煤层气藏的封闭及其研究意义——华北石炭—二叠系煤层气藏封闭特征浅析

煤层气是一种以吸附气为主的天然气,其保存与散失的矛盾仍十分突出．毛细封闭、质量浓度差封闭和压力封闭是煤层气藏封闭的主要表现形式．根据这３种不同封闭机理对煤层气藏的作用特点的不同,可以分为以压力封闭和围岩中毛细封闭为主的他封闭型,以毛细封闭和质量浓度差封闭为主的自封闭型,以及３种封闭共同作用的混合封闭型．自封闭型煤层气藏的封闭特征主要取决于煤储层自身的孔裂隙系统发育特征,其含气量通常较高．而他封闭型煤层气藏的含气饱和度受下列因素的制约：（１）连续沉积的围岩岩性及其厚度;（２）相邻煤层气藏中煤层气（或烃）质量浓度的高低;（３）构造条件是否简单稳定;（４）水文地质条件是否稳定;（５）区域不整合界面与煤层气藏之间的垂直距离及其连通状况．煤层气藏的外部封闭按规模可分为３级：第１级封闭是煤系围岩对煤系内若干煤层气藏的封闭;第２级封闭是煤系内其他岩系对某一煤层气藏及其顶底板构成的封闭;第３级封闭是顶底板围岩对某一特定煤层气藏的封闭．煤层气藏封闭条件的优劣是决定煤层气藏保存与高产的关键因素之一,而水文地质条件是影响煤层气藏封闭的关键．认识华北不同地质条件下各煤层气藏封闭特征的差异、寻找封闭条件良好的煤层气藏是今后煤层气勘探     

潞安矿区高河井田煤层气地面抽采有利区段评价

煤层气地面抽采技术是解决高瓦斯矿井安全生产的重要手段之一,正逐渐被煤炭企业所重视和采用。以潞安矿区高河井田为例,在缺乏煤层气勘探资料的情况下,运用现代煤层气地质理论,重新解读煤田地质勘探成果,挖潜出有利区段评价的关键性地质资料——煤体结构;并结合煤炭开采规划,对其井田构造、煤体结构、含气量、煤层埋深和厚度等地质条件进行了单项评价和区段综合评价。结果显示,高河井田西北区段为煤层气地面抽采的有利区段,建议作为煤炭规划区的首期煤层气地面抽采区。      

煤炭与煤层气资源勘查技术体系对比研究

煤炭、煤层气是共生矿产,煤炭资源勘查与煤层气资源勘查既有很多相似技术,又具有明显的差别。从勘查的目的任务、评价内容、阶段划分、工程部署与控制程度、勘查技术手段等五个方面系统对比了煤炭与煤层气资源勘查的异同。研究认为煤炭与煤层气的可共用勘查技术主要有:地质填图、地震、测井、钻探、煤样的测试与分析等,在煤炭与煤层气综合勘查时可作为共用技术,统一考虑,综合施工。     

含水煤层水害形成机理及防治技术

在煤炭开采过程中,煤层常被视作隔水或弱透水地层。然而,孟加拉国巴拉普库利亚煤矿（简称孟巴煤矿）主采的Ⅵ号煤层平均厚度为33 m,富水性较强,开采过程中多次突水,表现出煤层成为含水层的特殊水文地质现象,与我国东北、西北侏罗纪煤田局部地区出现的煤层含水现象类似。综合分析了煤层空隙特征、储水结构及地下水补给条件这3项含水层形成的必备要素,揭示了孟巴煤矿特厚煤体含水层的形成机制。从煤体的微观结构、物理力学性质及区域构造发育特征着手,对煤体是否具有储存地下水的空间进行了研究;结合室内岩石渗透性测试及现场大型抽水试验,分析了煤层顶、底板岩层的透水/阻水特性,对煤层是否具备含水层的储水结构进行了研究;采用水力连通试验等手段,查明了特厚煤体含水的主要补给水源。研究表明,有机质的煤化作用和后期地层应力作用,使得煤体自身结构存在大量的含、导水裂隙,在具备较好的补给条件并满足含水层储水结构的情况下,煤体可成为含水地层。针对煤体含水层的水害特点,提出特厚含水煤层"疏"、"排"结合的水害防治技术,为煤体含水地区煤矿安全开采提供技术支撑。      

煤层气储层可改造性评价——以郑庄区块为例

我国煤层气资源探明率与动用率“双低”,导致煤层气增产显著放缓,已经成为制约我国煤层气产业发展的瓶颈问题。常规煤储层评价较少考虑煤储层的可改造性潜力,导致发现的优质储量偏少,已发现的储量动用率偏低,因此,迫切需要开展煤储层可改造性评价研究。以沁水盆地南部郑庄区块为例,系统开展了岩心与大样物理模拟实验、测井与地震反演分析等;通过对比分析典型井储层地质特征与微地震水力压裂裂缝监测结果,指出影响煤储层可改造性的关键地质因素为煤体结构、宏观煤岩类型、煤层构造变形、煤层地应力、煤层与顶底板的抗拉强度之差,建立了煤储层可改造性综合定量评价模型;并对郑庄区块煤储层可改造性进行了评价分区,其结果得到了区内千余口产气井的验证。研究成果可用于指导尚未动用储量区的煤层气建产和已动用储量区的开发方案优化调整,根据不同区块储层地质特点选择适应性的工程技术与改造方案,以实现地质工程一体化,是我国煤层气“增储上产”的关键。      

鄂尔多斯盆地乌审煤田煤层气地质特征与勘探开发前景

鄂尔多斯盆地乌审煤田是我国煤层气勘探的重要区块。为搞清该区煤层气藏富集规律, 通过气测录井和现场解吸等手段研究了该区煤层气地质特征;通过分析不同煤层气井的含气量、煤层顶底板岩性等资料, 认为影响勘查区煤层气富集的关键因素是上覆有效盖层的厚度;通过煤层气样的气体组分分析, 确定了甲烷风化带的大致影响范围。预测结果显示, 乌审煤田煤层气主要赋存于中、北部3-1煤层800 m以深地区, 顶底板封盖良好区域含气量可达到8 m3/t, 具有良好的勘探开发前景。      

地质勘查阶段查明瓦斯突出三要素的途径与方法

矿井瓦斯突出的三要素是煤体结构、瓦斯含量和瓦斯压力。煤及煤层气地面勘查阶段可以获取煤体结构描述、煤层（总）气含量、甲烷含量、煤层气自然解吸速率和衰减系数、煤层压力、地应力、煤层渗透率等参数。地面钻孔与煤矿井下测取这些参数的方法和原理虽然存在差异,但这些参数都是煤层原地物性特征的反映,故应该利用地面钻孔的实测数据和资料,广泛收录、整理对预测瓦斯突出有益的信息。建议在地质勘查阶段查明瓦斯突出三要素,将预防瓦斯灾害工作从地质勘查的源头做起。     

乌鲁木齐-大黄山地区煤层气成藏条件及富集规律

煤层气成藏条件和富集规律研究是勘探开发的基础,针对准噶尔盆地南缘煤层气勘探开发现状,从"生气、储集、保存"3个方面进行了分析研究。煤储层的生气能力对煤层气能否富集影响较小,研究区西山窑组煤储层空气干燥基Langmuir体积平均22.2m~3/t,八道湾组空气干燥基Langmuir体积平均25.87m~3/t,煤储层的储集性能较好。煤层自身封闭作用、煤层顶底板的封闭作用、煤层埋深及上覆岩层压力有利于煤层气的保存,构造运动和水文地质条件对煤层气保存的影响不一。在此基础上总结出四种煤层气富集规律和构造控气和水动力构造控气两种控气模式,其中逆冲推覆构造是控制本区煤层气富集的重要因素,构造控气是主要的控气模式。     

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。      

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。     

煤层甲烷成藏的地质条件及评价预测——以华北石炭纪—二叠纪煤区为例

尽管煤层气藏与常规天然气藏存在诸多重要差异 ,特别是在煤储层的吸附性能及其不均一性等方面 ,但煤层气成藏同样需要良好的封闭保存条件、相对稳定而简单的构造条件、较高的煤层气资源丰度、较高的含气饱和度、十分有利的煤层气藏围岩封闭与合适的水文条件、较高的煤储层渗透率。煤层气藏评价的主要方面包括 :煤层气藏的资源条件、封闭保存条件、煤储层的渗透性。运用煤层气藏的概念与评价方法体系有助于推动煤层气勘探选区的技术进步 ,也有利于在靶区内优化井网的部署     

演马庄井田煤层气资源开发前景评价

煤层气资源与可采性评价是煤层气开发的基础.运用瓦斯地质理论,分析了井田地质构造、煤层埋藏深度、上覆基岩厚度、煤层厚度等地质因素与煤层含气量的关系.研究结果显示,演马庄井田煤层含气量分布呈西低东高、北低南高的趋势,并划分出4个煤层气开发有利块段及开发顺序.另外,从水文地质条件、顶底板岩性、构造煤发育规律及煤层渗透性等地质因素和重要可采性参数方面,评价了该井田煤层气的可采性,认为演马庄井田具有地面开采煤层气的潜力.     

新疆库拜煤田煤层与围岩裂隙对应关系研究

以新疆库拜煤田煤层气开发区块近似直立岩层为研究对象,利用地表大比例尺构造裂隙填图和井下煤层对比解剖技术,验证了在同一构造层的地表和井下煤层及围岩中发育相似的裂隙特征,建立了围岩与煤层裂隙发育特征之间的对应关系,包括裂隙发育方向和程度,提出了一种预测煤层裂隙系统和煤体结构的新方法,划分出研究区煤层气布井有利区和不利区。     

煤炭资源勘查中的煤层气兼探技术与方法

煤层作为煤层气的地质载体,煤层气与煤炭资源兼探是国家矿产资源管理的强制性规定。通过近年来兼探项目的实践,梳理了煤炭资源勘查过程中涉及到的煤层气资源评价规范。在此基础上,从勘查思路、勘查方法、工作任务、报告编制等环节,明确了煤炭资源勘查过程中煤层气勘查方法。根据煤层气勘查方法的特殊性,总结了兼探过程中煤层气地震、测井、钻井、录井、排采等技术及工程质量验收方法,提出了煤炭资源勘查全过程煤层气勘查技术体系。分析发现,现有兼探方法和技术存在若干需要解决的技术问题,如勘查规范滞后、煤炭与煤层气综合勘查缺乏技术标准体系、瓦斯采样方法落后、煤炭资源勘查实施方案审查中对煤层气兼探技术方案把关不严等。由此,进一步提出了相关的对策和建议,包括及时修订DZ/T 0215-2002《煤、泥炭地质勘查规范》、瓦斯采样采用绳索取心技术、将瓦斯地质工作纳入煤层气地质工作体系、在低含气量矿区先期进行煤层气资源潜力评价等。      

基于岩性-结构的煤层底板突水危险性评价

煤层顶底板突水危险性预测与评价是煤矿突水灾害防治的基础和依据。针对煤层底板隔水介质条件,分析了煤系岩石力学性质,煤层底板突水的岩性、结构和厚度特征,建立了煤层底板突水危险性评价理论和方法。研究表明:煤层底板隔水介质条件取决于隔水层岩性和断裂构造,随着底板泥岩含量增加,煤层底板隔水性能增高,但抗水压能力降低;随着断裂发育程度的增加,底板隔水层由完整结构、块裂结构到碎裂结构和松散结构,煤层底板抗水压能力和隔水性能均降低,突水危险性增大。煤层底板抗水压能力与煤层底板隔水层厚度密切相关,统计表明,煤层底板受的极限水压p与底板隔水层厚度h之间为2次幂函数关系。在传统突水系数的基础上考虑了隔水层的岩性和结构特征,提出了煤层底板突水危险评价分类;进一步根据水压P_w与岩体破裂压力P_c关系和水压P_w与最小主应力σ_hmin关系判断是否突水。      

煤炭地质综合勘查模式的构建与应用

在分析总结近年来煤炭地质勘查理论和技术创新进展基础上,结合勘查工程实践经验,确立了"快速扫面、点面结合、综合勘查"的工作思路,充实了煤炭综合勘查模式的定义,强调煤炭与煤层气等共伴生资源的协调勘查,强调保障绿色安全勘查开发一体的开采技术条件的共同探查,提出了煤炭勘查综合模式构建原则和流程。通过典型勘查工程实例,系统总结了深部新区选择以"物探快速扫面、分析评价资源前景,钻探点面结合,有利区块重点勘查"为主,同时辅助多种勘查方法手段的煤炭综合勘查模式,突出剖析了其勘查技术手段的综合应用、有序实施和精细控制。      

沁水盆地安泽地区煤层气富集主控地质因素

通过对沁水盆地安泽区块煤层气地质条件和储层条件的深入分析,探讨了该区煤层气的富集规律及主要影响因素。研究发现,煤的岩石学特征、构造、顶底板岩性是影响煤层气富集的主要因素。总体上,安泽区块煤储层含气量受煤阶影响,表现为:煤的变质程度越高,吸附能力整体增强,含气量增大。局部区域,煤层气含量受煤层埋深、断层、褶皱及煤层顶底板岩性等综合因素的影响。在构造平缓带,煤层气含量随埋深增大而增大;在构造活动带,正断层上升盘含气量明显低于下降盘含气量,断层对煤层气的逸散作用明显。此外,泥岩顶底板封盖较砂岩顶底板封盖能力强。      

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。     

古叙矿区煤层气成藏开采地质条件分析评价

通过研究古叙矿区煤层气成藏性和可采性,揭示了影响该矿区煤层气成藏、开采的地质条件,并对其进行了相应评价。煤的演化程度、煤层厚度、煤层埋深、围岩封盖性能及断裂构造是影响成藏性的主要地质条件,煤层渗透率、等温吸附特征及含气饱和度是影响可采性的主要地质条件。综合分析古叙矿区的地质条件,结论是该矿区地质条件有利于煤层气的成藏和开发。     

鄂尔多斯盆地西缘桌子山矿区煤层气成藏模式

为了厘清鄂尔多斯盆地西缘桌子山矿区的煤层气成藏条件,对区内主力煤层的厚度、埋深、煤岩煤质、含气性、顶底板封盖性以及水文地质条件进行了系统分析。研究区煤层厚度较大、埋深适中、生烃物质基础丰富、含气量高、封盖条件较好,具有较有利的成藏条件。综合分析矿区构造形态、顶底板封盖性及水文地质条件,提出了断层与盖层封堵型、叠瓦扇式逆冲断层与水力封堵型、多煤层自封闭型3种煤层气成藏模式。