PNN概率神经网络反演技术预测煤层顶板岩性——以寺家庄煤矿中央盘区为例

为研究山西阳泉寺家庄煤矿构造软煤发育规律,采用PNN概率神经网络反演技术对研究区煤层顶板岩性进行反演,从而对构造软煤进行预测。以自然伽马曲线为约束条件,通过分析目标区顶板砂岩、泥岩密度与自然伽马的响应特征,对叠后三维地震数据进行PNN反演。结果表明:15号煤层顶板砂岩对应低自然伽马值,且与构造软煤发育呈正相关性。通过研究煤层顶板砂岩分布规律,可间接预测构造软煤的空间发育特征。     

渭北区块煤体结构测井评价及其在射孔段优化中的应用

鄂尔多斯盆地渭北区块地质历史时期受多期构造运动影响,煤体结构复杂。基于研究区钻井煤心和测井资料,分析不同煤体结构的测井响应特征,并按断裂带与非断裂带建立了研究区5号煤层煤体结构的测井识别图版。结果表明,5号煤层纵向上自下而上煤体结构趋于完整;平面上,北区煤体结构主要为碎裂煤和碎粒煤,南区煤体结构相对较完整,局部发育原生结构煤。结合研究区煤层气压裂、排采数据和5号煤层煤体结构及顶板发育情况,分析不同顶板岩性与不同射开比例下的产气效果。结果显示:顶板岩性为砂岩或泥质砂岩时的碎裂煤和碎粒煤储层产气量高于顶板岩性为泥岩或砂质泥岩的产气量。煤体结构越破碎,则顶板射开比例R越高,若煤层顶板岩性为砂岩或泥质砂岩,需增大顶板射开比例。      

潞安矿区煤层气井产出水地球化学特征及意义

水文地球化学分析是研究煤层气富集条件及开采动力条件的重要方法。以沁水盆地中南段潞安矿区山西组3号煤煤层气井产出水为研究对象,开展了矿化度、H/O稳定同位素和主要离子浓度分布特征研究,结合区域构造展布特征及煤层气开发历史分析了区内煤层气开发优选区。结果表明：（1）潞安矿区分布有3个高矿化度区（五阳井田、余吾西南部、高河北部–古城井田）,地下水平均矿化度2 000～3 200 mg/L;1个低矿化度区域（常村井田和余吾井田中东部）,地下水平均矿化度1 500 mg/L。（2）煤层产出水中的δD和δ¹⁸O值均落在该区大气降水线附近,表明该区各含水层均有来自大气降水的补给,且煤层中的水主要来源于大气降水。（3）潞安矿区地表水从东部太行山裸露岩层区向下运移至含煤地层和下部奥陶系含水层,而后在灰岩系中向东出露地表,补给辛安泉域。研究区内两条区域断层文王山断层和二岗山断层是开放性导水断层,为地下水运移提供了通道,其展布特征决定了地下水的基本流动规律,其控制区域内的煤层气含量较低;地下水在挤压性断层中华–安昌断层附近、天仓向斜和许村向斜轴部相对滞流,矿化度较高,是煤层气富集区,也...     

沁水盆地寿阳区块煤层气井高产水影响因素

为揭示沁水盆地寿阳区块煤层气井产水异常高的主控因素,对该区的区域水文地质条件、煤层与顶底板及其含水层岩性组合关系以及不同压裂工艺对煤层气井产水特征的影响进行了系统分析,指出了导致寿阳区块煤层气井高产水的地质风险和工程风险,并提出了相应的规避措施。研究结果表明:压裂施工排量过大(7 m3/min)形成的压裂缝高过大,沟通了煤层附近的含水层,这是导致煤层气井高产水的直接原因;煤系地层中发育的高角度裂缝性含水砂岩层以及断层是导致煤层气井高产水的关键地质风险。此外,顶底板岩性厚度以及区域水文地质条件也是造成该区煤层气井高产水的重要因素。因此,降低压裂施工排量、规避围岩中的高角度裂缝性含水层、远离断层、选择厚层的顶底板泥岩发育区是降低煤层气井高产水的重要手段。     

新疆巴里坤矿区煤层气赋存规律及控气地质因素

新疆巴里坤矿区唯一含煤地层为下侏罗统八道湾组(J1b),根据煤层赋存状态可分为西区、中区与东区,通过对矿区大量钻孔数据和生产矿井实测资料的综合分析,基本查明矿区煤层气赋存状态为水平方向上从西到东呈阶梯状增长、垂直方向上随煤层埋深呈线性增长的赋存规律。矿区煤层气赋存受多种控气地质因素共同作用:稳定的沉积环境有利于成煤聚煤,为煤层气的生成提供了原始条件;后期的构造运动导致西部矿区煤层抬升露头,中东部矿区逆冲、压扭性断层发育,断层面的封闭性与构造煤的透气性共同导致煤层气在近断层处的应力集中带聚集形成气顶;地下水对游离态煤层气形成有效封堵,且随着煤层埋深煤层含气量有显著增大的趋势。上述控气地质因素共同造成巴里坤矿区煤层气赋存呈现西部逸散、中东部富集形成水力封堵-断层型煤层气藏。     

巨厚低阶煤煤层气储层关键成藏地质要素及评价方法——以二连盆地巴彦花凹陷为例

为了建立巨厚低阶煤煤层气资源评价方法,以二连盆地巴彦花凹陷为研究对象,通过研究煤层气成因、煤层埋深、煤层厚度、煤储层物性、含气性、水文地质和盖层等,总结了巨厚低阶煤煤储层的关键成藏地质要素,并进一步建立了新的低阶煤煤层气资源潜力评价方法,圈定了巴彦花凹陷煤层气勘探开发有利区和目标区。结果表明:巴彦花凹陷主要含煤地层为下白垩统腾格尔组（K₁t）,以褐煤和长焰煤为主,显微组分以镜质组为主,煤层气的形成是生物成因为主、混合成因为辅的成烃模式,生物成因气占主导地位;研究区共发育3个煤组,煤储层厚度大,发育面积广,埋深适中,保存条件好,含气量较高,空气干燥基含气量最高可达4.45 m3/t,1、2煤组有利于形成煤层气藏,3煤组有利于形成煤系砂岩气藏。根据建立的资源潜力评价方法,煤层气勘探开发的最优目标区位于巴彦花凹陷北部。      

沁水盆地南部15号煤层顶板灰岩特征对煤层气开采的影响

煤层顶板的含水性对煤层气的开采有重要影响。沁水盆地南部上石炭统太原组15号煤层直接或间接顶板多为灰岩,其中以K2灰岩为主,连续分布。顶板泥岩较少,呈零散分布。灰岩的富水性对煤层气的排水降压有影响。因此,主要从灰岩的厚度展布、裂隙发育、与煤层的接触关系以及区域水文地质条件讨论其含水性对煤层气产能的影响。研究结果表明:(1)灰岩的含水性一般较弱,但当遇到断层或岩溶陷落柱较发育的部位,可能与其他含水层沟通,富水性较强。(2)15号煤层顶板灰岩的厚度与煤层气井的产水量并无直接关系,其裂隙较发育,但大多被方解石充填,导水和储水性能较差。(3)灰岩与15号煤层的接触关系有两种:一种是直接接触型,灰岩直接覆于15号煤层之上;另一种是间接接触型,灰岩与15号煤之间夹有泥岩、砂岩或14号煤层。直接接触型煤层气井的产水量、产气量比间接接触型高。间接接触型15号煤层直接顶板的岩性、厚度对产气、产水都没有太大影响。     

辽宁北票煤田三宝深部煤层气资源特征

依据煤田勘探及煤矿井下生产资料分析,认为北票煤田三宝含煤地层具有煤层和分散有机质（干络根）两种生气母质。煤层裂隙、断层附近以及煤层顶板砂岩是煤层气（瓦斯）储存的有利空间。煤系上部巨厚的泥岩层是天然的盖层。该区为超级瓦斯矿井就是佐证。初步估算煤层气资源应该在３０～４０亿ｍ＾３,故该区煤层气具有开发利用的潜力。     

准南硫磺沟矿区及周边地区煤层气保存条件分析

煤层气保存条件是评价低煤阶煤层气成藏条件的重要方面之一。硫磺沟矿区及周边地区侏罗系西山窑组发育多层煤层,且煤层厚度大,煤变质程度低,受喜马拉雅运动等影响,地质条件复杂。从区域构造、煤层盖层两个方面对低煤阶煤层气的保存进行研究,认为构造对煤层气含量及分布影响较大,构造控气样式中在逆冲断层与向斜缓翼组合,越靠近向斜轴部其含气量越大,且越靠近断层附近,含气量随深度增大的增速越大;叠瓦式逆冲断层与其间的褶皱组合中,越靠近逆冲的前端,其含气量越大。通过统计分析煤层顶板岩性及厚度两个因素,得出14-15号煤层盖层封盖性能最好,其次为9-10号煤。     

煤层气井排采历史地质分析

根据晋城、潞安、焦作、铁法4个矿区25口煤层气生产试验井的排采资料,从煤储层渗透性和含气饱和度、生产压降条件、地下水系统、储层能量系统等方面综合分析研究,将排采曲线归纳为4种具有代表性的类型。认为煤储层渗透率0．5mD以上、临储压力比0．6以上以及含气饱和度80％以上,是获得高产煤层气井的必要储层条件。同时,煤储层和围岩的不同组合。将直接影响煤层气井的生产状况。     

晋城煤层气藏成藏机制

通过晋城煤层气的规模开发、压裂煤层气井的解剖、井下煤层瓦斯抽放、构造地应力场研究、煤储层大裂隙系统“CT”式解剖与煤层气封闭保存条件研究, 发现3#煤储层内部存在大量煤层气包, 构造微破裂作用促使煤层气包之间广泛合并联通, 煤层气包内部储层的非均质性弱化, 渗透率增加, 煤层气包内部的游离气体比例增加, 流体压力系统边界逐渐清晰并形成煤层气藏. 揭示煤层气藏的成藏机制, 认识煤层气藏的内部细节特征, 促进了该区的煤层气开发技术进步, 提高了井下煤层瓦斯的抽放效率.      

晋城地区煤层气井多层合采效果评价

煤层气井多煤层合采效果研究为煤炭安全、井下瓦斯治理、确定开发技术指标、单井配产、合理划分开发层系、煤层气高效开发以及制定中长期煤层气开发规划具有很好的参考价值。以晋城成庄矿区为例,将开发中后期排采效果检验井含气量等数据与邻近井原始含气量进行对比,分析3、9和15煤各煤层含气量在合层排采后的变化特征,以评价排采效果;并结合地质资料及现场排采动态进一步分析影响各煤层排采效果的主控因素。综合分析认为,成庄矿区经过多年地面煤层气多层合采,下部15号煤层比上部3号和9号煤层含气量降低更快。分析其原因认为成庄矿区15号煤层含气量降低较快的主要影响因素包括煤层渗透率、供液能力、储层压力及排采制度等。研究结果为剩余储量预测提供可靠的科学依据。      

黄陇煤田大佛寺井田煤层气成因机制研究

彬长矿区大佛寺井田为典型的黄陇侏罗纪低阶煤煤层气田。井田内煤层气井较多,但有关煤层气成因机制方面的研究较少。厘清井田内煤层气地球化学特征及成因机制,对深化煤层气的形成机理认识和科学评价煤层气资源量具有重要指导意义,可为煤层气高、低产井产能差异化分析提供重要依据。采集研究区内6口煤层气井井口排采气样品,22块4号煤层煤样及煤层水和地表水样各1件,开展显微煤岩组分、气体化学组分、碳同位素和水样水质检测,并结合部分研究区相关的文献数据,分析大佛寺井田煤层CH₄碳同位素特征、成因类型及偏轻机理。结果表明:大佛寺井田主采的4号煤层显微煤岩组分中,有机组分含量明显趋高,平均为93.2%,其中,惰质组最具优势,平均68.2%;镜质组次之,平均22.8%,镜质体反射率R_max平均0.65%。煤层气组分以CH₄为主,CH₄体积分数为73.805%~98.006%,平均83.753%;N₂体积分数为1.259%~25.735%;平均15.220%;CO₂体积分数为0.040%~2.380%,平均1.023%;C₂及以上重烃含量平均不足0.0054%;C₁/C_1—n>0.999;CH₄和N₂含量呈明显负相关性,煤层气组分在成藏后期受空气影响明显。δ13C₁为?80.516‰~?62.400‰,平均?73.000‰;δ13C_CO2为?41.693‰~?7.065‰,平均?18.660‰。大佛寺井田煤层气为次生生物成因气,其显著标志为δ13C₁偏轻和重烃含量极少,呈现典型特干气特征,偏轻机理在于其绝大部分由CO₂还原而成,少量由乙酸发酵而成,且在这两种途径的生气过程中,最终均会出现生物甲烷富集轻碳同位素的结果,从而导致δ13C₁偏轻。      

沁水盆地寺家庄区块煤储层含气性及产能控制因素

为研究沁水盆地东北部煤层气成藏特征与产出控制因素,基于寺家庄区块煤层气勘探和生产资料,从地质构造、煤厚与煤层结构、埋深和水文地质特征等方面研究了煤层含气性影响因素,并结合压裂排采工艺和煤体结构等因素探讨了煤层气井产能控制因素。结果表明:(1) 研究区煤储层含气性受构造影响较大,在褶皱的轴部及旁侧构造挤压带,多呈现出高含气量,尤其是向斜轴部。在陷落柱和水文地质条件叠加作用下,15号煤层含气量整体较8、9号煤层低,且8、9号煤层含气饱和度也整体高于15号煤层。(2) 8、9和15号煤层含气性均表现出随煤层埋深增加而增大的趋势,但随埋深增加,构造应力和地温场的作用逐渐增强,存在含气量随埋深变化的“临界深度”(700 m左右)。煤层含气性也表现出随煤层厚度增加而增大的趋势,煤层结构越简单,煤层含气性越好。(3) 研究区中部的NNE?NE向褶皱与EW向构造叠加地区,因较大的构造曲率和相对松弛的区域地应力,具备较好渗透率条件和含气性,故成为煤层气高产区。(4) 发育多煤层地区采用分压合采技术可以有效增加产气量,多煤层可以提供煤层气井高产能的充足气源,且多个层位的同时排水降压可使不同煤储层气体产出达到产能叠加,实现长期稳产,含气性较好及游离气可能存在的区域可出现长期持续高产井。      

云南老厂矿区煤层气储层地质条件及其资源潜力

云南老厂矿区煤层气资源丰富,是近年来我国煤层气资源勘探开发的热点区域。针对煤层厚度、储层物性、含气量等储层基本参数特征进行分析,对区域煤层气资源潜力进行评价。结果表明:云南老厂矿区煤层厚度较大、层数较多,煤层顶底板以泥岩、粉砂岩为主,生储盖配置较好;目标煤层孔隙度相对较高,裂隙较为发育,可为煤层气的富集和产出提供良好的条件;主要煤层压力整体上属于常压储层,煤层解吸速率较高;同时煤储层大多处于欠饱和状态,开发过程中需要较长时间的排水降压;老厂矿区雨汪区块埋藏深度小于1 000 m的煤层气资源量为270.93亿m³,资源丰度为3.20亿m³/km²。总体而言,研究区煤层气勘探开发条件较好,具有较大的勘探开发的资源潜力。     

沁南-夏店区块煤储层等温吸附特征及含气量预测

煤的吸附能力是决定煤层含气量大小和煤层气开发潜力的重要储层参数。通过对沁南-夏店区块二叠系山西组3号煤层72个煤样进行等温吸附实验,剖析了3号煤层煤的吸附性能,建立了基于Langmuir方程的煤层含气量预测方法,揭示了研究区3号煤层煤的吸附性能及含气量分布。研究结果表明,沁南-夏店区块3号煤层主要为贫煤和无烟煤,煤的空气干燥基Langmuir体积为18.15~34.75 m3/t,平均29.36 m3/t;Langmuir压力为1.47~2.71 MPa,平均2.03 MPa;煤储层压力梯度0.11~1.06 MPa/hm,平均0.49 MPa/hm,煤储层压力随着煤层埋藏深度的增加而增高;煤层含气饱和度整体呈欠饱和状态。通过预测模型预测研究区3号煤层含气量2.87~24.63 m3/t,平均13.78 m3/t,且随着埋藏深度的增加而增高,其含气量相对沁水盆地南部偏低。煤储层含气量分布主要受控于本区煤层生气、储气和保存等因素。      

过采空区抽采下组煤煤层气技术及工程应用初探 ——以晋城寺河井田为例

晋城矿区寺河井田3号煤层经多年的煤矿开采,形成了大面积的采空区,大面积的卸压提高了下组煤(9号、15号)的渗透率,但由于采空区阻隔和煤层气地面预抽技术的局限,致使下组煤煤层气尚未得到有效抽采。为保证煤矿的安全生产和产能的释放,结合采空区特征,采用过采空区钻完井及压裂工艺新技术,分析施工参数及后期产能情况,评价过采空区抽采下组煤煤层气技术的应用效果。结果表明:地面钻井开发过采空区下组煤煤层气资源时,应首先进行井位优选及井身结构优化,以保证钻井的成功率;采用氮气置换套管钻井工艺及低压易漏注浆加固等穿采空区钻完井技术,不仅可以有效降低采空区煤层气自燃甚至爆炸风险,而且保证了穿采空区段固井质量;优化采空区下组煤层压裂施工参数并设计不同井位的煤层气井压裂工艺,有效扩展裂缝长度,同时也避免了“压穿”等压裂事故发生;精细化排采管控措施可以有效扩大泄流半径,提高单井产能。现场一百余口过采空区煤层气井排采实践表明,单井最高产气量达到8 832 m3/d,日均产气量达到2 694 m3,验证了过采空区抽采下组煤煤层气技术可行,可推广应用。      

Geological characteristics and co-exploration and co-production methods of Upper Permian Longtan coal measure gas in Yangmeishu Syncline,Western Guizhou Province,China

Coal measure gas (also known as coal-bearing unconventional gas) is the key field and development direction of unconventional natural gas in recent years. The exploration and evaluation of coal measure gas (coalbed methane, coal shale gas and coal measure tight sandstone gas) from single coalbed methane has greatly expanded the field and space of resource evaluation, which is of positive significance for realizing the comprehensive utilization of coal resources, maximizing the benefits and promoting the innovation of oil and gas geological theory and technological advances in exploration and development. For the first time, in Yangmeishu Syncline of Western Guizhou Province, the public welfare coalbed methane geological survey project of China Geological Survey has been carried out a systematic geological survey of coal measure gas for the Upper Permian Longtan Formation, identified the geological conditions of coal measure gas and found high quality resources. The total geological resource quantity of coalbed methane and coal shale gas is 51.423×10⁹ m³ and the geological resource abundance is up to 566×10⁹ m³/km². In this area, the coal measures are characterized by many layers of minable coal seams, large total thickness, thin to the medium thickness of the single layer, good gas-bearing property of coal seams and coal measure mudstone and sandstone, good reservoir physical property and high-pressure coefficient. According to the principle of combination of high quality and similarity of key parameters of the coal reservoir, the most favorable intervals are No.5⁻², No.7 and No.13⁻² coal seam in Well YMC1. And the pilot tests are carried out on coal seams and roof silty mudstone, such as staged perforation, increasing hydraulic fracturing scale and “three gas” production. The high and stable industrial gas flow with a daily gas output of more than 4000 m³ has been obtained, which has realized the breakthrough in the geological survey of coal measure gas in Southwest China. Based on the above investigation results, the geological characteristics of coal measure gas in the multi-thin-coal-seam-developed area and the co-exploration and co-production methods, such as the optimization method of favorable intervals, the high-efficiency fracturing and reservoir reconstruction method of coal measures, and the “three gas” drainage and production system, are systematically summarized in this paper. It will provide a reference for efficient exploration and development of coal measure gas in similar geological conditions in China.     

柿庄南区块3号煤层含气量三维建模

煤层含气量对煤层气开发有直接影响。柿庄南区块煤层含气量相对较高,但开发过程中存在较多低效井,开展含气量三维地质建模有助于厘定含气性对煤层气井产量的影响。以沁水盆地柿庄南区块3号煤层为研究对象,运用多元回归分析方法依次建立基于埋深、灰分、挥发分及固定碳含量等参数的含气量预测公式及基于测井数据的煤岩工业分析各组分含量预测公式,最终得出柿庄南区块基于测井数据的含气量预测模型并应用于全区,与实测值对比表明预测结果较好。运用Petrel软件基于预测结果构建含气量模型,探讨3号煤层含气量三维分布特征。研究表明,区内3号煤层含气量介于11~20 m3/t,其主控因素为煤层埋深和构造部位。该模型对研究区煤层气井低产因素厘定和煤层气开发生产具有指导意义。移动阅读