新疆侏罗系煤层地下“水库”型水害防治实践研究

新疆地区侏罗系含煤地层广泛发育,其水害防治逐渐成为影响煤炭资源勘探开发的关键问题。通过对新疆侏罗系含煤地层赋存特征的总结分析,探讨了煤矿水文地质特点及水害要素,结合火烧区积水和老空区积水防治案例,提出地下“水库”型水害防治方案。研究表明,新疆地区探明矿区主要集中在6个片区,侏罗系煤层开采直接充水含水层主要为顶底板碎屑岩孔裂隙含水层,富水性弱,但在火烧区、老窑和采空区、断层破碎带易形成积水区,造成地下“水库”型水害。通过防治案例发现,采用地面物探和钻探验证确定积水区,利用井上下钻孔疏排的方式可以较好地解决水害威胁,确保煤矿安全生产。

不同变质变形煤储层孔隙特征与煤层气可采性

煤储层孔隙是煤层气的主要聚集场所和运移通道,煤储层孔隙结构不仅制约着煤层气的含气量,而且对其可采性也有重要影响。文中选取淮北煤田和沁水盆地不同矿区有代表性的煤样,通过对研究区不同变质与变形煤样的宏微观构造观测、镜质组反射率与孔隙度测试以及压汞实验分析,研究了不同变质变形煤储层孔隙结构特征及其对煤层气可采性的制约。研究结果表明,按照不同的变质变形特征将研究区煤储层主要划分为5类,即:高变质较强至强变形程度煤储层(Ⅰ类)、高变质较弱变形程度煤储层(Ⅱ类)、中变质较强变形程度煤储层(Ⅲ类)、中变质较弱变形程度煤储层(Ⅳ类)及低变质强变形程度煤储层(Ⅴ类)。不同变质变形煤储层的孔隙结构具有以下特征:Ⅰ类和Ⅱ类煤储层吸附孔占主导,Ⅰ类煤储层孔隙连通性差,Ⅱ类煤储层因后期叠加了构造裂隙,孔隙连通性变好;Ⅲ类煤储层中孔、大孔增多,但有效孔隙少,孔隙连通性变差;Ⅳ类煤储层吸附孔较多,中孔、大孔中等,且煤储层内生裂隙发育,孔隙具有较好的连通性,渗透性明显变好;Ⅴ类煤储层吸附孔含量较低,中孔较发育,大孔不太发育,有效孔隙少,孔隙连通性差。由此,变质程度高且叠加了一定构造变形的煤储层(Ⅱ类)以及中等变质程度变形较弱且内生裂隙发育的煤储层(Ⅳ类),其煤层气有较好的渗透性,可采性较好。

煤孔隙的成因类型及其研究

以煤岩显微组分和煤的变质与变形特征为基础 ,以较大量的扫描电镜观察结果为依据 ,将煤孔隙的成因类型划分为四大类 (原生孔、外生孔、变质孔、矿物质孔 )十小类 .研究结果表明 ,煤孔隙的成因类型多 ,形态复杂 ,大小不等 ,各类孔隙都是在微区发育或微区连通 ,它们借助于裂隙而参与煤层气的渗流系统 .孔隙的成因类型及其发育特征是煤储层生气储气和渗透性能的直接反映 ,颇具理论与实用研究意义 .

煤岩气藏开发分类探讨

煤岩气藏在孔隙结构、天然气赋存方式和产出机理方面均表现出区别于其它气藏的特殊性。已经形成的关于煤岩气藏分类主要用于指导勘探和选区评价 ,随着国外煤层气开发成功的气藏类型逐渐增多 ,特别是我国开发试验区规模和数量的扩大 ,综合各类气藏的主要特征和影响开发效果的主控因素 ,提出区别于选区评价及勘探的煤岩气藏开发分类具有重要的意义。主要考虑煤层厚度、渗透率、含气饱和度和裂隙含水状况等因素 ,对煤岩气藏进行分类。实例分析表明 ,类似圣胡安、黑勇士盆地的中、高渗煤岩气藏的开发问题已基本解决 ,低渗、致密煤岩气藏开发是今后的主攻方向 。

阜康西区急倾斜煤储层排采过程中物性及井型优化

为了探究急倾斜煤储层排采过程中储层物性动态变化特征,采用Eclipse数值模拟软件对准噶尔盆地南缘阜康西区块煤层气井进行历史拟合和井型优化,分析了急倾斜储层排采过程中上倾和下倾方向储层压力和含气量的动态变化特征,对比了不同井网和不同水平井布井方式的产能差异。结果表明:上倾方向储层压力下降速率大于下倾方向储层,导致上倾方向储层含气量较下倾方向降幅大,且产能贡献主要来自上倾方向;排采范围确定后,将煤层气井布置在储层上倾方向,有利于煤层气的开发;顺煤层水平井在相同的水平井眼长度条件下产能要大于穿煤层水平井。

沁水盆地郑庄区块煤储层水力压裂曲线类型及其地质影响因素

基于郑庄区块64口直井的压裂曲线分析,对水力压裂裂缝的扩展规律进行了总结,深入探讨了水力压裂曲线类型与煤体结构、天然裂缝发育、埋深和构造应力的关系。研究结果表明:最小水平主应力值较大、裂缝发育情况较差,不利于煤层起裂形成主缝,易形成上升型压裂曲线;最小水平主应力值较低、裂缝发育条件较好时,煤层容易起裂形成主缝,易形成下降型、稳定型和波动A型曲线;当垂向主应力与最小水平主应力相差不大时,易同时发育水平缝和垂直缝,形成波动B型曲线。大样煤岩压裂模拟实验表明该评价结果具有较好适用性。

煤储集层特征

煤层是一种低孔隙度、低渗透率的非常规储集层。由于煤的组成、结构及演化完全不同于常规的无机岩储层，所以煤储层具有其自身的特征。研究了煤的孔隙特征、孔隙度、渗透率、吸附性能和煤的机械性质等储层特征，结果认为其孔隙特征、渗透能力、吸附能力等主要由煤的原始组成、变质程度两大因素控制；煤具很大的内表面积，吸附能力强，煤层甲烷气主要以吸附状态赋存于煤层中。

西湖凹陷平湖组沉积背斜强振幅成因与沉积相和储层识别

为了查清西湖凹陷平湖组沉积背斜的强振幅成因及其沉积和储层特征,通过地震正演和测井约束反演等手段,分析煤层、砂岩增厚或减薄时的振幅变化,探讨不同井点振幅强弱与反演速度、岩性含量的关系。结果表明,煤层和砂岩增厚均可导致振幅增强,薄层干涉和断裂带附近等也会造成振幅变化。同生背斜核部的振幅增强由平下段三角洲前缘砂岩增厚和平中—平上段三角洲平原煤层含量增多共同造成。强振幅和高速层指示的砂体朵状平面形态指示了该区受波浪改造的河控三角洲类型。该研究对该区沉积相分析、储层预测和目标评价具有重要的参考意义。

煤系页岩储层孔隙结构特征和演化

我国煤系页岩分布广泛,时代跨度大,涵盖海陆过渡相和陆相2种页岩类型,页岩单层厚度小,累计厚度大,有机质丰度较高(TOC含量介于0.5%~30%),成熟度跨度大(R o为0.5%~2.5%),以腐殖型干酪根为主,富含黏土矿物(平均>50%),脆性较低。本文拟选了四川盆地龙潭组、鄂尔多斯盆地山西组以及准噶尔盆地八道湾组等三套典型的煤系页岩新鲜钻孔岩心样品进行页岩储层孔隙实验分析研究,主要通过氩离子抛光扫描电镜(FE-SEM)图像分析以明晰煤系页岩中不同类型孔隙的差异性形貌特征、空间展布特征和成因类型,并通过联用高压压汞实验、CO 2和N 2气体吸附实验建立综合表征全孔径尺度孔隙网络的系统和有效方法,阐明煤系页岩孔隙结构和演化特征。结果显示:煤系页岩储层孔隙类型多种多样,粒间孔、粒内孔、有机质孔和微裂缝均有发育,不同类型孔隙具有差异性成因机制、形貌特征和孔径分布。粒间孔和有机质孔是煤系页岩中最常见的孔隙类型。煤系页岩纳米级孔径主要集中于<6.5 nm和80~200 nm两个区间范围,10 nm以下尺寸的孔隙在煤系页岩纳米级孔隙中占优势。煤系页岩中多发育平板狭缝形、楔形、墨水瓶状等孔隙形态,孔隙结构具有较强的非均质性。煤系页岩孔隙演化受到成岩演化和热演化双重作用的影响,可分为5个阶段:未熟快速压实阶段(成熟度R o<0.7%)、成熟生烃溶蚀阶段(0.7%<R o<1.3%)、高成熟孔隙封闭阶段(1.3%<R o<2.2%)、高-过成熟二次裂解阶段(2.2%<R o<2.7%)和过成熟缓慢压实阶段(R o>2.7%)。

东濮凹陷文留地区天然气成藏模式

文留地区气藏形成的基本条件是气源丰富、中低渗储集层发育、圈闭类型多样 ,且盖层条件优越。受地质结构特别是生储盖组合的控制 ,有煤成气藏和油型气藏两类天然气聚集型式。煤成气藏为石炭二叠系煤系二次生气 ,通过断层垂向运移而聚集成藏 ,主要分布于文 2 3盐下 Es4段圈闭中 ;油型气藏主要通过下第三系气源岩侧向运移聚集成藏 ,受构造、岩相变化影响 ,包括 3种类型 :Es33亚段文东滚动背斜带的大型岩性构造气藏、Es下2 Es1 3

我国煤储盖层的成因类型、时空展布及控气特征

基于含煤岩系沉积研究的最新成果，将我国煤储盖层划分为浅海─障壁海岸、浅海─无障壁海岸、三角洲、河流、湖泊和冲积扇六种基本成因类型，并探讨其时空展布规律和对煤层气资源赋存的影响，指出碎屑海岸和三角洲型有利于煤层气的保存。

煤层气储层类型及配套钻井方案概述

根据渗透率、压力、含气量等参数,可将煤层气储层分为Ⅰ类储层(好储层)、Ⅱ类储层(中等储层)、Ⅲ类储层(差储层)3大类。其中,Ⅰ类储层又分为高压高渗厚层状储层、高压高渗多层储层、高压高渗富气储层、高压高渗低含水储层;Ⅱ类储层又分为高压中渗薄层状储层、低压高渗中等含气储层、低压高渗贫气储层;Ⅲ类储层又分为低压低渗薄层储层、低压低渗厚层储层、低压低渗多层储层、低压低渗高起伏储层、低压低渗高含水储层。对于不同类型的储层,若要保证较好的产能,需要采取配套的钻井方案:Ⅰ类储层物性较好,可采用直井压裂或低分支水平井;Ⅱ类储层物性中等,可以采用三分支水平井、四分支水平井或U型井;Ⅲ类储层物性差、非均质性强,可采用羽状多分支水平井或丛式井,储层非均质性越强,羽状井主分支数应该越多。

矿权叠置区内多层系致密气藏开发技术探讨——以鄂尔多斯盆地神木气田为例

以煤炭和天然气矿权完全叠置的鄂尔多斯盆地神木气田为例,分析煤炭和天然气协同开发的难点,制定协同开发技术对策。在研究上、下古生界气藏有利区展布主控因素和规律的基础上,结合井型井网论证、配套高效钻采和地面集输工艺优化出不同区域技术政策。结果表明:矿权叠置区内煤炭和天然气可以协同开发;多层系致密气藏有效储集层平面上可划分为上古生界砂体多边式叠合区、上古生界砂体多层式叠合区、上古生界砂体孤立式发育区、上下古生界有效储集层叠合发育区;9井丛井组为最优井网模式;储集层不同分区需用不同井型组合;集群化丛式井组部署、优化钻采工艺和配套地面集输新工艺,可缩短气藏建设和开发周期。实践证明,在矿权叠置区内煤炭和天然气协同开发的同时,也实现了上、下古生界多层系致密气藏的立体开发。

Q型主因子分析法在沁水盆地南部煤储层特征评价中的应用

为了定量表征沁水盆地南部山西组3#煤层和太原组15#煤层孔隙结构的差异性,采用压汞试验和Q型主因子分析的方法对煤储层孔隙结构特征进行了研究。结果表明:研究区煤储层孔隙度较小,孔隙类型以微孔及小孔占优,不同煤样所测得孔隙结构参数具有较大的差异;由样本总得分将煤储层划分为3种类型:Ⅰ类储层压汞曲线滞后环较大、孔隙连通性较好,Ⅲ类储层进退汞曲线几乎重合、半封闭型孔隙含量较高,Ⅱ类储层居中;通过分析对比,研究区主力产层3#煤层以Ⅱ类储层为主,15#煤层主要为Ⅲ类储层。

煤储层中巷道型水平井井周应力分布特征的数值模拟研究——以晋城矿区胡底矿为例

为了研究煤储层中巷道型水平井井周应力分布特征,以晋城矿区胡底矿为例,基于煤储层及其顶底板的岩石力学性质,利用ABAQUS数值模拟软件,建立在煤储层和顶底板耦合作用下巷道型水平井开挖过程井周应力场计算模型,探讨不同断面形状、尺寸、开挖方向时井周应力分布特征,结果表明:(1)顶底板明显改变了竖直应力分布,促进了分界面处的应力集中,有利于巷道型水平井开挖;(2)圆形和矩形巷道型水平井井周应力影响范围基本相同,但圆形巷道型水平井应力释放更剧烈,易造成井壁破裂和失稳,利于扩大井径;(3)对于圆形巷道型水平井,随着断面尺寸增加,应力剧烈释放区和应力影响区范围增大,且后者增加更为明显;(4)巷道型水平井无论沿最大水平主应力方向还是沿最小水平主应力方向开挖,均在竖直方向出现应力集中,而水平方向表现为应力释放。研究结果认为,相比于矩形巷道型水平井,圆形巷道型水平井井径扩展更为显著,且断面尺寸越大,应力影响区范围越大,在开挖方向上沿最小水平主应力方向开挖优于沿最大水平主应力方向开挖。

“煤铀兼探”找矿新思路在云南的初次应用--以滇西户撒盆地铀矿勘探为例

通过对滇西户撒盆地煤田资料二次开发利用,文章首次提出"潜在储铀层"的概念,即煤田等勘探钻孔测井资料中自然伽马值显示高于50γ(或3.5PA/kg或150API或12.6纳库(n·C)/Kg·小时)时所对应的砂岩、砾岩层,并筛查出主要赋存在新近系芒棒组一至三段的潜在储铀层40层。自然伽马异常等厚图与等值线图指示盆地北东部姐来-小寨地区、中部曼统-曼燕地区、南西部帕董-老汪寨地区可作为首选钻探验证靶区,验证孔当优先部署在以上区域。芒棒组一、二段因赋存的潜在储铀层数量多、伽马异常厚度较大、伽马异常值高,赋矿潜力大,可作为重点验证层位。

临清坳陷东部晚古生代煤成气成藏条件

临清坳陷东部晚古生代石炭 -二叠系含煤地层由煤层、暗色泥岩、灰岩及碎屑岩构成 ,前三者是煤成气的主要源岩。文章简单介绍了气源岩沉积学特征 ,重点研究了煤系烃源岩有机地球化学特征 ,对其生烃潜力给予了充分肯定 ,结合储盖层条件综合分析 ,预测区内有 4种储盖组合、4种气藏类型 ,具备煤成气藏形成的基本地质条件 。

基于光学显微观测的煤层裂隙发育特征、成因及其意义——以沁水盆地南部3~#煤层为例

基于光学显微观测,分析了沁水盆地南部3#煤层煤岩显微组分与内生裂隙的关系,并对外生裂隙的继承改造进行分类研究。结果表明:内生裂隙成因主要体现在显微组分的力学强度和煤化作用过程中的内张力,均质镜质体由于结构和成分均一,微孔隙发育,显微脆度高,内生裂隙最为发育;根据继承改造的方向差异,将外生裂隙继承改造类型划分为延伸型、剪切型和拓张型,外生裂隙中,张裂隙和剪裂隙发育规模大,裂隙网络发育,对储层渗透率贡献大。裂隙发育特征、类型及其成因研究,有助于认识煤储层裂隙在煤层气富集成藏和勘探开发中的作用。

低煤阶煤储层孔隙结构特征及其扩散方式

采用数值模拟、扫描电镜、低温氮吸附曲线对呼和湖凹陷不同构造位置煤岩储集空间类型和孔隙结构特征进行系统研究,分析构造作用对孔隙系统的控制作用,探讨不同压力下甲烷气体在纳米级孔隙中扩散方式。研究表明:1洼槽区以原生孔隙和内生裂缝为主;斜坡带构造相对活跃,以反映构造行迹的碎粒孔和张性、剪性裂缝为主,裂缝数量明显增多,规模扩大,对改善渗透性意义较大。2煤岩孔隙的比表面积与孔体积具有较好的正相关关系,与平均孔径呈负相关性,斜坡带孔隙遭到破坏,微孔数量增多,比表面积和孔体积较洼槽区成倍增长,煤岩对甲烷的吸附能力增强。利用吸附、脱附曲线特征对煤岩孔隙结构特征进行评价,斜坡带相对于洼槽区孔隙系统复杂,利于吸附,难于解吸。3斜坡带和洼槽区在采气初期甲烷以分子扩散为主,随着压力的降低,由于孔隙结构的差异性,开采后期洼槽区甲烷分子逐渐由过渡区流动取代分子扩散,斜坡区扩散方式则变化不大。综合分析认为,斜坡带是呼和湖凹陷煤层气勘探的有利区块。

基于钻井液污染的煤储层类型划分及其开发特征

为了研究煤储层在钻井液污染下的煤层气开发特征,以沁水盆地南部柿庄南区块为研究对象,基于渗透率损伤比计算模型,计算钻井液对煤储层的伤害程度,并在此基础上划分储层类型,分析不同煤储层的黏土含量和碎粒煤厚度占比,结合压裂资料和排采资料,分析钻井液污染后不同煤储层钻井的煤层气开发特征。研究结果表明,基于煤储层的污染程度,煤储层可划分为轻度污染、较重污染和严重污染三种类型。其中,严重污染煤储层灰分含量均值为17.69%,碎粒煤厚度占比均值为76.47%,压裂施工时,钻井油压曲线会出现大幅度的下降,稳定时所需破碎压力小,排采时单相水流阶段时间长;轻度污染型储层的灰分含量均值为10.07%,碎粒煤厚度占比均值为34.85%,油压曲线整体比较稳定,下降幅度不明显,单相水流阶段时间短;较重污染型储层的灰分含量均值为13.04%,碎粒煤厚度占比均值为59.65%,油压曲线与易伤害型钻井类似,但下降幅度小于易伤害钻井,稳定时所需的破碎压力高于易伤害型储层钻井,排采时单相水流阶段时间介于上述两者之间。