孔径结构、水分对低阶煤煤层气赋存的影响——以新疆地区侏罗系西山窑组褐煤为例

通过对新疆伊犁盆地和准噶尔盆地侏罗系西山窑组主力煤层样品进行了压汞法及低温液氮法实验,分析了煤岩的孔隙结构特征;利用煤样的甲烷等温吸附实验,研究了孔隙结构、水分对吸附气赋存的影响。实验和综合分析结果表明:低煤阶煤以中孔、大孔为主的孔隙特征决定了煤层气主要以游离状态赋存其中,水分是影响吸附气的重要因素。     

鄂尔多斯盆地东部煤岩孔隙特征实验分析

煤层气储层孔隙结构特征决定着煤层的吸附能力。利用低温氮吸附法和汞侵入法对鄂尔多斯盆地东部地区煤样的孔隙特征进行测试,并分别对煤样的低温氮吸附孔隙特征和汞侵入孔隙特征进行分析。在此基础上,综合两种实验的测试结果,对煤样的孔隙类型进行分类。压汞实验表明:压汞曲线和退汞曲线相似性较好,两者之间的间距很小,退汞效率达65%~75%;液氮实验表明:低变质煤孔以一端封闭的孔为主,随着煤变质程度的增加,先是较大的孔变为两端开放的孔,接着较小孔变为两端开放的孔,到了无烟煤阶段微孔也变成以两端开放的孔为主。综合两种结果,认为煤样的孔隙中以微孔和过渡孔为主,并且微孔和过渡孔是构成煤样孔隙容积的主要贡献者,大孔和中孔的总孔容所占比例较小。鄂尔多斯盆地东部煤岩的孔隙特征有利于煤层中气体的吸附,是煤层气储层的良好场所。     

昭通褐煤盆地煤层气富集规律及主控地质因素

随着美国粉河盆地煤层气商业开发的成功,褐煤盆地煤层气资源受到广泛关注。我国昭通褐煤盆地蕴藏着丰富的煤层气资源,开发潜力巨大。在分析煤层气分布规律的基础上,厘定了煤层气富集的主控地质因素,对煤层气资源开发潜力进行了评价。研究表明:昭通盆地褐煤演化程度低,煤层生气量少,且大量孔裂隙被水充填,煤层含气量低,预测埋深150 m煤层气含量为1.45 m3/t,埋深500 m煤层气含量为2.00 m3/t。研究区煤层气富集的主控地质因素包括煤层厚度、煤层埋藏深度、构造地质特征、煤层顶板岩性及封闭条件等。由于褐煤煤化程度低,煤层生气量少,加之盆地内煤层埋藏深度不大,易遭受氧化,致使煤层含气量较低,但盆地内煤层厚,赋存的煤炭资源量大,单位面积内煤层气资源丰度高,为煤层气富集提供了良好的内部条件;同时盆地沉积后期构造相对稳定,煤层顶板为粘土及砂质粘土,封闭条件较好,有利于煤层气的保存。     

鸡西盆地梨树镇坳陷城子河组煤岩物理力学特性实验研究

鸡西盆地煤炭资源丰富,其南部的梨树镇坳陷城子河组厚度大,含煤性好,是煤层气勘探开发的重点区域。为了解该区煤岩物理力学特性,选取城子河组23#煤层岩样进行实验研究。通过测定岩样的泊松比、弹性模量、内聚力以及内摩擦角等力学参数,确定该层煤岩具有低弹性模量、高泊松比和大脆性的特性。分析煤岩物性参数得出:随着应力增加,煤岩渗透率呈指数下降,不利于煤层气的开采,而温度对煤岩渗透率影响较小;煤岩的孔隙度主要集中在3.6%~6.1%,平均约4.98%,程度偏低,中孔和小孔比较发育;低阶煤和中阶煤煤样的排驱压力相差较大,中阶煤煤样压力值较小,渗透性好;结合中值半径和退汞效率的实验数据,显示该区煤储层的渗透性整体较差。     

澳洲Bowen-Surat盆地煤层气富集规律及主控因素

澳大利亚是世界第四大煤炭生产国和世界上最大的煤炭输出国。2000年后,澳大利亚煤层气产业快速发展。Bowen-Surat盆地是澳大利亚最大的煤层气盆地。应用石油地质综合分析方法,总结了Bowen-Surat盆地的石油地质特征,进而分析了该盆地煤层气富集规律:平面上,煤层气富集在Taroom槽和Chinchilla-Goondiwindi斜坡中;剖面上,煤层气富集在二叠系Blackwater群和侏罗系Walloon组煤层中。针对煤层气藏在平面和剖面上的分布特点,结合沉积体系、气源岩、煤阶、孔隙度和渗透率等因素进行相关性分析,认为有8个因素主要控制了煤层气藏的分布,即:沉积控类型,气源控范围,煤阶、埋深和孔渗控含量,构造封闭控层位。      

鄂尔多斯盆地东缘含煤地层水动力条件及其控气作用

      鄂尔多斯盆地东缘南北跨度大,含煤地层水动力区域分布规律不明。基于含煤地层含水层分布及孔渗条件、煤层气
井产水量、产出水化学及同位素特征、煤层甲烷浓度等的分析,探讨了区内煤层气生成和富集的水动力条件控制作用。结
果显示,砂岩含水层北部较南部发育,北部孔渗条件好于南部;太原组灰岩含水层在三交-吉县地区最为发育,导致山西
组煤层含气量高于太原组;煤层气井产水量及产出水钙、镁离子含量北部高于南部,煤层含气量与矿化度呈正相关关系。
分析认为,该区含煤地层水动力条件在北部较南部活跃,北部地区的山西组水动力强于太原组,三交-吉县地区太原组水
动力强于山西组 ;在保德以南的中- 高煤阶区,地下水弱径流－滞留带有利于煤层气富集 ;在保德及其以北的中－低煤阶区,
较活跃的水动力条件和良好的封盖条件为次生生物气的生成和富集提供了关键条件。     

煤层气钻井过程中钻井液对煤岩储层损害评价

针对煤层气钻井过程中钻井液的侵入可能给煤岩储层造成的损害,选用宁武盆地9号煤和现场用钻井液为研究对象,开展了煤样钻井液动–静态损害评价、毛细管自吸、应力敏感性评价等实验。钻井液动–静态损害评价表明,钻井液滤液损害是造成煤层渗透率下降的主要原因;与地层水相比,煤样对钻井液的自吸能力强且吸附滞留严重,导致液相返排率偏低;钻井液作用后弱化煤样力学性质强化了煤样应力敏感性。结合水敏、碱敏、润湿性评价和扫描电镜分析结果,指出钻井液作用后煤岩裂隙堵塞、润湿性差异和钻井液吸附是钻井液造成煤层损害的主要因素。      

平顶山煤田煤储层物性特征与煤层气有利区预测

通过对平顶山煤田采集煤样的煤质、煤岩显微组分、煤相、煤岩显微裂隙分析, 低温氮比表面及孔隙结构和压汞孔隙结构测试, 研究了该区的煤层气赋存地质条件、煤层气生气地质条件和煤储层物性特征.并采用基于GIS的多层次模糊数学评价方法计算了该区的煤层气资源量, 预测了煤层气资源分布的有利区.研究结果表明, 该区煤层气总资源量为786.8×108m3, 煤层气资源丰度平均为1.05×108m3/km2, 具有很好的煤层气资源开发潜力.其中, 位于煤田中部的八矿深部预测区和十矿深部预测区周边地区, 煤层累计有效厚度大, 煤层气资源丰度高, 煤层埋深适中, 同时由于该受挤压构造应力影响, 煤储层孔裂隙系统发育、渗透性高, 是该区煤层气勘探、开发的最有利目标区.      

鄂尔多斯盆地东北缘保德地区煤层气成因

       鄂尔多斯盆地东北缘保德地区煤层气井组试采取得较好效果,但煤层气成因尚未形成统一认识,影响到对区域煤层 气勘探开发潜力的进一步认识。本文基于各类煤层气样品组分和稳定同位素的分析,对其成因进行了探讨。结果表明,煤 层气组分以甲烷为主,重烃浓度极低;δ13CCH4明显偏轻,部分δ13CCH4和δDCH4分布在热成因与二氧化碳还原型生物成因气过 渡区间;δ13CCO2相对较重,且与δ13CCH4之间存在负相关关系。分析认为,该区煤层气具有混合成因,以热成因气为主,兼 具生物成因气的特征,生物甲烷形成于二氧化碳还原途径,煤层水的化学和动力条件以及煤岩孔渗条件有利于产甲烷菌的 大量繁殖。     

鸡西盆地梨树镇坳陷煤层渗透率展布特征

应用JHCF智能岩心流动测试仪,对鸡西盆地梨树镇坳陷的煤层,分别进行了恒定温度不同有效应力、以及恒定有效应力不同温度的渗透率敏感性试验,通过对试验所得数据整理分析,获得了煤层渗透率随温度和有效应力的变化规律,煤层渗透率随有效应力的增大呈指数式下降,而随温度的变化不明显,因此建立了煤层渗透率与地应力场和温度场关系的数学物理方程。利用数值分析方法,基于前人关于梨树镇坳陷的地质构造及应力场演化的研究,构建了区域煤层气储层的三维地质模型,计算了区域地应力场和温度场,结合煤层渗透率与地应力场、地温场关系数学物理方程,反演了区域渗透率的展布特征,为鸡西煤层气有利区选择提供了指导。      

云南恩洪地区煤储层孔裂隙特征及孔渗性分析

研究煤中孔隙和裂隙,对煤层气勘探开发至关重要。云南恩洪地区煤层气资源丰富,具有较好的开发前景。通过多种测试手段对该区煤层气储层的孔隙、裂隙进行了表征,分析了煤储层的孔渗特征,并探讨了煤中显微组分及不同类型的孔隙对储层孔渗性的影响。研究结果表明:恩洪地区煤层厚度大,煤级适中,微小孔发育,吸附能力强,有利于煤层气的吸附;渗流孔隙结构单一,非均质性不高,渗流能力相对较好,显微裂隙以较小微裂隙(D型)为主,定向性和连通性较差,可能造成渗流通道不连续和受阻等问题,导致渗透性变差,对将来煤层气的开发产生不利影响。      

新疆昌吉市硫磺沟煤矿三井田煤层气赋存规律分析

新疆昌吉市硫磺沟煤矿区内含煤丰富,对其煤岩特征、煤样元素含量特征及煤样瓦斯参数的详细分析表明,煤层气含量较为丰富。通过对研究区的地质构造、煤层埋深、围岩性质、水动力因素和沉积体系域等方面的具体分析研究,总结出本区具有煤层气赋存的有利条件,为煤矿的安全生产及煤层气勘探与开发提供了指导。     

西峰矿区煤层气井产出水地球化学特征及排采状况分析

西峰矿区是鄂尔多斯盆地中生界煤层气开发的探索区块之一,目前已施工多口煤层气探井。本文根据其中的5口煤层气井资料,分析了该区煤层气井产出水地球化学特征和煤层气井排采状况。研究揭示,该区地层水矿化度介于52~94g/L之间,平均68g/L,矿化度极高,具有卤水的典型性质;地层水呈微酸性,属于NaHCO3水型。研究认为,高矿化度指示地下水处于滞留或流动极为缓慢的状态,一方面有利于煤层气的保存,另一方面可能降低煤层对甲烷的吸附能力而导致含气量受损,同时也不利于次生生物气的生成,这可能是本区煤层含气量偏低的重要原因。该区域煤层气井产水量较高,主要是由于目的煤层上部洛河组砂岩含水层富水性较强,承压水头高,同时该区地下水矿化度高,呈微酸性,对煤层气井生产管柱造成腐蚀,导致煤层气井频繁停机,对煤层气井的连续排采造成很大影响。     

煤体导水系数及其变化规律的实验研究

介绍了三轴应力状态下测定大煤样导水系数的实验装置与实验方法。对全国18个主采煤层煤样的导水系数测定结果表明,煤体的导水系数随体积应力的增加呈负指数规律衰减,随孔隙水压力的增加呈正指数规律增加;在统计意义上,煤体的导水系数与煤的变质程度相关,但也受煤层的赋存条件与结构特征的影响,应在实验的基础上评价煤层的渗透性能。研究结果对煤层注水、瓦斯抽放和煤层气开发等工程实践具有一定的意义。     

鄂尔多斯盆地紫金山地区煤孔隙分形规律及其主控地质因素分析

通过对鄂尔多斯盆地东北缘紫金山地区气-肥煤样的孔隙结构测试,在重点阐述主煤层孔隙发育特征及分形规律的基础上,分析其主控地质因素,并挖掘了分维特征所暗示的煤层气可采潜力信息。结果表明:紫金山地区煤孔隙率整体偏低,孔隙结构以微孔为主,过渡孔与大孔次之,中孔最少,其中微孔孔容及孔比表面积贡献率最大,反映主煤层有利于煤层气的储集。基于压汞曲线将本区煤孔隙划分三种类型,结合压汞参数分析,指出8+9~#煤开放孔较多、孔喉分布比较集中且相对较大,比4+5~#煤更有利于煤层气渗流。基于压汞数据分形分析,将研究区煤样吸附孔与渗流孔界限确定为100 nm。孔隙分形特征受变质程度影响较大,4+5~#煤以深成变质作用为主,8+9~#煤则受到相对较强的区域岩浆热变质作用。其中深成变质作用有利于煤吸附能力的增加,而区域岩浆变质作用能够有效的改善煤孔隙结构,增强孔隙连通性,提高煤层的解吸、扩散、渗流能力。此外,分形特征还受灰分产率与煤岩组分的影响。结合含气性等参数分析,在资源量相近时,8+9~#煤具有较高的可采性。     

沁南高煤阶煤层气井排采机理与生产特征

煤层气排采技术和排采工作制度的正确与否对煤层气井的产气量和服务年限有很大影响。通过对“沁南煤层气开发利用高技术产业化示范工程——潘河先导性试验项目”36口井排采过程的分析和跟踪研究,认为煤层气井的排采过程分为几个不同阶段,且不同阶段间的转化主要受控于含水饱和度和气-水相对渗透率的变化;煤层气井通常会有3个产气高峰,并探索了一套适合示范区煤层气井3号煤排采的工作制度。这些成果对今后示范区煤层气井以及其他同类型盆地中煤层气井的排采生产,都具有重要的示范意义。      

鸡西盆地煤层气控气地质特征及有利区分布

为评价煤层气资源开发潜力,对鸡西盆地煤岩的煤质、显微组分、显微裂隙、等温吸附及压汞孔隙结构进行了分析测试,结合钻井资料、瓦斯解吸、瓦斯涌出量及煤与瓦斯突出的资料,研究了该区的煤储层地质及储层物性特征,并分析了煤层气资源的控气地质控制因素--构造、水文及顶底板封盖性。平麻逆冲断裂带及其附近的挤压揉皱构造有利于煤层气赋存,敦密断裂为导气断裂,不利于煤层气富集。水文控气主要分为3类：水力运移逸散控气作用、水力封闭控气作用及水力封堵控气作用,其对煤层气的富集控制作用迥异。顶盖板封盖性研究表明,穆棱组上部巨厚泥岩对煤层气有着良好的封闭性。基于GIS的多层次模糊数学评价方法计算了鸡西盆地城子河组的煤层气资源量,预测了煤层气有利区分布。结果表明, 鸡西盆地城子河组的煤层气资源总量为1 334.52×10⁸ m³,平均资源丰度为0.42×10⁸ m³/km2。鸡西盆地北部坳陷的麻山矿-鸡西-东海-黑台一线,以及南部坳陷的中心地带,是煤层气勘探开发的最有利区域。     

沁水盆地南部煤层孔隙-裂隙系统及其对渗透率的贡献

基于常规孔渗测试、核磁共振、扫描电镜等分析,研究了沁水盆地南部煤储层孔隙-裂隙系统发育特征及其对渗透率的贡献。结果表明,煤样孔隙结构以吸附孔为主,渗流孔发育相对较差,可动流体孔隙度很小;多数煤样A类和B类较大裂隙所占比例不高,C类和D类较小裂隙较为发育;大孔孔隙度和微裂隙发育程度对渗透率影响最大。但本区煤样大孔孔隙度低,裂隙多被矿物充填,孔隙、裂隙之间连通性较差,对煤储层渗透率的贡献较小;多期发育的宏观构造裂隙可能对煤储层渗透性起到一定的改善作用。     

延川南地区煤层气储层地质特征研究

鄂尔多斯盆地煤层气含量丰富,是我国煤层气勘探开发的重要区块。为搞清该区煤层气的富集规律,通过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、煤岩特征、煤层特征,煤的孔隙特征及渗透性特征,认为本区具有煤层气勘探和开发潜力的煤层2号煤层及10号煤层。并根据其中一口井所获得工业气流的实际情况得出,延川南区块具有良好的煤层气勘探和开发的潜力。     

煤层气群井排采地层水来源判识及其意义

为指导煤层气生产区煤层气井排采,以沁水盆地南部樊庄区块生产监测区为例,通过系统采样测试分析了不同时间节点煤层气井产出地层水样的离子浓度变化特征、溶解性总固体、电导率和总硬度的变化特征,判识了产出地层水的水质类型和水化学相。研究表明:产出地层水的离子浓度、溶解性总固体、电导率和总硬度呈现出波动性变化的特征,具有明显的一致性,地层水中离子浓度除受地层水来源、矿物和离子性质影响外,还受区域井间干扰形成条件下煤层气井产出地层水的流体场影响。产出地层水质类型主要为HCO3—Na型,部分为Cl—Na型,产出地层水水化学相主要为煤层水,部分煤层气井产出地层水水化学相为顶底板围岩水(砂岩或泥岩水)或混有顶底板围岩水的煤层水。生产监测区煤层气群井排采地层水来源的判识有利于指导煤层气生产区排采控制。