“煤层二氧化碳地质存储与煤层气勘探开发研究进展”专刊

来源：煤田地质与勘探

煤层CO2地质存储与CH4强化开采(CO2-ECBM)技术融温室气体减排与化石新能源开发为一体，沁水盆地深部无烟煤CO2-ECBM技术的有效性已得到室内模拟研究和工程试验的初步证实，CO2-ECBM在我国有很好的发展前景。国内煤层气勘探开发研究与工程实践也取得了积极进展，自主理论创新和地质适配性技术研发已成为煤层气产业发展的主要驱动力。专刊主要依托国家自然科学基金重点项目(41330638)：深部煤层CO2地质存储与CH4强化开采的有效性理论研究；国家重点研发计划课题(2018YFB0605601)：不同煤阶煤质及地质条件对CO2驱煤层气的影响规律研究等基金项目的资助。设置栏目：特约客座主编稿、二氧化碳地质存储与煤层气强化开发、煤层气资源评价与勘查技术、煤层气开发地质、煤层气储层工程与开发技术等。专栏共计选登了33篇稿件，力图集中展现CO2-ECBM、煤层气勘探开发等领域的部分最新研究成果和进展，以期进一步活跃相关领域的学术交流，推动CO2-ECBM技术发展和早日实现工业突破，更好地服务我国煤层气产业。

行业视野: 煤层气
类别; 139个
关键词; 129位
专家; 33篇
论文; 41459IP
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厚表土层深井卸压开采地面钻井变形破坏及其预防——以淮南顾桥矿为例

作者(Author)：任波, 袁亮, 桑树勋, 郭华, 薛俊华, 黄华州, 李源, 武杰

摘要：以顾桥矿工程实践为基础,结合物理模拟实验和现场监测结果,研究了厚表土层深井卸压开采地面钻井变形破坏及其预防。结果表明:钻井破坏是地面卸压瓦斯抽采失败的关键,采动影响下地面瓦斯抽采井破坏以变形和错断为主,破坏深度不一,主要集中在松散层中下部和基岩中上部;在钻井完好情况下,将钻井终孔位置布置于断层附近、"O"型圈范围内更有利于卸压瓦斯抽采。采动引起的上覆岩层离层、应力集中、竖向破断以及厚表土层"杠杆效应"造成地面瓦斯抽采井破坏,其由下至上多次出现是导致地面井多处变形破坏的主要原因。煤层采动对工作面前方巷帮应力、顶板应力的影响范围分别可达320 m、350 m,对轨顺相对位移影响范围可达工作面前方50m和后方200m,采场中部覆岩与地表之间的相对位移量远大于采场边缘附近,更容易导致井孔破坏。采用"抗"和"让"相结合的井身结构、"上止下泄"固井–完井施工工艺以及合理的井位布置等措施,可有效防止卸压开采地面钻井变形破坏,实现瓦斯稳定高效抽采。

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煤田地质与勘探

2018年第05期

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裸眼多分支水平井开发特征及主控因素

作者(Author)：刘春春, 贾慧敏, 毛生发, 崔新瑞, 彭鹤, 李学博, 张光波

摘要：沁水盆地南部樊庄–郑庄区块裸眼多分支水平井总体开发效果不理想,低产井比例高、单井产量差异大,亟需查明主因,提高开发成效。基于研究区内十余年的开发实践,利用统计分析、回归分析等手段将产气特征归纳为持续高产、先高后低、持续低产3种类型。研究表明,含气量、渗透率、微幅构造、煤体结构是裸眼多分支水平井能否高产且持续稳产的关键地质因素,在同等富集条件下,渗透率大小是裸眼多分支水平井能否高产的关键;微幅构造与煤体结构决定了高产后能否持续稳产。低含气量、低渗透率、钻进过程分支垮塌、钻井液污染储层是持续低产井低产的主因。研究结果指导了裸眼多分支水平井工艺技术优化,大幅提高了单井产气量。

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煤田地质与勘探

2018年第05期

517

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延川南区块深部煤层气U型分段压裂水平井地质适用性研究

作者(Author)：付玉通, 桑树勋, 崔彬, 刘晓, 原俊红

摘要：深部煤层渗透性普遍较差,直井压裂开发单井产量低效果不甚理想,而U型水平井分段压裂开发煤层气技术已取得很好的效果。该项技术试验前必须进行适合该井型的地质评价。以鄂尔多斯盆地东缘延川南区块为例,首先分析影响水平井压裂产能的地质因素,主要为单井控制资源量、储层渗透性和煤层气解吸难易程度,其中单井控制资源量受含气量和煤层厚度影响,渗透性与煤层埋深、构造及煤体结构等有关,碎裂煤发育区渗透性相对好。而后假定吸附性能不变的前提下,利用数值模拟方法分别模拟了不同渗透率、含气量和煤层厚度条件下水平井压裂的产气情况,模拟结果表明水平井压裂后累计产气量与渗透率、含气量、煤层厚度正相关。最后在经济效益评价的基础上,查明适合水平井压裂的地质条件:渗透率>0.25×10–3μm2,含气量>12.3 m3/t,煤层厚度>2.9 m。该地质适用性评价标准在现场得到广泛应用,并收到了良好的开发效益。

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煤田地质与勘探

2018年第05期

547

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黔西松河井田煤层群合层分段压裂影响因素及参数优化

作者(Author)：陈捷, 易同生, 金军

摘要：目前薄至中厚煤层群煤层气井普遍存在"前期产能高但周期短、衰减快且幅度大、后期恢复困难"的生产特征。针对这一现象,以黔西松河井田为例,通过对示范井组工程效果从煤储层赋存特征、合层分段改造效果及影响因素进行对比分析,并对施工参数进行优化和工程试验。分析认为:合层分段压裂仍是多煤层煤层气开发主要途径,其效果受层间兼容性和开发方式影响;投球暂堵合层改造受层间跨度、有效射孔厚度、施工参数及固井质量影响大。基于影响因素分析,提出施工参数优化措施,即施工排量6～8m3/min,前置液占比40%～50%,单孔流量0.2～0.3m3/min和前置段塞加砂方式,优化方案经后期工程验证取得较好的试验效果,对类似地质条件煤层群发育区煤层气合层开发层段组合、施工参数优化有较好的借鉴意义。

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煤田地质与勘探

2018年第05期

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547
含水饱和度对中阶煤储层应力敏感性影响实验

作者(Author)：张泽文, 周效志, 侯旭伟, 陶智辉, 李晓伟

摘要：为了查明含水饱和度对中阶煤储层应力敏感性的影响,对煤层气井储层改造及排采工作提供指导,利用自主设计的实验装置开展了黔西松河矿龙潭组1+3号、15号煤干燥、含水及饱水条件下液测、气测渗透率应力敏感性实验,分析了煤样渗透率、渗透率损害率、渗透率不可逆损害率、应力敏感性系数变化特征。研究结果表明:随着含水饱和度升高,中阶煤液测渗透率应力敏感性增强,加卸载造成的渗透率不可逆损害率增大。含水饱和度升高导致初始气测渗透率降低,干燥煤样孔裂隙闭合程度高,饱水煤样因束缚水饱和度高,具有较强的气测渗透率应力敏感性。干燥煤样、含水煤样适宜采用幂函数表征无因次气测渗透率与有效应力的关系,饱水煤样则更适合采用负指数函数表征两者关系。中阶煤储层压裂及排采过程中应重视储层保护,当煤储层含水性较弱时,应优先考虑采用CO2或N2泡沫压裂方式进行储层改造。

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煤田地质与勘探

2018年第05期

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沁水盆地夏店区块煤层气藏气水分异特征

作者(Author)：冯树仁, 张聪, 张金笑, 刘忠, 崔新瑞, 晁巍巍

摘要：沁水盆地夏店区块煤层气藏属低孔低渗致密气藏,区块试采情况证实该区气水分布关系复杂。为了明确研究区气水分布规律,对夏店区块试采区煤层气地质条件、压裂和生产动态资料进行分析,阐明夏店区块试采区的气水分布特点,探讨气水分布差异主控因素。结果表明,研究区气水分异主要表现为2种情况,一是高部位产气、低部位产水的重力分异;二是局部井区受断层影响,出现高部位产水、低部位产气的气水倒置现象。根据气水分布特征,以构造形态为骨架,结合储层、压裂及生产动态资料,建立了封闭断层–褶曲、类气顶、开放断层控制、微构造控制、顶底板岩性控制等5种气水分布模式,明确了沁水盆地夏店区块气水分布主要受构造及压裂控制影响,同时提出差异化的井位部署建议,可以指导该区煤层气进一步的勘探开发。

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煤田地质与勘探

2018年第05期

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煤层气藏数值模拟垂向网格优化

作者(Author)：王超文, 彭小龙, 冯宁, 马婧婧, 邓鹏, 朱苏阳

摘要：数值模拟是研究煤层气藏工程的一种常规方法,建立模型时人们常忽略垂向网格精细程度对模拟的影响,无法准确反映出垂向上流体流动规律、气水分异现象以及压降漏斗展布等,对模拟结果有很大影响。为了研究垂向网格划分精度对煤层气藏数值模拟过程的影响,采用不同模拟器对垂向网格的精细程度进行模拟计算,运用渗透率等效方法、局部网格加密方法和模拟器自带压裂方法模拟煤层压裂缝,总共模拟了3种方法 15套方案。结果表明,垂向网格划分精度对煤层气生产影响较大,当网格步长达到1.5m时计算结果较为精确,可以满足模拟需求。网格数量及网格步长的合理划分,能够更好地呈现煤层中气水分异现象,有助于分析气水流动状态,便于历史拟合和产量预测。

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煤田地质与勘探

2018年第05期

500

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松藻矿区多煤层合采储层压降特征及启示

作者(Author)：吴国代, 郭东鑫, 程礼军, 程军, 朱长生, 谢庆明, 刘代喜, 王开文

摘要：西南地区晚二叠世龙潭组煤层气勘探开发取得较好的成效,该层位弱含水性制约着煤层气的排采。为揭示多煤层合采条件下煤储层的压降特征,以平面径向渗流理论为指导,利用松藻矿区Q1井地质工程数据,基于井底流压、套压、日产水量、日产气量数据的综合分析,建立了纵向上不同储层的井底流压数学模型,并分析不同储层的压降特征。研究表明:M6、M7、M8煤层的初始产气时间分别为45 d、162 d、217 d;储层压力和渗透率控制储层供液能力,导致压降效果随层位的降低而降低;储层临界解吸压力相差较大（4.07 MPa）和日产水量低（0.23 m3）影响多煤层的合采效果。加强选层综合研究、产水特征分析和注水时机研究,开展递进排采相关工艺设备研发和工程探索是弱含水煤层群合采的重要工作方向。

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煤田地质与勘探

2018年第05期

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