高、低煤阶煤层气藏地质特征及控气作用差异性研究

高、低煤阶煤层气地质特征及控气作用差异性是研究煤层气富集成藏的重要组成部分,是煤层气勘探开发理论研究过程中重要的基础性研究领域之一。本文以中国沁水、阜新盆地和美国粉河盆地等典型的含气盆地为例,探讨了高、低煤阶煤层气的储层物性差异,分析了构造控气和水文地质控气作用的差异性。研究表明,高煤阶气藏含气量高,CH4百分含量高,δ13C1值大于-38.75‰,储层渗透率变化小,储层改造难,构造热事件对煤层气的生成、富集贡献大,持续的水动力使气藏遭到破坏,且破坏幅度大,现今地下水格局对气藏的形成具有一定的影响;低煤阶气藏含气量低,CH4百分含量低,δ13C1值大于-49.11‰,储层渗透率变化大,储层易改造,煤热演化史及煤阶影响着煤层气的生成、富集,在煤层气生成过程中活跃的水动力是甲烷生成的主要的水文地质条件之一,但持续的水动力使气藏遭到破坏,且破坏幅度小,而合适的地层水矿化度则是低煤阶煤层气生成的重要条件,地下水格局对气藏的调整和改造起到决定性的影响。     

GIS支持下的煤层气目标区模糊综合评价模型

地理信息系统(GIS)以空间数据库技术为核心,将空间要素与统计数据有机地结合在一起,具有直观灵活、分析功能强大、制表制图方便等优点。根据中国煤层气(CBM)目标区的特点,建立了4种原则下用于不同情形的煤层气目标区评价模型:第1种模型为全面考虑各个因素原则,第2种模型为只考虑重点因素原则,第3种模型为着重考虑重点因素原则,第4种模型为既全面考虑又兼顾重点因素原则。根据这4种模型,在常用GIS软件MapGIS基础上进行了二次开发并实现模型,以华北聚气区煤层气为例进行综合评价,目标区评价结果与实际情况基本相符。     

山西沁水盆地煤层气成藏的微观动力能条件研究

煤层气成藏的微观动力能条件主要包括煤储层的孔隙—裂隙系统、煤储层的生气作用和储气作用两个方面。以山西沁水盆地为例,深入剖析了煤储层的孔隙—裂隙系统及其发育历程、煤储层的生气作用与能量聚散,阐明了煤层气成藏的微观动力能对成藏效应的控制作用。结果表明:构造作用对储层渗透率具有明显的控制作用,成烃增压致使能量聚集,成为盖层突破作用的主要驱动力,而能量放散则主要是通过煤储层孔隙—裂隙系统的产生、发展。根据上述研究成果,沁水盆地煤层气成藏的地质区划结果为:盆地南部的有利区带为阳城和晋城的北部地区,包括潘庄、樊庄、郑庄等地区;盆地中部的有利区带为安泽—沁源地区,位于盆地西斜坡的中南部;盆地北部的可能有利区带为寿阳东南部地区,位于榆次东北部和阳泉西南部之间。     

煤层气开发利用与辽宁能源环境

对辽宁省主要煤田煤层气赋有条件及开发利用现状和开发潜力进行了研究评价。同时对辽宁省煤层气市场与煤层气开发效益进行了分析,并提出了重点目标区和开发利用建议。     

晋南地穹列煤层气赋存区构造应力分析

根据晋南地穹列构造型相分析，恢复了4期应力场：①地洼初动期（印支期）近S－N水平挤压；②地洼激烈期（燕山期）NWW－SEE水平挤压；③地洼余动期（喜山早期）NNE－SSW水平挤压；④地洼余动期（喜山中期）NW－SE、NWW－SEE近水平伸展。其现代构造应力场以NW－SE向伸展应力场为主，但在沁水地穹则表现为NEE－SWW向近水平挤压应力场。有限元模拟分析证实：此局部挤压应力场的动力来源于挽近地质时期太行山和霍山的隆起与抬升，临汾地洼和太原地洼中的伸展应力场则与地洼壳体下部慢源物质逸散所导致的侧向拉伸有关。区内应力降的分布特点与晋南地穹列断裂构造发育程度具有良好的对应相关性，在高应力降区，单位体积煤层气含量显著高于其它地区。模拟主应力差等值线图中两个高主应力差值区恰好与东部沁水地穹中两个高含气量区相对应，充分说明地洼余动期构造应力场中高压应力区是煤层气富集的有利地区。     

Influence of gas production induced volumetric strain on permeability of coal

Summary The gas permeability of a coalbed, unlike that of conventional gas reservoirs, is influenced during gas production not only by the simultaneous changes in effective stress and gas slippage, but also by the volumetric strain of the coal matrix that is associated with gas desorption. A technique for conducting laboratory experiments to separate these effects and estimate their individual contribution is presented in this paper. The results show that for a pressure decrease from 6.2 to 0.7 MPa, the total permeability of the coal sample increased by more than 17 times. A factor of 12 is due to the volumetric strain effect, and a factor of 5 due to the gas slippage effect. Changes in permeability and porosity with gas depletion were also estimated using the measured volumetric strain and the matchstick reservoir model geometry for flow of gas in coalbeds. The resulting variations were compared with results obtained experimentally. Furthermore, the results show that when gas pressure is above 1.7 MPa, the effect of volumetric strain due to matrix shrinkage dominates. As gas pressure falls below 1.7 MPa, both the gas slippage and matrix shrinkage effects play important roles in influencing the permeability. Finally, the change in permeability associated with matrix shrinkage was found to be linearly proportional to the volumetric strain. Since volumetric strain is linearly proportional to the amount of gas desorbed, the change in permeability is a linear function of the amount of desorbing gas.     

煤变质作用对煤层气赋存和富集的控制--以沁水盆地为例

通过对国内外有关煤变质作用与煤层气形成、赋存和富集关系研究成果的系统总结，阐述了煤变质作用类型及煤变质作用程度与煤层气的生成、吸附量、煤储层孔隙—裂隙系统形成发育及煤层特性的相互关系，认为煤变质作用对煤层气赋存富集的影响集中体现在它对煤储层孔隙一裂隙系统形成发育过程的控制上。并以沁水盆地为例，探讨了高阶煤煤变质作用对煤层气赋存富集的控制作用，提出了对沁水盆地高阶煤煤层气勘探开发研究的几点思考和建议。     

考虑渗透率变化的煤层气储层数值模拟及参数敏感性研究

煤层气开采过程中储层渗透率的变化对产气量影响较大,通过引入S＆D渗透率变化模型,建立了考虑渗透率变化的煤储层三维气水两相渗流数学模型,完成模型检验后应用所编制软件研究了煤储层参数、吸附参数及渗透率模型特征参数对开发效果的影响。结果表明,煤层气产量随着初始含气量、煤层有效厚度、裂缝渗透率和Langmuir压力的增大而增大,随储层原始压力、裂缝孔隙度和Langmuir体积的增大而减小,而解吸时间对产气量影响不大;裂缝渗透率随着杨氏模量和基质收缩/膨胀系数的增大而增大,随泊松比和裂缝压缩系数的增大而减小。引入S＆D模型后计算的累积产气量要比常规模型低1.3%,因此不可忽视煤层气产出过程中渗透率的变化。     

河南省煤层气钻井技术发展历程及展望

河南省地勘队伍自2003年开展煤层气钻井施工以来,积极开展技术创新研究,先后研发了大直径绳索取心机具、射流式扩孔掏穴器等专用器具,率先开展了煤层气参数井、水平井、采动井、穿采空井等施工技术研究和实践,形成了涵盖各类煤层气井型的钻井施工技术体系,积累了丰富的实战经验,促进了我国煤层气产业的发展。本文在总结了河南地勘单位在煤层气钻井技术方面取得的成果的基础上,结合国内煤层气开发深度逐渐增加、采空区覆盖面积逐渐增大、构造煤煤层气未实现突破等行业发展需求,提出了开展高效煤层气水平井钻井技术、气动定向钻井技术及构造煤开发钻井关键技术等方面研究的建议。     

注入CO2提高煤层气产能的可行性研究

根据煤储层吸附一解吸机理,首次采用“解吸一注气一解吸”的实验方法,分别进行CH4,CO2的吸附一解吸和CO2注入置换煤层CH4实验,模拟了煤层气井“排采一注气一排采”的增产途径和效果。结果表明：在CH4和CO2二元体系的竞争吸附中,CO2组分的吸附速率是先快后慢,而CH4组分的吸附速率先慢后快,解吸时则相反,反映出CO2在竞争吸附中占据优势;注入CO2气体的数量越大和相对浓度越高,单位压降CH4解吸率和CO2吸附率就越高。实验结论对工业规模的煤层气开发试验具有指导意义。