高、低阶煤孔隙结构差异性及其对甲烷吸附特性的影响研究

采集沁水盆地高阶煤、二连盆地低阶煤,采用氮气、二氧化碳吸附法对煤基质纳米级吸附孔隙进行测试,分析高低阶煤的储气特征,从而确定影响高、低阶煤煤层气开发的关键因素。研究结果发现,高、低阶煤的比表面积相似,高阶煤的比表面积均值为215.33 m~2/g,可吸附甲烷49.53 cm~3/g;低阶煤的比表面积均值为212.17 m~2/g,可吸附甲烷48.96 cm~3/g。高、低阶煤储气主要为吸附气,占总储气量的99%以上,高阶煤储气主要是微孔吸附气,占总储气量的99.71%;低阶煤不同孔隙均有贡献,微孔最多,占比47.33%,其次是中孔,占比32.644%,大孔最少,占比19.69%。地层水侵入对低阶煤储气量影响大于高阶煤,平衡水条件下,高阶煤可储气量43.46 cm~3/g,低阶煤可储气量33.89 cm~3/g;受微孔特性影响,高阶煤储层储气量较高,但易储难逸,因此煤层气开采的关键问题是疏导微孔吸附气;受中、大孔及亲水性强影响,低阶煤储气量较低,且易储易散,勘察储气聚集区是低阶煤煤层气开发的首要工作。

沁水盆地南部煤层气水平井射孔优化

为提高沁水盆地煤层气水平井压裂效果,基于分布式光纤水平井产水产气剖面监测、水平井录井导向、测井等资料分析,明确了煤岩煤质、煤体结构、水平井钻遇位置以及射孔改造方式是决定煤层压裂改造效果的关键因素。沁水盆地3号煤层中—上部自然伽马低、煤质较好、煤体结构完整,是适合压裂改造的优质层段;根据双自然伽马曲线可准确判断水平井井眼轨迹在煤层中的钻遇位置,确定优质压裂层段及射孔方式。当井眼轨迹位于煤层中部时,采用常规射孔方式可实现高效改造;当井眼轨迹接近顶板或出层时,需采用向下定向射孔方式,实现上部优质煤层的有效改造;当井眼轨迹位于下夹矸层附近时,可采用向上定向射孔方式,实现中部优质层段的改造。该方法现场应用水平井46口,单井日产气量突破2.5×10^(4)m^(3),日稳产气量达到2×10^(4)m^(3),储集层压裂改造效率提升10%~50%,水平井开发效果好。

基于测井解释模型与平均影响值法联合优化的煤层气含量预测方法

为了进一步提高地球物理测井技术对煤层气含量的预测效果,本研究提出将煤储层含气性测井解释模型(LIM,Log Interpretation Model)参数引入到煤层气含量预测模型的构建过程中,并基于平均影响值法(MIV,Mean Impact Value)优选了支持向量机(SVM)建模输入参数.最后通过网格搜索法构建了一种用于预测煤层气含量的LIM-MIV-SVM模型,并以淮南煤田实际测井资料为例,对比分析了构建的LIM-MIV-SVM模型与测井曲线多元回归模型、常规测井SVM模型和LIM-SVM模型的煤层气含量预测效果.结果表明:LIM-MIV-SVM模型对煤层气含量的预测精度最高,其次是LIM-SVM模型和常规测井SVM模型,测井曲线多元回归模型的预测精度最低,说明机器学习方法相比于传统的测井解释方法存在优势,合理地引入煤储层测井解释参数对于提高煤层气含量的预测精度是可行的.构建的LIM-MIV-SVM模型是多源测井数据融合和输入数据集筛选共同优化的结果,能够为煤层气资源勘探及其储层评价提供技术支撑,且本研究的建模策略及思想也可广泛应用于其他机器学习建模研究领域.

Monte-Carlo Method for Coalbed Methane Resource Assessment in Key Coal Mining Areas of China

Monte-Carlo method is used for estimating coalbed methane （CBM） resources in key coal mining areas of China. Monte-Carlo method is shown to be superior to the traditional volumetric method with constant parameters in the calculation of CBM resources. The focus of the article is to introduce the main algorithm and the realization of functions estimated by Monte-Carlo method, including selection of parameters, determination of distribution function, generation of pseudo-random numbers, and evaluation of the parameters corresponding to pseudo-random numbers. A specified software on the basis of Monte-Carlo method is developed using Visual C＋＋ for the assessment of the CBM resources. A case study shows that calculation results using Monte-Carlo method have smaller error range in comparison with those using volumetric method.

现浇混凝土CBM自稳定内膜空心楼板的工程应用

现浇混凝土CBM自稳定内膜空心楼板具有轻质高强、抗振动性能及保温隔音性能好的优点,且施工方便,经济实用。结合工程实例,介绍其应用性能及计算构造要点。

南京市气溶胶PM_(2.5)一次来源解析

在南京大学鼓楼校区(市区)和南京信息工程大学(郊区)校园,分季采集PM2.5及其主要排放源的颗粒样品,在南京大学现代分析测试中心用X-荧光分析法分析样品中的化学元素,应用化学元素平衡法(CMB)计算了各主要源对PM2.5的贡献。结果表明对市区扬尘和建筑尘是PM2.5最主要的贡献源,贡献率合计约70%;燃煤尘和冶炼尘仅为约15%。对郊区扬尘和煤烟尘是PM2.5的最主要贡献源,平均贡献率分别为50%和22.4%,建筑尘的平均贡献率为8.3%,冶炼尘的贡献小于8%。这些结果可为治理气溶胶细颗粒源提供决策依据。

煤层气可采性综合评价方法研究——以潘庄井田为例

文章对常规煤层气可采性研究方法进行了研究,分析了各种方法适用的条件以及存在的问题,指出煤层气的可采性需要在地质因素综合分析的基础上,研究主要控制性地质因素及其有效配置。多因素加权分析法与储层数值模拟法相结合是一种有效的煤层气可采性评价方法。并以潘庄井田为例,在系统分析了影响煤层气可采性主要地质因素的基础上,进行了煤层气可采性的综合评价。

煤层气不同开发方式的应用现状及适应条件分析

在对国内外煤层气勘探开发现状调研的基础上,分析了不同煤层气开发方式的技术特点、技术优势和存在问题,以及应用现状和应用效果,并根据不同开发方式的技术、工艺要求,从地质、储层、地形和投资等方面研究了主要开发方式的适应性。基于美国和我国煤层气地质条件的综合对比分析,并针对我国主要煤盆地的地质特征和地形条件等,提出了相应的煤层气开发方式:沁水盆地和鄂尔多斯盆地东缘比较适合地面垂直井和定向井开发方式;其他地区因地质条件大都比较复杂等原因,建议首选直井方式进行煤层气勘探开发。

利用Box-Behnken法分析CO_2置换CH_4效果

基于CO2置换CH4理论,综合考虑影响CO2置换CH4效果的3个因素,运用Box-Be-hnken实验设计方法,建立CO2置换CH4的数学模型。通过Design Expert软件生成曲面反应图,并对曲面反应图进行单因素及双因素解吸效果分析,得出各参数对CO2置换CH4效应影响的强弱顺序及交互影响的显著性,其结果依次为渗透率、含水率、含气量,进而对CO2置换CH4效果进行分析。该研究为煤层气提高采收率提供了一个省时有效的分析方法。

寿阳区块煤层气采收率预测方法及井间距优化

为准确预测煤层气采收率和确定煤层气井开采合理的井间距,对数值模拟法、类比法、等温吸附法、解析法及其各自的适用条件和优缺点做了详细分析,结合3种采收率的预测方法得出了15#、9#、3#煤层的采收率;阐述了煤层气开发中井间距的设计原则,根据寿阳区块的地质和煤储层条件,设计3种不同的井间距方案,通过数值模拟预测产能,分析了井间距与产能之间的关系,得出合理的井间距;阐述了丛式井组设计开发概念思想.研究结果表明:合理的井间距为350 m×350 m,15#煤层的采收率为53.9%,9#煤层采收率为51.6%,3#煤层的采收率为47.8%.

煤层气含量影响因素及预测方法

为了提高煤层含气量预测效果,更准确地评价煤层气资源量、预测煤层气开发前景,以及制定合理的开发方案,基于大量文献调研,首先梳理了煤层气及煤层含气量的概念、影响因素,其次对煤层含气量预测方法的特点进行了比较分析,进而开展了煤层含气量预测方法发展趋势分析.研究表明,煤层舍气量的影响因素主要包括煤的变质程度、温度、压力、煤质、煤层有效埋藏深度、储层有效厚度、储层物性等,其中,煤变质程度起着根本性作用.煤层含气量定量预测方法主要有等温吸附曲线法、含气量梯度法、测井法、地震法等.合理选择煤层含气量预测方法,开展多学科、多种预测方法综合预测含气量研究、研发新的煤层含气量预测方法是煤层含气量预测的主要发展趋势.

中国生物医学文献数据库与中国中医药期刊文献数据库检索方法对比研究

对中国生物医学文献数据库(CBM)与中国中医药期刊文献数据库(TCM)的基本检索、限定检索、主题检索、分类检索、期刊检索、历史检索、高级检索、作者检索等检索方法进行对比,分析两个数据库检索方法各自的特点,为检索者更好地使用两个数据库提供相应的参考。

煤层气静态与流动物质平衡法研究及应用

煤储层产水气规律不同于常规含水气藏,含气量变化受Langmuir压力及解吸速度的影响,给储层评价带来了难度。通过文献调研发现物质平衡方法在常规油气藏中应用较为广泛,而在非常规储层应用研究较少。在前人的研究基础上根据煤储层流体产出规律,划分煤层气典型生产阶段并建立对应产量预测模型;推导建立静态与流动物质平衡模型,考虑煤储层吸附解吸特征的影响,利用井底流压、累积产量等生产数据确定单井控制储量和储层渗透率。研究结果表明:煤储层孔隙割理自生水量有限,初期高,中后期减弱;煤层物性在生产过程中呈现先下降后上升的特征,受到应力敏感和基质收缩效应的双重影响;静态与流动物质平衡方法均可计算单井动态控制储量,但流动物质平衡方法避免了关井测压对储层产能恢复的伤害,且可得到储层动态渗透率。静态与流动物质平衡方法相比,计算结果较为相近,可为控制储量计算及物性评价提供依据。

煤层气资源可动用性定性/半定量评价方法研究

煤层气资源可动用性是指由煤层水文地质条件和煤层压裂改造条件共同决定的煤层气资源开发动用的难易程度,煤层气资源可动用性评价与煤层气储集条件评价构成煤层气资源可采性评价的两个重要方面。通过沁水盆地柿庄区块和寿阳区块排采效果差异的分析对比,从煤系地层含水性、断裂构造、地应力状态和煤层与围岩的岩性组合4个方面深入讨论煤层气资源可动用性的评价问题,进而提出煤层气资源可动用性定性/半定量评价方法。研究表明:煤系地层的含水性对区块整体的煤层气资源可动用性影响很大;断裂的天然水力连通作用降低了井筒-压裂煤层系统的封闭性,导致断裂附近的煤层气资源可动用性弱,且煤系地层含水性越强,断裂附近煤层气井高产水的风险就越大,煤层气资源的可动用性就越弱;煤层所处的地应力状态和围岩的岩性组合共同构成井层煤层气资源可动用性的客观条件,地应力状态影响人工压裂缝的方位,对可动用性产生重要影响,而煤层与围岩的岩性组合客观上决定煤层气的可动用性,但结合应力状态、水平应力强度和压裂规模的综合分析,才能做出更科学的判断。煤层气资源的可动用性评价方法基于层次分析的思想,综合考虑了煤系地层含水性、断裂、地应力状态和煤层与围岩岩性组合4个方面,可应用于煤层气选区评价和井层优选。

褐煤煤层气储集特征及气含量确定方法

褐煤基质中的孔隙以中孔、大孔为主。实验表明,褐煤对甲烷的吸附能力很低;褐煤基质中的游离气含量通常占总气含量的50%以上。因此,传统的煤层气含量确定方法不适用于褐煤。本文建立了褐煤煤层气含量的确定方法,将吸附气含量与相应储层压力及温度条件下的游离气含量相加,即得到褐煤总的气含量等温线。利用这条等温线,即可获得该温度下不同储层压力时的气含量值。

煤层气地面开发项目经济评价

地面钻井是煤层气开发的主要方式之一,其开发周期、投资和成本费用等与常规天然气开发不同,并影响其经济效益。为了给煤层气开发利用及投资决策提供科学依据,以沁水盆地某煤层气开发区块为例,依据其目前的各项参数,利用现金流量法进行了经济评价和影响因素敏感性分析。结果表明,影响项目盈利能力的主要因素有产量、投资、成本、产品销售价格和补贴。从敏感性分析可以看出,财务内部收益率对投资、气价和产量较为敏感,其次是成本、补贴。因此,为了提高煤层气开发项目的经济效益,需要进一步提高煤层气价格,更需要通过开发理论的创新和开发技术的进步来增加单井产量、降低投资和成本。此外,建议国家根据不同地区、不同企业的生产实际情况,给予生产企业诸如加大补贴力度等更多优惠政策。

煤层气田储量评估方法适用性研究

随着天然气行业在能源供应中的地位愈加重要,近年来煤层气勘探开发生产规模越来越大,煤层气田开发生产日趋成熟,同时对煤层气储量评估要求越来越高。目前煤层气储量评估主要停留在静态容积法评估阶段,动态储量评估及管理相对滞后,与天然气储量评估相距甚远。本文通过列举目前国内外油气(包括煤层气)储量评估体系及评估方法,以PH煤层气区块为例,从不同角度,利用不同评估方法对该区块进行储量评估,并重点研究动态储量评估方法,提出煤层气田不同开发阶段所采用的评估方法,用以指导煤层气开发生产。

有限体积法在煤层气数值试井中应用的探索

通过对现代数值试井技术主要使用的数值计算方法优缺点的对比分析,说明了有限体积法求解煤层气扩散方程的优势,确定采用有限体积法对煤层气井的数值试井模型进行求解。建立了圆形区域煤层的一维径向流动和二维平面流动的煤层气井稳定解吸数值试井模型,推导出了相应的有限体积法离散格式。通过对求解结果的分析,详细讨论了解吸系数、边界距离、边界性质、组合系数等因素对试井理论曲线的影响。该研究成果的理论曲线特征明显地反映了不同条件下煤层气井的压力变化规律,说明了有限体积法适合于煤层气井的数值试井研究。该研究成果拓展了煤层气数值试井模型求解的计算方法,对煤层气数值试井的发展有积极的指导意义。

MTA固井技术在煤层气井中应用的实验研究

MTA固井技术在油气田中的运用已经取得了显著效果,能够提高二界面的抗剪切强度以及抵抗地层水对二界面的冲蚀。通过室内实验,对MTA固井技术在煤层气井中的运用进行探索。实验结果表明,MTA技术在煤层气井的固井模拟实验中,也能够有效的提高二界面的抗剪切强度,实现二界面的整体固化胶结,抵抗地层水对煤层气二界面的冲蚀,这些特点对于提高煤层气井的产能具有重要意义。作为一种施工简捷、效果显著的固井技术,MTA固井方法在煤层气井中的应用前景是极为广阔的。

关于煤体结构判识方法的探讨

煤体结构是煤层气选区评价的关键地质条件,也是煤层气高渗高产的决定性因素。本文对煤体结构的判断方法进行了归纳,其一是通过煤心直接用肉眼进行鉴别;其二是通过测井曲线响应特征进行间接地定性或定量识别。分析认为:煤心鉴别法最直接、可靠,但受取心率、煤心污染破坏程度、取心成本及数量等因素的限制,在实际运用中有一定的局限性;测井曲线识别法是在大量数据中寻找煤体结构与各测井参数的规律特征,应用更广泛,需事先校正和处理测井数据,建立适合不同地区的测井解释图版。建立煤体结构判识图版,量化各测井参数对煤体结构的影响,对煤层气选区评价和后期的储层改造具有重要意义。