低、中煤阶煤层气地质选区评价体系

地质选区是煤层气勘探与开发的基础工作。我国低、中煤阶煤层气资源丰富,完善煤层气地质选区评价体系十分重要。笔者对影响煤层气勘探开发潜力的各种因素进行了综合分析,确定了主要影响因素,并利用多层次模糊评判法建立了低、中煤阶煤层气地质选区评价体系。研究表明:处在勘探初期的低煤阶煤层气选区的主要影响因素为煤层的生气潜力、储集性能和煤层气的保存条件;进入开发期的中煤阶煤层气选区的主要影响因素为煤层气的资源条件、赋存条件和开发条件。通过实例应用,彬长区块低煤阶煤层气勘探区可分为6类,一类区主要分布在亭南—大佛寺矿区以及雅店矿区北部区域,向周围煤层气勘探潜力降低;柳林区块中煤阶煤层气开发区可分为5类,一类区主要分布在东南部CLY井组和中北部FL-EP1井区的东北侧区域,北部聚财塔断层附近最不利于煤层气开发。     

四川煤层气开发模式研究

为了解决四川煤层气单井产量差异大、产能规模小、探明储量极低等问题与挑战,以古叙矿区为例运用“一票否决+多层次模糊评价+多层空间叠加”等方法来应对煤层气开发选区等主要问题,综合分析了钻完井各种井型的条件与经济效益情况,提出“丛式井组为主体成井方式、地面煤层气开发模式、煤炭与煤层气有机协调的井上下联合抽采开发模式及关闭矿井煤层气抽采模式”分别适用于筠连和芙蓉矿区、古叙矿区及零星矿井;坚持传统“清水+砂”方式储层改造继续扩大运用,开展新型压裂液的研究是解决南方高煤阶构造复杂区煤层气开发的基本策略。     

多层次模糊数学在煤层气开发潜力评价中的应用

对影响煤层气勘探开发潜力的各种因素进行了综合研究,确定了煤层气勘探开发潜力评价的4个二级指标(含气丰度、封盖性能、开采条件和产气性能)及相应的三级指标。采用模糊数学方法对各级因素指标赋予了权重,建立了用于煤层气勘探开发潜力评价的多层次模糊数学评判模型。利用该模型,对川南盆地群煤层气资源条件较好的古叙、松藻、筠连和芙蓉4个无烟煤矿区的煤层气开发潜力进行了评价,认为松藻矿区是川南盆地煤层气勘探开发的最佳试验区。建立的评价体系,可以作为高煤阶煤层气资源开发潜力评价的参考体系。      

新疆阜康白杨河矿区煤层气排采影响因素与煤层气单井产量的预测

煤层气开发可分为包括地质、选区评价;钻井、压裂开发工程;排采生产三个阶段。在新的煤层气开发区域,由于无法准确、有效的建立煤层气分析模型,因此对新区域"甜点区"以及前期地质、工程施工工作的评价往往需要长时间的排采后,通过分析排采效果才能得出结论,这一时间往往需要1~3 a(不同区块略有不同),这不利于煤层气开发。通过在新疆阜康白杨河矿区煤层气排采研究和生产过程中,分析影响煤层气单井产量的主控因素,利用"有限元"的思想简化等温吸附曲线和煤层气有效排采降压漏斗曲线,对该地区煤层气单井排采有效降压范围进行计算,并对单井产量进行预测和对比。     

GIS支持下的沁水煤田南部煤层气综合地质选区

根据对沁水煤田南部地质背景和煤层含气地质因素的研究，筛选出含气量、构造部位、纯煤厚度、储层压力梯度、有效埋藏深度为主要评价因素，在综合地质选区模型上，采用了地理信息系统（GIS）支持下的权重叠加模型和模糊综合评判模型，引入了煤层气可采度作为煤层气区评价（可采性等级区划）的衡量指标，获得了一批表示煤层气可采性的新数据。通过对这些数据进行域的圈定，划分出煤层气可采性有利区、较有利区、不利区三个等级，获得了沁水煤田南部煤层气可采性区划结果。     

淮北矿区煤层气资源勘查潜力评价

淮北矿区地处华东腹地,煤层气资源丰富,具备大规模开发的前景。选用层次分析法与灰色聚类法评价方法,通过构建层次结构模型、计算指标权重、制定参数分类评价标准、运用灰色聚类法判别灰类、计算综合优度值,对矿区16个评价单元的山西组和下石盒子组煤层气资源潜力进行了评价,结果显示,淮北矿区山西组煤层气勘查潜力中等,下石盒子组勘查潜力较好。     

煤层气开发井网优化设计——以新集矿区为例

以新集矿区为例,系统地研究了煤层气开发井网设计的具体内容及工作程序。根据对新集矿区煤储层地质条件分析,确定了煤层气开发的目标煤层以及布井间距设计原则;通过煤储层数值模拟的产能预测,确定了煤层气开发的井网布置样式;在产能预测的基础上,结合经济分析,优化了煤层气开发的布井间距,进而提出了新集矿区首期煤层气开发布井方案,并进行了产能预测。指出新集矿区煤层气开发应采用地面垂直井、采动区煤层气开发以及井下瓦斯抽放等多种开发方式综合并举的形式。      

徐州地区煤层气勘探地质条件及选区评价

根据徐州地区的含煤区地质背景、煤系分布、煤层特征及含气量等煤层气勘探地质条件的综合研究,分析了煤层气的控气地质因素,在此基础上建立了适合本区地质实际的评价标准,并采用模糊综合分析方法,对12个煤层气勘探开发预选区块进行评价。研究表明:徐州地区煤层总厚10~15 m,结构简单至复杂,含煤特征在空间展布上有着很大的差异;从煤层钻孔瓦斯含量来看,本区属于低沼气区,煤层气的赋存与煤阶、埋深、煤层厚度、构造类型、岩浆岩侵入、水文地质条件等因素有关;根据本次煤层气选区评价结果,建议将九里山区的QK7、QK9区块作为下一步煤层气勘探开发的首选区块。     

煤矿采动条件下煤层气储层模型及应用

煤矿区煤层气开发受煤矿采动影响,为实现煤矿采动条件下煤层气井产能数值模拟,抽象概化了采动条件下煤层气开发的地质模型,构建了采动条件下煤层气储层的数学模型,并通过对CBM-SIM软件二次开发,实现了采动条件下煤层气储层的数值模拟。在建模和数值解算软件开发中,基于采动离层量变化曲线公式构建了采动条件下储层渗透率变化曲线公式,利用采动井水位变化规律构建了储层漏失水量变化公式,利用时间卡机制解决了煤储层渗透率及漏失水量的动态求解和循环迭代过程中作为系数和边界条件的调用赋值,实现了渗透率随采动影响的动态变化、储层水漏失降压和储层产气的耦合解算。应用开发的软件对淮南矿区某矿采动条件下煤层气抽采井生产数据进行历史拟合和产量模拟应用,预测煤层气产量曲线与实际生产曲线基本一致,判定系数达到0.92。      

基于多层次模糊分析法的黔北煤田煤层气有利区优选

为了对黔北煤田煤层气矿权空白区块进行有利区优选,以区内8个煤层气矿权空白区块为研究对象,选取构造复杂程度、水文地质条件、埋深、主采煤层厚度、＞2 m煤层数、煤级、地质资源量、地质资源丰度、含气量、渗透率、储层压力梯度、含气饱和度、构造煤发育程度、勘察程度、可采系数等15个评价指标,采用多层次模糊分析法,构建了一个3级评价参数体系及煤层气有利区块多层次模糊数学评价模型。通过层次分析法确定各层次指标的权重和隶属度,最后依据模型计算出各规划区块的综合评价系数值。结果得出:研究区8个煤层气矿权空白区的综合评价系数值介于05690821之间,其中大方县大方背斜南段煤层气区块、黔西县黔西向斜西翼南段煤层气区块2个区块综合评价系数值大于08,为煤层气勘探开发有利区;大方县金龙向斜理化煤层气区块、黔西县黔西向斜钟山—素朴煤层气区块、金沙县黔西向斜禹漠煤层气区块、金沙县官田向斜官田坝煤层气区块、大方县金龙向斜板桥煤层气区块等5个区块的综合评价系数值介于0608之间,为煤层气勘探开发次有利区;大方县大方背斜双山—竹园煤层气区块的综合评价系数值小于06,为煤层气勘探开发备选区。     

煤矿区地面煤层气抽采效果评价方法探讨——以寺河煤矿某区块为例

评价煤矿区地面煤层气抽采的效果,可为煤层气后续开发和矿井开采设计提供技术依据。通过分析目前地面煤层气抽采效果评价现状,结合煤层气资源开发和煤矿安全生产对煤层气抽采效果评价的需要,提出了以煤层气含量降低率和煤层剩余气含量作为评价指标、以煤储层地质条件相近为评价单元划分原则,并在评价单元内实施一定数量检测井实测煤层剩余气含量的煤矿区地面煤层气抽采效果检测与评价方法。在煤储层地质条件划分的前提下,还提出了以煤层气含量降低率和煤层剩余气含量结果为划分依据的煤矿区地面煤层气抽采效果分级方法供探讨。该方法在晋城寺河矿某区块的应用,一定程度上证明了该套煤矿区地面煤层气抽采效果评价方法的合理性和可操作性。      

基于煤层气与煤炭协调开采的地面煤层气布井理论探讨

煤矿区煤层气地面开发具有资源、安全、环保等综合效益。研究了煤层气开发与煤炭开采相互影响的控制机制,分析了主要影响因素,包括:煤层气套管、水泥环对采煤机械的损害,金属套管碰撞产生的火花,压裂石英砂对煤质的影响,压裂对煤层顶板和底板的破坏,以及煤炭回采对井筒的破坏。基于煤与煤层气协调开采的目标,结合煤炭开采"O"型圈理论,提出了煤矿区煤层气地面井位部署应以煤矿采掘生产为优先考虑原则;在研究了煤炭开采不同位置布置煤层气井可能性的基础上,提出了煤矿最理想的布井位置为回采边界的煤柱处,并提出在条件允许情况下首选水平井抽采方式。论文成果对煤矿区煤层气的安全高效开发具有一定的现实意义。      

煤矿采空区煤层气地面开发技术及工程应用

煤炭采出后,采空区中仍蕴藏着丰富的煤层气资源,其资源评价与开发利用具有环保和资源双重意义。近几年来,在山西晋城、西山和阳泉等矿区开展了地面钻井抽采采空区煤层气的积极探索,但在采空区煤层气地面开发过程中,往往因煤矿采空区积水、上覆岩层承压涌水等原因,导致地面钻井不产气或抽采气量低。以山西晋城岳城矿为例,研究不同采煤工艺下的采空区煤层气赋存特征、采空区积水和采空区裂隙带岩层渗透率对采空区煤层气地面开发的影响,提出采空区井布置原则和抽采技术,为解决三开空气钻进过程中岩粉进入裂隙带堵塞采空区煤层气运移通道问题,探索用水力冲孔方法提高采空区裂隙带岩层渗透率方面的应用。研究表明,煤矿采空区井布井原则:(1) 采空区井应布置在采空区积水区域之外;(2) 针对房柱式采煤形成的采空区空间形态,采空区井应避开保护煤柱最终完钻至采空区空间内;针对长臂式垮落法采煤形成的采空区空间形态,采空区井最优钻井区域为“O”形圈边界连线和采场边界之间靠近终采线一侧。研发了一种煤矿采空区井排水采气一体化抽采系统,该抽采系统实现了采空区井底积水抽排和煤层气抽采同步进行,解决了采空区上覆岩层承压涌水造成煤层气产量下降问题,抽采系统优化前后采空区井煤层气抽采量增加33.3%。探索性地将水力冲孔运用于解决钻井岩屑造成的采空区裂隙带岩层渗透率下降问题,工程试验结果表明,水力冲孔改造前后采空区井日均抽采量最高增长率为11.30%,提出了采用泡沫欠平衡钻井技术解决钻井岩粉侵入采空区裂隙带的建议。      

青海祁漫塔格金属矿集区矿产资源开发优化布局分析

青海祁漫塔格金属矿集区具有丰富的矿产资源和广阔的成矿前景,是东昆仑成矿带最重要的铁多金属成矿远景区。为推动矿集区矿产资源的开发利用和可持续发展,从矿产资源条件、技术经济条件及环境影响3个方面,通过评价指标的筛选、指标权重与评价标准的确定以及评价指标的计算等构建了资源开发布局评价指标体系,并对祁漫塔格金属矿集区进行了矿产资源开发布局评价。评价分析结果为: 祁漫塔格矿集区11个开发区划单元综合评价平均值为7.0分,矿集区整体开发优势一般; 有2个开发区划单元综合评价值在8.0分以上,属于重点优先部署开发区域,分别为夏日哈木多金属矿区和虎头崖—迎庆沟多金属矿区; 有7个开发区划单元属于可以部署开发区域,可作为备选区域; 另有2个开发区划单元综合评价值低于6.0分,暂不宜考虑开发。     

我国煤矿区煤层气地面开发现状及技术研究进展

回顾了我国煤炭企业组织实施和合作开展的煤矿区煤层气勘探开发进程。经过三十多年攻坚克难、不懈努力,我国煤矿区煤层气地面开发技术研究、工程试验和产业发展均取得了可喜的成绩,不仅在山西晋城矿区首次取得国内外无烟煤的煤层气开发成功,实现了煤层气规模化商业化生产,而且在安徽淮北矿区取得了碎软低渗煤层顶板水平井开发煤层气技术的重大突破,实现了碎软低渗煤层的煤层气水平井单井的高产稳产;煤矿区采动区煤层气井开发在安徽淮北、淮南,山西晋城等矿区实现了规模化工程应用。同时,梳理总结了依托“十一五”—“十三五”国家科技重大专项项目,在煤矿区煤层气地面开发理论及技术研究方面取得的主要成果及其应用效果,包括:煤层气井密闭取心技术与设备、碎软低渗煤层地面煤层气垂直井强化增产技术、碎软低渗煤层顶板和煤层水平井分段压裂开发技术、多煤层分层控压合层排采技术、低煤阶低气含量煤层地面煤层气开发技术、煤层气井极小半径多孔旋转射流侧钻水平井技术,以及煤矿采动区煤层气产量预测技术等。在此基础上,根据全国煤矿区煤炭开采发展趋势和需求,提出今后煤矿区煤层气研究应重点关注3个方向:穿浅部采空区/采动区的深部煤层气与煤炭资源协调开发、低...     

山西省废弃矿井煤层气地面钻井开发关键问题与对策

随着我国煤炭去产能政策的有力实施,一批资源枯竭及产能落后矿井将陆续关停废弃。废弃矿井仍赋存着大量的煤层气资源,其开发利用是实现煤炭产业清洁安全高效低碳发展、促进煤矿安全生产、优化能源结构、实现温室气体减排等方面的重要举措。基于山西省煤基重点科技攻关(煤层气产业链)项目相关研究,系统阐述了废弃矿井煤层气开发面临着资源量评价不准、钻进体系不健全、井上下联合缺失等关键问题。针对这些问题提出以下几点对策:废弃矿井精准地质探测是采空区地面钻井轨迹设计的重要依据,尤其是炮采等落后采煤工艺的废弃矿井,地球物理勘探精度应达到米级才能有效降低钻遇煤柱风险;优选废弃矿井煤层气地面“L”型钻井思路,即选采空区周边一定距离的保安煤柱作为L型井位,并配套特殊钻进工艺;煤矿企业应将废弃矿井资源开发利用纳入煤矿全生命周期规划,尤其是矿井废弃前应确保煤层气抽采通道畅通,以实现煤层气井“一井多用”的新型井上下联合开采模式,提高废弃矿井煤层气开发效率;采用防回火、各种传感器等装置,并对关键参数设置自动报警停机界限值,从而使废弃矿井煤层气地面开采工艺安全、高效;对不同浓度废弃矿井煤层气,需要采取相应的梯级利用模式,从而提高整体开发利用价值。以山西省废弃矿井为示范区,研究认识对推动全国煤矿区废弃矿井煤层气开发利用具有重要的指导和示范意义。      

煤矿区煤层气开发部署方法

煤矿区煤层气的开发部署,受煤炭采掘规划和采掘布置的影响。基于我国目前的煤层气勘探开发现状,以晋城矿区为例,提出了煤层气开发部署原则,设计了井网优化部署方案,并进行了开发潜力及瓦斯治理效果分析。随着煤炭采掘的不断推进,煤矿区煤层气开发的地面垂直井形式会发生变化,即由起初单纯的地面垂直井转化为地面采动区井,而后可转化为地面采空区井。在地面垂直井阶段,气井连续排采10 a,累计产气量为576.44×104m3,目标煤层瓦斯含量降幅约为27.17%~51.99%。通过地面采动区井和地面采空区井阶段的瓦斯抽采,可使瓦斯抽采率进一步提高,达到有效治理瓦斯的目的。      

六盘水煤田煤层气赋存特征及有利区评价

近5年来,六盘水煤田多个区块的煤层气试采开发取得了较大突破,但其煤层气聚集单元多、勘探开发条件差异大,整体评价该区煤层气赋存特征及预测综合有利区对本区煤层气开发决策至关重要。研究区有22个主要含煤向斜,即煤层气聚集单元,不同煤层气聚集单元上二叠统含煤岩系具有单煤层厚度薄、顶底板封盖性好、煤层含气量高、地应力较大、煤体结构偏差、低孔低渗、储层超压频繁的共性特征,但在煤层气资源丰度、资源量、煤层累计厚度、构造、埋深、煤阶、试采效果、勘探程度和地面条件等方面差异较大,根据各煤层单元的共性与差异性确定了煤层气综合开发评价的3个二级指标（资源条件、储集条件和开发基础条件）及对应的9个三级指标,采用多层次模糊数学方法对22个煤层气聚集单元进行了有利区优选排序,优选出5个建议优先开发的煤层气单元、9个适合接替开发的煤层气单元及8个远景煤层气开发单元。      

基于层次分析法的矿山岩土工程系统环境质量多目标评价模型

矿山开发给矿区环境带来了负面影响,对矿山环境质量进行评价是实现矿业可持续发展的必要手段。笔者建立了矿山岩土工程环境质量多目标评价指标体系,运用层次分析法确定出各个评价指标的权重; 规定了分级规则,并对各个评价指标进行了分级; 建立了矿山岩土工程体系环境质量多目标综合评价模型,并将该模型应用于矿山实际,得出该矿山环境质量较差,需及时采取措施进行治理。     

贵州省煤层气规划区块煤储层特征与有利区优选

煤层气有利区块的科学评价,是煤层气勘探开发部署和效益最大化.基于贵州省新划定的18个矿权空白的煤层气规划区块,综合区块现有地质与工程数据,系统研究了18个区块煤层气地质背景、资源特征、赋存特征和储层特征,并基于煤阶分类评价原则,运用多层次模糊数学综合评判法对18个区块进行了区块优选.结果表明:(1)18个规划区块龙潭组...