晋城煤层气藏成藏机制

通过晋城煤层气的规模开发、压裂煤层气井的解剖、井下煤层瓦斯抽放、构造地应力场研究、煤储层大裂隙系统“CT”式解剖与煤层气封闭保存条件研究, 发现3#煤储层内部存在大量煤层气包, 构造微破裂作用促使煤层气包之间广泛合并联通, 煤层气包内部储层的非均质性弱化, 渗透率增加, 煤层气包内部的游离气体比例增加, 流体压力系统边界逐渐清晰并形成煤层气藏. 揭示煤层气藏的成藏机制, 认识煤层气藏的内部细节特征, 促进了该区的煤层气开发技术进步, 提高了井下煤层瓦斯的抽放效率.      

下保护层开采上覆煤层产气机理及规律

通过理论研究分析了采动区煤层裂隙特征、煤层气赋存特征和煤层气运移特征,揭示了煤矿采动影响下上覆被保护煤层产气机理。分析认为采动区煤层产气机理与常规煤层气产气机理不同,一是采动区煤层基质孔隙大、内部裂隙多、离层裂隙发育。二是采动区煤层气解吸快、解吸量大、水中溶解气少。三是采动区煤层气运移以气体单向流为主,评价渗透性指标为透气性系数。在收集大量采动区煤层气井产气数据的基础上,研究了产气机理对产气规律的影响。采动区煤层气井产气规律与常规煤层气井相比,具有产量提升快、产气峰值高的特点,整体呈现先迅速增大后逐渐减小趋于平稳的规律。结合采动区煤层产气机理研究,分析认为气产量提升速度快是由于煤层裂隙迅速增多且气体在裂隙中以气相单相流运移为主,产气峰值高是由于储层压力快速下降使煤层气加速解吸,短时间内在井筒附近聚集大量游离气。     

恩洪煤层气盆地构造特征

研究煤层气开采条件,首先要解决构造问题,而构造机理研究又是解决构造问题的核心。煤层具有天然裂隙系统,煤中的裂隙系统(割理)的形成、煤化作用与当地的构造特征密切相关,裂隙系统的好坏是开采煤层气的关键。本文研究恩洪盆地的构造和应力场特征、构造分区、优选区块,为煤层气的开发提供靶区,并为开发提供有力的技术支持和科学依据。     

洪山殿矿区煤层气富集条件

洪山殿矿区煤炭资源丰富,是湖南省近期煤层气开发的优先靶区之一。矿区含煤地层为晚二叠世龙潭组上段,煤类以贫煤为主,含有少量无烟煤,煤层镜质组含量高,微裂隙发育,顶底板封闭性好,地下水活动弱,特别是区内向斜构造发育,都为煤层气的富集提供了条件。矿区煤层气井测量显示,煤层气平均含气量16．04m^3/t,属极富气煤层。根据矿区构造发育特征,认为在向斜转折部位和未被裂隙破坏的背斜顶部,煤层气相对富集,是今后勘探开发重点研究区域。     

铁法煤田煤储层渗透性预测

煤储层的渗透性预测是煤层气开发前必须的储层评价工作。评价方法是依据围岩节理及煤层裂隙的宏观、微观统计分析,寻找区内裂隙发育带及其走向,预测高渗透区的分布。     

煤矿井下水力压裂范围微震监测技术及其影响因素

水力压裂是煤层气开发过程中增透增产的重要技术,压裂影响范围直接关系到水力压裂方案的设计和优化,而井下煤层水力压裂范围监测是亟待解决的技术难题。为了获取井下煤层水力压裂影响范围,根据压裂时煤层及其围岩的物性变化特征,采用井下微震监测技术对某煤矿3个煤层气井的压裂影响范围开展了监测,并且利用传统的钻孔观测法对监测结果进行了检验。结果表明:利用井下微震监测技术能够获得煤层钻孔水力压裂破坏范围,但是由于煤层较软,地震波衰减大,压裂区围岩或煤层破碎严重不利于裂隙的产生和扩展等,接收到的微震事件较少,因此微震监测结果圈定的压裂破坏范围比钻孔观测法小。     

铁法矿区煤储层裂隙系统评价与渗透率预测研究

通过对铁法矿区矿井实际资料的研究,依据围岩节理及煤层裂隙的宏观、微观统计分析,探讨了煤储层孔裂隙的发育特征,对该区储层渗透率进行了预测.认为区内褶曲发育,褶皱轴部地带为裂隙发育带,煤层裂隙发育,连通性好,具备储层渗透性好的优势;受区域构造应力场控制,裂隙发育表现出明显的方向性,主裂隙发育的NW方向为渗透性优势方位.     

重庆观音峡矿区新店子井田煤层气赋存影响因素及开发模式研究

基于煤层气赋存及开发理论,运用煤层煤心含气量等测试手段,以重庆观音峡矿区新店子井田为研究对象,对煤层气赋存影响因素进行了分析研究,并优选出适合于研究区的煤层气开采利用模式。研究认为,煤化程度、地质构造、围岩物性及封盖能力、煤层埋深、煤层厚度、水文地质条件是影响煤层气赋存的主要因素,其中煤层埋深起主导作用,煤层埋深与甲烷含量呈显著正相关关系,其次是区内压扭性断裂构造较为发育,构造应力相对集中的断层附近煤层甲烷含量明显高于其他区域。研究区开发层段的煤储层属超压、较高渗透率储层,层数多,倾角较大,高角度沿煤层钻井、排水降压增渗的开采技术更适合研究区的煤层气开发。     

沁水盆地樊庄区块构造作用对煤储层裂缝发育的影响

根据樊庄区块主力煤层煤体结构和煤储层裂缝发育特征,结合构造变形分布规律以及现代构造应力场模拟,深入分析了构造作用对煤储层裂缝非均质性的控制机理。研究区褶皱构造比较发育,主要为轴向近NS的宽缓褶皱,褶皱轴部构造裂隙发育,对煤储层有利;煤层中断裂构造非常发育,以正断层为主,越靠近断层,煤层破碎越明显,裂隙越发育,但在寺头断层附近为强烈变形的软煤发育带,对煤储层不利。运用ANSYS有限元模拟软件模拟了研究区现代构造应力场分布特征,垂直主应力大小与煤层埋深正相关,随垂直主应力增大,裂缝则趋于闭合;最大水平主应力方向与煤储层主裂隙发育方向平行,所以主应力差值越大,越利于煤储层裂隙的开启。     

寿阳区块马首区段煤层气地质特征及储量估算

通过对寿阳区块马首区段地质条件、煤层赋存特征、煤层气含气性、渗透性、解吸/吸附特征等研究,认为该区段构造简单,岩层覆盖条件较好;水文地质条件简单,地下水缓流或滞流有利于煤层气富集;主采煤层发育基本稳定,埋藏深度适中;煤层气含量较高,主要在6~16m3/t;煤层割理裂隙发育,整体渗透率较高,非均质性较明显;煤储层处于欠压状态、实测含气饱和度较低、原地应力较低,整体上适合进行煤层气开采。在此基础上估算了煤层气资源储量,并优选区段的中、北部为煤层气开发的有利区。     

山西省石楼北区块构造应力场对煤层气分布的影响

通过对石楼北区块岩层与煤层中大量的节理产状分析,厘定了4套节理配套关系,并在此基础上恢复了4期构造应力场特征。研究认为:本区的节理走向以NWW—NNW、NNE—NE向为主,为燕山期NW—SE向和喜马拉雅期NE—SW向的构造应力作用下形成。多期构造应力的共同作用形成了煤层大密度割理,且煤层一组主要割理方向与现代应力场最大主应力方向较为一致,促进了煤割理的张开,提高了渗透率。煤层与围岩中节理产状的偏差,且节理裂隙中充填方解石,为煤层气的封闭与保存提供了有利的地质条件。煤层上覆岩层较软且节理密集时容易出现低应力差,造成煤层气富集,据此预测了研究区煤层气富集区。     

近直立煤储层裂隙系统及优势渗流通道特征研究

为系统研究近直立煤储层裂隙系统发育特征,利用新疆库拜煤田中部近直立煤储层地表出露良好和生产矿井煤储层裂隙便于观测的有利条件,采用地表高精度构造裂隙填图和矿井煤储层裂隙观测技术,结合实验室扫描电镜和偏光显微镜观测方法,研究了近直立煤储层宏观和微观裂隙系统的发育特征。研究发现该区层面裂隙和外生裂隙延伸长、宽度大,是煤层气运移的优势渗流通道。同时分析了不同埋深条件下地应力场状态,阐明了研究区3种优势渗流通道分布特征为:(1)670 m以浅,优势渗流方向为NNW、NNE向;(2)670 m左右,优势渗流方向为近EW、NNW和NNE向;(3)670 m以深,优势渗流方向为近EW向。解释了层面裂隙、外生裂隙、内生裂隙和微裂隙的形成原因,揭示了渗流通道的形成模式,为研究区煤层气的勘探开发提供了地质依据。     

煤层气富集高产的主控因素

对煤岩的生储气能力、煤储层渗透率、煤层气保存条件等影响煤层气高产富集的主控因素进行了分析。煤岩组分和煤变质程度是影响煤层生储气能力的主控因素。煤层的储气能力与温度、压力、灰分及水分含量等亦有关。煤层的渗透率取决于煤层本身的裂隙系统,而裂隙的发育程度又与煤变质程度及构造活动的强弱相关。煤层气的保存则取决于顶底板的封盖能力、构造活动、水动力环境等条件。煤层气成藏条件是煤层气基础地质研究中的核心问题,应加强研究。     

地震技术在煤层气勘探开发中的应用现状与发展趋势

地质研究程度欠佳是造成我国煤层气开发投入/产出效率偏低的重要原因之一,当前大量的低产煤层气井是对不利的地质因素认识不清引起的。基于对煤层气富集主控地质因素的地球物理响应特征分析,认为构造、煤层厚度、煤体结构、裂隙系统等在地震弹性参数上均有明确的响应特征,但煤层含气性响应微弱,地震预测难度大。依据当前地震勘探技术发展现状,提出在三个层次上开展煤层气地震技术的研究与攻关:1)充分发挥采集、处理、解释等地震技术在构造勘探中的优势,大幅提高煤层赋存形态及构造的控制精度;2)加强井震联合反演、属性分析等技术研究,开展煤层厚度、围岩(岩性组合)、煤层宏观结构等岩性预测;3)开展煤层含气性、裂隙系统、煤体结构、地应力等煤层储层物性的岩石物理测试及地震预测方法的研究。     

浅埋煤层过沟开采覆岩裂隙与地表裂缝演化规律数值模拟

浅埋煤层过沟开采在陕北矿区普遍存在,严重威胁着矿井安全生产和生态健康发展。覆岩采动裂隙及地表裂缝的发育是岩体微裂隙的延伸和扩展的结果,为更加系统地研究浅埋煤层过沟开采覆岩微裂隙的演化规律,以陕北安山井田125203工作面为背景,根据现场沟道剖面及钻孔资料,采用Particle Flow Code (PFC)数值模拟平台构建颗粒流数值采煤模型,模拟分析覆岩微裂隙的发育特征、数量变化规律和力链演化特征,揭示微裂隙的发育规律和地表裂缝发育机理。结果表明:浅埋煤层过沟开采过程中,覆岩微裂隙发育表现为“产生–延伸和扩展–聚合成群–贯通成缝”的动态演化过程;根据微裂隙的基本发育特征及分布规律,可将发育全程划分为非连续跳跃式、连续贯通式和横向扩展式3个微裂隙发育阶段;覆岩微裂隙数量随工作面推进距离的增大而增多,非连续跳跃式和连续贯通式发育阶段呈现指数增长特征,分别累计发育微裂隙547和2 867条,覆岩微裂隙逐渐发育至地表;横向扩展式发育阶段呈线性增长特征,累计发育微裂隙11 705条,微裂隙数量随岩层高度的增大而减小;覆岩力链演化过程中,强黏性力链的破坏致使微裂隙发育,局部产生应力集中,强黏性力链拱自下而上逐渐破坏并贯通至地表,导致微裂隙延伸发育至地表形成地裂缝,力链在未贯通岩层的微裂隙两侧和尖端及地表裂缝两侧形成强力链区,微裂隙处形成弱(无)力链区。该研究成果可为陕北矿区浅埋煤层过沟开采覆岩及地表损害防控提供理论指导。      

准噶尔盆地低煤级煤层气成藏地质特征

从煤层气控制因素入手,对准噶尔盆地的煤层气成藏特征和煤层气藏的分布进行了分析,认为准噶尔盆地是西北地区主要的聚煤盆地,煤层厚度大、煤层层数多、煤级低,具有典型低煤级煤层气盆地的特征。准噶尔盆地煤层气资源量很大,南缘无论是井下还是地表,煤层气显示都很活跃。准噶尔盆地低煤级煤层气成藏模式是盆缘陡坡和缓坡模式。通过构造、水文地质特征分析对准噶尔盆地划分出乌鲁木齐河—白杨河煤层气藏、昌吉南煤层气藏、四棵树煤层气藏、小拐煤层气藏、克拉玛依煤层气藏、乌尔禾煤层气藏、彩南—大井煤层气藏,这些区域是开展煤层气勘探的有利区块。     

阜新盆地刘家区煤储层综合分析

在对阜新盆地刘家区构造演化及构造特征、煤层发育特征、煤的化学成分及排采试验资料分析的基础上,对研究区煤层气含量、煤的吸附性、煤层渗透率、煤储层压力、临界解吸压力、煤体结构、煤层气产出特点进行了综合研究。认为研究区煤层分布广、厚度大、丰度高,煤的吸附能力强;而且埋深与辉绿岩侵入体是控制煤层气含量的主要因素,成煤后期构造运动是影响煤储层渗透率的关键因素。煤层气开发有利区应在向斜翼部和岩墙、岩床附近煤变质程度高的区域。     

阜康矿区煤的孔隙与裂隙特征

煤的孔隙与裂隙是煤层气赋存的空间也是煤层气运移和产出的通道。在新疆阜康矿区三工、建江等7对矿井巷道煤层裂隙观测统计的基础上,采用宏观煤岩分析、显微煤岩分析、压汞实验与煤的孔隙结构分析等方法,研究阜康矿区煤层孔隙与裂隙特性,评价煤层气赋存特征与渗透性。结果表明:阜康矿区煤层孔隙发育以微孔和小孔为主,孔容和比表面积较大,有利于煤层气的吸附和解吸;裂隙发育具有非均质性,矿区西部裂隙最为发育,东部次之,中部不发育;煤岩组分中镜质组的增加会使微小孔增多,有利于煤层气的吸附;中孔孔容对孔隙度具有控制作用;阜康矿区煤层的孔隙率随着镜质体反射率的增大呈增大的趋势。研究结果对新疆阜康矿区煤层气的勘探开发具有一定的理论指导意义。      

构造煤煤层气及裂隙的测井响应和敏感参数分析:以沁水盆地郑庄地区为例

基于测井资料划分煤体结构对于煤层气勘探开发比较重要。通过对沁水盆地郑庄区块80口井测井资料的分析,总结了该地区3#、15#煤层各测井参数响应分布特征及其典型特征值范围,依据研究区情况将煤体结构划分为3类:原生结构煤、碎裂状构造煤、碎粒或糜棱状构造煤。针对这3种煤体结构类型及夹矸层确定了相关的测井响应典型特征值范围,认为对于煤层气储层及其裂隙判别的敏感参数依次为体积密度、深侧向电阻率、声波时差、井径、自然伽马、中子孔隙度等;通过判断深、中、浅3个电阻率值的差异识别裂隙发育程度,并建立了几种煤体结构类型的测井响应敏感参数及裂隙发育特征模式。     

湘中下石炭统测水组煤层气储层特性研究

从煤岩煤质、含气性、吸附特征、裂隙发育及渗透性等方面对湘中下石炭统测水组煤层气储层(煤储层)特性进行论述。研究表明煤储层为明显的富镜质组煤,随温度、压力的增加吸附量增大。区内煤层最大含气量为41.91m3/t,以新化芦毛江至金竹山一带为中心,包括芦毛江、冷水江、渣渡、金竹山等矿区,高富集区基本呈东西向展布。但受煤阶的影响,煤层内生裂隙发育程度明显低于龙潭组煤层,同时由于煤层煤体结构连通性差以及多起构造运动形成细小的煤粉常充填于构造裂隙中,降低了煤层的渗透性。针对上述煤储层特点,指出加强对具有上封下开裂隙系统以及原生结构煤和碎裂煤整层发育地区的煤层气勘探尤为重要。