸压煤层气地面井抽采；当松散层厚度〉430m，11—2煤和13．1煤层间距〉74m，基岩与松散层厚度比值〈0．7时，卸压煤层气地面直并成功率较低，此时，可通过改变并位和优化并身结构来适应地层结构的变化，提高地面井抽采成功率。

采动区远程卸压煤层气地面直井抽采机理分析

以淮南矿区为实例,以实现远程卸压煤层气地面直井高效抽采为目的,研究了远距离保护层开采对被保护层的卸压增透作用及远程卸压煤层气解吸、渗流、运移及富集机理。结果表明研究区位于弯曲下沉带内远程卸压煤层气主要来自被保护层中的充分卸压区及部分卸压区,采动造成的层外卸压作用使吸附于煤层中煤层气得到解吸,同时通过采动增加裂隙和减小有效应力的双重作用大幅增加了被保护层渗透性。卸压煤层气采动初期富集于采空区中部的上覆被保护层中;采动后期富集于采空区四周由采动影响线和压实线确定的"O"形圈内。

煤层群煤系多套含气系统特征及其合采效果——以铁法盆地阜新组为例

煤系含气系统特征影响了煤层气井多产层合采的工程效果。基于铁法盆地阜新组层序地层、含气单元及其分隔层特征,划分了叠置的多套含气系统,分析了发育煤层群煤系多套含气系统的含气性、渗流条件和流体压力特征,探讨了其对上、下含煤段分采及合采工程效果的影响。研究认为,白垩系阜新组上含煤段5个含气单元为一套统一的含气系统,下含煤段7个含气单元可划分为三套含气系统。湖进体系域下,三角洲前缘沉积环境形成的含气单元资源丰度较大,滨浅湖沉积环境形成的(泥质)粉砂岩厚度大且构成稳定的隔水阻气层,是研究区含气系统划分的关键层。随埋深的增加,各含气系统储层孔隙度、平均渗流孔容、裂隙发育情况、储层渗流能力降低趋势明显。上下含煤段分属明显不同的含气系统,其储层压力、解吸压力差异较大,煤层气合采时上下含煤段储层产出气液具不同步性,气水产出层间干扰大。阜新组煤层气合采效果由好到差的相对顺序是上含煤段合采、上下含煤段合采、下含煤段合采。阜新组上含煤段独立开发的效果最好,是由于各个含气单元形成了一套兼容性含气系统,储层具有明显地富气高渗优势。

贵州省煤炭资源有效保障能力分析

利用灰色聚类分析和层次分析等数学方法,建立了煤炭资源有效保障能力分析的数学模型,分析了贵州省煤炭资源有效保障能力。结果表明:贵州煤炭资源保障能力的基本态势是总量丰富,但有效供给能力不足。省内已发现资源的开采年限可达111a,但受限于资源特性和可采性,发现的资源/储量有效保障能力相对不足,净有效量确定的保障年限为45a,当前可供净有效量确定的保障年限仅为30a。

“煤层气抽采技术”课程教学及考核方式改革

资源勘查工程专业煤及煤层气方向"煤层气抽采技术"课程内容工程性强,基础知识点多,知识范围广,知识体系的建立需要较大的阅读量,传统教学方法及考核模式难以激发学生自主学习及主动阅读的积极性。针对这一客观问题,本文提出基础知识采用讲授式教学,工程技术及工艺设计采用案例式教学,基础知识应用采用探究式教学,交叉知识点采用翻转课堂式教学模式,同时将翻转课堂及探究式课题纳入课程考核体系,引导激励学生自主学习。改革使得学生在学习时间、兴趣、阅读量、知识巩固与应用及对专业理论及工程问题的思考和分辨能力上均有所提高,培养了学生基本的科研表达能力,提高了教学效果。

贵州盘北—水城矿区化工煤资源地质评价

应用煤化工资源指标体系和评价方法,在查明煤化工资源地质背景和资源特性的基础上,研究了六盘水煤田盘北-水城矿区煤化工资源的类别、规模、赋存和分布,探讨了化工煤研究区赋存分布的地质成因,提出以资源为主要依据的煤化工产业布局规划建议.研究区化工煤查明储量42.74×10^8t,占其煤炭查明储量的62%,化工煤资源中,液化煤1.31×10^8t,焦化煤17.45×10^8t,合成氨煤0.019×10^8t,气化煤23.96×10^8t.气化煤和焦化煤是区内化工煤资源的主要类型.

“煤层气抽采技术”知识体系及课程教学探讨

资源勘查工程专业煤及煤层气方向"煤层气抽采技术"课程涉及专业知识面广、知识点多,工程性强,学生掌握难度大。针对这一教学问题,从系统阅读构建知识体系,循序渐进建立知识框架,建立重点突出的课时分配,强化工程现场实习及实践能力培养等多个角度帮助学生获取、巩固、理解及应用"煤层气抽采技术"课程知识,增强教学效果。

樊庄区块煤层气井产能差异的关键地质影响因素及其控制机理

以樊庄区块16口煤层气井地质资料、排采资料为依据,分析了该区块煤层气井之间产水量和产气量差异的地质影响因素,并进一步探讨了这种差异的地质控制机理。研究结果表明:产水阶段,地下水流体势通过影响煤层水的流向和煤储层含水量控制煤层气井产水量,渗透率通过影响煤层水在储层中的流动能力控制煤层气井的产水量,煤储层渗透率与地下水流体势的负相关性促进了煤层气井之间产水量的差异;产气阶段,排水降压效果通过影响煤层气的解吸量及气、水两相的饱和度和相对渗透率控制煤层气井之间的产水量和产气量差异;另外,煤层气井连通后出现的气水分异现象,进一步促进了煤层气井之间产水量、产气量的差异。

论煤地质学与碳中和

煤基碳排放构成了中国碳排放总量中最重要的部分,做好煤基碳减排和煤炭高效洁净低碳化利用是实现“碳中和”国家目标的重要途径,碳中和背景下的煤地质学发展值得关注。系统评述与碳中和相关的煤地质学研究领域,分析煤地质学在碳中和研究与工程实践中的作用和应用前景,探讨碳中和背景下煤地质学的重要发展方向。取得以下认识:推进清洁煤地质研究、服务煤的高效洁净化燃烧,勘探开发煤系天然气低碳燃料、优化一次能源结构和化石能源结构,开展煤化工资源勘查与开发地质保障研究、推动煤炭的低碳能源转化和新型煤化工产业发展,深化瓦斯地质研究、提高煤矿瓦斯(井下)抽采率、控制煤矿瓦斯的大气排放和泄漏,研究煤层甲烷天然逸散和煤层自燃排放、控制煤层露头的天然排放,发展煤层CO_(2)地质封存与煤层气强化开发(CO_(2)-ECBM)技术、推动碳捕获、利用与封存(CCUS)技术发展及其在火力电厂烟气碳减排中的商业化应用,研究煤炭勘查企业的碳足迹、实现企业净零排放,是与煤地质学紧密相关的碳减排技术路径;其中煤层甲烷与煤系气高效勘探开发、深部煤层CO_(2)-ECBM、煤层露头气体逸散与自燃发火控制、洁净煤地质与煤炭精细勘查是碳中和背景下煤地质学优先发展的重要领域。

煤层气合层开发上部产层暴露的伤害机理

煤层气开采过程中,上部暴露产层伤害对煤层气井产能的影响短期内有可能被下部未暴露产层产气能力的提高所掩盖,因此未引起研究人员的重视。为此,依托于贵州西部土城区块煤层气勘探开发工程实践,结合15号煤启动压力梯度、气水两相渗流及应力敏感性测试,分析了上部产层暴露的储层伤害机理,探讨了合层开发煤层气井高产、稳产的排采控制措施。结果表明:1随着低渗透煤储层中游离气量增多、气泡变大,气水两相渗流产生的贾敏效应增强,导致水相渗流的启动压力梯度增大,水相渗透率快速下降;2合层开发煤层气井上部产层被动暴露后,套压持续回升导致气体"反侵"进入已经暴露的煤储层,井筒周围依次形成高含气带、液相滞留带、应力敏感带、高含水带,近井地带形成液相低渗区,使地层水、压裂液难以排出,将导致上部暴露产层产水、产气量快速衰减。结论认为,为了提高合层开发的效果,可在套压降至0.5 MPa后主动缓慢暴露上部产层,而在上部产层主动暴露后,应尽量避免套压的快速波动,杜绝套压的大幅回升,以免对近井地带煤储层造成永久性伤害。

应力释放构造煤煤层气开发理论与关键技术研究进展

构造煤煤层气高效开发是我国煤层气资源禀赋的选择,构造煤储层与煤层气赋存特征决定了疏水降压煤层气开发理论技术不再适合构造煤储层,应力释放(原位)煤层气开发理论技术是新的技术方向,有望将构造煤煤储层从煤层气开发禁区变为新领域,同时也有望成为煤矿煤与瓦斯突出治理、煤矿区甲烷温室气体减排的治本之策。依托国家重大科研仪器研制项目,以应力释放构造煤煤层气开发关键实验平台和工程装备原理机为基本定位,以开发理论创新、技术原理探索为先导,以装置、装备及其工艺技术为研究核心,应力释放构造煤煤层气开发理论技术研究取得重要和实质性进展。探索构建了应力释放煤层气开发理论技术基础,阐明了水平井造洞穴应力释放构造煤原位煤层气开发的工程原理。水平井造洞穴应力释放构造煤原位煤层气开发模拟试验系统已完成设计进入加工阶段,系列配套基础实验取得了重要数据;探索建立了构造煤储层应力释放与煤层气解吸扩散关系模型;揭示了应力释放构造煤煤层气开发煤储层渗透率变化规律。研发形成了构造煤储层大口径水平井双向往复式钻进+多级扩孔+复杂循环钻井液成井、水平井泵注+喷射诱导控制造洞穴应力释放与储层激励、气/水/高浓度煤粉混合物直井射流泵+配套井底装置组合高效举升、产出物地面高效重力分离+回收+水循环、煤层气应力释放开发装置(装备)数据采集和控制系统等应力释放构造煤煤层气开发关键技术。

岩石力学地层理论方法及其煤系气高效勘探开发应用基础述评

煤系气高效勘探开发是当前中国煤地质与非常规油气地质研究关注焦点,"岩石力学地层与非常规油气"是当前非常规油气勘探开发国际前沿研究领域,煤系岩石力学地层与煤系气研究具有理论和实际意义。本文综述了岩石力学地层经典学术思想和新学术思想,评述了岩石力学地层理论方法及其非常规油气勘探开发现状进展,分析了煤系岩石力学地层理论方法构建的基础和条件,展望了岩石力学地层理论方法应用于煤系气高效勘探开发的前景。研究表明:煤系气共储共采与高效开发机理是制约煤系气高效勘探开发的关键科学问题,岩石力学地层具有有机衔接非常规油气地质与储层工程理论的天然属性和优势,有望成为破解关键科学问题的地质理论技术利器;岩石力学地层经典学术思想核心内涵为沉积地层及其岩石力学特征控制岩层天然裂隙为主的构造发育规律,新学术思想凝练为沉积岩(地)层既控制致密储层天然裂隙发育和非常规油气成藏,又控制致密储层人工诱导裂隙发育和非常规油气开发;聚焦煤系岩石力学地层的独特性及其与煤系气成藏、开发的响应关系,揭示煤系气共储共采岩石力学地层控制机理,创新和构建煤系气勘探开发的岩石力学地层理论方法体系,成为煤系岩石力学地层研究的目标任务;以典型煤系含煤段煤系叠合型气藏为示例,构建和应用煤系岩石力学地层模型,开展煤系气甜点预测、产层优选、开发工艺优化,是我国煤系气(含煤段)高效勘探开发实践当前急需。

基于卸压煤层气开发的构造煤储层孔渗特征与类型划分——以淮南矿区为例

在淮南矿区卸压煤层气地面开发取得积极进展的背景下,应用扫描电镜和汞注入法对淮南矿区构造煤样进行孔裂隙测试,结合井下煤层透气性和试井渗透率测试数据,探讨了构造煤储层孔渗特征。对比分析了卸压煤层气开采现场测试渗透率变化差异,揭示了构造煤卸压开采条件下影响煤层渗透率变化的影响因素及煤体结构差异对煤储层改造的控制作用,提出了构造煤储层类型划分方案。研究表明:随着构造变形的增强,煤中外生孔裂隙规模增大,孔容、中值孔径、孔隙度等参数增大,煤储层渗流孔含量与构造变形呈正相关,但地层条件下构造煤储层的渗流性受储层压力、煤体结构、地下水等因素控制。构造煤储层特性决定了当前原位煤层气开发技术的不可行性;而卸压煤层气开采有效解决了构造煤储层渗透率低、压力传递困难以及压裂改造效果差等技术难题,卸压开采对煤储层的改造导致的"卸压增透增流"效应主要受煤体结构控制。煤体变形越强,改造效果越好,基于不同煤体结构构造煤储层中渗流孔的含量与改造效果的一致性,认为糜棱煤是卸压煤层气开发的优质储层,碎粒煤是较优质储层,碎裂煤和鳞片状煤是一般储层,原生结构煤是不利储层。

灰色关联分析在煤层气储层评价中的应用

以淮南矿区构造煤储层评价为基础,利用灰色关联分析对16个单元煤储层物性参数进行定量评价。对评价结果与原专家打分法的评价结果进行比较分析,二者吻合率达62.5%;灰色关联分析法是一种定量评价构造煤储层确实可行的方法,具有推广应用的广阔前景;构造煤储层评价是一个复杂的、多重因素参与的评价过程,用灰色关联分析进行储层评价,可以使评价结果量化,而且可以从综合的角度分析各个参与评价的参数,使不精确的表达和处理方法数字化,可提高储层综合评价的科学性。

渤海湾盆地石炭-二叠纪沉积作用与储层形成

随着浅部油气资源的逐步查明,目前的油气勘探方向开始向深部转移。为此,从沉积控制方面对渤海湾盆地深部储层展布及其物性特征进行了研究,以期为深部油气勘探提供地质依据。应用录井、测井及岩心资料,测定了孔隙度、渗透率等物性参数,查明了渤海湾盆地石炭—二叠系各地层组的骨架砂岩展布特征及其物性特征;应用相比法编图对渤海湾盆地石炭纪、二叠纪岩相古地理进行了恢复,研究了沉积相对储层及其物性特征的控制作用。结果表明:该区下石盒子组和上石盒子组是形成油气藏最有利的储层;河流体系的边滩相和心滩相对砂体的控制作用最强,其次为三角洲平原分流河道相和潮坪相;物性从好到差依次为:曲流河砂体—三角洲砂体—障壁岛砂体—潮坪砂体。

淮南矿区保护层开采卸压范围及瓦斯抽采地面井部署

以保护层卸压开采和卸压瓦斯地面井抽采工程实践取得的大量资料为基础,结合采区上覆岩层变形变位检测和煤岩层力学性质实验室测试结果,总结了煤与煤层气开采地质条件,讨论了确定保护层开采有效卸压范围的方法,得到了淮南矿区保护层开采有效卸压范围的结果,分析了其对卸压瓦斯地面井部署的影响,提出了淮南矿区卸压瓦斯地面井部署的建议。研究结果表明:淮南矿区11-2保护层的最大有效保护距离为117 m,11-2保护层的开采对13-1被保护层的保护是有效的;走向有效卸压保护角为64°,倾向有效卸压保护角下方为77°、上方为83°,被保护层的卸压范围相对于保护层下部内错15.4 m,上部内错8.2 m;地面井应部署在走向上距始采线37 m外,倾向上靠近回风巷13～30 m之间的位置。研究结果对实现煤层气高效、持续、稳定的抽采和煤与煤层气共采意义重大。

基于测井曲线的煤体结构判识

为了判识煤体结构,将鹤岗煤田东北部煤体结构划分为A(原生结构煤、碎裂煤)、B(构造煤)两类,总结测井曲线中密度、深侧向电阻率、声波时差、井径、自然伽马、伽马伽马等曲线对不同煤体结构的测井响应,B类煤相比A类煤井径和声波时差增大,深侧向电阻率、密度和伽马伽马减小,自然伽马及中子孔隙度因地区而异。通过研究不同煤体的结构特征,分析不同煤体结构所对应测井曲线响应值范围,进而依据测井响应及测井曲线图划分研究区煤体结构,得到研究区9煤、15煤构造煤占比分别达40%和50%,11煤构造煤发育均大于30%。

灰色聚类分析在煤炭资源有效保障能力评价中的应用

在灰色系统理论与煤炭资源评价实践有机结合的基础上,讨论了煤炭资源评价单元的灰色特征,分析了灰色聚类分析应用于煤炭资源评价的原理,给出了煤炭资源评价中的灰色聚类分析的计算方法。以贵州省9个煤炭资源评价单元为例,参考18个评价指标,按照既定的优、良、可、差等级划分标准,计算出其综合优度值,得到评价结果为4良、4可、1差,并给出开发的先后顺序。结果表明,该方法具有较大的实用性。

贵州盘北-水城地区煤资源特性及其意义

盘北-水城矿区上二叠统龙潭组和汪家寨组煤资源具有高镜质组、中高硫、中高灰、中低挥发分、高灰熔性和相对富氢(相对于相同煤级)的特性,其煤岩组成、硫含量、灰分等主要受聚煤期三角洲-滨岸沉积体系控制,煤的挥发分产率、碳氢比等主要受到煤变质作用的影响。区内化工煤资源丰富(主要为焦化煤和气化煤),焦化煤资源丰富且集中,而液化煤稀少但相对集中。建议在盘北-水城矿区规划3个煤化工基地:水城煤焦化基地、水城煤直接液化基地、盘北煤焦化基地。