山西省深部煤系“三气”资源勘探开发进展及研究

山西省赋存有丰富的煤系"三气"资源,其煤层气开发在国内最先取得商业性突破。但是随着地质勘查工作逐渐向深部发展,近年来单纯煤层气开发逐年减少,而开始关注深部煤系"三气"的共探共采。基于我局近年来开展的煤系"三气"相关勘查研究工作,分析了山西省海陆过渡相煤系"三气"的成藏地质条件及石炭-二叠系煤层气、页岩气和致密砂岩气的赋存特征。针对山西省深部煤系"三气"勘探开发主要存在问题,结合煤系"三气"的研究现状,提出了山西省煤系非常规天然气资源勘查开发的研究和发展方向。研究表明,山西省石炭-二叠系发育了多套煤系"三气"共生组合岩系,"三气"资源潜力大,突破煤系"三气"共探共采关键技术是其规模性发展的基础。     

我国煤层气地质特征与研究方向思考

煤层气是一种清洁能源,新时代对煤层气地质研究提出了新要求。基于对我国煤层气资源及分布特征分析,认为我国煤层气资源具有"多个煤阶、多个深度、多期生气、多源叠加、多期改造"的地质特征。受"三低一多"储层特征和储层非均质性影响,煤层气可采资源量比重低。当前煤层气地质研究中在控气条件评价与储层动态描述,深部煤层气勘探开发与关闭矿井煤层气利用,煤炭与煤层气资源协同勘查等方面存在不足。研究认为应建立适应我国复杂多变特殊地质条件的具有中国特色的煤层气地质综合评价技术体系,完善煤与煤层气(煤系气)协同勘查地质保障体系、构建关闭矿井煤层气资源综合利用地质评价与保障体系作为新时代煤层气地质三大研究方向。     

创新机制保障新疆煤层气实现产业化

新疆煤层气资源丰富,勘查程度较低,小规模区块开发已取得成功,勘探开发潜力大。国家、自治区政府编制了相应规划对新疆煤层气产业予以支持,但实现规划目标仍需解决部分难题。系统性介绍了新疆煤层气资源情况、勘探开发进展、"十三五"规划目标,全面分析了支撑煤层气开发的"政策、区位、资源赋存、能源需求、煤矿安全"等优势条件,深入剖析了"中低煤阶、大倾角、厚煤层、多煤层、深部煤层气"等特殊地质条件下煤层气开发所面临的成藏地质理论及工程技术挑战,最后提出"政府主导、企业主体、财政支持、政策保障"的创新机制,以促进和保障新疆煤层气的产业化发展。     

新疆煤层气产业发展现状与思考

经过近10年的快速发展,新疆煤层气勘查开发取得较大突破,适用新疆地质特点的煤层气勘查开发理论和钻压排工艺技术体系进一步明确和完善,建成了多个煤层气地面开发先导试验工程,实现了小规模商业开发利用.从资源量潜力、产气效果、市场需求等几方面分析,新疆煤层气开发利用具有以下优势:一是煤层气资源丰富,约占全国煤层气资源总量的25...     

论贵州煤层气地质特点与勘探开发战略

贵州煤层气地质条件具有“一弱、两多、三高、四大”的特点,即龙潭组富水性弱,控气构造类型多和煤层层数多,煤层含气量高、资源丰度高、储层压力及地应力高,以及煤层气资源量大、煤级变化大、煤层渗透性变化大和地质条件垂向变化大。贵州煤层气的赋存特点,一方面体现出其煤层气资源富集程度高、储层能量大、开发潜力巨大的优势;另一方面存在影响煤层渗透性及储层改造的不利因素,因此煤层气勘探开发需要寻找新的思路与方法。针对贵州省目前煤层气地质研究程度,提出近期应加大对煤层气勘探开发投入,准确摸清全省煤层气资源潜力状况,在此基础上分析各类煤层气开发技术对煤层气地质条件的适应性,进而合理制定煤层气资源勘探开发利用战略与规划。根据贵州省煤层气的开发现状建议将织纳煤田作为现阶段煤层气地面勘探开发的主攻区域,借鉴煤层气开发晋城模式,尽快在未采动区实施以地面直井和丛式井组为主的上部煤层群煤层气开发先导性示范工程;对六盘水及其他煤田则可借鉴淮南模式,通过远距离保护层大面积采动卸压,综合利用采前、采中、采后矿井和地面煤层气抽采技术,实施采动区煤层气开采,继而建设与之配套的分布式煤层气小型化利用、储运技术与装置。     

中国煤层气技术可采资源潜力

煤层气原地资源量和技术可采资源量的计算结果,可为国家制定煤层气开发战略提供决策依据,也可为煤层气开发的相关部门或单位提供参考依据,对推动我国煤层气产业发展具有重要意义。通过对我国褐煤分布区的煤层气资源量的计算,弥补了我国长期缺少褐煤煤层气资源量的缺陷,使我国煤层气资源量数据更加完整,我国陆上煤层埋深2 000 m以浅的煤层气原地资源量为32.86×1012m3,其中,褐煤主要分布区为1.40×1012m3,非褐煤地区为31.46×1012m3。利用已建立的煤层气技术可采资源量评价方法体系,并基于目前的开发技术,对我国煤层气技术可采资源量进行计算,结果为13.90×1012m3,占原地资源量的42%。      

贵州省煤层气资源特征及开发技术

贵州省近5 a来多个地区的煤层气开发试验取得了明显成果,客观评价该区煤层气资源特征及开发技术对全省煤层气开发决策至关重要。研究区上二叠统煤层气资源、赋存构造单元多,根据不同含煤向斜煤层气资源"资源量-资源丰度"和"资源量-埋深"的分布,划分了2类8型煤层气资源类型。贵州煤层气开发地质条件具有较大特殊性,主要表现为:压力驱动型资源和应力封闭型资源并存,煤级变化大,煤储层孔裂隙非均质性及敏感性较强,煤层吸附-解吸-渗流特征参数差异大,含煤岩系纵向普遍发育多套叠置独立含煤层气系统,煤层、页岩、砂岩等不同岩性的力学性质及储层物性差异大,多煤层多层段合采和多岩性多气藏合采面临兼容性约束条件。初步形成了丛式井组开发、"小层射孔、分段压裂、合层排采"等适应贵州特殊地质条件的煤层气开发有效配套工艺技术。     

贵州保田-青山区块煤储层特征及煤层气开发条件研究

根据区块煤田地质及煤层气地质勘查资料,对贵州保田一青山区块煤储层特征及煤层气含量进行研究。区内主要为中灰、相对富氢、低挥发分无烟煤。煤层气含量受埋深、构造、显微煤岩组分等因素影响。区块内地质构造较简单,含煤面积大（1009km^2）,煤层气资源丰度高,含气量较高,煤储层厚度大,可采性好,具备良好的煤层气开发地质条件,煤层气总资源量估算结果为2166．74×10^4m^3。老厂、地瓜坡勘查区煤层气资源量多,地质、交通等条件好,是煤层气开发的首选区。     

新疆煤田地质工作新进展及发展思路

新疆维吾尔自治区是煤炭资源大省,煤炭资源是新疆优势资源转换战略的重要保障,据新疆煤田地质局完成的第三次煤炭资源预测,新疆煤炭预测资源量为1.82万亿t,占全国煤炭资源预测总量的40%。近五a来,新疆煤田地质局以重点矿区的煤炭和煤层气综合勘查为基础,以探采结合为重点,以加强质量管理为保证,取得了丰硕的找矿成果。目前,新疆煤炭已由满足内需进入到弥补、支援全国需求的重要发展阶段。在加快新疆煤炭资源勘查开发的新形势下,煤田地质工作还存在投入不足、人才缺乏、环境不佳等急需解决的问题,据此提出了应加强煤炭和煤层气综合勘探、加快人才队伍建设、深入开展煤炭科学研究等方面的工作,以促进煤田地质工作的科学发展。     

国外典型煤层气盆地可采资源量计算

随着国内煤层气勘探开发技术的逐渐成熟,国内油气公司开始着眼海外煤层气资源勘探开发。但由于国外煤层气盆地资料匮乏,有效评价其可采资源量是一个难题。选取国外几个典型煤层气盆地,将地质类比法引入煤层气可采资源量估算中。结合煤层气富集成藏的基本要素,依据煤层气盆地实际资料,优选了影响煤层气可采性的10个地质参数作为刻度区和预测区的相似系数,二态定性量化不同地质参数。以等温吸附法确定刻度区的采收率,结合实际采收率经验,采用蒙特卡洛组合抽样估算了可采系数的变化范围。通过对北美、俄乌哈和澳大利亚3个地区10个煤层气盆地的可采资源量计算和对比,发现澳大利亚的鲍恩盆地煤层气可采系数大,可采资源量丰富,具良好的勘探开发潜力。该方法可为国外其他煤层气盆地的可采资源量计算提供借鉴。      

鄂尔多斯盆地东缘深部(层)煤层气勘探开发理论技术难点与对策

我国深部(层)(以下均指埋深大于2 000 m)煤层气资源丰富,勘探开发潜力巨大。2019年以来,鄂尔多斯盆地东缘(鄂东缘)大宁–吉县区块逐步进入深部(层)煤层气“规模勘探+先导试验”阶段,直井日产气量突破2×104 m3,水平井日产气量突破10×104 m3,这一标志性成果既突破传统意义上煤层气勘探开发领域的深度禁区,使得煤层气总资源量有望在30.05×1012 m3基础上大幅度增加,又将成为“十四五”乃至长远煤层气产业实现规模发展的重点勘探开发方向。面对以地面传统钻井、压裂(储层改造)、排采(举升)、集输和数智化等为主体技术及开发方式的迫切需求,鄂东缘深部(层)煤层气面临许多基础理论和技术难点,包括:成藏机理和赋存规律,有利区优选方法;高产主控因素及控制机理,解吸–渗流机理与开发规律,“地质–工程一体化”开发甜点分类评价标准,关键开发指标确定方法和依据;低成本优快高效钻完井技术,水平井水泥环高效密封控制技术;煤岩缝网形成机理,低成本、高效、环保压裂入井材料,改造后缝网孔渗特征、流动规律;高盐、高水气比、出砂等工况下排采及举升控制技术;高效节能集输、规模开发所需复杂集输管网稳定运行理论与实践体系;数智气田建设和人工智能应用研究。在系统梳理上述难点基础上,针对性地提出勘探地质、开发地质、钻完井、压裂(储层改造)、排采(举升)、集输与数智化等理论与技术的研究方向和具体对策,这一成果不仅对加快鄂东缘深部(层)煤层气规模上产具有重要的指导意义,而且对国内外深部(层)煤层气规模开发具有很强的引领和示范作用,也可有力推动煤层气产业高质量发展、支撑实现国家碳达峰碳中和目标与保障清洁能源安全。      

彬长矿区煤层气储层参数及开发潜力

彬长矿区煤的变质程度低,矿井瓦斯涌出量大,瓦斯治理形势日趋严峻。根据矿区地质勘查、井下及煤层气井所获得的地质资料显示,煤层气开发的主要目标4煤层厚度大,分布稳定,煤体结构好,渗透率和气含量相对较高,气含量最高可达6.29m3/t,估算煤层气资源量为132.743×108m3。依据煤层气资源丰度划分,矿区煤层气富集区总面积为87.41km2,资源量为40.06×108m3,主要分布在大佛寺井田,相对富集区主要位于胡家河井田中南部和孟村井田东部,贫气区主要位于孟村井田西部、文家坡井田。综合分析认为研究区煤层气开发地质条件相对较好,属于可以抽采煤层,大佛寺井田为地面煤层气勘探开发最具潜力的地区。     

贵州官寨勘探区煤储层特征及煤层气开发潜力评价

官寨勘探区位于贵州织纳煤田北部,煤层发育具有"层数多、厚度薄、成群分布"的特点。采用气含量测试、注入/压降试井、钻孔煤层和煤体结构频度统计以及煤岩裂隙观测等方法,对煤储层含气性、渗透性、储层压力和地应力等进行了系统分析。采用体积法估算了官寨勘探区煤层气资源量,初步评价了煤层气可采性和资源潜力。煤层气地质、储层条件分析和开发工程实践表明,官寨勘探区煤层气保存条件好,气含量高,资源量和资源丰度大,可采性较好,具有较大的开发利用潜力;将煤层群作为目标产层,进行单井、多产层合层开发是今后官寨勘探区乃至西南地区煤层气开发的重要发展方向。     

渝东南地区超深层煤层气高效压裂技术及精细排采制度研究与实践

我国煤层气开发主要集中在中浅煤层,深部?超深部煤储层地质条件更加复杂,储层压裂改造技术及排采管控技术是影响深部煤层气井能否成功开发的两大关键。渝东南地区龙潭组煤层埋深可达2 000 m,且该区没有超深煤层气井开发经验可供借鉴。基于此,以渝东南地区NY1井为例,通过优化压裂工艺,以减阻水压裂液体系为基础,按照大排量、低砂比、段塞式、不同粒径复合加砂的技术思路完成该井的压裂施工;在排采过程中,采用分段控制、逐步降速、适时调整、无套压生产的方式,尽可能增加煤层气井见气前返排率,扩大供气半径,并且避免液面大幅波动形成速敏效应影响煤储层渗流通道。结果表明:NY1井压裂过程中施工压力平稳,未见砂堵现象,排采过程中保持了日产气量2 800~3 000 m3。根据生产实际,NY1井实现了高产和稳产,该井的压裂工艺和排采制度的成功实施,对超深煤层气井的理论研究和实际开发具有一定的指导意义。      

贵州省织金县文家坝一矿煤层气资源及主要控气因素分析

基于大量的煤田地质勘查资料,采用体积法估算文家坝一矿煤层气资源量,并对井田内控气地质因素进行分析。结果表明:井田内煤层气资源丰富,预测资源量800m以浅为27.88亿m3,具有较好的开采价值;阿弓向斜对煤层气的富集有明显的控制作用,煤层气总体上呈现"轴部高、两翼低,中部低、北南两端高"的特点,表现出向斜及断裂控气的特征。     

全国煤层气资源勘查开采有利区优选

借鉴以往煤层气资源评价成果,以全国121个含气区带为评价单元,主要考虑地质条件、资源量、开发程度等因素,排序采用多层次筛选,筛选出41个煤层气有利区。运用聚类分析法对筛选出的41个有利区进行了分类。通过对比各分类区块煤层气资源优劣,优选出沁水、鄂东、鄂南、准南、准东、依兰、珲春、铁法、阜新、宁武、西山、焦作、淮北、松藻、丰城15个煤层气勘查开采有利区,总面积5.07万km2,埋深1 000m以浅的煤层气地质资源量4.47×1012m3。     

铜川矿区丰邑勘查区深部地质特征及煤层气潜力分析

依据陕西省渭北石炭二叠纪煤田铜川矿区深部丰邑勘查区煤炭资源勘查获得的地层、构造、煤层、煤质、水文、煤层气等资料,对煤层气成藏条件、储层特征、赋存规律、开发条件进行了分析,计算了煤层气潜在资源量。结果表明:区内煤层气含气量较高,潜在资源量13.69×108m3,具有良好的开发前景。     

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...     

贵州织金地区煤层气合采开发实践与认识

贵州省是薄至中厚煤层群发育的典型地区,煤层数量多、厚度薄、渗透率低、地应力高、压力系统多层叠置等资源禀赋特征导致国内外主流煤层气开发工艺技术本土化困难,煤层气资源难以动用。多、薄煤层煤层气地质特征的特殊性决定了煤层气开发技术的明显选择性,多煤层合采成为该地区煤层气资源高效开发利用的必由之路。2009年至今,中石化华东油气分公司在贵州织金区块陆续完成23口合采煤层气井的部署工作,实现了单井最大日产气量达5 000 m3、试验井组(10口直井)单井平均日产气量超1 000 m3的突破。对此,基于织金区块多煤层煤层气的勘探开发实践,系统分析了该地区多、薄煤层煤层气成藏地质条件,归纳总结了开发关键工艺的地质适用性,从地质选层、开发模式及排采管控等方面取得以下认识:(1) 建立了合采产层优化判别方法,明确了以珠藏次向斜III煤组20、23、27、30号煤层为主的最优层位组合关系;(2) 形成了定向井多层分压合采、水平井分段压裂体积改造相结合的特色开发模式;(3) 制定了以“平衡排采、阶段降压”为理念、以“面积降压”为目的的精细化排采管控制度。研究成果有助于促进该区域的多煤层煤层气开发,对贵州省煤层气高效开发具有重要的参考价值。      

山西省非常规天然气资源特征及共探共采选区评价

山西省赋存有丰富的非常规天然气资源,其中煤层气是国内最早取得商业性突破的地区,但是随着地质勘查工作逐渐向深部发展,近年来单纯煤层气开发逐年减少,而开始关注非常规天然气的共探共采。在综合分析研究区的含气沉积组合、储层流体压力、盖层封闭性及含气性等地质条件基础上,划分了非常规天然气含气系统,并分系统阐述了其成藏地质条件,针对其气储紧邻的赋存情况,进行了共探共采有利区判别与优选。结果表明:山西省石炭-二叠系发育了多套煤系非常规天然气共生组合岩系,可划分为5个含气系统单元,其中Ⅱ、Ⅳ含气系统煤岩及泥页岩广泛发育、厚度可观,生-储-盖组合发育良好,含气系统Ⅴ、含气系统Ⅳ、含气系统Ⅲ与山西组主力煤层可作为一个共采系统,含气系统Ⅰ与太原组主力煤层可作为一个共采系统,适合进行以煤层气为主体的煤层气、页岩气共探共采。