煤层气勘探开发技术_中国煤炭行业知识服务平台

煤层气勘探开发技术

加快煤层气开发利用，对保障煤矿安全生产、增加清洁能源供应、减少温室气体排放具有重要的战略意义。我国煤层气产业发展已进入规模化生产阶段。2018年，地面煤层气开发产量达54.12亿m3、利用量达49.00亿m3，截至2018年底，累计钻井17000多口，建成沁水盆地和鄂尔多斯盆地东缘两大煤层气产业基地，煤层气井产量占全国的95%。

《煤炭科学技术》作为全国煤炭行业的一个重要科技窗口和学术交流阵地，记录和见证了我国煤层气勘探开发与利用的发展进程与取得的重大成果。截至目前，刊登煤层气主题论文500余篇，是煤炭系统发文量较大的期刊。优选近年刊出的煤层气勘探开发领域的论文，组织该专题，以飨读者。

行业视野: 煤层气
类别; 179个
关键词; 208位
专家; 51篇
论文; 39607IP
点击量; 33313次
下载量

延川南煤层气田深部煤层气成藏规律与开发技术

作者(Author)：陈贞龙, 郭涛, 李鑫, 肖翠, 金晓波

摘要：位于鄂尔多斯盆地东南缘的延川南煤层气田从勘探发现到效益开发经历了近10年，其产能建设和开发上产的整个历程，在我国深部煤层气领域的勘探开发探索中具有很强的代表性和示范作用，气田突破了800 m以浅的经济开发极限深度，实现了规模效益开发。基于对延川南煤层气田的地质特征、成藏规律以及开发生产动态的综合分析，研究了其富集高产要素以及勘探开发技术。大量实践证实了研究区煤层气藏具有三大地质特征：①埋深大、煤阶高、含气量高，资源条件较为有利；②孔隙度低、渗透率低、微孔发育有利于吸附，但孔隙连通性较差不利于产出；③储层压力系数低，开发难度较大。在深入分析深部煤层气地质成果的基础上，总结提出了“沉积控煤、构造控藏、水动力控气、地应力控缝、物性控产”的延川南深部煤层气田成藏富集高产的五要素协同控制理论，形成了适用于深部煤层气勘探开发的四大关键技术体系：①构建了以“串枝化”、“井工厂”为特色的集约化大平台钻完井技术；②形成了适用于深煤层开发的有效增产改造技术；③制定了基于解吸理论的智能化精细排采控制技术；④集成了适宜于复杂地貌的地面集输以及气田数字化技术，为同类型的深部煤层气的产能建设和经济有效开发提供了技术支撑。

免费下载

煤炭科学技术

2019年第09期

902

637
沁水盆地深部复杂结构煤储层钻完井及压裂工艺研究

作者(Author)：王海, 杨兆中, 李岳, 高海滨, 张坤, 胡皓, 孔鹏

摘要：为了探求适于深部复杂结构的煤储层中煤层气高效开发工艺，以沁水盆地柿庄北区块为例，基于水源钻机定向井组开发过程中，实施的PDC钻头+螺杆钻技术、低固相聚合物钻井液、煤层段“低排量、低转速、低泵压”钻进、小井组同步水力波及压裂等工艺实践，探讨了构造复杂的深部煤层钻进过程中，引起井内煤壁段坍塌的主要因素，优化了钻完井、水力压裂工艺参数。研究表明钻井液入侵与压力波动是影响煤壁垮塌的主要原因，分段钻井液性能和煤层段最佳钻进参数：钻压20～30 kN，转速25～30 r/min，排量16～18 L/s；采用小井组同步水力波及压裂工艺可以形成有效的裂缝延伸，有效裂缝长度为250～350 m。研究认为，施工至复杂煤体结构的煤层段时在调整好钻井液性能的基础上，采用“低转速、低泵压、低排量”平稳钻进，且可根据井距采用单井压裂+同步水力波及压裂的组合施工，以获得最佳的压裂效果。

免费下载

煤炭科学技术

2019年第09期

461

487
低阶煤不同宏观煤岩组分润湿性及影响因素研究

作者(Author)：陈跃, 马东民, 夏玉成, 郭晨, 杨甫, 邵凯

摘要：随着我国低阶煤煤层气勘探开发的深入，低含气量、低储层压力、高含水性等问题逐渐凸显。为研究低阶煤不同宏观煤岩组分润湿性差异及影响因素，以黄陇煤田大佛寺煤矿4号煤为研究对象，采集全层煤样、镜煤样和暗煤样，通过测定接触角，对比分析润湿性差异并详细探讨工业组分、化学结构、孔隙特征等因素对润湿性的影响。结果表明：大佛寺煤矿4号煤的接触角为45.8°～60.4°，均小于90°，表现出较强的亲水性，镜煤的接触角大于暗煤，暗煤的润湿性更好，并且润湿性与层理方向有关，润湿性由高到低依次为：垂直层理方向、斜交层理方向、平行层理方向。表面活性剂6501可以有效增强煤的润湿性，其对镜煤的改性作用大于暗煤，并且对平行层理方向改性作用大于垂直层理方向。煤的物质组成和孔隙结构对其润湿性具有显著影响。无机矿物（灰分）具有亲水性，灰分越高，煤的润湿性越好，而挥发分通常具疏水性，挥发分越高，煤的润湿性越差。相对于暗煤，镜煤的灰分更低，挥发分更高，因而润湿性更差。H元素含量高，润湿性变差，C、O元素对润湿性的影响较为复杂，主要取决于含氧官能团的类型，暗煤含有更多的羟基和羧基等极性含氧官能团，而镜煤则含醚氧基和酯键较多，故暗煤的润湿性更好。相较于暗煤，镜煤的孔隙以半封闭孔为主，连通性差、分选差、孔径小、比表面积大、表面更粗糙，使得润湿性更差。

免费下载

煤炭科学技术

2019年第09期

736

591
临兴区块深部煤层气潜在可采地质模式分析

作者(Author)：高丽军, 逄建东, 谢英刚, 周龙刚

摘要：鄂尔多斯盆地东缘晋西挠褶带临兴中部区块深部煤层气资源潜力大，基于区内煤层气地质评价和单井试采效果，从试采井生产特征入手，分析深部煤层气井气水产出特征。重点从裂缝展布和应力特征方面，浅析深部煤层气井控产地质因素，同时结合煤系气多类型气层（致密气层、煤层）匹配关系，探讨了区内深部煤层气潜在可采地质模式。结果表明：①临兴区块煤层气资源潜力巨大，具有“煤层厚、含气量高、煤岩煤质较好、煤岩顶底板封盖好、滞留水环境”特征，煤层埋深较深，高应力、低孔低渗是制约区内煤层气开采的主要地质因素。②深煤层应力较大，以常规清水压裂为主的直井单压煤层模式难以有效压裂煤层、气井生产效果较差；“兼压砂层差气层、主采煤层气”模式可改善深部煤层气开发效果，且直井产气曲线仍以煤层气典型形态为主，具有“单井见气快、产水多,易应力敏感、气产量上升缓慢”的特点；③煤系地层微裂缝发育区为深煤层单井突破的潜力区。依据临兴区块现有气井开发经验，临兴区块深部煤层气可划分出2种潜力地质开发模式，其中“内生外储型”的Ⅰ型可采地质模式是目前深部煤层气开发现实可行的优选地质模式。“内生外储型”Ⅱ型可采地质模式、“内生内储”的Ⅰ型可采地质模式是后期深部煤层气开发的潜力接替模式。

免费下载

煤炭科学技术

2019年第09期

727

727
西山煤田构造-水文地质对煤层气成藏的控制作用

作者(Author)：曾玲, 孙晓光, 崔少华, 眭晋阳

摘要：煤层气富集成藏受构造、沉积环境、水文地质条件、岩浆活动等多方面因素控制，为了研究西山煤田煤层气富集的主控因素及其成藏规律，通过资料收集整理、采样分析研究，发现西山煤田煤层气成藏的主控因素为构造及水文地质条件。利用多口西山煤田水文孔的资料，分别对太原组含水层及山西组含水层的水动力场和水化学场进行研究；利用煤层气井的含气量等资料，找出对煤层气有利的构造、水动力、水化学因素，提出3种构造-水动力成藏模式；最后基于前面的研究提出构造-水动力控制下的煤层气富集区识别标准，对研究区进行富集区识别。研究表明：①西山煤田煤系地层水动力场可以分为三部分地下水流动系统：西北部系统Ⅰ、中南部系统Ⅱ和东部系统Ⅲ；其中屯兰矿东曲矿南部、原相地区以及西部水峪贯向斜核部、杜儿坪断层附近，水动力活动相对较弱，有利于煤层气成藏；②有利于煤层气富集的水化学类型为重碳酸钠型；③提出构造-水动力作用有利于煤层气聚集成藏的3种模式：单斜-水动力成藏、向斜-水动力成藏、断层-水动力成藏；④对西山煤田进行煤层气富集区识别,识别出邢家社附近和杜儿坪南部2个富集区。用上述方法将构造-水文地质条件对煤层气成藏的控制作用定量化和标准化，有利于其他区块参考和利用。

免费下载

煤炭科学技术

2019年第09期

555

1341
不同煤阶煤热解过程中孔隙结构变化规律研究

作者(Author)：尹振勇, 许浩, 汤达祯, 陈艳鹏, 赵天天

摘要：为了研究不同煤阶煤样品在热解过程中的孔隙变化规律，采用自制的煤炭热模拟装置对内蒙古褐煤、新疆长焰煤和韩城烟煤进行热模拟试验，并用ASAP2020M型全自动比表面积分析仪分析了煤焦样品在热解过程中孔隙结构变化。N2吸附解吸试验表明：3种煤焦样品的吸附脱附曲线之间没有或存在较小的回线，孔隙形态较为单一，主要由连通性差的半开孔组成（单侧封闭的楔形、圆柱形和狭缝状孔），孔隙体积对应的孔径呈多峰分布，内蒙古褐煤的孔体积主要来自过渡孔的贡献，新疆长焰煤孔体积主要来自过渡孔和微孔的贡献，韩城烟煤的孔体积主要来自微孔的贡献，3种煤焦的比表面积主要由孔直径为2～3 nm的孔贡献，随着煤化程度的增加，其吸附量、比表面积和总孔容呈现减小趋势，总孔容和比表面积成正相关；煤化程度高，有利于微孔的发育，煤化程度低则有利于过渡孔的发育。随热解温度升高，煤中挥发分剧烈析出，更多的孔隙开放，煤焦的吸附量增加。当温度过高时，煤焦碳骨架发生熔融坍塌，部分微孔转化为过渡孔和中孔从而使吸附量下降。随热解温度的升高，内蒙古褐煤的吸附量呈增高的趋势，新疆长焰煤的吸附量先增高后降低，韩城烟煤的吸附量呈降低的趋势，对比不同阶煤样品的孔径随热解温度的变化规律可知，内蒙古褐煤孔隙更加发达，有利于煤中气化剂和气体产物的输送。

免费下载

煤炭科学技术

2019年第09期

505

546
深部低阶煤瓦斯吸附特性核磁共振试验研究

作者(Author)：刘佳佳, 贾改妮, 陈守奇, 马权

摘要：为了研究深部低阶煤瓦斯吸附特性，采集新疆艾维尔沟矿深部低阶煤样，采用低场核磁共振技术（NMR）对原煤煤样进行瓦斯吸附试验，并提出了以核磁共振T2（横向弛豫）谱积分面积值作为吸附瓦斯含量的定量表征。试验结果表明：深部低阶煤瓦斯吸附过程T2谱曲线有3个特征峰（吸附峰、游离峰、自由态瓦斯峰）；不同瓦斯压力下，瓦斯吸附总量均随吸附时间的增加而增加，直至保持不变，瓦斯吸附速度先增加后减小；不同瓦斯压力下，深部低阶煤吸附孔的瓦斯吸附量随着吸附时间的增加先增加后保持不变，吸附态瓦斯量与瓦斯压力的关系呈双曲线函数分布，瓦斯压力越大，低阶煤中瓦斯达到吸附平衡时间越长。研究成果对深部低阶煤的煤层气勘探开发和瓦斯抽采具有重要指导意义。

免费下载

煤炭科学技术

2019年第09期

469

539
温度/压力对甲烷超临界吸附能量参数的影响机制

作者(Author)：吴双, 汤达祯, 李松, 李翔

摘要：煤层气在储层高温高压环境中主要以超临界吸附状态赋存，温度和压力是影响煤储层含气性的重要外部控制因素，温压条件改变意味着煤-甲烷吸附体系的原始平衡状态被打破，体系能量发生变化。基于无烟煤等温吸附试验数据，通过Gibbs方程对比了甲烷超临界与亚临界吸附的差异，从吸附热力学和吸附动力学角度，分析了温度和压力对甲烷超临界吸附过程中的能量参数的影响规律。结果表明：超临界条件下的煤-甲烷吸附体系绝对吸附量大于过剩吸附量，二者间的差异随平衡压力增大而增大，随温度升高而减小。对于特定的煤-甲烷吸附体系，吸附势与吸附空间在任意温压条件下呈现单一吸附特征曲线关系，且平衡压力增加引起吸附势减小，吸附空间增大，而温度升高引起吸附势增大，吸附空间减少。甲烷分子主要以菲克型扩散方式在煤岩中传质，由于分子平均自由程受温压控制，扩散系数随压力增大而减小，随温度升高而增大。气体分子吸附活化能本质为分子动能的体现，不受体系压力影响，但受体系温度影响，温度越高，吸附活化能越大。

免费下载

煤炭科学技术

2019年第09期

824

660