煤层气解吸阶段划分方法及其意义

为了定量分析煤层气解吸特征对产能的影响,基于兰格缪尔等温吸附理论,建立了煤层气解吸阶段划分方法,并通过煤层气开发实例分析了方法的指示意义。引入解吸效率定量表征不同压力下的煤层气解吸速率。根据数学曲线上的关键节点,定义了启动压力、转折压力与敏感压力;不同煤样3个关键压力点的解吸效率为定值,据此将煤层气解吸过程划分为低效解吸、缓慢解吸、快速解吸与敏感解吸4个阶段。研究表明:快速与敏感解吸阶段对煤层气井产能贡献很大,低效与缓慢解吸阶段则很小;煤层吸附能力、含气性和储集层压力是影响煤层气解吸特征的关键因素。沁南和柳林地区煤层气开发现状表明建立的解吸阶段划分方法可以有效指导煤层气开发。

煤层气开发中的层间矛盾问题--以柳林地区为例

直井分层压裂及合层排采能有效降低煤层气勘探开发成本,提高煤层气产能,但层间矛盾的干扰制约了这一排采工艺的推广。借鉴常规油气层间矛盾问题相关理论,首次提出并总结了煤层气开发中层间矛盾的概念、特点和影响因素。通过分析柳林地区典型井产能曲线特征,剖析了该区层间矛盾的特征和原因。结果表明:柳林地区合层排采太原组煤层(8号+9号)和合层排采山西组与太原组煤层(3号+4号+5号与8号+9号)时,层间矛盾问题严重;引起该层间矛盾的原因有煤层物性特征和煤层顶底板水文地质条件因素,其中8号煤层顶板水文地质条件是引发该区层间矛盾的主要因素。

柳林地区煤层气井排采过程中产水特征及影响因素

以实际生产数据为基础,结合流体包裹体测试分析,从古今水文地质特征、排采模式、压裂工艺等方面综合研究了柳林地区煤层气井排采过程中的产水特征及其影响因素。结果表明:柳林地区煤储层产水特征是多种因素共同作用的结果,山西组煤层顶板砂岩含水层中古流体呈现滞留特征,富水性相对较弱,其现今产水量的高低与岩层中裂隙的发育程度有直接关系。太原组煤层顶板灰岩含水层在早期与地表淡水发生了沟通,富水性较强。当以不同的模式进行排采时,受压裂强度和煤层与顶板含水层差异沟通的影响,表现出D,A,B,C四种模式的产水量逐渐增大的规律。进一步指出,为降低水动力的影响,适当区域可选用水平井开采;煤层气开发由北东向南西逐步推进,有利于煤层的排水降压;储层改造过程中应降低压裂缝的规模,尤其是纵向缝的高度。

鄂尔多斯盆地柳林地区煤储层地应力场特征及其对裂隙的控制作用

为系统研究柳林地区煤储层地应力场展布及其对裂隙的控制作用,分析不同埋深煤层与地应力的关系,采用水力致裂法获取了地应力资料。通过统计分析,建立了主采煤层地应力与煤层埋藏深度之间的相关关系模型,分析了露头节理、煤层割理与现今地应力方向的耦合关系。研究表明：柳林地区最大水平主应力σmax为7.33~30.83 MPa,平均19.41 MPa,最小水平主应力σmin为6.50~24.00 MPa,平均13.12 MPa,主应力随埋深增大而线性增高。在埋深400~700 m,垂直应力σv≈σmax≈σmin,地层呈现准静水压力场特点;在700~850 m,σmax〉σv〉σmin,为大地动力场型,水平方向主应力占主导地位;在850~1 100 m,σv〉σmax〉σmin,为大地静力场型,仍未进入明显压缩带。水力压裂地应力检测表明现今主应力方向与煤层裂隙方向相近,以NNE向为主,地应力方向在割理形成后未发生明显改变。

柳林地区煤层气储层特征与产能动态预测

分析了柳林地区的煤层分布、裂隙发育、渗透性、储层压力、储层温度、含气饱和度、吸附、顶底板岩性等特征,根据储层特征参数建立研究区储层模型。利用数值模拟软件COMET 3对已有生产井最新排采动态进行历史拟合,调整模拟参数使校正后的储层模型具有较高的可信度。利用建立的储层模型,对研究区L8煤层气井未来15年的产能进行了预测,单井排采15年累计产气可达459.05×104m3,采收率达到56.12%,柳林地区煤层气储层条件较好,煤层气资源具有商业开采价值。

柳林矿区煤层含气量主控因素研究

为明确柳林矿区煤层含气量主控因素,在对沉积作用、煤层埋深、灰分等控气因素分析的基础上,着重从水文地质和顶板岩性2主控因素出发,采用灰色关联和相关分析等数学方法,从煤层顶板厚度20 m以内的岩性组合关系上探求了柳林矿区煤层气的控气主导因素。结果表明:山西组3+4号煤层含气量变化符合一般规律,在顶板岩性组合关系中受封闭型(泥岩)影响最明显,为陆相地层气压封闭型成藏;太原组8+9号煤层含气量与煤层埋深、灰分、直接顶板岩性无直接关系,与顶板灰岩的厚度有关,组合关系受动态型(灰岩)主控,是海陆交互相地层水压封闭型成藏。

柳林泉域岩溶水中SO_4^(2-)的来源探讨

SO_4^(2-)浓度偏高是晋西柳林泉域岩溶水的主要特色之一,判断SO_4^(2-)来源对于理解岩溶水的水文地球化学过程具有重要意义。在分析区域地质、水文地质条件及岩溶水中SO_4^(2-)浓度空间分布特征的基础上,利用化学计量学法、同位素质量平衡模型和Rayleigh蒸馏模型,分析了岩溶水中SO_4^(2-)的主要来源,计算了不同来源的SO_4^(2-)所占的比例和滞流区岩溶水中SO_4^(2-)的还原比例。结果显示,石膏的溶解和黄铁矿的氧化是柳林泉域岩溶水中SO_4^(2-)的主要来源,排泄区岩溶水中石膏溶解来源的SO_4^(2-)所占比例介于73%~88%之间,平均为81%;黄铁矿氧化来源的SO_4^(2-)占比12%~27%,平均为19%。滞流区发生了硫酸盐的还原作用,约有9%~15%的SO_4^(2-)被脱硫细菌还原为H2S气体,且越靠近西部边界,还原反应所消耗的SO_4^(2-)比例越高。

柳林地区煤储层埋深和地应力对其渗透率的控制机理

基于柳林地区煤储层试井资料,采用地质统计分析等方法,探讨了柳林地区煤储层试井渗透性展布规律,阐明了煤储层埋深和地应力对其渗透率的控制机制。研究表明:柳林地区煤层渗透率介于(0.03~1.43)×10^(-3)μm^2,平均值为:0.2821×10^(-3)μm^2;主要以中渗透率煤层(0.1×10^(-3)μm^2~1×10^(-3)μm^2)和低渗透率煤层(<0.1×10^(-3)μm^2)为主。煤储层试井渗透率随着埋藏深度的增大而呈负幂指数规律减小,浅部的煤储层渗透率相对较高,且变化范围较大,埋藏深度的增加,煤储层渗透率降低,且变化范围较小。现今地应力与煤储层渗透率的相关性较高,当最小水平主应力大于10 MPa时,试井煤层的渗透率普遍小于0.5×10^(-3)μm^2,当最大水平主应力大于15 MPa时,试井煤层的渗透率普遍小于0.5×10^(-3)μm^2,煤储层渗透性表现为沿最大水平主应力方向。

柳林泉域岩溶水水化学及碳硫同位素特征

以2011年5月的同位素取样及水化学分析资料为基础,利用Piper三线图和同位素测年、示踪等方法,分析了柳林泉域内岩溶水的水化学和碳硫同位素特征。结果表明,沿泉域的补给区—径流区—排泄区—滞流区一线,岩溶水离子含量由碱土金属离子、弱酸为主逐渐过度到以碱金属离子、强酸为主;水化学类型由HCO3-Ca·Mg型向Cl·SO4-Na型转变;岩溶水14 C年龄由现代水增加到7 000年左右;岩溶水放射性流速由5.72m/a减至0.68m/a,减少了8.4倍;岩溶水中34S含量与石膏中的34S含量接近,结合当地的水文地质条件,可推测岩溶水中硫酸根离子主要来源于中奥陶统石膏岩的溶解。

煤层气产能潜力模糊数学评价研究——以河东煤田柳林矿区为例

在系统分析影响煤层气产能潜力开发地质因素的基础上,确立了以二级评价指标地质储量参数和开发参数为支撑的煤层气产能潜力模糊评价体系及对应的三级评价指标,采用模糊数学方法对各评价指标进行了权重赋值,建立了用于煤层气产能潜力评价模糊数学评价模型。利用该模型,对河东煤田柳林矿区的煤层气产能潜力进行了评价,认为该矿区3-5#煤层煤层气产能潜力较大,为该矿区煤层气开发的有利层段。

柳林矿区煤层气演化史数值模拟研究

运用数值模拟方法对河东煤田柳林矿区主煤层煤层气地质演化史进行了定量模拟研究。结果表明:研究区内煤层气演化史可分为三个阶段。初期阶段内煤层气的生成、赋存和散失等作用较弱;聚集高峰阶段内各种演化作用剧烈,是本区煤层气聚集的重要阶段;散失阶段主要发生各种散失作用。此外,研究区西南部是煤层气聚集的有利地区。

基于时间序列分析的柳林泉流量预测

柳林泉域岩溶水是当地主要的供水水源,科学合理地对泉流量进行预测对于泉域内岩溶水的开发、利用和保护具有重要意义。在泉流量动态分析的基础上,利用时间序列分析中的移动平均模型和指数平滑模型对柳林泉的还原泉流量进行了预测。结果表明:受自然及人为因素的影响,柳林泉流量长期以来呈现出一定的减小趋势,但其年内的动态变化较为稳定;利用试算法确定了移动平均阶数k=1和平滑系数α=0.9;两种模型的计算结果均较好地拟合了还原泉流量,但指数平滑模型的拟合结果优于移动平均模型的;两个模型预测的2016年还原泉流量均为1.95 m^3/s。

柳林泉域滞流区岩溶水的热源及其Na^+、Cl^-来源探讨

柳林泉域滞流区岩溶水以高温、高Na^+和Cl^-浓度为主要特征。文章在区域地质及水文地质条件分析基础上,采用化学计量学原理,判断了该区岩溶水的热源及Na^+和Cl^-的来源。结果显示:在泉域的补给区、径流区和排泄区的上青龙、龙门会、杨家港和寨东泉组,岩溶水中的Na^+和Cl^-主要来源于岩盐的溶解,其中多余的Na^+可能来自于阳离子交换、黄土中含Na^+矿物的溶解及城市污水的排放;滞流区和排泄区的刘家疙瘩泉组岩溶水中高浓度的Na^+和Cl^-也主要来自于岩盐的溶解,而多余的Cl^-可能由岩溶水中的Na^+交换吸附介质中的Ca^(2+)或Mg^(2+)所致。西部滞流区岩溶水的热源主要包括地温梯度增热、当地正常地温、岩石中放射性元素产热和石膏的溶解放热,其贡献率分别为45%、28%、20%和7%。

基于SEBS模型的柳林泉域蒸散发研究

利用MODIS数据,结合气象站实测资料,应用SEBS模型,对柳林泉域蒸散发量进行估算,并分析其影响因素。结果表明,柳林泉域2001—2004年蒸散发量总体趋势平稳。在时间序列上,具有明显的季节性,蒸散发量月值随温度呈指数增长,降水峰值相对于蒸散发量峰值滞后,平均滞后2个月。在空间分布上,蒸散发量与土壤覆盖类型和地貌单元具有良好的一致性:东部低中山区林地覆盖率高,蒸散发量大;西部堆积侵蚀丘陵区灌木丛覆盖稀疏,蒸散发量最小;中部山间河谷阶地区多为农田和城市,蒸散发量介于两者之间。对蒸散发量影响较大的因素依次为:高程、气温、坡度。

柳林地区煤层渗透率逐步回归分析与预测

渗透率是制约煤层气商业化开发至关重要的因素之一。以柳林地区煤层气勘探阶段获取的试井有效渗透率为基础,分析渗透率与有效应力、储层压力、煤层埋深等影响因素之间的关系,利用多元逐步回归分析方法建立渗透率预测模型。结果显示:柳林地区煤层渗透率回归方程具有较高的拟合度;多元逐步回归分析方法预测渗透率具有一定合理性;有利于煤层气开发的高渗区位于柳林地区中北部。

柳林地区煤层气开采动态及单井产量主控因素分析

柳林地区是我国煤层气勘探开发的热点地区之一,初步实现了煤层气商业化开发。根据柳林地区煤层气井生产数据,对气井产气动态进行了分析,按产量大小进行了气井统计,中产气井比例较高,为42.9%,高产气井占28.6%,低和极低产气井比例为28.5%。分析煤层气井排采曲线特征,总结归纳气井的产气模式有单峰式、高峰-稳定式和低峰-高峰-稳定式三类。从影响煤层气产能的构造、气含量、渗透率、煤层厚度、煤层埋深、水文地质条件等地质因素入手,分析了各地质因素对气井产能的影响,并建立各类因素与煤层气井产能的关系。研究认为:柳林地区煤层气井的高产条件并非受单一因素的控制,而是主要取决于多种有利地质主控因素的有机匹配、共同作用的结果。

广西博白县油麻坡钨钼矿集区六林矿区成矿规律及找矿方向

博白县六林钼钨矿区位于广西博白-岑溪俯冲增生杂岩带(O-S)四级构造单元博白县油麻坡钨钼矿集区。在区域性物化探工作基础上,通过土壤剖面测量、水系沉积测量、激电中梯扫面、槽探及钻探工程等勘查工作,认为矿区控岩控矿构造为博白-岑溪深大断裂带,含矿层位主要为早泥盆世莲花山组(D_(1)l),推断矿区深部存在隐伏岩体。地球化学异常分析显示主成矿元素呈高温→中温→低温分带,矿石类型以石英脉型钨钼矿石、铅锌矿石、金银矿石为主,矿集区内W、Mo等成矿元素的成矿作用与燕山晚期酸性岩体的较晚一期侵入体(补体)关系更为密切。该区属于与燕山期花岗岩类有关赋存在泥盆系中的Sn-W-Mo-Cu-Pb-Zn-Au-Ag-Sb-Fe-硫铁矿-萤石矿床成矿亚系列,以“缺位找矿”理论为指导,认为六林矿区深部矽卡岩型钨钼矿床为今后找矿的突破方向。

柳林煤层气勘探开发试验区水文地质研究

柳林煤层气试验区区域水文地质条件简单，围岩含水层是煤层水的主要来源，４、８号煤层可动水含水饱和度为３９％，裂隙及割理是重力水赋存的储集空间和运移通道。８号煤层的含水性、水活跃程度和产水量强于４、５号煤层。采用斯蒂夫离子图解划分采出水的煤层属性和煤层合采时的主产水层，煤层水属正常—略超压状态。水力坡度较陡的区域是部署开发井的有利地带。

U型水平连通井在河东煤田柳林地区煤层气开发的适应性分析

柳林地区煤层气开发的主力煤层是山西组的3+4#煤层和太原组的8+9#煤层,煤层端割理发育,盖层封闭性好,构造简单,有利于煤层气储存。以区块FL-EP6H-EP6V"U"型连通井的实际工程研究和优化设计工作为基础,从设备选型的可靠性、井壁的稳定性评价、井位的选择、着陆点的选择、地质导向和完井工艺六个方面,对"U"型水平连通井技术在柳林地区煤层气开发的适应性进行了研究、探讨,提出了引进和使用新的EM-MWD随钻测量仪器,及时控制井眼轨迹,先期在定向点以下施工小井眼以精确确定煤层的着陆点,采用筛管完井解决煤层水平段容易坍塌问题等具体措施,从而证明在该区施工型水平连通井是可行的。

柳林泉域地表水与岩溶地下水的混合作用研究

研究岩溶水系统中地表水、地下水的混合作用对于岩溶地下水资源的合理开发利用和保护具有重要意义。在野外调查与取样分析的基础上,利用水文地球化学模拟技术和环境同位素示踪技术,研究了柳林泉域地表水与岩溶地下水的混合作用,计算了混合比例,并利用该比例估算了典型补给区的大气降水入渗补给量。结果表明:岩溶地下水由补给区向径流区、由径流区向排泄区流动的过程中,在地表河流渗漏带附近与入渗的地表水发生混合作用,地表水、地下水的混合比例分别约为3∶1和2∶3;在田家会上游的岩溶水补给区,大气降水多年平均入渗补给流量约为0.07 m3/s。