“十三五”期间我国煤层气勘探开发进展及下一步勘探方向

基于我国煤层气勘探开发项目、煤层气田生产现状以及科研技术成果的调研资料,分析了煤层气田稳产、提产综合治理技术措施,深层煤层气取得勘探突破的地质条件和潜力,支撑上述两方面进展的煤层气水平井技术以及相配套的井网优化、排采技术。结果认为,我国煤层气田稳产、低产井提产综合治理最有效的技术措施有四类,包括增加新层、调整开发方案扩大产量规模、水平井嵌入加密井网、老井增产改造技术。提出了“煤层气水平井+技术体系”概念,即水平井钻完井+套管分段压裂+无杆泵排采技术组合体系,强调在井网优化部署、钻完井、压裂工艺和排采技术设备等各个环节的相互匹配。界定了深层煤层气涵义,深层煤储层一般存在游离气,临界深度受地层温度梯度和压力影响。指出深层煤层气、低阶煤煤层气是下一步煤层气勘探重点领域和方向。      

焦坪矿区低阶煤储层因素对煤层气井产能的影响及敏感性分析

利用CBM-SIM煤层气数值模拟软件,以焦坪矿区低阶煤层为例,研究了煤层厚度、渗透率、含气量、吸附性、储层压力、含气饱和度和临储比等煤储层因素对煤层气井产量的影响。结果表明:气井产量随煤层厚度、渗透率、含气量、Langmuir压力、含气饱和度和临储比的增大而增大,随Langmuir体积的增大而减小;储层压力不影响产气量大小,只改变气井的产气时间;含气饱和度和临储比能更好地反映多个因素变化时的产气量变化。      

低阶煤显微组分对一氧化碳的吸附性能

研究低阶煤中不同显微组分对CO气体的吸附性能,对低阶煤自燃发火的预测与防治具有指导意义。对低阶煤中的惰质组与镜质组分别进行了30℃、40℃、50℃、55℃、60℃和65℃的等温吸附实验以及煤质分析、煤岩分析和傅立叶红外光谱(FTIR)分析。结果表明:当温度一定(T≤50℃)时,煤对CO的吸附量与压力之间的关系可用Langmuir方程来描述;当温度较高(T>50℃)时,煤对CO的吸附量与压力之间呈线性增加关系,且可采用Henry方程来描述,但此时温度对煤吸附CO的影响较复杂,有待进一步研究;此外,因低阶煤中的丝质体、含氧官能团和负电性官能团含量普遍较高,尤其羟基—OH含量较高,从而对煤中惰质组吸附CO产生较大的影响,而对镜质组吸附CO的影响较小。     

低阶煤熔融体系电化学转化过程

为解决低阶煤转化的高耗能、高污染与分级转化调控难问题,提出一种基于电化学过程的低阶煤转化方法,以镍作为电化学反应阴极与阳极,在熔融体系中,采用热—电化学协同反应过程电解低阶煤进行提质转化。结果表明:低阶煤在熔融体系中能够进行电化学氧化还原反应,随温度的升高,能够有效降低氧化还原电位;低阶煤的电化学转化随反应时间的改变而呈现阶段性变化;电压/电流、温度是低阶煤转化的关键影响因素,通过调控电压/电流与反应度匹配,能够获得理想的低阶煤转化率;在反应温度为360℃、电压为2.0 V、反应时间为4 h条件下,低阶煤电化学转化率可以达到87.3%,其中液体转化率为48.8%,气体转化率为38.5%。     

二连盆地巴彦花凹陷煤层气成因类型及生气潜力

二连盆地巴彦花凹陷是内蒙古低阶煤煤层气重点开发试验区,但勘探程度相对较低,对煤层气成因认识不足,在一定程度制约了勘探开发进度。通过对巴彦花凹陷煤层气井气样水样开展气体组分、稳定同位素、水化学及放射性同位素定年等测试,并结合经典天然气成因判识图版厘清气体成因,进一步剖析生气潜力,明确生气关键要素。结果显示：C₁/C_1—5>0.99, CO₂-CH₄系数[CDMI=φ(CO₂)/φ(CO₂+CH₄)×100%]基本小于5%,干燥系数(C₁/C₂₊)介于104～5 540,CH₄含量高、重烃及CO₂含量低。δ¹³C(CH₄)介于-51.80‰～-67.70‰、 δD(CH₄)介于-226.20‰～-291.00‰,δ¹³C(CO₂)介于-2...     

压汞实验对低阶煤表征的适用性分析及校正方法

压汞实验在中-高阶煤的孔隙测试中得到了广泛的应用。然而对于低阶煤，由于其煤体疏松、易碎，压汞的增压过程会造成孔隙结构破坏，导致实验结果不准。为了准确评估压汞实验对低阶煤孔隙结构的损伤，选取褐煤和长焰煤为研究对象，同时利用压汞与核磁共振测试煤的孔径分布。结果表明，压实与凝胶化程度低的褐煤和长焰煤，压汞测试过程破坏了其大中孔的原生结构，从而导致中孔比例升高；同时受基质压缩效应影响导致微孔体积偏高。随着煤化作用增强，长焰煤较褐煤所受的影响逐渐减小。进一步通过氮气吸附实验对压汞高压段的测试结果进行校正，以消除基质压缩效应引起的煤体弹性变形所带来的误差，其中，褐煤压汞校正前测试误差为87%，而校正后仅为18%。实验研究表明，联合利用核磁共振测试、氮气吸附实验可显著提高压汞法用于低阶煤孔隙测试结果的准确性。      

准噶尔盆地南缘低煤阶煤储层可动流体及孔径分布特征

为分析准噶尔盆地南缘（简称准南）低煤阶煤储层可动流体、束缚流体以及孔径分布特征,对准南6个矿区6个煤样进行了高速离心和低场核磁共振实验。实验结果表明:准南低煤阶煤以吸附孔发育最优,其次为渗流孔和裂隙。建立束缚水状态的最佳离心力为1.380 MPa;结合饱和水状态和束缚水状态的核磁共振T₂谱,得到可动流体孔隙度为0.45%~1.89%,平均1.29%;束缚流体孔隙度为1.03%~7.45%,平均4.18%,可动流体孔隙度与渗透率呈幂指数关系（R2=0.935 8）。根据"离心-T_2C法"得到准南低阶煤孔隙半径主要分布在0.01~1 μm,平均孔隙半径为1.771 μm。      

新疆后峡盆地中–低阶煤煤层气成藏模式

低阶煤层气在国外有规模开发成功的案例,我国低阶煤层气资源丰富,但其勘探开发进展缓慢。新疆后峡盆地煤层气勘探程度较低,为进一步认识后峡盆地中–低阶煤煤层气成藏条件,指导勘探实践,根据研究区内地震、地质及已钻探井的煤岩分析化验和排采生产资料进行总结分析。结果表明,该区构造较为复杂,煤层厚度较大(4.1~24.3 m),发育较稳定,含气量差异较大(1.16~12.30 m3/t),物性较好,渗透率(1.61~13.30)×10?3 μm2,渗透性较好;并且存在热成因、次生热成因、混合成因及生物成因4种煤层气成因类型,结合构造演化、水文地质及煤层顶底板保存条件,形成了深层热成因、常规圈闭次生热成因及中浅斜坡生物气3种成藏模式,每一种成藏模式代表了不同的煤层气富集过程。认为研究区中–低阶煤煤层气在匹配的构造、水文及顶底板封盖条件下能够形成有利的资源富集区;3种成藏模式中,深层热成因及常规圈闭次生热成因成藏模式更有利于聚集成藏,其对应的区域是今后勘探开发有利区。      

基于测井信息的煤焦油产率预测方法研究

低阶煤低温干馏生成的煤焦油是重要有机化工原料,焦油加工精炼已作为近代煤化工的一个重要分支．为了建立煤焦油产率预测技术方法,服务于煤焦油地质储量评价,本文在文献调研基础上,遵循“地质约束测井、岩心刻度测井”原则,开展研究区煤焦油产率敏感因素分析,厘定与煤焦油产率相关地质参数,利用统计分析方法确定与煤焦油产率敏感的测井信息;利用多元回归分析方法和神经网络技术首次开展了煤焦油产率测井预测方法探索．研究表明,低阶煤的焦油产率普遍高于中高阶煤,对煤焦油产率敏感的地质因素主要有煤化程度（镜质体反射率）、温度和压力、煤质灰分与固定碳含量;对煤焦油产率敏感的测井信息主要包括补偿密度、自然伽马、电阻率等;分区开展多元回归建模可实现利用密度、自然伽马和电阻率测井响应对煤焦油产率预测;将神经网络技术引入煤焦油产率分区预测可行．研究成果对做好煤焦油地质储量评价具有重要的技术支撑作用．     

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。