煤层气井合层开发层间干扰分析与合采方法探讨 ——以平顶山首山一矿为例

多煤层合层开发是提高煤层气井单井产量的关键技术,然而工程实践中大部分煤层合采存在层间干扰问题,致使合采产气量提升不明显。为了提高合层开发煤层气井的产气量与开发效率,以平顶山首山一矿煤层气合采四2煤层和二1煤层为例,基于煤层气赋存的地质条件,分析了合采层间干扰的影响因素及干扰规律,并提出了煤层合层开发层间干扰的控制方法。结果表明:造成四2煤层和二1煤层合层排采产量低的主要因素是储层压力梯度、临界解吸压力和渗透率。其中,两层煤的储层压力梯度分别为1.05 MPa/hm和0.519 MPa/hm;渗透率分别为0.25×10–3 μm2和1.4×10–5 μm2;临界解吸压力分别为1.16~1.69 MPa和0.40~0.46 MPa;另外,两煤层间距大,平均170 m左右。以上主要影响因素差异,造成两层煤合采时层间矛盾突出,干扰严重,总体产量低,井组煤层气开发效率低。基于现状问题,探索提出大间距多煤层大井眼双套管分层控制合采工艺方法,以实现两层煤分开控制达到合采产能叠加的目标,从而提高煤层气井合采产量和开发效果。研究认识将为平顶山及类似地质条件的矿区多煤层煤层气高效合层排采提供新的技术途径。      

软煤和硬煤的甲烷吸附扩散特性对比

研究煤的吸附和放散特性,对于查明煤与瓦斯突出中甲烷的作用,提高煤层气采收率或矿井抽采率具有重要作用。通过自行研制的实验装置,对河南新安矿和平煤一矿软煤和硬煤甲烷吸附和扩散的性质、相同吸附压力下的吸附量和Langmuir吸附常数的差异进行分析,阐明煤表面能的控制因素,查明煤在初始解吸时刻的扩散系数。结果表明,同一煤层中软煤比共生的硬煤具有更大的Langmuir吸附体积,在同一吸附压力下同阶煤的吸附量与煤的软硬和吸附压力有关,软煤和硬煤的表面能与煤阶有关,短时间解吸时软煤扩散系数大于硬煤,长时间解吸后硬煤的扩散系数大于软煤,且软硬煤的扩散系数均随解吸时间延长和吸附平衡压力的增加而减小。      

河南省石炭——二叠纪含煤地层含煤性

石炭－二叠纪地层是河南省主要含煤地层，作者对该含煤地层的含煤性研究是建立在煤层对比的基础上，该文阐述了煤层的层数，厚度，结构变化以及煤层的可采程度等含煤性特征，对于煤层可采程度评价，划分为：可采，局部可采，偶尔可采和不可采等组别；对于煤田和矿区可采程度评价，划分变普遍可采，基本可靠，零星可采用非可采等组别。     

沿抽采井筒的煤储层渗透率模型研究

渗透率是表征瓦斯流动的重要参数,为保证煤矿瓦斯安全高效抽采,有必要探究距抽采井筒不同位置处煤层瓦斯渗流演化特征。然而,瓦斯抽采过程中伴随有效应力、煤基质对瓦斯的吸附/解吸能力以及煤储层温度的不断变化,甚至出现抽采损伤,使得煤层瓦斯运移行为异常复杂。为探究抽采过程的煤层瓦斯渗流特性,在圆柱坐标系下,考虑压力场与温度场变化对煤储层渗透率的影响,构建温度影响的孔隙压力时空演化函数,据此建立应力与温度作用下的煤储层渗透率模型。结果表明:建立的模型能合理描述沿抽采井筒孔隙压力的演化规律以及瓦斯的运移特性,即在恒定外应力的条件下,随抽采时间增加,不同位置处孔隙压力先降低后变化平缓,煤储层渗透率先降低后升高;此外,同一煤储层位置处,考虑温度比不考虑温度的渗透率计算值更低;通过讨论发现,随抽采时间增加,根据裂隙压缩与基质收缩对渗透率演化的不同效应,设置合理的负压抽采方式可提高瓦斯抽采量。      

织金区块煤层气合采生产特征及开发策略

针对南方煤层层数多、单层薄,煤层气有效开发难度大的问题,以贵州织金区块煤层气井实际生产数据为基础,分析定向井不同煤组合采、薄煤层水平井生产特征及产气影响因素,并提出相应开发建议。分析表明,不同煤组合采产气差异较大,受地层供液能力、解吸液面高度及合采跨度影响,中、下煤组合采效果好于上、中、下煤组合采效果,其中16/17/20/23/27/30号煤层合采是区块最优合采层位;压裂规模显著影响煤层气井产气效果,压裂规模越大产气效果越好,增大压裂规模,提高压裂改造效果是多煤层煤层气有效开发的重要手段之一;水平井产气效果是定向井3~4倍,薄煤层水平井适应性得到证实,根据地质及地表条件采用水平井、定向井组合开发,可提高多煤层煤层气开发效果。综合认为,在地质条件有利的区域优选合采层位,增大压裂规模,优选实施水平井,可提高多薄煤层煤层气开发效果。      

湖南省攸县兰村矿区深部龙潭组及煤层发育特征

攸县兰村矿区深部勘查区位于郴耒煤田北部,含煤地层二叠系上统龙潭组含煤层数较多且结构复杂,通过岩性特征、物性特征以及煤层特征等分析,基本查明了研究区煤层的赋存特征。结果显示：龙潭组上段1、2、6、9煤层为大部分可采不稳定煤层,3、4、5、7煤层为局部可采不稳定煤层,8、10、11、12煤层为不可采煤层;龙潭组下段含煤13～16层,只有16煤层在柳树冲区段大部分可采,为不稳定煤层。煤层可采范围的确定,为煤炭资源科学规划、合理开发及矿井安全提供了地质依据。     

宁夏王洼煤矿补充勘探区8号煤组特征及对比研究

宁夏王洼煤矿补充勘探区延安组第二含煤段中8号煤组厚度大、结构复杂,在详细叙述8煤组各分煤层特征基础上．根据标志层特征、层间距特征及地球物理特征对各分煤层进行了对比,对比结果显示,8煤层为煤组主体煤层,厚度变化小,属稳定煤层;8—2煤层为局部可采不稳定煤层;8—3煤层为有可采见煤点但不连成片的不可采煤层;勘探区西部边界外由于地处鄂尔盆地盆地边缘存在无煤区。     

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。     

多层叠置含煤层气系统不同排采制度下的排采效应

在多煤层发育地区,各煤层组之间发育低渗透岩层,使得上下煤组之间形成独立的多层叠置含煤层气系统。根据相对独立含气系统理论对西山煤田南部赤峪地区的多煤层进行了含气系统的划分,并对储层压力、临界解吸压力等参数进行了分析,在此基础上采用COMET3数值模拟软件进行了单层排采、合层排采和递进排采分析。模拟结果显示：单层排采产量低,经济可采时间短,且成本较高;合层排采比单层排采产量高,经济可采时间长,但各含气系统之间由于相互干扰,贡献不一,使资源浪费;递进排采产气量和稳产时间均优于前两者。可根据产气压力来确定多层叠置含煤层气系统排采次序,首先排采产气压力最高的含气系统,当压力降至压力低的系统时再合排。     

绳钻在多而薄煤层区的应用

济源煤田下冶勘探区位于河南省西北部的济源市西部山区。该区为一单斜构造,主要地层有奥陶系、石炭系、二叠系、三叠系、第四系等,地层倾角7～14°。共含六个煤组,14层煤,煤层总厚6.50m,其中可采煤层总厚3.17m。一_1、二_1、二_4、七_1为主要可采或局部可采煤层,其余煤层均不可采,但偶见可采点,如二_5、二_3、一8~2、一_2煤等,煤层多而     

淮南矿区剩余煤层气资源可采潜力分析

在分析淮南矿区煤层气地质背景的基础上,采用含量梯度法、压力—吸附法计算了研究区可采煤层的剩余煤层气资源量,探讨了影响该区煤层气可采潜力的煤储层压力、渗透能力、吸附/解吸特征、含气饱和度、可采系数等因素。结果表明,淮南矿区-1 500m以浅剩余煤层气资源量为2 419.70×108m3,可采资源量为1 102.20×108m3,可采资源丰度为1.98×108m3/km2,属于中等储量丰度的大型气田;区内煤储层为正常压力储层,煤储层渗透率、含气饱和度偏低,但本区可采煤层层数多,在渗透率总体偏低的背景下,区内存在的高渗区,具备煤层气地面开采的基础地质条件。     

东胜煤田锡尼布拉格勘查区煤层对比

东胜煤田锡尼布拉格勘查区主要含煤地层为中侏罗统延安组,含煤层层数较多,且钻孔间距较大,煤层对比难度较大。根据区内勘查成果结合区域资料,采用煤层组合宏观结构、沉积旋回、地震波阻抗追索、测井曲线特征、标志层、煤层间距及煤层结构对比法等综合手段进行煤层对比,使3-1、4-1、4-2、5-1、5-2主要可采煤层达到对比可靠,3-2、3-3、4-1下等次要可采煤层和不可采煤层达到对比基本可靠的程度。     

新疆沙尔湖煤田煤层特征及对比

沙尔湖煤田含煤地层为中侏罗统西山窑组,根据岩性特征、含煤性以及其组合特征,将西山窑组分为上、中、下三段,可采煤层均分布在中段,煤层层数多,厚度变化较大,可采煤层6～27层,可采煤层总厚114.35～139.90m,根据各煤层之间的沉积间距及其与上、下岩层的旋回韵律,又将其划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ煤组。以大量地质资料为基础,总结了主要含煤层段的岩相组合特点,揭示了各煤层间的差异及组合特征,利用有效的对比方法,特别是数字测井在煤层对比中的应用,对可采煤层进行系统对比分析,对煤层对比的可靠性进行评价,保证了层位对比的正确可靠,并解决了勘查工作中终孔层位难以确定的问题,为正确划分煤系地层、准确估算煤炭资源量提供了可靠依据。     

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。     

宜洛煤田深部勘探区构造控煤特征分析

根据宜洛煤田深部勘探区的地层、煤层及总体构造特征,分析了断层、褶皱等构造因素对主要可采煤层二1煤层赋存和分布的控制作用。研究认为煤层的分布规律受聚煤环境及后期构造活动的改造等综合作用的控制,李沟向斜及沙坡背斜控制煤层埋深,北西西向断层使南部煤层抬升遭受剥蚀,形成大面积无煤区,近南北向断层使煤层的连续性遭到破坏。构造控煤因素的研究为矿井建设开发布局、安全生产提供了地质依据。     

内蒙古自治区大青山煤田煤层气资源概况

内蒙古大青山煤田包括拴马桩煤系和石拐煤系,其中石拐煤系五当沟组的G、J、L煤层是大青山煤田主要可采煤层,煤岩组分中镜质组占绝对优势,具有较强的生烃能力。依据有关矿区瓦斯涌出量连续观测显示,该区瓦斯涌出量大,并随开采深度增加而加大。在构造上本区位于大青山复背斜南翼,压扭性构造发育,对煤层气起到较好的圈闭作用,在五当沟组中分布的致密油页岩在纵向上阻止了煤层气的逸散。根据大青山煤田各种地质因素分析．认为大青山煤田蕴藏着丰富的煤层气资源,煤田的北部、中部可作为重点开发区。     

郴耒煤田马田矿区F_1断裂特征及深部找煤分析

马田矿区位于郴耒煤田中部,含煤地层为二叠系上统龙潭组,主采煤层为61和62煤。马田推覆断裂F1对马田矿区的含煤地层起着控制、改造和破坏作用。通过对以往地质资料的分析,认为F1断层向区内深部延展,下盘仍保留有龙潭组上段的主要可采煤层61和62煤,在矿区西部庙嘴岭背斜南端寿福寺附近,煤层埋深相对较浅,可作为资源勘查的重点区域;勘查手段宜先采用地震勘查,寻找煤层埋藏较浅区段,再用钻探验证。     

白布勘探区龙潭组沉积环境及成煤条件分析

贵州大方县白布勘探区煤系地层龙潭组为海陆交互相沉积,厚度177～211m,含煤21～36层,煤层总厚18.04～30.29m,可采煤层6层。根据岩性、岩相特征自下而上分为3段,下段为潟湖—潮坪相沉积,并在大部分地区形成泥炭沼泽,形成了可采的33、28号煤层;中段为三角洲相,泥岩沼泽相多在三角洲分流河道间的湖沼区及湖波浪带基础上发育而成,煤层层位稳定,厚度不大;上段为潮坪三角洲相,该期构造活动趋于平稳,形成的煤层层位稳定,厚度大,6中煤0.39～6.88m,7号煤0～3.09m。三段厚度比较接近,反映该区晚二叠世期间地壳沉降均衡。沉积环境差异是本区成煤条件的主要控制因素。     

五凤井田煤岩层对比

五凤井田龙潭组含煤层数多,厚度变化较大,根据井田钻孔地质资料,采用标志层法、古生物法,结合物性特征及煤质特征等对井田主要可采煤层进行对比。该井田6号煤位于龙潭组顶部,上距龙潭组顶部灰岩标志层6m,±常分叉为6上、6中、6下三层,6中煤层平均厚度〉2m,为全区最厚,且唯一可采煤层,对比可靠;26号煤位于龙潭组中段底部,结构简单,无夹石,其直接顶板为高伽马异常,与上下相邻煤层区别明显;33号煤位于龙潭组下段,是井田内唯一一层大可部分可采的高硫煤,易于对比。