临汾区块煤层气井排采中产出煤粉特征

基于煤层气井产出煤粉浓度的现场连续监测，采用煤粉浓度监测仪、激光粒度测试仪、反射偏光显微镜、X 射线衍射、电子扫描电镜带 X 射线能谱仪，研究了临汾区块煤层气井排采过程中产出煤粉的浓度、粒度、成分和表面特征，分析了煤粉特征的影响因素，探讨了煤粉产出机理。结果表明，临汾区块平均煤粉浓度随排采阶段的变化趋势是排水降压阶段〈憋压排采阶段〈气水合采阶段；不同开发层段产出的煤粉浓度变化趋势是单采5号煤〈合采5号和8号煤〈合采（4＋5）号、（8＋9）号煤。煤粉颗粒粒径分布范围广，为0.5~1000μm，多集中在100μm以下。煤粉成分以无机矿物和镜质组为主，无机矿物以硬石膏、黄铁矿和伊利石为主。将煤粉颗粒分为光滑表面和粗糙表面两种，光滑表面的煤粉颗粒以C元素为主，粗糙表面的煤粉颗粒以Fe、S、O元素为主。煤粉产出与煤中矿物含量、镜质组含量以及构造煤发育程度和排采阶段有关。

临汾区块上主力煤层地应力场特征

文中对临汾区块33口煤层气探井主力煤层水力压裂获得的地应力数据进行了分析,认为该煤层储层压力、破裂压力和闭合压力均与煤层埋藏深度呈线性正相关关系。1 070 m以上,煤层地应力状态以垂直应力（σv）大于水平最大主应力（σH）大于水平最小主应力（σh）为主,最小主应力小于15 MPa,煤层处于伸张状态;1 070~1 200 m,煤层地应力状态转化为水平最大主应力,约等于垂直应力,约等于水平最小主应力,最小主应力15~20 MPa,煤层由伸张状态向挤压状态过渡;1200~1 500 m,煤层地应力状态转化为水平最大主应力,约等于垂直应力大于水平最小主应力,最小主应力大于20 MPa,煤层处于挤压状态。随着煤层最小地应力的不断增大,煤层的渗透性不断下降,裂缝逐渐减小,趋于闭合;煤层最大水平主应力方向主要为NEE方向。

临汾区块煤层气井排采过程中煤粉产出规律

为研究煤层气井排采过程中煤粉产出规律以及制定合理的煤粉管控措施,选取山西临汾煤层气区块为研究对象,基于煤层气井产出煤粉体积分数的现场连续监测,利用测井曲线解释构造煤的方法,对临汾区块煤层气井产出的煤粉体积分数进行了分析,揭示了煤粉体积分数在空间和时间两方面上的产出规律,预测了产出煤粉体积分数的高值区和高发期,提出了合理的煤粉管控措施.研究结果表明:产出煤粉体积分数在空间上由东向西逐渐增加,由北向南呈高-低-高的变化趋势,主要受构造煤发育程度影响,构造煤发育区是产出煤粉体积分数的高值区;在时间上,排水降压阶段产出煤粉体积分数小,平均值为4.2%,憋压排采阶段和产气上升阶段产出煤粉体积分数增大,平均值分别为5.3%和5.5%.憋压排采和产气上升阶段是产出煤粉体积分数的高值期.

临汾区块深层煤层气井开发层系选择探讨

对临汾区块不同产层组合气井的生产差异及主力煤层产能进行研究,为开发层系选择提供依据。首先,利用排采数据分析了不同产层组合情况下的生产效果,结果显示5号+8号煤合采井的生产效果最好,单采5号煤井的效果次之,单采8号煤井的效果最差。其次,基于渗流的基本原理、产出剖面测试资料、部分封层井与水平井的生产情况以及主要煤层开发潜力分析,进一步研究了5号煤和8号煤层的生产能力,结果表明5号煤层主力产气层,8号煤为主要产水层。在此基础上,通过综合对比分析,探讨了开发层系的选择问题,提出以5号煤单采、8号煤作为层间接替的开发建议。

临汾区块煤储层裂隙发育评价方法研究

煤储层裂隙是煤层气运移的重要通道,对煤储层渗透性具有极为重要的控制作用。然而,由于受到观测等条件的限制,煤储层裂隙发育特征的正确认识和精确描述存在相当大的困难。以临汾区块为例,通过岩层与煤层节理发育相关性研究,探讨了基于岩层节理发育规律进行煤储层节理预测与评价方法。在野外系统测量与实验室显微镜下观测的基础上,建立了煤、岩宏观裂隙线密度关系模型,预测了临汾区块5号煤储层宏观裂隙的密度分布规律;基于分形理论,拟合煤储层显微裂隙分维值与煤储层宏观裂隙线密度的相关性,对临汾区块5号煤储层显微裂隙发育程度做出评价。结果表明,临汾区块煤储层宏观裂隙线密度与显微裂隙分维值等值线呈NE向展布,与构造线展布近于平行,由东到西整体呈现高-低-高-低的变化趋势。

鄂尔多斯盆地东南缘临汾区块煤层气成因及其影响

为研究临汾地区煤层气成因类型,在综合前人研究成果的基础上,研究分析了煤芯解吸气成分、井口气成分、碳同位素特征、煤层水地球化学特征及水动力等条件,认为研究区煤层气保存条件整体良好,但甲烷碳同位素偏轻、重烃组分偏少,表明受到了一定因素或次生作用的影响。对比分析导致甲烷碳同位素偏轻、重烃组分偏少的次生改造作用,认为扩散-运移的影响作用最大,还认为临汾区块东缘和薛关一带具备形成次生生物成因气的条件。结合Whiticar图版,认为临汾区块煤层气主要为受到运移-扩散次生作用影响的热成因气,J81井5号和8号煤、J25井8号煤层气为次生生物成因气,J25井5号煤和J60,J62,J11,J80井煤层气为热成因气和次生生物气的混合气。薛关一带和东缘刁口—蒲县东一带虽有次生生物气的补充,但后期保存条件较差,含气量普遍偏低。薛关断裂以西的构造斜坡带,热成因气保存条件良好,含气量高。

基于测井资料的临汾区块煤体结构识别及其分布规律

煤体结构类型与煤层气排采中煤粉产出密切相关,准确评价煤体结构类型对煤层气勘探开采具有重要意义。通过对临汾区块参数井煤芯样品和测井响应参数对比分析,划分了区内煤层煤体结构类型,总结了不同煤体结构类型对应电阻率、井径、自然伽马曲线组合特征,利用测井参数组合特征识别了临汾区块5#和8#煤层的煤体结构类型,并预测了煤层煤体结构平面分布。研究表明,5#和8#煤层煤体结构分布主要受控于古驿-窑渠背斜构造及其两翼断裂构造,Ⅲ类煤主要发育在背斜东翼的断裂构造附近。

临汾区块煤储层地应力对煤层气产量的影响

利用测井、压裂、样品测试和煤层气排采等资料,对临汾区块煤储层地应力特征及其对煤层含气量的影响进行研究。结果表明,最小水平主应力影响煤层气的富集和渗透性,与煤层含气量呈负相关,即最小水平主应力越大含气量越低、单井产气量越低;断层附近地区,由于应力释放而造成最小水平主应力较小、煤层气保存条件差,因此煤层含气量和单井产气量也较低。煤层气开发应寻找避开断层的低应力区。

临汾区块地应力三维数值模拟研究

在地质构造分析和岩石力学性质测试的基础上,进行了临汾区块的地应力有限元三维数值模拟研究,探讨了地应力在区域和层域上的分布规律及其对区内煤层气成藏的影响。研究表明,应力强度总体上随深度递增,断层对应力强度分布具有明显的影响;断层附近应力强度的最大值分布在断层与断层的交叉点、断层与底部硬质岩层界面附近,应力性质在断层夹块内和支断层一侧发生转变出现拉应力区,断层与地表的交点附近也呈现局部拉应力区;煤层软弱带呈现应力降低。研究区的地应力分布特征有利于煤层气从深部向浅部运移,并在背斜轴部相对富集。

临汾区块深层煤层气水平井定量化排采控制技术

为了实现临汾区块深层煤层气水平井定量化的排采控制,基于兰格缪尔等温吸附理论和生产特征分析,建立了煤层气水平井排采阶段划分方法,并通过计算确定了压降速度、理论稳产气量等关键控制参数,形成了五段三压式排采控制技术,即以产气变化为依据,将水平井排采过程划分为未见气、憋套压、产气上升、产气稳定与产气衰减5个阶段,再以初始压力、解吸压力、稳产压力为3个关键控制节点,计算得到未见气阶段压降速度为10~12 kPa/d,憋套压阶段暂缓降压,产气上升阶段压降速度为8 kPa/d,产气稳定阶段压降速度不超过2.5 kPa/d,产气衰减阶段压降速度为0.4 kPa/d。实践结果表明:五段三压式排采控制技术可操作性强,能够有效指导生产管理,实现深层煤层气水平井排采的定量化控制。

井筒除垢技术在鄂尔多斯盆地临汾区块煤层气井中的应用

为了解决鄂尔多斯盆地临汾JA区块煤层气井生产管柱结垢严重的问题,利用室内实验,开展溶蚀剂、缓蚀剂及分散剂的优选实验,形成6%AH溶蚀剂+0.7%HS-1缓蚀剂+0.35%YBC-1分散剂+1%TL-1铁离子稳定剂的除垢液配方。实验结果表明:当温度在25~50℃,该配方液在3 h内可达到80%的除垢效率。根据区块前期除垢经验,现场试验采用了高压密封盘根盒和与简易硫化氢吸收罐等防硫化氢溢出措施,安全、有效地完成了现场2井次的试验。试验结果表明:该配方除垢液能够有效地去除管柱垢,工艺、流程安全可靠,应用效果较好,但影响成垢的因素较多,建议下一步对该片区结垢机理及影响条件进行研究,建立阻垢技术方案。

临汾区块东部煤层气开发工艺适用性分析

基于不同地区煤储层的地质条件,选择与主要地质条件相匹配的工程技术是提升煤层气单井产量、提高煤层气规模开发效益的关键。以临汾区块东部浅层煤层气为例,基于大量的现场钻井、测井、压裂、排采等工程数据和试验数据,筛选出影响研究区煤层气开发效果的主导地质因素,总结了已实施钻完井工艺的优缺点和在本地区实践的适用性,优选出适合研究区地质特征的开发技术。结果表明:影响临汾区块东部浅层煤层气开发工艺效果的地质因素主要是煤体结构、水文地质条件和煤层气开发动力条件;对于类似临汾区块东部地质特征的中高煤阶低渗煤储层,选择水平井和丛式井组合的开发方式更为高效。

临汾区块致密气水平井地质导向技术应用

临汾区块致密气勘探开发历时3a,对本区块的储层性质、砂体展布、开发规律有了一定认识。通过对水平井地质导向的实施,针对水平井实施风险点,介绍了地质导向关键技术及工具的应用。

临汾区块煤层气排采中煤粉产出的影响因素及其关系

煤粉产出是影响煤层气井连续、稳定排采的重要因素之一。归纳总结了煤粉浓度监测的4种方法:无标样的目视法、有标样的色度对比法、称量法和煤粉浓度监测仪监测法;分析了临汾区块影响煤粉产出的煤储层静态地质因素和煤层气开发动态工程因素;基于临汾区块煤层气井产出煤粉浓度的现场连续监测数据,利用测井解释与回归分析等方法,建立了煤粉浓度与构造煤厚度、套压的相关关系。

临汾区块8#煤层下部太原组致密砂岩储层物性有利因素分析

以临汾区块8#煤层下部太原组致密砂岩储层为对象,通过实验室系列实验,对该区致密砂岩储层的岩石学特征、储层物性进行研究,对储层物性影响因素进一步探讨,认为影响太原组致密砂岩储层物性的主要因素为碎屑成分、溶蚀作用及裂缝。

山西省临汾-洪洞区块煤系非常规天然气成藏特征

临汾-洪洞区块位于山西省霍西煤田南部,石炭二叠系煤系总体上埋深在2000m以深,非常具有煤系非常规天然气成藏的可能性。通过对研究区最新勘查成果的分析,依据泥页岩、煤层、致密砂岩层地球化学、储层物性、含气性等数据分析了研究区煤系非常规天然气的赋存特征。研究表明煤及富有机质泥页岩为非常规天然气系统的烃源岩,二者有机质处于高-过成熟度阶段;致密砂岩的孔隙度最大,煤层其次,页岩孔隙度最小;在含气性方面,泥页岩含气量平均为1.17m 3/t,煤层含气量为8.50m 3/t,上石盒子组底部近200m砂岩层均显示出了较好的气测值,表明该地区煤系非常规天然气有较大的成藏潜力。

山西省临汾南区块煤层气勘查及其应用研究

为了勘察煤层气资源的赋存状况及开发潜力,优化能源结构,推进绿色低碳发展,文章以山西省临汾南区块煤层气为研究对象,进行系统的勘查研究。采用二维地震、钻井、测井、录井、样品测试、试井、固井、压裂及排采试验等多种先进技术手段,分阶段实施普查和预探,全面掌握煤层气资源的地质参数和分布规律,科学计算地质储量和可采储量。本研究为煤层气的进一步开发和利用提供了坚实的技术支持,为区域内煤层气资源的高效开发提供了可靠的数据支撑。

基于CatBoost-Adam结合的煤层气产量通用预测与优化方法研究

在石油与天然气开采领域,压裂改造是必不可少的增加产量的方法,也是成本极高的工作。被压裂后的井的产量预测是衡量这口井压裂价值的重要指标,该指标受地质参数,测井参数和操作参数的综合影响,全部影响因素多达数十个,且数据方差大,处理难度高。针对这种情况,该研究首次用CatBoost对鄂尔多斯盆地临汾区块的5号和8号煤层进行特征筛选与产气量预测,并用适应性矩估计算法(Adam)对操作变量进行寻优。结果表明:1,CatBoost对低产井的预测精度为94%,对中产井的预测精度为86%,对高产井的预测精度为79%。经CatBoost初次训练得到煤层气显著影响因子为总液量、施工排量、电阻率、射孔深度、含气饱和度、孔隙度、全烃峰值、声波时差、射孔井段长、煤层厚度。运用Adam算法对该变量优化发现,最优排量为3.5 m3/min。保持排量不变的前提下提升总液量,有利于模型输出的提升。