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。

准噶尔盆地白家海凸起深部含煤层气系统储层组合特征

准噶尔盆地东部白家海凸起发育较稳定的侏罗系煤层,埋深大于1 500 m。以往该区西山窑组和八道湾组煤层气试采取得了较好的效果,显示了白家海凸起深层煤层气具有较好的勘探前景。由于区内以常规油气开发为主,丰富的煤层气资源有待勘探开发。基于此,分析了区内侏罗系深部煤层赋存特征、热演化程度、煤层含气量及煤层顶底围岩等成藏地质条件,认为西山窑组煤层气为独立含煤层气系统,八道湾组煤层及其顶底砂岩组合为统一含煤层气系统。八道湾组源内型、源外型含煤层气系统成藏条件优越,煤层气及煤系砂岩气资源丰富,具有较大的共采潜力。

阜新盆地白垩系阜新组煤层气系统

运用非常规含油气系统的理论和方法研究阜新盆地煤层气系统地质特征。阜新组孙家湾煤层组、中间煤层组和太平煤层组是煤层气的生储层。阜新组上部砂质泥岩、泥质粉砂岩、粉砂岩为阜新组煤层气的盖层,盖层条件中等。上覆岩层是阜新组上部及孙家湾组。阜新组煤层的第一次生气高峰出现在孙家湾期末,此时镜质体反射率最大达到0.67%;后来喜马拉雅期辉绿岩的侵入导致煤层到达第二次生气高峰,在靠近岩浆侵入位置的局部地区镜质体反射率最大达到4.95%;另外,地表降水下渗带入细菌导致煤层产生大量次生生物气,而后进入煤层气保存期。煤层气系统的关键时刻是古近纪晚期。阜新组煤层气系统的特征表明,盆地阜新组煤层气具备进一步勘探开发的前景。

煤层气系统——一种非常规含油气系统

为了更加有效地预测煤层气分布,指出煤层气有利勘探区域,引入了含油气系统来研究煤层气。煤层气系统是由煤层和其中的煤层气及煤层气藏形成所必需的一切地质要素和作用所组成的天然系统,其中的地质要素包括煤层及其顶底板,作用是煤层气的生成、储集和保存等。煤层气系统的建立和研究,为煤层气的勘探和开发提供了一种新的思维方式和研究方法,以及一套煤层气勘探研究的程序和框架。

煤层气及煤层气系统的概念和特征

进一步的煤层气地质研究需要精确的煤层气概念和系统的研究方法和思路。通过总结近年来的煤层气研究新资料和文献,结合实际勘探开发经验,认识到煤层气生成是多成因多来源的,并以多种形式赋存于煤层中。煤层气是赋存于煤层中的天然气,而煤层气系统是由煤层和其中的煤层气及煤层气藏形成所必需的一切地质要素和作用所组成的天然系统,煤层是煤层气系统的焦点。

多层叠置煤层气系统合采方式及其优化

针对"多层叠置煤层气系统"这一特殊煤层气成藏模式,自主研发了多层叠置煤层气系统合采试验装置,并取得:(1)开展了储层气压分别为1.0,1.4,1.8和2.2 MPa条件下4层叠置煤层气系统常规合采试验,发现在合采过程中,气体由高气压煤层通过合采井筒流向低气压煤层,抑制了低气压煤层气体的产出,不利于煤层气的合采;(2)通过优化不同煤层产气时间开展了递进合采试验,有效避免不同煤层之间发生气体倒灌现象,使得最低储层气压煤层采收率和整体采收率分别提高了6.5%和1.3%;(3)递进合采能降低高储层气压煤层产能贡献率同时提高低储层气压煤层产能贡献率,使得产能分配更加合理;(4)叠置煤层整体差异系数呈先升后降的变化趋势,表明优化前后两种合采方式差异随着合采的进行处于动态变化之中,在合采中期达到最大,在合采后期略有下降。

阜新盆地白垩系沙海组煤层气系统

煤层气系统研究能有效地指导煤层气勘探和开发。运用非常规含油气系统的理论和方法,研究了阜新盆地沙海组煤层气地质特征。沙海组三段煤层是研究区煤层气的生储层;沙海组四段泥岩、泥质粉砂岩作为沙海组三段煤层气的盖层,是良好的区域性盖层;上覆岩层是沙四段泥岩和阜新组地层;由于喜山期辉绿岩的侵入,沙海组煤层在古近纪末出现生气高峰,另外,后期盆地抬升,地下水作用带入细菌导致煤层产生大量次生生物气;此后,煤层气进入保存阶段,煤层气系统的关键时刻是古近纪末。以上表明,盆地东梁区白垩系沙海组煤层适合进行煤层气勘探和开发,有望成为煤层气勘探开发的接续区域。

滇东老厂矿区多层叠置独立含煤层气系统

滇东煤田煤炭资源丰富,主要含煤地层为龙潭组,煤层厚度适中,埋藏适宜,煤层气含量高。从沉积、构造、煤层煤质、煤储层特征等方面对滇东煤田煤炭资源较好的老厂煤矿煤层气赋存地质条件进行分析。研究表明:老厂矿区龙潭组第三段是多层叠置含煤层气独立系统,是沉积—水文—构造条件耦合控气作用的产物。含煤地层的层序格架特点奠定了多层叠置独立含煤层气系统的地质基础,每套独立含煤层气系统分别被限定在对应的二级层序格架内;含煤地层与上覆、下伏含水层之间缺乏水力联系,含煤地层内部不同岩层(组合)之间相互封闭,这些条件构成了多层叠置含气系统的水文地质基础。老厂煤矿煤层气由四个含煤层气系统组成,各系统间相互独立,其岩性分段具备完整的生储盖层,形成了一多层叠置独立含煤层气系统。

多层叠置含煤层气系统成藏模拟技术及实例研究

在前人研究成果基础上,开发了多层叠置含煤层气系统成藏演化史数值模拟软件,并利用该软件对贵州织纳煤田水公河向斜多层叠置含煤层气系统进行了试算。研究结果表明,软件计算结果能够较好的反映煤层气成藏演化历程。通过研究获得的计算机软件和多层叠置含煤层气系统成藏模拟技术方法有助于复杂条件下煤层气成藏过程的研究,并为其勘探开发提供科学依据。

准噶尔盆地南缘沉积控制下含煤层气系统构成研究

为了研究沉积环境演变对准噶尔盆地南缘西山窑组含煤层气系统的控制,运用钻井、测录井、露头等资料并辅以扫描电镜、图像粒度等精细分析方法,对煤层气系统进行了划分,并对其沉积演化过程进行了研究。研究结果表明:研究区可识别出5种沉积微相的砂体,隔水阻气能力呈"分流河道<决口扇和滩坝<天然堤和滨浅湖",并划分了单井垂向含煤层气系统; SQ4—SQ5时期,湖平面升高致使湖泊相发育面积扩大,聚煤作用减弱并主要集中在SQ4的TST、LST阶段,煤层发育、含气特征呈现出东西差异并与平面上沉积相展布特征相符;开发时需根据围岩的封隔性厘定含煤层气系统,根据系统特征选择适合的开发方法,同时注意规避垂向节理发育的砂岩含水层及开发层系组合。

试论煤层气系统

煤层气是煤层自生自储的非常规天然气，它的生成、赋存及产出有其自身的特点。在煤层气勘探中引入含油气系统的概念，提出与应用煤层气系统，给煤层气勘探工作者提供了新的思路和研究方法。综合分析煤层空间分布、生储盖组合、煤岩煤质和含气量等静态因素及构造埋藏史、水动力场、古应力场等动态因素，运用系统论的观点，将煤层气勘探目标区的煤层作为一个整体进行研究，具体分析煤层气的生成、聚集子系统，全面认识煤导气富集高产的影响因素，有利于对煤层气的勘探。

鄂尔多斯盆地神府地区含煤层气系统特征

为指导神府地区上古生界煤系天然气共探合采,综合应用岩心、测井及生产动态等资料,对煤层气及煤系砂岩气成藏地质条件展开系统研究,划分含煤层气系统并分析其成藏模式。结果表明:神府地区稳定的构造背景和优越的沉积环境为煤系天然气成藏奠定了良好的源-储-盖条件。受区域性低渗透泥质岩层阻隔,区内上古生界煤系地层可划分为8+9#煤-本1段、太2段砂岩下含煤层气系统和4+5#煤-太1段、山2段砂岩上含煤层气系统2套叠置含煤层气系统,西部深陷带中南部是含煤层气系统内煤层气与煤系砂岩气的合采有利区。

鄂尔多斯盆地侏罗系低煤阶煤层气系统演化

低煤阶煤层气作为一种非常规天然气资源，具有良好的勘探开发前景。我国低煤阶煤层气资源丰富，进行低煤阶煤层气系统演化分析，对其富集成藏及开发具有重要的理论意义。鄂尔多斯盆地煤层甲烷的碳同位素δ13C1为-33.1‰～-80.0‰，氢同位素4CHdD 为-235‰～-268‰。该盆地侏罗系煤层气藏主要有次生生物气与热成因气构成的混合型煤层气藏和热成因气藏两种类型。据构造热事件、煤层气组分及成因，结合不同阶段的煤层埋深、变质程度和生气特征等，将鄂尔多斯盆地侏罗系低煤阶煤层气系统演化划分为4个阶段：煤系浅埋-原生生物气阶段﹑煤系深埋-热成因气阶段﹑煤系抬升-吸附气逃逸散失阶段﹑煤系局部沉降-次生生物气补充阶段。其中，煤系深埋-热成因气阶段和局部沉降-次生生物气阶段是低煤阶煤层气资源的主要形成阶段。次生生物气的补充是鄂尔多斯盆地侏罗系低煤阶煤层气成功开发的重要气源。鄂尔多斯盆地侏罗系煤层气藏应属于单斜式富气成藏模式。

黔西小屯井田煤层气多层合采产层组合优化

贵州小屯井田龙潭组煤系具有煤层数量多、煤层间距小、煤层厚度薄等特点,煤层气开发需以多层合采为主要方式;与单一厚层状煤层相比,多煤层合采易发生层间干扰,影响合采效果及资源动用程度。基于小屯井田钻孔岩性与含气性分析,识别出有利、较有利与不利3种煤岩层组合类型,考查各煤层厚度、埋深、含气量等特征,对比各煤层的煤层气资源条件,综合考虑储盖组合、含气性、渗透性、储层压力、地应力等因素,划分出Ⅰ(6上煤+6中煤+6下煤)、Ⅱ(7煤)、Ⅲ(33煤+34煤)共3套叠置煤层气系统;在此基础上,优化合采产层组合,并确定有序开发模式为优先开发上部产层组合(6上煤+6中煤+6下煤),其次为下部组合(33煤+34煤),最后考虑经济与时间成本确定是否单独开发7煤;确立了资源条件分析-含气系统划分-产层组合优化的多-薄煤层发育区煤层气合采层位优选思路。

黔西比德——三塘盆地多层叠置独立含煤层气系统发育规律与控制机理

在多煤层含煤地层中,往往形成垂向上叠置发育的多个独立含煤层气系统,严重影响了多煤层合排效果。以黔西比德—三塘盆地为对象,运用含气量梯度和压力系数的变异系数定量表征独立含气系统的发育程度,揭示其平面分布规律,并从构造、沉积、水文等3个方面综合分析其地质控制因素。研究认为:研究区周缘主干断裂以及由此形成的三角形构造控制了区内应力应变特点和聚煤作用,由西缘断裂带向盆地内部应力应变逐渐减弱,煤层厚度和稳定性逐渐增加,泥岩顶板渐趋发育;沉积相带呈NE向展布,并随着海水作用的增强,由西向东沉积特征发生规律性变化,砂泥比降低,沉积旋回渐趋发育,并易于形成黄铁矿、高岭石等成岩矿物充填孔隙;地下水总体由NW向SE方向径流,流动过程中渗流阻力增大,滞留程度增加。在构造、沉积、水文的耦合控制之下,独立含气系统由盆地NW向SE方向渐趋发育。依此进行了叠置含气系统发育程度分区,勘探开发实践在一定程度上佐证了分区的客观性。

黔西比德—三塘盆地独立叠置含煤层气系统垂向分布与煤储层吸附—渗流特征

通过系统采集黔西比德—三塘盆地2口典型钻孔的煤与岩石样品,对岩样分别开展压汞、突破压力、扫描电镜和铸体薄片实验,对煤样开展压汞与液氮测试,以探索独立叠置含煤层气系统的分布规律和形成机制,以及多煤层与多含气系统叠置条件下煤储层的吸附与渗流特征,结果表明：层序地层格架控制了煤层围岩渗流能力的垂向变化,进而控制了含气系统的垂向分布,具体表现为最大海泛面位置发育区域稳定分布的海相泥岩,其中黄铁矿、菱铁矿、碳酸盐胶结作用强烈,岩性高度致密,孔隙极不发育且突破压力较高,可构成区域性的隔水阻气层;而层序界面附近岩层由于沉积间断时期的暴露、冲刷、淋滤造成次生孔隙发育,增强了岩层的渗透性能,使得相邻煤层存在含气性联系。基于此认识,以最大海泛面为界,将含煤地层划分为1~5号煤、6~13号煤、14~21号煤、22~32号煤及33~35号煤共5套独立含气系统。2号煤和35号煤具备有利于煤层气渗流的孔裂隙系统,其他煤层的渗流条件较差,6号煤具有较强的煤层气吸附储集能力,2、16、23、35号煤次之,21、30、32号煤吸附储集能力较差。

电伴热带在煤层气地面井口系统中的应用

近几年随着石油开发投入的不断加大,中国石油天然气集团有限公司越来越重视油田各企业对成本的控制,节能降耗、挖潜增效已成为油田各企业经营的主导思想。为适应煤层气田绿色环保和低成本建设要求,进一步降低煤层气田的运行成本,本文介绍了煤层气井口系统电伴热带现场应用情况,分析了不同类型电伴热带的特点和适用性,提出了煤层气田井口系统的电伴热带优化方案,对今后煤层气地面集输流程简化和电伴热带的选型及推广应用,具有较为广泛的借鉴意义。

黔西肥田区块地下水动力条件与煤层气有序开发

黔西是我国南方煤层气资源最为丰富的地区,客观认识多层叠置含煤层气系统控制下的煤层群有效排水降压和有序开发方法,是实现该区煤层气高效开发的关键。笔者以黔西织纳煤田肥田区块为研究对象,精细分析了含煤地层水文地质条件以及垂向上不同层段开发条件的差异性,基于抽水试验数据提取了视储层压力、压力梯度、单位涌水量、渗透系数、影响半径等有用信息,比较了不同层段水文地质条件在三维空间上的差异,采用模糊数学综合评判法建立了煤层气开发优先度评价因子,据此对不同层段煤层气开发潜力和开发顺序进行了探讨。认为肥二井田和肥三井田总体开发条件优于肥一井田,其中肥二中煤组、肥三上煤组和中煤组是较有利开发层段,各层段递进开发顺序为:肥三井田上段→肥二井田中段→肥三井田中段→肥三井田下段→肥二井田下段→肥二井田上段→肥一井田上段/中段→肥一井田下段。

山西沁水盆地煤层气有利开采区块研究

煤层气系统是一个由煤层、煤层中所含甲烷及其围岩组成的天然系统。作为一种非常规天然气,煤层气的生成、聚集和保存不同于常规油气系统。山西沁水盆地作为我国一个特大型石炭-二叠纪含煤盆地,具有非常丰富的煤层气资源。本研究通过对盆地地球物理特征和地质构造演化的深入分析,阐明了地质构造条件对煤层气富集的控制作用。研究结果表明:沁水盆地经历了多期构造演化,地质构造与煤层气成藏之间具有密切关系。在构造次级向斜部位含气量增高,而背斜部位含气量降低,在正断层附近含气量也明显降低。综合分析还表明,盆地北部阳泉-寿阳区域,是煤层气成藏有利区域之一,但不利于煤层气高产;盆地南部晋城-沁水一带及其以北,不仅是煤层气成藏有利区域,而且利于煤层气高产;盆地中部沁源地区是煤层气成藏和高产的有利区域;盆地东部的屯留-襄垣区域是煤层气成藏有利区域之一,但可能不利于煤层气高产。

煤层气发电机组的煤层气预处理系统

煤层气预处理系统是煤层气电厂燃气输配系统中的一个重要环节。文章以某进口煤层气发电机组为例，介绍了煤层气预处理系统的设计原则和工艺流程，对系统应具备的各项功能进行了详细论述，并分析了系统的特点和运行效果。