煤层气资源特点与开发模式

为探索煤层气高效开发模式,促进煤层气资源的开发,在总结20多a理论研究成果和勘探开发实践经验的基础上,将煤层气厘定为赋存于煤层及其围岩中的与煤炭共伴生的天然气,并将煤层气资源的特点概括为吸附态、自生自储两点。依据煤层气资源的特点,提出了煤层气资源开发模式分类方案,其中顶级分类包括地面开发、井下抽采、采煤采气一体化等。     

表面活性剂压裂液的防水锁增产机理实验

以进一步探索表面活性剂压裂液（1.5% KCl+0.05% AN）的防水锁增产机理为目的,采集河东煤田柳林地区沙曲矿的焦煤作为研究对象,通过表面张力和接触角测试、渗透率伤害实验、变压解吸实验,探讨煤储层水锁伤害的控制方法,揭示表面活性剂压裂液防水锁增产作用机理。研究结果表明：表面活性剂压裂液具有极低的表面张力和界面接触角,具备降低煤储层孔喉毛细管压力、增强压裂液可排性的能力,使得其水锁伤害率比活性水压裂液降低约40%,能够有效抑制煤储层的水锁伤害;这种防水锁作用不仅能够提高煤储层束缚水状态下的气相渗透率,实现增透增产,而且还能降低煤层气产出的临界孔径以促进煤层气解吸,实现增解增产。     

煤层气井井斜角对隔水层界面胶结强度影响试验

为了控制煤层气井开采过程中的水窜问题,采用自主设计的试验装置对沁水盆地晋城地区煤层气样品进行模拟试验,获得了井斜角分别为0°、30°、60°、90°条件下隔水层界面胶结强度试验数据,分析了井斜角对隔水层界面胶结强度的影响机理。结果表明：隔水层界面胶结强度随井斜角的增大而降低,原因是随着井斜角增大,井壁的泥饼环上部依次变薄,下部依次变厚,井斜角到90°时达到最厚,且随着泥饼的变厚,泥饼成分中黏土矿物的成分逐渐减少,钻屑和重晶石的含量逐渐增多。分析还认为,影响隔水层界面胶结强度主要因素有黏聚力、泥饼的含水率、颗粒密实程度、颗粒结构和矿物成分。因此,煤层气井型对隔水层界面胶结强度的影响较大,即若采用水平井开采煤层气,可能水窜问题更突出。     

煤层气直井产气曲线特征及其与储层条件匹配性

煤层气产气曲线类型与地质条件的匹配与否直接影响产气效果。以沁水盆地柿庄南区块排采4 a以上的直井为研究对象,在产气曲线类型划分基础上,分析不同产气曲线特征,进一步分析产气曲线与储层参数的匹配性。结果表明：研究区产气曲线可划分为单峰快速上升、单峰稳定上升、双峰后低和双峰后高4种类型。产气曲线所表现出的特征受控于储层原始渗透率,储层动力及压裂效果。单峰快速上升型适用于含气量大于12 m³/d、临储比大于0.4和渗透率大于0.1×10^-3 μm²的储层,该种曲线容易造成产气量的骤降;单峰稳定上升型适用的储层条件广泛,与储层参数匹配性较高;双峰后低型产气效果整体不佳,与储层参数的匹配性差;双峰后高型适用于压裂效果较好的井、对储层原始参数要求较低,其后峰产气量的增加速率影响整体的排采效果。基于上述分析,将储层划分为七种类型,对研究区及其相邻区块实施\     

非水相液体污染场地源区自然消除研究进展

污染场地的健康风险和环境地质危害备受关注, 自然衰减被公认是优选修复技术。对存在非水相液体的场地, 源区非水相液体残余导致的“拖尾和反弹”问题对污染场地自然衰减技术提出了挑战。近年来源区自然消除技术的出现丰富深化了自然衰减修复的内涵, 展现了解决“拖尾和反弹”问题的巨大潜力。本文综述了轻非水相液体(LNAPL)污染场地源区自然消除的研究历程和最新成果, 研究显示: ①2000年至今, 自然衰减修复的相关研究逐渐从地下水污染羽衰减转向包气带源区自然消除; ②包气带自然消除过程被证实是源区自然消除的关键生物过程, 占LNAPL总质量损失的90%~99%;③LNAPL挥发过程中的生物降解是源区自然消除的主要研究对象。在以上研究过程中,建立的源区自然消除研究方法：①可分为LNAPL源区-羽识别、定性判断和定量估算三个部分; ②包气带定量评估常用浓度梯度、二氧化碳通量(动态密闭室和静态捕集)和热力学梯度是量化评估的三类方法。综合已有的研究进展和难点, 可以预见, 在未来研究中, 识别源区LNAPL的成分变化、明确源区自然消除的限速因子,以及开发恰当的气体脱气和气泡逃逸观测方法,是源区自然消除修复方法应用推广需解决的关键科学问题。     

蒙特卡罗法在天然气水合物资源量计算中的应用

天然气水合物甲烷资源量的估算是天然气水合物研究中的热点问题。运用体积法计算含水合物沉积物中的甲烷资源量时,存在参数赋值不确定的问题,从而影响了计算结果的可信度。采用蒙特卡罗法,通过计算样本的频率可以较好地评价和描述计算结果的信度,弥补体积法的不足。对采用蒙特卡罗法估算甲烷资源量的原理进行了分析和探讨,并以麦肯齐三角洲和南海海域水合物为例,计算了水合物赋存区的甲烷资源量。     

新疆煤层气资源赋存特征及开发潜力分析

通过对新疆主要煤田的煤炭资源分布特征，煤变质特征及构造特征分析，探讨新疆的煤层气资源赋存特征，对新疆主要煤田煤层气资源的勘探开发潜力进行初步评价，新疆的煤层气基本属于少生中储型，虽然单位含气量较低，但煤炭资源非常丰富，且相对集中，煤气具有较大的勘探开发潜力。     

pT-effects of Pleistocene glacial periods on permafrost,gas hydrate stability zones and reservoir of the Mittelplate oil field,northern Germany

During the past two million years low surface temperatures as well as episodically advancing ice sheets from Scandinavia acted on the subsurface pT-regime of northern Germany. Their likely effects on the petroleum system of Schleswig-Holstein were investigated. For the entire Quaternary mean annual ground temperature (MAGT) was reconstructed at a resolution of 1000 years by calibrating oxygen isotope records from ODP-site 659 to the climate of northern Germany of the past 120 kyr. The resulting MAGT trend served as input to an ice sheet model and a permafrost model along a 2D section crossing the petroleum bearing south-western part of Schleswig-Holstein. Here advances and retreats of the Scandinavian ice sheet during Saalian and Elsterian glaciation Stages were reconstructed. Maximum ice thicknesses of up to 1700 m and up to 20 periods of regional permafrost in northern Germany were reconstructed for the past 1.25 million years. Based on a basal heat flow of 50 mW/m² permafrost thicknesses exceeded 100 m during most of these periods, temporarily extending down to depths of more than 300 m. Favourable surface temperatures and long durations of cold periods provided favourable conditions for onshore gas hydrate stability zones at Mittelplate. Implementing these glacial dynamics into 2D basin modelling (PetroMod, IES, Aachen, Germany) of the Mittelplate oil field reveals five phases of gas hydrate stability at depths down to 750 m. The latest of these events occurred during the Weichselian about 20 kyr ago. The effect of the ice sheets on pore pressure in the subsurface strongly depends on the hydraulic boundary conditions at the ice base (e.g. frozen vs. temperate ice sheet base). Excess pore pressure in the reservoir of more than 10 MPa during ice overriding is possible and probable. The calculated temperature effect of the Pleistocene cooling on the Mittelplate reservoir is in the range of 3–7 °C. Even today temperature in the reservoir is still lowered by about 4 °C in comparison to pre-Pleistocene times. Despite the fact that a significant influence of glacial effects on petroleum generation can be ruled out at Mittelplate, we state that pT-effects in reservoirs related to glacial processes in formerly glaciated areas have been underestimated in the past.     

准噶尔盆地南缘硫磺沟煤层气富集主控地质因素及有利区优选

为评价煤层气资源勘探开发潜力和指导矿井安全生产,对准噶尔盆地南缘硫磺沟煤矿主煤层(4-5、7、9-15号煤)的储层物性特征(显微组分、裂隙及含气性等)进行了测试分析,结合现场钻井资料、瓦斯解吸及瓦斯涌出量等资料,从构造、沉积、煤层埋深、水动力条件等方面分析了该区煤层气的控气地质因素。结果表明：煤储层物性较好,孔裂隙较为发育,微裂隙高达3 935条/9 cm²;煤层含气性(瓦斯含量)较好,4-5号煤层为4.88~10.81 m³/t,平均6.56 m³/t。控气地质因素分析表明,准南硫磺沟煤层气的控气模式以构造-水动力耦合控气为主。同时,利用多层次模糊数学综合评价模型,预测的硫磺沟煤矿(4-5号煤)煤层气赋存有利区为钻孔29-3和28-3周边区域。     

低沼矿区煤层气体地化特征及其灾害性

用立体地球化学的观点和方法研究了徐州煤田“低沼矿区”的瓦斯问题可以获得“低沼矿区”煤层气体是以甲烷为主,重烃含量甚低,δ~(13)C_1偏负等特征,并指出:低沼矿区具有相对性的特点,在一定条件下,煤层仍可具一定的气体灾害性。另外,用碳同位素方法还可以判别“煤层气体的活性”,以反映煤层气体和地下水的灾害倾向性。