中低渗高阶煤煤岩毛管压力数学表征

毛管压力对煤层气开发具有重要意义。为定量表征中、低渗高阶煤煤岩毛管压力曲线,开展了中、低渗高煤阶煤岩高压压汞实验,利用得到的毛管压力数据回归建立了新的毛管压力曲线双参数和单参数数学模型,并研究了参数a、b间关系,以及参数a、b对毛管压力的影响及其影响因素。结果表明,本研究拟合建立的新毛管压力模型能够很好地拟合中、低高阶煤样的高压压汞实验测试得到的毛管压力数据,拟合程度达到98%以上,为定量表征高阶煤储层毛管压力提供了经验公式。根据本文建立的新毛管压力经验公式,在以SHg为横坐标,以lnPc-lnPmin-ln(SHg^0.5)为纵坐标的在直角坐标系中,SHg与lnPc-lnPmin-ln(SHg^0.5)成幂指数关系lnPc-lnPmin-ln(SHg^0.5)=aSHgb,因此可通过最小二乘法拟合计算参数a和b值,进而可以得到相应煤样的毛管压力数学模型。参数a和b呈负幂函数关系,其关系式为,基于该关系式,可进一步得到单一参数毛管压力数学模型为,则lnPc-lnPmin-ln(SHg^0.5)和在双自然对数坐标中成线性关系,通过最小二乘法进行线性回归得到直线斜率即为b值,进一步简化了毛管压力模型。利用新数学模型开展数值模拟,发现煤样毛管压力随参数a和b增加而增加;参数a和b与孔渗的关系表明,参数a随渗透率、孔隙度增加而降低,成线性关系,而参数b则随渗透率、孔隙度增加而增加,均成指数关系。     

辽河油田东部凹陷火成岩储层孔隙结构评价

对火成岩储层的核磁共振测井资料和实验室压汞资料进行对比,采用插值法建立地层孔隙流体的横向弛豫时间T_2与压汞曲线的压力P_C之间的关系,发现它们之间满足对数关系,并用T_2谱构造毛管压力曲线。分别利用线性方法和对数方法构造毛管压力曲线,对数方法构造的毛管压力曲线与实验测量的毛管压力曲线更接近。将研究结果应用于辽河油田东部凹陷火成岩储层孔隙结构的评价中,发现分选系数小、孔喉歪度大、最大进汞饱和度高和平均孔喉半径大的毛管应力曲线对应的孔隙结构较好。     

王府断陷火二段火山岩储层孔隙结构评价

为更好地评价王府断陷火二段火山岩储层的孔隙结构特征,笔者基于核磁测井T_2谱和岩芯压汞实验,采用非线性刻度法划分储层类型,分段构建了各储层的伪毛管压力曲线,并计算了平均孔隙半径、中值压力等参数,进一步评价了储层的孔隙结构特征。结果表明,对Ⅰ类和Ⅱ类储层中的大孔隙( 33 ms)采用对数刻度方法,小孔隙(33 ms)采用幂指数刻度方法,对Ⅲ类储层采用幂指数刻度方法,使得T_2谱转换的伪毛细管压力曲线与实测毛细管压力曲线吻合得非常好。孔隙半径大、中值压力小的伪毛管压力曲线对应的孔隙结构较好,为研究区有利储层。     

由土体级配近似确定土-水特征曲线的一种方法

利用毛细管理论推导了特定粒径颗粒堆积物中毛细水的上升高度,据此建立了土体级配与非饱和土土-水特征曲线的联系,构造了一个近似确定土-水特征曲线的新的物理经验模型。对大部分土而言,模型中引入的修正参数ouR与吸力水头h在对数坐标下呈现明显的线性相关性,可以使用ouln R?aln(h/m)?b进行拟合;利用非饱和土数据库UNSODA中406种土样的测量数据(包括干燥过程的土-水特征曲线和级配曲线)对拟合参数a、b进行了参数分析,统计了a、b的分布规律;计算显示,a、b与级配和孔隙比无关,可能受矿物组成影响。利用提出的模型进行预测时,可以用矿物组成类似的土样试验结果计算a、b值以确定修正参数ouR,在资料缺乏时也可使用统计得到的a、b平均值。该模型为间接确定土-水特征曲线提供了思路。     

老虎台矿泥浆环境煤的瓦斯解吸机制研究

为了研究老虎台矿泥浆环境煤的瓦斯解吸机制,探讨了泥浆钻孔取心过程煤的瓦斯解吸状态,按照煤心管内的煤的瓦斯压力与管壁泥浆压力大小关系得出瓦斯解吸的四个阶段,并系统研究了相应阶段煤的瓦斯解吸特征;在此基础上研究了影响老虎台矿泥浆环境煤的瓦斯解吸控制因素,从提钻速率、瓦斯压力和粒径等因子深入分析了对泥浆环境煤的瓦斯解吸的影响,得出提钻速率愈小,泥浆环境下瓦斯逸散量愈大;在相同瓦斯压力条件下,煤样瓦斯解吸Q-t曲线呈"S"形态,一定时间后,瓦斯解吸量将不再增加,且瓦斯逸散量与瓦斯压力具有同步增大的趋势;煤样粒径在增加的同时,煤样瓦斯解吸初速度呈现不断减小的趋势,且粒径达到某一数值后,曲线收敛,煤样瓦斯解吸初速度趋于稳定。最后对老虎台矿煤样,在泥浆压力6.00MPa,瓦斯压力2.00MPa,提钻速率0.2m/s条件下开展瓦斯解吸实验,得出煤层瓦斯解吸规律曲线呈"S"形态展布,经多项式拟合得出瓦斯解吸规律Q-t模型。研究结果为地勘时期煤的瓦斯解吸测试,分析瓦斯逸散提供指导。     

有效应力对煤吸附特性影响的试验研究

为了研究煤岩吸附特性受有效应力影响的机制,结合压汞试验所测定的孔隙率和孔径分布情况,利用自制的原煤等温吸附装置,分别在不同有效应力条件下对山西潞安煤样进行了CH4等温吸附试验。结果表明：①恒温条件下,随着有效应力的增加,煤对CH4吸附量呈下降趋势,气体压力越高时这种变化趋势越明显;②Langmuir方程吸附常数a与有效应力呈负相关关系、吸附常数b则呈正相关关系,分析认为这与原煤内部部分微孔隙封闭和化学势差变化有关;③根据试验数据拟合得出考虑有效应力影响的Langmuir方程形式,所得结果对于煤层气资源评价和开采具有较大的参考价值。     

岩石裂隙毛管压力-饱和度关系曲线的试验研究

介绍了三峡花岗岩体裂隙毛管压力-饱和度试验。试验采用互不溶混驱替法。试验结果表明,在渗流基本特征方面,裂隙非饱和渗流毛管压力-饱和度关系曲线与空隙介质水分特征曲线具有相似性,如毛管压力-饱和度关系曲线的滞后现象;湿润流体(水)的排泄曲线具有进气压和束缚水饱和度;非湿润流体的吸湿曲线具有残余饱和度。这种相似性表明,孔隙介质非饱和渗流的研究成果可用于裂隙非饱和渗流,孔隙介质水分特征曲线的解析模型,可用于研究裂隙毛管压力-饱和度关系曲线和拟合毛管压力-饱和度排泄曲线的试验数据。     

应用核磁共振测井资料评价储层孔隙结构的改进方法

通过对实验室压汞资料和核磁共振测量资料的对比分析,利用确定压汞孔径分布曲线孔径rc左右边界的方法确定核磁共振T2谱与孔喉半径rc的横向转换系数,利用改进二维分段等面积刻度方法确定其纵向转换系数,使得计算得到的伪毛管压力曲线与实验室压汞测量的毛管压力曲线基本一致。另外,对各种转换系数进行建模,实现在无实验室压汞资料情况下获得定量、连续、高精度的伪毛管压力曲线和孔隙结构参数。将研究成果用于复杂储层评价中,可进行储层分类和估算产能。     

竖向应力及干密度对砾石土土-水特征曲线的影响研究

利用SWC-150 Fredlund土-水特征曲线压力仪,对不同干密度的砾石土进行不同竖向应力作用下的土-水特征试验,探讨了干密度和竖向应力对土-水特征曲线(SWCC)的影响。采用Fredlund & Xing三参数模型对试验所得的土-水特征曲线进行最小二乘法拟合,获得了土-水特征曲线的模型参数,并探讨了其变化规律。随着竖向应力及干密度的增大,模型参数n增大,m减小。除吸湿阶段拟合参数a随干密度略微减小外,其余情况a随竖向应力和干密度密度的增大而增大。结合土-水特征曲线拟合函数,分析研究了竖向应力和干密度对土-水特征曲线的进气值或进水值以及斜率的影响规律,提出了土-水特征曲线的进气值或进水值以及过渡段斜率与竖向应力和干密度的定量关系。结果表明：进气值或进水值与竖向应力和干密度呈线性关系,但吸湿阶段的进水值随干密度变化不明显;土-水特征曲线的斜率与竖向应力呈双曲线关系,与干密度呈直线关系。     

储层毛管压力曲线的拟合及其地质应用

本文以辽河油田新开地区沙一、沙三段砂岩储层为例阐述了如何利用原始压汞数据建立注汞压力与进汞饱和度之间的函数关系，然后再从这些关系式出发导出它们的一些地质应用。研究结果表明:新开地区注汞压力与进汞饱和度之间存在着良好的双曲线函数关系，根据这些关系可以利用孔渗两个参数反求毛管压力和毛管压力曲线，很方便地计算某一样品的渗透率以及任意进汞区间的渗透率贡献值。     

高煤级煤储层煤层气产能“瓶颈”问题研究

基于山西沁水盆地高煤级煤储层宏观裂隙、显微裂隙的连续观测,孔隙的系统测量,结合应力渗透率、气-水相对渗透率、吸附膨胀等实验成果,分析了高煤级煤储层三级渗流特征,探讨了有效应力和煤基质收缩对高煤级煤储层渗透率的耦合作用,系统揭示了在地面排水降压开发煤层气的过程中,高煤级煤储层初期产气量高,数月后急剧衰减之“瓶颈”现象,找出了造成高煤级煤储层产气缺陷的根本原因。鉴于高煤级煤储层物性的特殊性,指出了高煤级煤储层煤层气开发的技术和措施。     

高煤级煤基质力学效应与煤储层渗透率耦合关系分析

基于吸附膨胀物理模拟实验，揭示了瘦煤至无烟煤阶段煤基质的自调节特征，分别探讨了煤层气排采过程煤基质收缩和有效应力变化对煤储层渗透率的影响，构建了有效应力、煤基质收缩与煤储层渗透率之间耦合的数学模型，揭示出高煤级煤储层渗透率在煤层气排采过程中的递减变化规律，并讨论了这一发现的地质意义。     

钻孔瓦斯压力恢复法求解煤层透气性系数

煤层透气性系数可以准确评估煤层瓦斯的可抽采性能,指导煤层增透改造工艺。借鉴油气试井中的压力恢复曲线相关方法求解煤层透气性系数,建立适应于煤矿井下钻孔瓦斯流动的理论模型。采用半对数直线段分析方法,利用双对数、半对数压力恢复特征曲线,合理确定压力恢复曲线中期直线段起始点位置,准确计算中期直线段的斜率大小,继而计算煤层透气性系数。通过现场实例验证,并和径向流量法计算结果对比,其相对误差为13%~36.6%,平均误差为24.62%,验证了压力恢复曲线求解煤层透气性系数方法的可行性。      

用地球物理测井资料预测煤层气含量——基于斜率关联度—随机森林方法的工作案例

煤层气含量是煤层勘探开发研究的重点参数之一,由于煤层气含量受多因素影响,能有效预测其含量至关重要.本文将斜率关联度法与随机森林算法相结合,以地球物理测井资料为基础进行煤层气含量预测.首先利用改进的斜率关联度法,计算得到对煤层气含量敏感的测井曲线,再利用交叉验证法探究合适的随机森林决策树个数,并结合选出的超参数利用随机森...     

Pore Structure and Permeability Characterization of High‐rank Coal Reservoirs: A Case of the Bide‐Santang Basin,Western Guizhou,South China

The methods of nuclear magnetic resonance(NMR)spectroscopy,mercury injection porosimetry(MIP),and gas-water relative permeability(GWRP)were used to reveal the pore structure and permeability characteristics of high-rank coal reservoirs in the Bide-Santang basin,western Guizhou,South China,to provide guidance for coalbed methane(CBM)exploration and exploitation and obtain direct insights for the development of CBM wells.The results indicate that the coal reservoirs in the study area are characterized by well-developed adsorption pores and poorly developed seepage pores.The bimodal NMR transverse relaxation time(T2)spectra and the mutation in the fractal characteristic of the MIP pore volume indicate poor connectivity between the adsorption pores and the seepage pores.As a result,the effective porosity is relatively low,with an average of 1.70%.The irreducible water saturation of the coal reservoir is relatively high,with an average of 66%,leading to a low gas relative permeability under irreducible water saturation.This is the main reason for the low recovery of high-rank CBM reservoirs,and effective enhanced CBM recovery technology urgently is needed.As a nondestructive and less time-consuming technique,the NMR is a promising method to quantitatively characterize the pores and fractures of coals.     

The Classification and Model of Coalbed Methane Reservoirs

Coalbed methane has been explored in many basins worldwide for 30 years, and has been developed commercially in some of the basins. Many researchers have described the characteristics of coalbed methane geology and technology systematically. According to these investigations, a coalbed methane reservoir can be defined: "a coal seam that contains some coalbed methane and is isolated from other fluid units is called a coalbed methane reservoir". On the basis of anatomization, analysis, and comparison of the typical coalbed methane reservoirs, coalbed methane reservoirs can be divided into two classes: the hydrodynamic sealing coalbed methane reservoirs and the self-sealing coalbed methane reservoirs. The former can be further divided into two sub-classes: the hydrodynamic capping coalbed methane reservoirs, which can be divided into five types and the hydrodynamic driving coalbed methane reservoirs, which can be divided into three types. The latter can be divided into three types. Currently, hydrodynamic s     

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。     

煤变质作用对煤层气赋存和富集的控制--以沁水盆地为例

通过对国内外有关煤变质作用与煤层气形成、赋存和富集关系研究成果的系统总结，阐述了煤变质作用类型及煤变质作用程度与煤层气的生成、吸附量、煤储层孔隙—裂隙系统形成发育及煤层特性的相互关系，认为煤变质作用对煤层气赋存富集的影响集中体现在它对煤储层孔隙一裂隙系统形成发育过程的控制上。并以沁水盆地为例，探讨了高阶煤煤变质作用对煤层气赋存富集的控制作用，提出了对沁水盆地高阶煤煤层气勘探开发研究的几点思考和建议。