Hancheng, Home of Sima Qian

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韩城区块煤层气井顶板控底重复压裂技术研究与应用

针对鄂尔多斯盆地韩城区块碎软煤层气老井采用常规重复压裂技术效果不佳的难题,以X井为研究对象,分析了初次压裂改造效果及剩余气产能特征,结合二次加砂与顶板压裂,提出顶板控底重复压裂技术。利用实验与数值模拟软件优化施工参数,优选100目石英砂控底并暂堵老缝、40/70目+20/40目石英砂支撑新缝的三级加砂工艺,优化射孔位置为距煤层顶部3~5 m,施工排量为9 m^(3)/min,平均加砂比例为9%,形成增大储层改造体积、提高储层动用程度的顶板控底重复压裂技术。在X井进行现场试验,重复压裂后新增产气量268.1万m^(3),累计应用18口井,平均单井日产气量增加1 210.42 m^(3),有效解决了碎软煤层气老井重复压裂改造效果差的问题,可以满足煤层气老井二次开发及压裂作业降本增效的需求,具有良好的推广应用价值。

鄂尔多斯盆地东缘韩城区块煤层气高产井地质主控因素

鄂尔多斯盆地东缘韩城区块煤层气资源丰富,受构造地质条件影响,不同构造分区的煤层气单井产能差异较大。为明确该区块煤层气高产井地质主控因素,基于构造、煤储层特征及煤层气富集控制因素,结合气田生产数据,对煤层气高产井的地质主控因素进行了剖析。研究结果表明:(1)煤层气井产能受“构造条件、水动力条件、煤体结构”三大因素控制,其中构造条件控制煤层气富集成藏,水动力条件影响煤层气保存,煤体结构影响煤储层渗透率;(2)区块内的煤层气高产井主要分布于次级构造发育区,地层水矿化度介于(2~11)×10^(3)mg/L,原生—碎裂煤平均厚度为4.4m,单井日产气量大于1000m^(3);(3)小断层或者微构造改善了煤储层的渗透性,尤其是次级构造高部位产生的裂隙,有利于煤层气解吸渗流,有利于煤层气高产;(4)在构造活动较剧烈的条件下,大断层附近易于形成煤层气逸散通道,不利于煤层气的保存。结论认为,鄂尔多斯盆地东缘韩城区块构造运动不但造就了各种构造形态,而且使煤体结构发生了变化,不同构造形态下的水动力条件也不同,因此构造运动对韩城区块煤层气井高产起到了极为重要的控制作用;该研究成果对韩城区块的煤层气开发调整具有一定的指导意义,对地质条件类似的煤层气区块具有借鉴意义。

韩城区块西北部三维地应力场反演分析

为改善当前地应力场研究对经验公式的依赖现状,以韩城区块地质条件为背景,提出了通过有限元反演回归计算地应力的方法,根据韩城区块的地质概况建立起较为精确的三维地质模型,以现场水压致裂法所测得的地应力实测资料为基础,采用三维有限元回归分析法拟合实测数据,得到研究区的地应力场分布规律。研究结果表明:煤层三向应力从大到小依次为垂向应力、水平最大主应力、水平最小主应力;煤层的整体应力差处于2~4 MPa之间,在北西部存在较大应力差;煤层整体的应力方向趋势呈北偏东45°;误差大小不超过20%,能够满足工程实际的要求。

陕西省韩城市地质灾害易发性评价

为研究陕西省韩城市的地质灾害易发性,在野外调查的基础上,利用ArcGIS选取了坡度、坡高、坡向、坡型、距构造距离、工程地质岩组、地貌单元类型与距水系距离8个评价指标,采用信息量模型方法计算各指标在不同分类条件下的信息量值,通过空间叠加分析,将韩城市地质灾害易发性分区划分为高易发性、中易发性、低易发性与非易发性4个分区,其面积占比分别为7.02%、21.17%、41.37%、30.44%,灾点占比分别为24.03%、42.86%、28.57%、4.54%,灾点密度分别为0.3250处/km^(2)、0.1923处/km^(2)、0.0656处/km^(2)、0.0142处/km^(2)。分区结果较好地反映出韩城市地质灾害分布规律,可以为韩城市防灾减灾工作及经济建设提供参考。

基于地方感理论的韩城古城旅游开发研究

古城作为地域文化的载体,是旅游开发的重点对象。由于忽略了本地的地方特色,古城开发出现了同质化现象,地域文化危机愈发明显。文章以陕西韩城古城为研究对象,从文脉、地脉、人脉三个方面挖掘韩城古城的地方性特征,并结合地方感理论,对韩城古城旅游开发的地方性营造提出优化策略。

韩城地区煤层气成因类型及微生物开发潜力

为重新梳理韩城地区煤层气气体地球化学特征,预测低产煤层气井微生物开发的潜力区,通过煤层气和煤层产出水样品采集、煤层气气体组分和稳定同位素组成测试及微生物多样性分析,判识煤层气的成因类型,计算煤层赋存热成因气和生物成因气的相对含量,讨论适合低产煤层气井微生物开发的潜力区。结果表明:韩城地区太原组煤层气气体组分以甲烷为主,平均含量为94.78%;煤层气气体类型是以热成因气为主并含有少量次生生物成因气的混合成因气,其中次生生物成因气占比为4.79%~28.28%;煤层产出水中优势古菌种属为Methanobacterium和Methanothrix,二者之和平均占比达45.45%。基于低产井煤层埋深、构造条件、水化学条件、储层温度和古菌群落结构等关键因素,认为韩城地区中部和南部井区是有利于煤层气生物实现增产目的的潜力区。

陕西韩城千佛洞石窟调查与初步研究

陕西省韩城市千佛洞石窟,是典型的四壁设坛式佛殿窟,主要造像有一佛二菩萨(文殊、普贤)二弟子、罗汉、涅槃、千佛等,大约开凿于明代中晚期,是当地著名寺院开化寺下院的重要组成部分,对研究关中东部地区明清石窟寺和地方佛教史均具有重要的价值。

基于改进熵权法的汉城湖水质评价及时空特征分析

文章以西安汉城湖为研究对象,在湖区布设了9个采样点位,于2021年进行了12个月的水样采集,检测了石油类、五日生化需氧量(BOD5)、化学需氧量(CODCr)、氨氮(NH3-N)、总氮(TN)和总磷(TP)共六项水质指标,在综合污染指数法基础上,基于熵权法改进权重,评价了汉城湖水质状况,并对湖区水质时空特征进行了分析。结果表明:汉城湖总氮和氨氮污染较重,常年处于Ⅴ类或劣Ⅴ类水体。丰水期水质最优,西湖区CODCr指标常年在III类标准限值附近,少数月份水质优于Ⅲ类水体。基于熵权法改进的综合污染指数综合考虑了污染物种类和污染水平,评价体系更科学合理。

走向韩城“村寨分离”的历史现场——历史人类学视角的风土聚落空间形态研究

基于历史人类学的研究方法,通过现存筑寨碑刻中的历史信息释读,深入分析韩城地区党家村泌阳堡与西原村凤翼砦营建的历史过程,讨论韩城地区风土聚落中“村寨分离”现象的成因。跳出惯常的建筑学的物质空间类型范式,经过族群追溯与产权落位,发现两堡是家族内部阶级分化之后合股建造的产物。寨子以巷道为主要形态控制要素,以“窄院”为地块划分的模数单元,祠堂等仪式空间反而重要性不强,并且与普通聚落同构。进而通过与华南地区聚落的比较,揭示了“弱宗族”或“残缺性宗族”的关中风土聚落的发生与扩张逻辑。

浅谈韩城矿区水文地质条件和煤矿水害

陕西韩城矿区煤矿水害类型复杂多样,随着矿井开采深度的增加,矿井水文地质类型逐渐趋于复杂、极复杂。煤层底板的奥陶系灰岩承压岩溶裂隙水是韩城矿区煤矿最大的水害威胁,尤其是奥灰岩溶水发育规律目前未进行深入研究且未全面掌握,也尚未形成适合本区域奥灰水防治的综合技术体系。同时,韩城矿区煤系地层上覆的弱-中等含水层及地表水也对煤矿的安全生产构成威胁。因此,对于乐矿能源主要从事托管陕西韩城矿区民营煤矿等业务的工程技术人员和安全生产管理人员来说,应充分认识到韩城矿区矿井水害的严重性、复杂性和综合防治的紧迫性、艰巨性。

韩城区块煤层气井产出煤粉特征及主控因素

煤层气排采过程中的煤粉问题是制约煤层气井产能的主控因素之一,为了揭示煤粉的产出机理和查明煤粉的来源,以韩城区块为实验区,通过现场观测和描述,采用透光显微镜、激光粒度测试仪、X射线衍射和反射偏光显微镜,从浓度、粒度、成分等方面对煤层气排采中产出的煤粉特征进行分析,结合煤层气主力开发煤层特征,指出了煤粉产出的主控因素有井型、完井工艺、排采制度、煤岩特征、煤体结构和煤层结构等,而煤体结构(构造破坏)是煤粉产出的首要控制因素。

韩城矿区构造煤纳米级孔隙结构的分形特征

构造变形可以引起煤纳米级孔隙结构的变化,变形机制的不同对孔隙结构的影响程度也不同。煤的孔隙非均质性极强,传统实验方法难以准确地描述孔隙结构的复杂性,而分形理论提供了描述这一复杂性的量化方法。基于渭北煤田韩城矿区不同类型构造煤的低温氮吸附实验,采用分形FHH方法,定量表征了构造变形对煤纳米级孔隙结构的影响程度。结果表明:韧性变形煤比脆性变形煤的孔隙分形维数高,孔隙结构复杂,非均质性增强,导致毛细凝聚效应增强,吸附滞后突出;构造煤分形维数随着平均孔径的降低和中孔含量的升高而增大,说明构造变形程度越大,平均孔径越小,孔隙结构越复杂。研究认为,分形维数定量反映了煤构造变形的强弱,可以指示煤中纳米级孔隙结构的变形程度。

韩城地区煤层气多层合采开发效果评价

单一煤层的煤层气资源丰度通常都比较低,且各向异性特征显著,为了提高单井产能,常把纵向上彼此邻近、特征相似的多个煤层组合在一起,以合采的方式进行开发。通过理论分析层间差异下的多层合采煤层气井开发动态,并基于韩城地区3号、5号和11号煤储层特征,经过分析该地区煤层气多层合采井的排采实例,对多层合采井的开发效果进行了评价。结果表明:低丰度煤层气藏的开发宜采用多层合采方式进行,但需注意多层合采的时机与顺序、水层倒灌与煤粉产出问题,应在生产过程中调整措施。

韩城断裂晚第四纪活动性研究

在1:5万活断层地质地貌填图的基础上,对韩城断裂的构造地貌特征及晚第四纪活动性进行了详细研究。依据断裂的构造地貌、活动性及几何展布特征等将断裂自北向南分为3段:西硙口至盘河段、盘河至行家堡段和行家堡至义井段。断裂的活动性自NE向SW是逐渐变弱的。西硙口至盘河段为典型的盆山地貌,全新世活动,全新世中期以来的垂直滑动速率估算>0.8mm/a;盘河至行家堡段,断裂沿黄土台地前缘展布,晚更新世晚期活动,晚更新世晚期以来的垂直滑动速率约为0.49mm/a;行家堡至义井段,断裂伸入渭河盆地北部黄土塬中,晚更新世早期黄土中发育裂隙及砂土液化现象。

煤岩参数测井解释方法——以韩城矿区为例

鉴于煤岩各工业组分的密度、声波速度等物理参数无法通过实验直接测出,煤储集层测井解释精度低的问题,以韩城矿区为例,探索煤岩参数测井解释方法。通过对韩城矿区大量煤样的工业组分含量、孔隙度、含气量以及密度和声波速度等参数的实验测定,采用枚举法标定出了上述参数值。在煤岩各工业组分含量与煤岩密度、声波速度关系研究基础上,通过数值拟合研究了各工业组分含量与补偿密度、声波时差测井响应的关系,即随着固定碳含量增加、灰分含量降低,煤层测井密度值降低,声波时差值增大。将统计分析法与理论模型法相结合,建立了煤储集层工业组分含量、含气量、孔隙度解释模型,进而编制了煤储集层测井综合解释软件,实际应用效果良好。

韩城区块煤层气排采中煤粉产出规律研究

为了查明煤层气排采过程中煤粉的产出对煤层气开发的影响,以韩城区块为研究区,对煤层气井排采现场进行观察与监测,并进行煤岩煤粉测试和物理模拟试验,从现场实际煤粉产出状况,分析了韩城区块煤粉对煤层气井排采的影响和煤粉产出的影响因素,划分了煤层气井煤粉产出的4个阶段。结果表明:排采初期和产气量快速上升期是煤层气井卡泵的高峰期,煤粉的产出受多种因素的综合作用,指出了构造煤发育是煤粉产生的主控因素。

中—高煤阶煤层气系统物质能量动态平衡机制

基于中—高煤阶煤储层欠饱和特性及煤层气井生产数据,以临界解吸压力为关键参数节点,揭示了中—高煤阶煤层气系统物质能量动态平衡机制及其对煤层气开发过程的控制作用。结果表明:基于上述机制可以实现储层压力和含水饱和度实时监测、煤层气井单井可采储量计算、储层渗透率(包括绝对渗透率、相对渗透率、有效渗透率)动态预测、产能动态数值模拟等4方面现场需求;煤储层相对含气量(吸附态气体饱和度)越高,储层压力与含水饱和度下降越快,煤层气越容易解吸产出;临界解吸压力后,煤层气井生产时间越长,储量计算准确性越高;在整个煤层气生产过程中,煤储层渗透率被统一为储层压力的函数,欠饱和相渗曲线能更好地反映煤储层正负效应及气体滑脱效应;在产能预测方面,欠饱和相渗模型较饱和相渗模型更加准确,精确度更高。

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。

影响煤层气井压后产量的因素分析——以韩城区块为例

影响煤层气井压后产量的因素众多而复杂,主要包括客观地质条件、压裂施工和排采等因素。通过对韩城区块2009—2010年大量施工数据的统计、处理和分析归纳,探讨了影响煤层气井压后产量的压裂施工因素。结果显示:停泵压力、入井液量和入井加砂量等参数与A#、B#、C#各煤层压裂效果呈正比关系;煤层的压降倾角与A#、C#煤层压裂效果呈反比关系。据此研究结果,通过调整和优化施工参数,可使压裂后的煤层气井获得理想的产量效果。