AVO技术在煤层气勘探中的应用

现有研究成果表明,煤层气含气性和密度间存在负相关关系,煤储层的含气量与纵波速度、横波速度的变化密切相关.在达到AVO技术对地震资料的品质要求下,这种关系则可以通过AVO异常反演直观的体现出来.研究区韩试12井与合试5井的11#煤层正演模拟结果表明,韩试12井11#煤的AVO响应特征为反射振幅随偏移距增大而减小,其煤层顶板为负截距、正梯度,底板为正截距、负梯度,表现为典型的煤层气富集特征;而合试5井11#煤则无AVO异常响应,表现为低含气量,该解释结果与排采数据较吻合.韩试12井AVO的反演结果证明,依据截距、梯度数据体运算获得的AVO异常综合剖面图,可有效预测煤层气富集有利区域及部署煤层气高产井井位.     

基于常规炮检距地震数据预测黄陵矿区煤层气富集区

常规AVO技术预测煤层气,一般需要炮检距大于1.5倍煤层埋深。通过对黄陵矿区常规地震数据进行AVO异常分析,发现黄陵矿区具备明显煤层气AVO异常,而且在最大偏移距为煤层埋度1.11倍、入折射平均角为29°左右时,该区二号煤层顶板反射界面反射系数对入折射平均角的梯度达到最大值(0.1680)。由此认为叠前地震资料的最大偏移距只要接近、等于或略大于目的层深度,就足以反映振幅随偏移距的变化特征,即足以满足该区煤层气AVO反演对地震资料偏移距的要求。通过对常规地震资料的精细处理,对该区煤层富集区进行预测。黄陵矿区AVO异常解释主要基于垂直反演剖面和顺层反演切片,以此圈出约1.6km2、呈近南北向条带状分布的煤层气(瓦斯)富集区。截至2013年底,在生产巷道掘进过程中,已发现14处瓦斯涌出点与预测结果一致。     

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。     

川东南涪陵地区石炭系黄龙组地震异常特征及其意义

涪陵地区位于川东南探区北部,通过该区石炭系黄龙组地震剖面测线逐条解释,识别出了四种典型异常反射结构：①地震同相轴波峰、波谷均表现为中振幅～弱振幅;②地震同相轴下拉波峰振幅有强有弱,上部波谷反射呈现强振幅～中振幅;③地震反射同相轴明显下拉,同时下拉同相轴上部反射呈现中振幅～弱振幅、下部反射振幅减弱;④地震同相轴反射为弱振幅,近空白反射或弱波谷反射。基于岩溶单元发育理论模型及该区沉积特征,对四种典型地震剖面反射异常地质成因解释进行了地球物理正演模拟,结果显示了与实际典型地震反射结构相吻合的地震剖面特征。其分别代表了岩溶高地峰丛与浅洼发育;被泥质充填或半充填的溶洞或孔隙性非常高的储层发育;高泥质含量充填物,或低速度、未被完全充填的缝洞体发育;7 m～9 m及以下的黄龙组地层。同时,基于特殊剖面结构研究成果,对该区可能发育的新型储层类型进行了预测,有效地指导了该区下部油气有利储层的寻找。     

柳林地区煤层气开采动态及单井产量主控因素分析

柳林地区是我国煤层气勘探开发的热点地区之一,初步实现了煤层气商业化开发。根据柳林地区煤层气井生产数据,对气井产气动态进行了分析,按产量大小进行了气井统计,中产气井比例较高,为42.9%,高产气井占28.6%,低和极低产气井比例为28.5%。分析煤层气井排采曲线特征,总结归纳气井的产气模式有单峰式、高峰-稳定式和低峰-高峰-稳定式三类。从影响煤层气产能的构造、气含量、渗透率、煤层厚度、煤层埋深、水文地质条件等地质因素入手,分析了各地质因素对气井产能的影响,并建立各类因素与煤层气井产能的关系。研究认为:柳林地区煤层气井的高产条件并非受单一因素的控制,而是主要取决于多种有利地质主控因素的有机匹配、共同作用的结果。      

含煤地层AVO正演模型参数优选分析

采用GEOVIEW软件,选取顶底板为泥岩,中间为煤层（厚度变化范围0～30m）的三层介质作模型,通过改变中间煤层的厚度、处理采样率、子波等参数,并保持上下围岩参数不变的方式来讨论相关参数对AVO响应的影响,结果表明当处理采样率越高时,AVO截距和梯度精度就越高;子波采样率过低,会引起AVO截距和梯度值的扰动现象;当子波采样率提高到一定程度时,扰动现象消除;子波主频的大小决定了调谐效应的范围,提高地震波主频,有利于提高分辨率;子波长度的变化对AVO截距和梯度值求取影响不大。上述结论为AVO正演模型参数优选提供了依据,其最佳参数的选取可有效提高含煤地层AVO正演模型的精度。     

薄互层条件下围岩变化对煤层反射波的影响研究

为研究薄互层条件下围岩变化对煤层反射波的影响,以地震勘探中λ/4薄层范围内含煤地层为研究对象,建立围岩岩性、厚度与结构变化三类模型,基于薄层反射系数谱理论中Brekhovskikh方程,计算并总结围岩变化对煤层AVO曲线、属性及道集的影响。研究结果表明:λ/4范围内围岩岩性变化会对煤层AVO响应产生显著影响,其中顶板为砂岩会使得煤层AVO截距和梯度属性明显增大,顶板为泥岩会使得煤层AVO截距和梯度属性增大,且顶板岩性不同,对应的煤层AVO道集特征也会发生变化;λ/4范围内围岩互层结构和厚度变化会对煤层AVO响应产生一定影响,但是影响较小,其中围岩互层结构的变化会使得煤层AVO道集特征产生变化,围岩厚度的变化会使得煤层AVO截距属性产生变化;基于界面型的Zoeppritz方程不适用于薄互层含煤地层的正演模拟,应选取更适用于薄互层的Brekhovskikh正演方程或者其他模拟方法。      

沁水盆地南部煤层气井增产的储层生产控制探讨

以沁水盆地南部区块煤层气生产井的工程、测试、监测数据为依据,对影响煤层气井产能的储层生产控制因素进行了分析,探讨了优化储层生产控制、提高煤层气井产能的工程措施,重点研究了水力压裂工艺施工参数与煤层气井产能的关系,提出了有利于提高煤层气井产能的水力压裂工艺施工参数。结果表明：合理控制钻井液的密度与粘度,可提高煤层气井的产能;煤层气井的产能与固井工艺中的水泥浆密度与用量呈现负相关关系;水力压裂采用变砂比、控制压裂液、变排量等施工工艺和优化的工艺参数值可有效提高煤层气井气产量。     

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。     

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。      

调谐效应影响下的AVO属性在构造煤预测中的应用

针对构造煤分布范围预测难度大问题,分析了调谐效应影响下不同煤体结构的AVO属性特征,并利用该方法进行了鄂尔多斯盆地东缘某区块构造煤分布范围的预测。首先取典型的模型数据对原生煤、构造煤-I和构造煤-Ⅱ进行了AVO曲线和属性分析,发现煤层顶板比底板更适合做AVO属性的分析,且随着煤体破坏程度的增加,截距的绝对值增大,梯度的绝对值也增大;分别取5 m、7 m、10 m、12 m和15 m厚的煤层模型进行正演,发现煤层厚度变化时,虽然受到了调谐效应的影响,但仍然以煤体结构变化影响为主,并且AVO属性变化规律和无调谐效应影响时规律一致,即构造煤比原生煤截距绝对值更高、梯度绝对值更高,因而AVO属性能够用来进行构造煤的预测。将该技术应用于鄂尔多斯盆地东缘某工区8号煤层的构造煤分布区预测中,预测结果与井孔揭露结果一致。理论与实践证明,利用AVO属性进行构造煤分布区预测是可行的。      

Coalbed Methane Enrichment Regularity and Major Control Factors in the Xishanyao Formation in the Western Part of the Southern Junggar Basin

There are abundant coal and coalbed methane(CBM)resources in the Xishanyao Formation in the western region of the southern Junggar Basin,and the prospects for CBM exploration and development are promising.To promote the exploration and development of the CBM resources of the Xishanyao Formation in this area,we studied previous coalfield survey data and CBM geological exploration data.Then,we analyzed the relationships between the gas content and methane concentration vs.coal seam thickness,burial depth,coal reservoir physical characteristics,hydrogeological conditions,and roof and floor lithology.In addition,we briefly discuss the main factors influencing CBM accumulation.First,we found that the coal strata of the Xishanyao Formation in the study area are relatively simple in structure,and the coal seam has a large thickness and burial depth,as well as moderately good roof and floor conditions.The hydrogeological conditions and coal reservoir physical characteristics are also conducive to the enrichment and a high yield of CBM.We believe that the preservation of CBM resources in the study area is mainly controlled by the structure,burial depth,and hydrogeological conditions.Furthermore,on the basis of the above results,the coal seam of the Xishanyao Formation in the synclinal shaft and buried at depths of 700-1000 m should be the first considered for development.     

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。      

贵州水城矿区煤层气地质条件与可采潜力分析

水城矿区煤层气资源丰富,在分析矿区煤储层物性和含气性的基础上,估算了煤层气可采性参数,评价了煤层气的可采潜力。结果显示:水城矿区煤层顶、底板以及含煤地层上覆地层均为良好的区域性盖层,煤层气保存条件较好;矿区良好的煤岩、煤质特征和孔隙结构特征为煤层气的大量生成和富集奠定了基础;煤层气理论平均采收率为31.66%,可采资源量为1158×108m3,平均可采资源丰度0.98×108m3/km2,对煤层气开发较为有利;煤层的渗透性较低,可能对煤层气地面排采带来不利影响。建议矿区在煤层气地面开发工作中,注重煤储层渗透性的有效改善,并探讨矿井—地面开发结合的可行性。     

沁水盆地东缘洪水地区15号煤层储层特征研究

洪水地区位于沁水盆地东缘中部,15号煤层是该区主要的可采煤层之一,根据区内煤层气参数井测试数据、试井资料及煤炭地质勘查资料,对15号煤层储层特征进行了研究。结果显示：研究区15号煤层为高变质程度的贫煤,煤储层渗透率在0．047～0．1lmD,属低渗透率煤层,储层压力梯度为0．402～0．965MPa／lOOm,平均为0．672MPa／100m,属于欠压地层,煤层含气量为9．02—20．67m3／t,平均16．18m。／t,含气量较高。整体来看,研究区属于低渗透、低储层压力梯度和临储比,高含气量的煤层气富集区。     

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。      

沁水盆地寿阳区块3号和9号煤层合层排采的可行性研究

寿阳区块煤储层具有层数多、单层厚度小、产能低、开采难度大的特征,为降低成本、提高煤层气资源采收率,对该区主要目标层3号和9号煤层进行合层开采是制定开发方案时的首选。在系统分析煤层气直井合层排采的关键控制因素基础上,认为煤岩及顶底板岩石力学性质、储层压力梯度、临界解吸压力、渗透率、煤储层供液能力是合层排采的主控因素,根据区内煤层气井勘探开发资料及主控因素分析了区块合层排采的可行性,指出了适合3号和9号煤层合层排采的有利区域。     

我国煤矿区煤层气地面开发现状及技术研究进展

回顾了我国煤炭企业组织实施和合作开展的煤矿区煤层气勘探开发进程。经过三十多年攻坚克难、不懈努力,我国煤矿区煤层气地面开发技术研究、工程试验和产业发展均取得了可喜的成绩,不仅在山西晋城矿区首次取得国内外无烟煤的煤层气开发成功,实现了煤层气规模化商业化生产,而且在安徽淮北矿区取得了碎软低渗煤层顶板水平井开发煤层气技术的重大突破,实现了碎软低渗煤层的煤层气水平井单井的高产稳产;煤矿区采动区煤层气井开发在安徽淮北、淮南,山西晋城等矿区实现了规模化工程应用。同时,梳理总结了依托“十一五”—“十三五”国家科技重大专项项目,在煤矿区煤层气地面开发理论及技术研究方面取得的主要成果及其应用效果,包括:煤层气井密闭取心技术与设备、碎软低渗煤层地面煤层气垂直井强化增产技术、碎软低渗煤层顶板和煤层水平井分段压裂开发技术、多煤层分层控压合层排采技术、低煤阶低气含量煤层地面煤层气开发技术、煤层气井极小半径多孔旋转射流侧钻水平井技术,以及煤矿采动区煤层气产量预测技术等。在此基础上,根据全国煤矿区煤炭开采发展趋势和需求,提出今后煤矿区煤层气研究应重点关注3个方向:穿浅部采空区/采动区的深部煤层气与煤炭资源协调开发、低...