煤吸附气体诱导的基质膨胀研究进展

煤层渗透率变化是注气提高煤层气采收率过程中最为关注的问题之一,而煤的吸附膨胀是造成渗透率伤害的主控因素。系统总结了国内外有关煤吸附膨胀的研究成果,发现争议较多,认为其主要原因在于对膨胀机理的认识深度不够及研究方法不一。相对于膨胀计法和应力计法,光学法观测煤膨胀效应的精度较高,建议尽量采用大块的煤样,以增强对煤储层的代表性。在煤膨胀机理的研究中,建议重点分析煤大分子结构固有的力学性质,及CO2对煤分子结构可能造成的影响。     

三轴围压下煤岩吸附膨胀特性与渗透性动态变化

煤层气排采过程中煤储层孔隙度和渗透率的动态变化,是煤层气开发地质研究的热点之一。本文利用晋城无烟煤样,分析了三轴应力条件下煤岩的应力-应变效应,讨论了煤样渗透率的动态变化规律。结果表明,围限压力条件下,煤岩吸附甲烷后其抗压强度明显增大;煤样最大径向吸附应变与孔隙压力的关系,可用朗格缪尔方程形式予以描述;煤岩渗透性与有效应力、煤岩吸附膨胀量均呈负指数关系,说明两者对煤岩渗透性影响的实质相同,即煤岩孔隙、裂隙受到应力作用逐渐减小或闭合。同时,在较低孔隙压力条件下,需考虑克林伯格效应对煤层渗透性的影响。经检验,S-D模型能够较为客观地预测煤岩渗透性动态变化规律。     

湘西北下古生界黑色页岩扫描电镜孔隙特征*

利用扫描电镜对湘西北下古生界下寒武统牛蹄塘组和下志留统龙马溪组的黑色页岩样品进行了观察,进一步分析了黑色页岩中的微观孔隙类型、特征及其形成演化过程。区内两套黑色页岩内部发育多种储集空间类型,可概括分为3大类:矿物基质孔、有机质孔、微裂缝,其中矿物基质孔又可细分为粒间骨架孔、凝絮成因孔、溶蚀孔和基质晶间孔,有机质孔主要包括生物骨架孔和生烃残留孔。原始的沉积环境与成岩过程决定了泥页岩中的孔隙和微裂缝系统,不同的成岩阶段控制着页岩中孔隙结构的演化过程,进而影响着页岩气的赋存状态。泥页岩中这种复杂的微观孔隙网络系统为油气储集提供了有效空间,也为页岩气的渗流提供了主要通道,对页岩气的成藏和开发有重要意义。     

綦江打通区块綦煤1井煤储层物性垂向分布特征

重庆綦江打通区块煤层气勘探程度较低,为探究其煤层气勘探开发潜力,采用压汞法、等温吸附实验、煤层气含量测试等手段,系统分析了綦煤1井揭露的主力煤层在垂向上孔隙结构、含气性等特征,综合评价了该区煤层气开发地质条件。结果表明:该井薄–中厚煤层发育,煤体结构以原生结构、碎裂结构为主,其中M₈煤层中部为碎粒结构煤;煤储层具有“低孔、特低渗”特征;下部M₈、M₁₂煤层以吸附孔为主,具有较强的吸附储气能力;主力煤层含气量较高,其中M₈煤层中部达到过饱和吸附状态,各煤层整体含气性好,研究区煤层气资源潜力较大,开发前景好。同时,垂向上各主力煤层的物性差异性和复杂性将对研究区煤层气开发工艺提出挑战。      

冀中坳陷东北部石炭-二叠系烃源岩生烃潜力评价

冀中坳陷东北部石炭-二叠系煤系地层生、储、盖组合条件完备,上古生界自生自储煤成气藏勘探潜力巨大。笔者基于该层系"油井少、空井多"的勘探现实,通过烃源岩热解数据分析和热模拟实验工作,评价区内烃源岩的生烃潜力,以期减少勘探风险。数据分析表明,w(TOC)为10%和40%是区内煤系暗色泥岩、炭质泥岩和煤岩的有效划分界限。区内石炭-二叠系煤系烃源岩主要以Ⅲ型干酪根为主,为中等较差的油源岩和较好的气源岩。分别受岩浆热变质和深成变质作用影响,区内存在武清凹陷、苏4-苏8-苏23-文古4和葛8-大参1三个成熟度高值区,即生油气中心。结合热模拟实验结果,采用体积法算得该区石炭-二叠系地层生气总量约为4万亿m3。     

无越流补给含水层对煤层气排采影响的数值模拟

沁水盆地南部煤层气井具有“高产水、低产气”的特征,然而也有部分井存在“高产水、高产气”的现象。一般来说,煤层气井高产水,多与沟通含水层相关。针对这种情况,基于沁水盆地柿庄南区块煤储层地质条件,结合煤层气直井排采的实际情况,利用数值模拟方法,采用气水两相多组分的三维煤储层模拟软件(SIMEDWin)模拟煤层气井排采中,沟通无越流补给含水层对储层压力变化及煤层气水产出规律的影响。结果表明:与无含水层影响的煤层气井对比,沟通无越流补给含水层的煤层气井远井地带压降幅度显著,高产气时间久,累积产气量多,排水量大,但见气时间较晚;含水层渗透率越大,气井日产气峰值越高;气井日排水量越大,产气速度也会越快,但产气速度在排水量达到一定值时不再增大。综合考虑,沟通无越流补给高渗透率含水层,增大日排水量到一定值更有利于柿庄南区块煤层气的增产。      

湘西北五峰—龙马溪组层序地层特征及有机质富集探讨——以XY-3井为例

湘西北地区上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组海相黑色页岩发育广泛,且厚度大、热演化高、埋深相对适中,具有较好的页岩气勘探开发前景.为了研究湘西北五峰—龙马溪组地层层序特征,基于XY-3井GR测井曲线的小波变换,结合元素地球化学特征、有机质丰度、笔石类型和岩性特征,建立研究区内五峰—龙马溪组层序格架,并探讨层序格架内有机质差异富集的特征.结果 表明:XY-3井五峰—龙马溪组共划分为2个三级层序SQ-1和SQ-2,4个体系域分别为TST1、HST1、TST2和HST2.而HST1和HST2体系域内有机质丰度相对较低,总有机碳平均值为0.89％和0.26％,其沉积于沉积速率相对较高、古生产力较高,且陆源输入量相对高的氧化环境中;TST1和TST2体系域内有机质丰度相对较高,总有机碳平均值为1.46％和1.35％.其沉积于沉积速率相对较小、古生产力较高,陆源碎屑输入较少的贫氧化环境中.与长宁、焦石坝地区五峰—龙马溪组内同期揭露的富有机质层位相比,湘西北XY-3井富有机质层段沉积于氧化性相对较强、古生产力相对较高的环境中,而在沉积速率相对较低的情况下,其富有机质页岩的沉积厚度和有机质丰度明显偏低.这可为湘西北地区进行页岩气勘探开发提供指导意义.     

论中国煤炭地质勘查工作在新条件下的定位与重大研究问题

煤炭是我国的主体能源和重要的煤化工原料,新中国成立70多年来煤炭地质勘查工作紧密结合国家战略需求,为国家探明了急需的煤炭资源,保障了国家煤炭能源供应。通过系统总结近年来我国煤炭地质工作取得的主要成果,分析了当前新条件下煤炭地质工作发展面临的重大研究问题,明确了煤炭地质勘查工作定位,提出“1个理论、10个主要技术”的重点攻关研究思路,拓展了煤炭地质勘查工作的研究范围,对保障煤炭资源在我国经济和社会发展中发挥好“稳定器”和“压舱石”作用具有重要研究意义。研究认为：(1)新条件下煤炭地质勘查工作已由以保障煤炭能源资源安全为主发展为既要保障煤炭能源资源安全供应,还要为绿色矿山建设、矿山智能化开采与生态安全服务的煤炭生态地质勘查新阶段。(2)提出了煤炭地质勘查工作今后的重点是资源勘查与利用、地质条件评价与动态地质事件预警、矿山环境治理修复与生态地质层功能作用复原、地质条件改性等方面的10大重点攻关问题。(3)针对煤、煤系及煤盆地多能源多矿产资源赋存特点,需研究建立煤与煤系共伴生矿产协同勘查模式,在关注“煤”的同时,加大对煤系、煤盆地全域性的多矿产聚集规律和各类资源研究,推动煤、煤系及煤盆地多能源...     

低煤阶煤产气量的pH和Eh控制

对采自山西焦煤集团沙曲煤矿的低煤阶煤样,开展了不同pH、Eh条件下煤层生物甲烷生成模拟实验,分析了pH、Eh对低煤阶煤产气量的影响。实验结果表明,当pH为7、Eh为-225 mV时有利于甲烷生成;以所得最佳实验条件进行产气量模拟,获得沙曲煤的最大甲烷产气量为13.799 mL/g;随反应时间延长,生成气体中甲烷含量逐渐增高,氮气含量逐渐降低,二氧化碳含量先增高后减小。      

鄂尔多斯盆地东缘海陆过渡相页岩气储层孔隙特征及影响因素

为了研究鄂尔多斯盆地石炭—二叠系海陆过渡相页岩气储层孔隙特征,选取页4井、页1井和DT803井海陆过渡相泥页岩样品进行了扫描电镜、低温液氮吸附实验以及相关的地球化学实验,分析了海陆过渡相页岩气储层的孔隙类型、特征及其影响因素。实验结果表明:研究区页岩孔隙以粒间孔和有机质孔最为发育;页岩孔形态以狭窄的平行板状为主,孔隙微观孔径分布范围为1~60 nm,主孔径分布介于1~6 nm和40~60 nm,介孔为孔体积和比表面积的主要贡献者,但微孔对比表面积的贡献不容忽视;有机碳和黏土矿物含量是海陆过渡相页岩孔隙发育的主要影响因素,脆性矿物对孔隙发育影响不明显。