沁水盆地南部中深部煤层气储层特征及开发技术对策

为了实现沁水盆地南部中深部煤层气高效开发,以郑庄北-沁南西区块为研究对象,基于参数井取心分析测试、注入/压降测试、地应力循环测试结果和大量动静态数据,通过与浅部对比,阐述了中深部煤储层特征,分析了从浅部到中深部煤层直井压裂和水平井分段压裂两种开发技术的改进,进而提出了中深部煤层气主体开发技术。结果表明,郑庄北-沁南西区块3号煤平均埋深1200 m左右,为中深部煤层气储层。随着埋深增加,研究区含气量和吸附时间均先增加后降低,含气量和吸附时间峰值分别位于埋深1100~1200 m和800~1000 m;随着埋深增加,研究区地应力场类型发生了2次转换,埋深小于600 m时,为逆断层型地应力场类型,水力压裂易形成水平缝,利于造长缝;埋深大于1000 m时为走滑断层型地应力场类型,水力压裂易形成垂直缝,裂缝延伸较短;埋深为600~1000 m时,地应力场由逆断层型向走滑断层型转换阶段,水力压裂形成的裂缝系统较为复杂。与浅层相比,中深部储层含气量、解吸效率和应力场发生明显转变。随着埋深增加,无论是直井(定向井)还是水平井,均应采用更大的压裂规模才能获得较好的效果。对于直井,埋深大于800 m后,压裂液量达到1500 m^(3)以上、排量12~15 m^(3)/min以上、砂比10%~14%以上,单井日产气量可以达到1000 m^(3)以上;对于水平井,埋深大于800 m后,压裂段间距控制在70~90 m以下,单段液量、砂量分别达到2000、150 m^(3)以上,排量达到15 m^(3)/min以上开发效果较好,单井产量突破18000 m^(3)。随着埋深增加,水平井开发方式明显优于直井,以二开全通径水平井井型结构、优质层段识别技术和大规模、大排量缝网压裂为核心的水平井开发方式是适用于沁水盆地南部中深部煤层气高效开发的主体工艺技术。

倾斜碎软煤层群煤层气协调开发关键技术-以艾维尔沟矿区为例

为了明确与倾斜碎软煤层开采条件相适配的煤与煤层气协调开发关键技术,基于倾斜碎软煤层群瓦斯难抽采与煤层群非对称采动特征,形成了与之匹配的非对称卸压时空协同“三孔四区五量”煤与煤层气协调开发模式,明确了非对称采动下煤与煤层气协调开发策略,阐明了井上下联合煤与煤层气协调开发时空协同机制。针对倾斜碎软突出首采煤层消突困难的问题,优化了倾斜碎软煤层下向长钻孔施工工艺,研制了钻头电磁波无线随钻测量系统,实现了更高精度的钻孔轨迹防偏。针对非对称采动区地面井防护缺乏针对性的难题,阐明了非对称采动覆岩卸压破坏时空演化特征,获得了非对称采动下覆岩采动裂隙演化特征,确定了倾斜煤层地面井井位安全位置,研发了能够兼顾地面井稳定性和抽采效率双因素的采动区地面三开套管结构。应用结果表明:时空协同的“三孔四区五量”模式能够实现煤层气高效抽采,保障倾斜煤层群的抽掘采接替平衡;倾斜煤层下向钻孔递进式抽采方式拓展了递进式抽采的应用范围,破解了倾斜煤层煤层气抽采过程中的时间不协调问题;优化后的采动地面井维稳结构能够适应非对称采动作用,实现了采动区地面井煤层气高效抽采。上述成果在新疆焦煤集团艾维尔沟矿区得到推广应用,初步形成符合艾维尔沟矿区主要高瓦斯矿区倾斜煤层特点的煤层气抽采关键技术和典型模式。

煤矿采动稳定区煤层气开发区块经济评价技术

针对我国煤矿采动稳定区煤层气开发区块评价技术缺乏,难以有效指导经济开发应用这一问题,基于煤层气开发效果与综合效益,分析了采动稳定区煤层气开发区块评价关键参数,构建了考虑技术进步等动态影响因素的煤层气开发区块经济评价指标体系,采用层次分析方法获得了各单项指标的相对权重,并提出了开发区块最大隶属原则经济评价方法。应用试验表明,该经济评价方法可为煤矿采动稳定区煤层气开发决策提供可靠指导。

煤层气开发中煤粉在悬浮液中悬浮特征研究

在煤层气开发过程中,煤粉的聚集及沉降会堵塞煤层气运移通道,而且大量煤粉的产出还会导致卡泵、埋泵等事故的发生,致使煤层气井无法连续运行。以大宁煤矿山西组3号煤层煤样为对象,针对粒度<0.106 mm煤粉进行煤粉聚集及沉降实验,探究粒度<0.106 mm煤粉在去离子水悬浮液中的聚集及沉降特征。结果表明,粒度<0.106 mm煤粉悬浮液随着静置时间的增加,煤粉悬浮液的颜色逐渐变浅,并逐渐出现分层现象;根据煤粉粒度分布曲线可知,煤粉聚集及沉降过程可分为单峰变双峰、双峰变单峰、单峰3个阶段。这为大宁煤矿煤层气开发中煤粉管控措施的合理制定提供了依据。

煤层气开发中的技术创新对经济可持续发展的影响评估

煤层气(Coalbed Methane,CBM),作为一种清洁的非常规天然气资源,在全球能源结构中占据着日益重要的位置。煤层气不仅是重要的能源形式,也被视作减少温室气体排放和环境污染的关键因素。煤层气的开发利用,不仅有助于减少煤矿安全事故、增加能源供应,还对促进经济的可持续发展具有重要意义。

煤层气开发中的地质录井方法

在煤层气开发中,地质录井属于煤气层进行开发时的重要一环。工作人员需要根据勘探发展期间的内容,按需确认地质录井方法,进而整理气测资料、综合录井资料等内容,完成地层以及地下岩性的还原工作。基于此,结合实际思考,首先简要分析了地质录井技术的主要内容,其次阐述了煤层气开发中的地质录井方法,以期对相关部门的工作有所帮助。

煤层气开发地质“甜点区”模糊模式识别模型

从煤层气开发地质选区的角度出发,优选涵盖影响煤层气开发的地质条件和开采条件的煤层气开发地质“甜点区”评价参数,构建煤层气开发地质“甜点区”评价指标体系,并在此基础上建立煤层气开发地质“甜点区”模糊模式识别模型。应用该模型对沁水盆地南部樊庄区块3号煤层的4个评价单元进行评价,评价结果与实际开发效果一致,并与现有研究成果吻合,验证了模糊模式识别模型的合理性和可靠性。研究表明:煤层气开发地质“甜点区”模糊模式识别模型不涉及参数赋权,克服了层次分析与多级模糊综合评判传统模型由于参数赋权而导致评价结果具有不确定性的缺点,同时无需构建多级判断矩阵,计算过程更加简单。模糊模式识别模型预测结果可靠,可为煤层气高效开发提供技术支撑。

深部煤层原位保压保瓦斯取心技术装备及初步应用

深部煤层瓦斯含量精准测定是矿井瓦斯灾害防治和煤层气高效开发利用的基本前提。煤层传统取心技术普遍采用开放式取心,需利用估算方法获得煤层取心过程中的瓦斯损失量,难以保证煤层瓦斯原位参数的准确性和有效性。基于“原位保真取心”学术思想,开发了深部煤层原位保压保瓦斯取心技术,研制了深部煤矿原位保压保瓦斯取心器,并基于三维数值仿真对取心器外管、保压舱体结构与关键薄弱部件进行了强度校核。同时,依托自主研发的保压取心实验室模拟测试平台,测定并分析了保压控制器的保压能力,通过煤矿现场试验验证了取心器的可靠性。研究结果表明:自主研制的取心器具有保压能力强、保压时间长、防扰动性能稳定等优势;取心器在内部流体压力20 MPa和1000 N m扭矩作用下等效应力为121.1 MPa,远小于材料屈服强度,满足强度设计要求;取心器在20 MPa荷载作用下等效应力为63.9 MPa,满足强度设计要求;取心器整体在19.4 MPa压力条件内可持续稳定运行,可以满足大部分深部煤矿瓦斯测试需求;现场测试表明保压保瓦斯取心器的保压控制器闭合情况良好,现场取心率达100%。研究成果可为深部煤层瓦斯含量精准测定奠定理论、技术和装备基础,对于煤矿瓦斯灾害防治和煤层气勘探开发具有重要意义。

煤与煤层气协调开发三维仿真设计研究

在我国煤矿瓦斯防治和煤层气产业化发展的新形势下,煤矿区需要协调开发煤与煤层气资源,以实现资源的有效利用、安全生产和环境保护的目标。针对传统方法难以展现煤与煤层气协调开发流程的问题,通过分析晋城的煤与煤层气协调开发模式与技术体系,提出一种煤与煤层气协调开发动态模拟与辅助设计的新思路,根据煤与煤层气协调开发优化决策结果,研发出一套适用于煤矿区的能交互式、直观化协调开发的煤与煤层气协调开发三维仿真平台,并详细介绍了该平台的总体设计和流程设计。通过该平台在晋城矿区的示范应用,表明煤与煤层气协调开发三维仿真设计平台实现了晋城矿区煤与煤层气协调开发技术方案的可视化动态模拟,为“晋城模式”煤与煤层气协调开发技术体系的应用及推广提供了数字化技术支撑。

临兴区块煤层气井负压排采增压入干技术研究

针对临兴区块煤层气储层压力低、井场汇压高,气井产气无法入干的问题,提出了负压排采增压入干工艺措施。建立了空气干燥基、平衡水和饱和水煤样的解吸模型,得到煤层气负压解吸规律,设计了井场井组负压排采增压外输工艺流程方案,通过智能控制系统,根据井口压力传感器数值,动态调节气井产气外输路线;建立了负压排采时机选择模型,根据等温吸附实验数据,推算出临兴区块负压排采时机。

云南省煤层气产业发展现状及路径研究

开发利用好煤层气是实现资源清洁高效利用、保障煤矿安全生产的重要路径,云南省煤层气研究起步早但进展缓慢,目前总体处于开发试验阶段。立足国家高度重视能源资源安全、鼓励煤炭清洁高效利用、支持煤层气产业发展的总体背景,根据云南省煤层气资源禀赋及政策支持力度的实际,综合阐述煤层气产业发展对云南省的重要意义,总结梳理了云南省煤层气产业发展的现状及发展前景,归纳分析了存在的主要问题,提出了下一步发展的路径,为行政规划决策以及技术业务发展提供基础依据。

准噶尔盆地深部与浅部煤层气储层物性特征对比分析

为了探讨深部与浅部煤层气赋存的差异,采集准噶尔盆地煤矿1500 m以浅煤样和煤矿钻孔1500 m以深煤样,通过资料搜集和室内测试分析了研究区深部与浅部煤储层物性特征的差异,最终得到以下结论:深部镜质组含量比浅部高,煤体结构更完整,储层改造性更强;深部比浅部含气量大,煤层气赋存状态由欠饱和状态逐步转变为超饱和状态,煤层气成因多样;浅部煤岩的渗流孔比深部发育,深部煤岩的吸附孔比浅部发育。浅部煤岩以外生裂隙为主,孔裂隙间连通性好;深部煤岩以内生裂隙为主,有矿物质充填裂隙,且深部孔隙度和裂隙密度比浅部小,渗透性较差。对比分析表明,准噶尔盆地深部煤层气比浅部富集性更优,具有较大开发潜力。但渗透性远不如浅部,且开发难度大,因此建议通过压裂改造与排水采气工艺技术相结合的方式促进深部煤层气开发。

贵州煤层气开发利用前景广阔

贵州素以“西南煤海”著称,煤炭资源丰富,在煤层中蕴藏有大量可供开发利用的煤层气,煤层气资源量排名全国第四位。贵州煤层气主要分布在六盘水、织纳和黔北等煤田,资源富集程度高。从煤层气资源的分布、开采条件和资源品质来看,贵州煤层气资源有着储量大、分布集中、品位较高等特点,具备大规模开发的资源优势,煤层气发电、煤层气液化等项目前景广阔。

基于商丘煤层气地质主控影响因素下的起泡剂性能评价

煤层气井用泡沫的稳定性决定了煤层气开发效果,引入基于离子液体(ILs)的添加剂,以提高表面活性剂泡沫的稳定性。在常温下进行大量泡沫实验,对ILs的影响进行了考察。在不同混合比下,评估了表面活性剂(MX)在有无ILs的情况下的泡沫性质。结果显示,咪唑基和共熔基的ILs能够在高温下以不同程度改善表面活性剂泡沫的稳定性,对泡沫稳定的影响在表面活性剂/IL混合比为60∶40时更为显著。最佳配方的最高泡沫稳定性增量为不含IL配方的136%。结果表明,离子液体在提高煤层气开发过程中表面活性剂泡沫流动性、稳定性方面具有很大的潜力。

关于印发煤矿瓦斯防治和煤层气开发利用2023年工作要点的通知

辽宁省发展和改革委员会辽宁省科学技术厅辽宁省财政厅辽宁省人力资源和社会保障厅辽宁省自然资源厅辽宁省生态环境厅辽宁省人民政府国有资产监督管理委员会辽宁省地方煤矿安全监管局国家矿山安全监察局辽宁局中国人民银行沈阳分行文件辽发改煤炭〔2023〕260号各产煤市发展改革委、科技局、财政局、人力资源社会保障局、自然资源局、生态环境局、国资委、煤炭行业管理部门、煤矿安全监管部门.

采动区煤层气井布置关键技术研究

在煤层开采过程中,岩层运动形成大量的裂隙可以作为瓦斯的流动通道。在采动区的合适位置布置煤层气井,可以保证煤层气开发的效果。结合了煤层开采岩层运动的规律,重点分析了在采动区布置煤层气井的关键因素。首先,分析了采动过程中煤层气富集有利区优选机理。其次,分析了采动过程中煤层气井的变形机理。最后,对煤层井的布置进行探讨。结果表明:采动区煤层气井应该布置在回风巷侧且地表沉降拐点连线和采场中心线之间的区域;为了保持煤层气井的稳定性,钻井应该采用二级结构和三级结构。

拜Z7平台煤层气钻完井技术应用

煤层气作为非常规油气资源开发已逾十多年,近年来,随着常规油气资源储量的不断减少,煤层气发展日新月异,新疆拜城煤田为开发煤气资源兼顾瓦斯治理,开展了浅层煤层气的勘探开发,通过对拜城煤田地层地质特点分析,结合临井资料情况,深入分析了钻完井施工难点及风险,并分开次和工序制定了详细的技术方案,现场应用后取得了良好的效果,为日后该区块煤层气的勘探开发提供了技术支撑。

煤层气管道建设工程中的射线检测质量控制措施

管道建设是煤层气开发建设工程中的关键项目。在诸多管道建设工程质量控制措施中,焊接质量的控制是关键重要环节之一。射线检测是焊接质量控制的重要手段,他能有效且直观地检测出管道焊接中存在的不同类型的缺陷,且能够对缺陷进行定性定量分析。文章讲述了射线检测的原理,分析了影响管道射线检测因素,并提出了质量控制措施。

煤层气开发井网设计与优化部署

以鄂尔多斯盆地东缘三区块煤层气为例，按照开发前期井网设计、现场优化部署和动态效果跟踪3个阶段一体化的整体思路和方法，对煤层气开发井网进行优化部署和动态调整。开发前期井网设计以煤层构造、埋深、厚度、顶底板岩性、含气量、渗透率和水文地质条件等7个方面的地质条件为依据，确定开采井网应为菱形井网，井型以丛式井为主，水平井为辅；井网方位是菱形长对角线为面割理方向，短对角线为端割理方向；高渗透区井距为300～350m，低渗透区井距为350-400m。现场优化部署要充分考虑地表、地下和钻井工程条件3个因素，并遵循地上服从地下、工程服从地质的基本要求。动态效果跟踪阶段，通过对区内井间干扰和层间干扰现象的观察，重新优化部署24口生产井，调整36口生产井的开发层系，使得区块井网设计更为合理。5a的开发实践证明，三区块优化部署后的井网和开发模式基本合理。

中国煤矿区煤层气开发及其技术途径

在介绍我国及重点煤矿区煤层气资源量分布利用情况以及煤矿区煤层气开发原则的基础上,分析了煤矿区煤与煤层气一体化开发的时空协调关系及煤气共采实现的技术途径。从煤层采动引起的岩层移动时空规律、煤层采动对煤层气钻井(孔)布设的影响和采煤活动对煤矿区煤层气开发的促进作用3个方面分析了煤炭开采对煤层气开发的影响;从煤层气开发对煤炭开采顺序和效率的影响、煤层气抽采对煤矿瓦斯治理的促进作用以及煤层气地面开发存在的安全隐患3个方面,分析了煤层气开发对煤炭开采的影响。最后介绍了煤矿区煤层气开发的效果,指出煤与煤层气一体化协调开发是开发和利用煤矿区2种资源,预防和治理煤矿瓦斯事故的有效途径。