薄—中厚煤层群煤层气井高产的地质与工程协同控制技术——以贵州织纳煤田文家坝区块为例

中国西南地区煤层气资源量十分丰富,且主要赋存于上二叠统煤系薄—中厚煤层群中,贵州地区虽然有近10年的煤层气规模化试采与探采工程实践,但仍存在低产井、低效井比例偏高的问题。为了推进贵州地区薄—中厚煤层群煤层气高效探采工作,在系统梳理织纳煤田文家坝区块地质条件、煤储层特征、开发工艺与开发效果基础上,分析了煤层气井高产及井间产气差异的地质控制因素,探讨了地质适配性分层压裂与合层排采技术。研究结果表明:①薄—中厚煤层群具有埋藏浅、含气性好、渗透率较高、储层压力欠压—正常的特征;②煤层气井高产既受阿弓向斜轴部构造应力集中、水力封堵作用下煤层气富集影响,同时也与浅埋藏条件下煤储层原始渗透性较高有密切关系,区内断裂构造与水文地质条件共同导致了丛式井组内井间产气效果差异;③应根据丛式井压裂煤层靶点间距及导水断层距离合理控制水力压裂施工规模,注前置液造缝阶段快速提升注入排量并非连续段塞增大裂缝延伸长度,注携砂液支撑阶段阶梯式连续加砂有效支撑裂缝;(4)长期维持小于0.5 MPa的低套压合层排采条件,缩短憋压持续时间,延长提产持续时间以提高稳产前的压裂液返排率,保证排采过程连续性以避免储层伤害,产气量提升阶段主动缓慢暴露上部产层。结论认为,文家坝区块具备煤层气探采的有利储层条件,浅埋藏背景下的煤储层特征及井区构造、水文条件共同影响到煤层气井的产气表现,选择与煤储层特征相匹配的分层水力压裂、合层排采工艺对提高煤层气采收率具有促进作用。

贵州省织纳煤田煤层特征及煤层气资源潜力

贵州省中西部织纳煤田煤层气资源丰富,但煤层气的系统评价工作比较薄弱,为全面分析、评价该区煤层气资源状况、赋存条件,以煤田地质钻孔、煤层气参数井获取的原始资料为基础,对织纳煤田煤层气地质条件,特别是储层含气特征及煤层渗透性等方面进行了研究,并采用体积法对煤层气资源进行了计算和评价。结果表明:①该区煤层主要为中—薄层、中等灰分、低挥发分、相对富氢无烟煤,除了煤层气勘探主力煤层6号煤煤体结构较大程度地受到构造破坏外,其余煤层原生结构较完整;②虽然该区煤储层渗透性相对较低,但区内含煤面积大,煤层气资源丰度较高,含气量较高,煤储层厚度较大,可采性好,具备较有利的煤层气勘探地质条件与可采性;③煤层气总资源量为1 852.91×108 m3,其中埋深1 000m以浅煤层气资源量为1 436.59×108 m3,大于15m3/t含气带资源量为1 484.34×108 m3,潜在煤层气可采资源量为747.65×108 m3。结论认为:比德向斜化乐勘探区在煤层气资源丰度、平均含气量和试井渗透率3个方面优势相对明显,可作为煤层气勘探最有利靶区。

贵州省煤层气与页岩气共探共采的地质优选

通过分析贵州省煤层气与页岩气的开发现状及资源分布特点认为,优选煤层气与页岩气共探共采的有利区域,应以六盘水煤田和织纳煤田的二叠系龙潭组为研究对象。依据龙潭组煤层气和页岩气成藏、保存及开发条件,认为六盘水煤田东部的晴隆向斜和织纳煤田北部的沙包-乐治-三塘向斜群,具有优越的煤层气和页岩气综合开发条件,可作为贵州省煤层气与页岩气共探共采的理想区域。文中还初步探讨了煤层气与页岩气共探共采的开发模式及存在的技术难点。

黔西织纳煤田华乐勘探区煤层气吸附性研究

为了查清华乐勘探区主采煤层的煤层气吸附特征及影响吸附性的主要地质因素,利用采集煤样的等温吸附试验结果,并结合华乐勘探区两口煤层气井试井资料进行了研究。研究表明:华乐勘探区主采煤层吸附量较高,干燥无灰基兰氏体积为17.69～21.38m3/t,平均19.46m3/t;煤储层的实测饱和度均普遍小于100%,分布于75.04%～105.55%,平均84.51%,说明该地区煤储层为欠饱和储层;临界解吸压力1.22～9.10MPa,平均3.25MPa;理论采收率为19.96%～46.15%,平均34.51%。在影响煤储层吸附性的主要地质因素中,煤储层压力、埋深均与含气量呈明显的正相关关系,同时煤储层变质程度越高,煤层中微孔和小孔越发育,吸附甲烷的能力就越强。

织纳煤田煤储层弹性能及其对有利选区的控制作用

依据大量的煤田地质资料和实验测试数据,探讨了织纳煤田主要煤层煤储层弹性能在平面及垂向上的分布规律和展布特征。通过对研究区煤层裂隙系统指数(ξ1)、煤层压力系统指数(ξ2)和煤层裂隙开合系数(Δ)3个参数的分析,阐明了煤储层弹性能对煤层气有利选区的控制作用。研究结果表明:织纳煤田主煤层弹性能在平面上呈"西高东低、南高北低、西南部显著较高"的分布格局,在垂向上表现出随煤层层位的降低,弹性能逐渐增大的分布规律。有利Δ值、有利ξ1值和有利ξ2值分别为小于0.1、大于2和大于0.9,主要分布于西南部化乐—百兴—张家湾—后寨—珠藏—坪上—新华一带,说明此区域具有有利的煤层气运移系统和压力系统,是织纳煤田煤层气富集和开采的有利区。

织纳煤田上二叠统煤层气能量系统及其控藏效应

基于织纳煤田上二叠统煤层气富集成藏条件,结合统计资料和实验测试数据成果,依据煤储层弹性能表征模型,定量分析了研究区煤储层能量系统的分布规律及煤层气成藏效应。结果表明:织纳煤田弹性能呈"西高东低,南高北低,西南部显著较高"的分布格局,煤基块弹性能分布格局比气体弹性能复杂,煤层气体弹性能对能量系统的贡献率随埋深加大而显著增高,但在一定埋深处发生"跳跃"。结合沁水盆地煤层气勘探开发效果,煤层气成藏效应可划分为四种基本类型,通过对比分析,纳煤田煤层气成藏效应分属两个类型,绝大部分地段属于Ⅰ型,主要分布在织纳煤田西部;Ⅲ型位于文家坝南段勘探区。

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。

贵州省织纳煤田构造分区及赋煤特征

本文简要分析了织纳煤田地质概况、煤田构造特征和煤层赋存情况,重点论述了构造分区及赋煤特征和控煤构造。根据含煤地层隆起幅度、煤层埋深相对大小,煤田构造划分为3个大区(拱褶区、拱凹区和凹褶区)8个小区(3个拱褶小区、3个拱凹小区和2个凹褶小区),各个构造分区赋煤特征各有差异,煤炭资源赋存以中西部三塘—关寨和百兴—岩脚2个拱凹小区保存较好,煤层埋深适中,易于勘查开发;煤田控煤构造包括褶皱控煤和断裂控煤两种,褶皱控煤构造以北东向斜歪隔档式褶皱为主,断裂控煤构造以区域大断裂为主,在区域性大断层附近断层较发育,属褶断型控煤,控煤构造样式有5大类11种类型,煤田内伸展构造样式和纵弯褶皱、断裂较发育。

贵州织纳煤田以那架勘探区煤中硫与煤相分析

煤岩成分和煤岩类型,尤其是显微煤岩类型和显微煤岩成分的含量与分布最能反映沼泽的环境条件,它们隐含了泥炭沼泽形成时的诸多信息。讨论了以那架勘探区煤中硫与煤岩特征、煤中硫与沼泽微环境的关系,分析了煤中形态硫的分布特征,初步划分了本区成煤沼泽类型。

织纳煤田文家坝一矿煤质特征及用途探析

介绍了织金煤田文家坝一矿的井田概况,指出该矿位于织纳煤田阿弓向斜构造单元内,属织金煤电化一体化基地配套建设矿井之一,其主要含煤地层为晚二叠世龙潭组。同时依据地质勘查成果,对井田含煤地层及煤的物理性质和工业分析、有害元素及工艺性能等煤质特征进行了分析及探讨,认为该井田煤类为无烟煤,挥发分产率低,固定碳含量高,属中高-高热值煤,具有动力用煤及煤炭气化等方面的用途。

织纳煤田晚二叠世构造煤区域分布及构造控制

为查明织纳煤田构造煤分布规律,通过整理分析贵州织纳煤田比德向斜、三塘向斜、珠藏向斜、阿弓向斜和关寨向斜等14个含煤构造单元共200余个煤田钻孔取心资料,并辅以测井曲线分析,综合分析6、16和27号等主采煤层的煤体结构区域分布特征及构造控制因素。研究表明:自西向东,织纳煤田内构造煤比例逐渐增大,西部主要为原生结构煤和碎裂煤,东部以碎粒煤和碎粉煤为主;构造煤的分布主要受构造演化和4条深大断裂影响,多期性构造运动造成煤体多期次变形,其中,燕山期是煤层发生构造变形的主要阶段,喜马拉雅期对早期构造变形进行了叠加改造;深大断裂影响了区域应力场分布,遵义-惠水断裂对构造煤的形成和分布影响最大,主燕山早期自东向西的区域性应力场受到遵义-惠水断裂阻挡,在煤田东部褶皱、断裂作用剧烈,发育逆冲、逆掩断层等构造,对煤体结构破坏严重,碎粒煤和碎粉煤发育。研究取得的认识对织纳煤田瓦斯灾害防治和煤层气勘探开发具有指导意义。

黔西织纳煤田上二叠统煤层发育特征与煤质分析

据织纳煤田煤炭地质资料、钻孔资料及前人研究资料的综合分析,论述了织纳煤田上二叠统煤层发育沉积环境及煤质特征,并在此基础上总结了煤层展布规律、硫分、灰分分布规律。结果显示:织纳煤田上二叠统煤层有机组分中镜质组含量,无机组分中硫化物含量均相对较高,反映了泥炭沼泽的覆水程度较深、水动力较弱的缺氧还原环境;煤层厚度分区大致呈北东-南西向带状分布,由北西向南东煤层厚度逐渐变薄;硫分呈不规则带状分布,由北西向南东硫分逐渐升高,以中高硫煤为主;灰分变化总趋势为西部地区的灰分高于东部,以低灰煤为主。

织纳煤田珠藏向斜构造特征对煤矿开采的影响

为了探讨贵州省织纳煤田珠藏向斜构造特征对煤矿开采的影响性,利用珠藏向斜构造单元内的主要井田,即肥田一号井田、肥田二号井田、肥田三号井田和红梅井田的地勘资料。在大地构造背景下,将燕山期初次应边形成的褶曲—珠藏向斜作为一个整体构造单元,系统分析了珠藏向斜区域内褶曲和断层等构造特征的相似性和相关性,分析表明珠藏向斜的构造特征影响了后期煤矿开采的水文地质条件、工程地质条件和环境地质条件等开采技术条件。

贵州省织纳煤田煤层气井固井难点分析

织纳煤田煤层气井固井难点体现在:煤层多而薄、煤储层埋藏浅、井底温度低、煤层段井径不规则、固井顶替效率低和煤储层保护难度大等方面。钻进过程中维持井壁的稳定性、优化水泥浆配方设计和选择合理的固井工艺,是提高织纳煤田煤层气井固井质量的研究方向。

织纳煤田龙潭组煤的岩浆热变质成因

贵州省中北部龙潭组煤的变质成因和"黔中隆起"构造具有特定的关系.分析了区域热液发育的背景条件,发现区内织纳煤田的煤级呈环状展布以及镜质组反射率梯度极其异常,结合阿弓向斜个别钻孔二氧化碳浓度异常及区域重力异常特征,认为"穹窿不均一"的岩浆热变质可能是贵州中北部煤级增高的主要原因.煤变质程度明显受龙潭组与可能的隐伏岩浆岩距离远近的影响,织纳煤田由于龙潭组下伏地层抬升剥蚀程度最大,利于向上传递岩浆热,导致煤级增高,反射率梯度值达到0.3%～0.4%/100m.