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
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基于多物理场耦合求解的煤层CO2-ECBM数值模拟研究

作者(Author)：刘世奇, 方辉煌, 桑树勋, 吴建光, 张守仁, 张兵

摘要：数值模拟技术是在煤层中注入CO2提高煤层CH4采收率（CO2-ECBM）工程方案优化设计与增产效果评价的有效方法。考虑温度效应和有效应力影响下的CO2与CH4竞争吸附、扩散与渗流作用，以及煤层孔隙度与渗透率的动态演化特征，建立了CO2注入煤储层结构演化-流体运移-储存能力THM（thermo-hydro-mechanical）全耦合数学模型，并采用有限元法进行多物理场全耦合求解。通过对沁水盆地3号煤层典型五井式CO2-ECBM开发井网开展模拟，探讨了不同注入压力条件下CO2注入与CH4产出特征。模拟结果显示，数学模型具有较高的准确性，证实了CO2-ECBM过程中煤层渗透率总体呈降低趋势，注入井附近渗透率主要受CH4与CO2竞争吸附的影响；注CO2对提高CH4累计产出量具有积极作用，增大注气压力可提高CO2注入及CH4产出的效率。

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煤炭科学技术

2019年第09期

508

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国内外低阶煤煤层气储层特征对比研究

作者(Author)：王涛, 邓泽, 胡海燕, 曹明亮, 张宝鑫, 焦鹏飞, 余喆

摘要：中国低阶煤煤层气资源丰富，但勘探和认识程度较低，煤层气成藏条件、煤储层特征和资源潜力等方面研究不足。首先分析了中国低阶煤分布特点和煤层气成因，基于二连盆地、海拉尔盆地、准东地区、吐哈盆地与美国粉河盆地和澳大利亚苏拉特盆地的煤层气地质资料，探讨了国内外盆地地质构造演化，对比分析了国内外盆地煤阶和煤岩组成、含气量、孔隙度、渗透率和水文地质条件等特征，指出了国内外低煤阶盆地在煤层气含量构成、储层物性条件及水文地质条件等方面的差异，并全方面地阐明了国内外低煤阶盆地含气量差异性的原因。研究结果表明：国内外低煤阶盆地地质构造特征和煤岩特征相似，且煤层气主要是次生生物成因气，国内外低煤阶盆地煤层含气量随埋深总体呈现为先增加后降低的趋势；国内低煤阶盆地与粉河盆地含气量介于0～4 m3/t，但是含气量梯度差异大，埋深相同的条件下，国内低煤阶盆地煤岩含气量低于粉河盆地和苏拉特盆地的含气量。水文地质条件是影响低阶煤煤层气含气量差异的最为重要的因素之一，国内低煤阶盆地水文地质条件差，导致煤层含气量低，粉河盆地和苏拉特盆地水文地质条件好，则含气量高。国内外低煤阶盆地渗透率差异大；国内低煤阶盆地渗透性差，一般小于1.0×10-3 μm2，粉河盆地和苏拉特盆地渗透性好，要比国内低煤阶盆地高1～2 个数量级，导致了国内低煤阶盆地与美国粉河盆地和澳大利亚苏拉特盆地在低煤阶煤储层特征方面的巨大差异。

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煤炭科学技术

2019年第09期

719

715
煤矿井下随钻测量及钻孔数据处理软件开发与应用

作者(Author)：董洪波

摘要：为解决煤矿井下随钻测量软件功能单一、操作不便、信息融合不足等问题,采用C号语言与SQL Server数据库开发了随钻测量及钻孔数据处理软件。该软件具有随钻测量、钻孔数据处理、钻机监测诊断等三大功能模块,可实现对探管数据解析、钻孔轨迹实时测量、钻孔轨迹数据的深度挖掘、钻机状态的实时监测与故障诊断。三大模块数据有机融合,可简化施工人员操作,帮助施工人员更加全面掌握施工信息、及时作出相应决策。现场试验证明,随钻测量及钻孔数据处理软件通信稳定、测量准确、功能全面、操作简单,为优化定向钻孔施工提供了技术支撑。

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煤炭科学技术

2018年第06期

335

573
煤层气U型水平井定向井远端连通钻井工艺研究

作者(Author)：王海, 杨兆中, 李岳

摘要：针对煤层气U型水平井与定向井远端连通工艺不完善、对接难度大、煤层洞穴坍塌等难题,开展了钻井工艺研究。在P15试验井组中,采用镶嵌暂堵钻井液、地质导向控制等关键技术钻井,并创新使用外管屏蔽、内管作业的屏蔽洞穴技术处理洞穴。实践表明,这一系列技术可以保障水平井与定向井远端连通,但洞穴内作业需提前建立屏蔽,P15井组完成水平段进尺724 m,煤层进尺668 m,煤层钻遇率92.3%,水平井在1 242.5 m处与定向井成功实现一次远端连通,屏蔽洞穴技术建立了捞砂作业和后期排采的新通道,完成了洞穴捞砂,解决了煤层气井洞穴坍塌的技术难题,完善了煤层气水平井定向井连通工艺,为煤层气的低成本高效开发提供了新途径。

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煤炭科学技术

2018年第06期

568

571
深部煤层气T型井钻井技术

作者(Author)：杨刚, 孟尚志, 李斌, 李孝勇, 张林强, 马腾飞, 陈小波

摘要：为解决常规侧钻窗口大、曲率半径大,水力喷射径向水平井钻头尺寸小、煤层中进尺短等问题,研发了以柔性钻具为核心的T型水平井技术,其侧钻窗口仅20 cm,曲率半径1.8、2.5 m,借助叠加式斜向器可以实现多目的层分支水平井;Ф139.7 mm套管内侧钻Ф112 mm井眼,实现了大尺寸超短半径水平井钻进。井壁稳定性分析论证了清水+2%KCl可以满足深部煤层造斜段及水平段钻进要求。摩阻转矩分析表明,旋转钻进、起钻及下钻3种工况下柔性钻具不会发生弯曲破坏,可以安全钻进100 m。水力参数分析表明,泵排量0.5~0.7 m~3/min可以同时满足井眼清洁和快速破岩要求。在临兴-神府气田试验成功了国内第一口深部煤层气6分支T型水平井,2个煤层内各部署3个分支,目的煤层深约1 900 m,煤层中累计水平进尺达478 m,其中4个分支水平进尺超100 m。

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煤炭科学技术

2018年第06期

842

757
煤矿区智能化顶管掘进装备研制与应用

作者(Author)：王雷, 王冠雄, 王新铭, 王启明

摘要：为解决现有煤矿高抽巷施工方式掘进速度慢、工作环境恶劣、施工成本高等难题,基于顶管施工工艺,采用全断面大直径破岩技术,研究矿用顶管机滚刀破岩机理,对刀具进行合理化布置;采用智能控制技术,实现矿用顶管机自动导向、自主开关机及自动顶进等功能。研制了ZDG1500型矿用智能化顶管掘进装备,在淮南张集矿进行了国内首次煤矿顶管施工的工业性试验,验证了智能化顶管掘进装备的各项参数和性能,试验结果表明:一次成孔直径为1 500 mm,单次掘进长度≥500 m,掘进速度为10~20 mm/min,并得出矿用顶管掘进机岩层阻力分布规律,可解决高抽巷施工难题。

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煤炭科学技术

2018年第06期

994

660
煤层气井压裂缝壁面稳定性研究

作者(Author)：陈万钢, 王力, 杨宇, 孙晗森

摘要：为了揭示煤层气压裂井在排采过程中裂缝壁面剪切失稳产生煤粉的机理,根据叠加原理,采用弹性力学和渗流力学理论,构建了排采过程中压裂缝的总应力场计算模型。基于D-P剪切破坏准则,提出了一种计算井底流动压力安全窗的方法,以有效避免煤岩压裂缝壁面失稳。研究结果表明:井底流动压力越小,压裂缝壁面净压力越大,在压裂缝壁面附近产生的诱导应力也越大;另外,井底流动压力越小,由于孔弹效应影响,形成的诱导应力也越大。在排采过程中,保证井底流动压力在安全窗口内,可以避免压裂缝壁面剪切失稳形成煤粉。

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煤炭科学技术

2018年第06期

775

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煤储层速敏伤害机理及防速敏试验研究

作者(Author)：宋金星, 于世耀, 苏现波

摘要：为了探索煤储层速敏伤害的控制方法,采用质量分数1.5%KCl溶液为基液,在其中加入不同浓度的阴离子型表面活性剂AS和非离子型表面活性剂NS,配置出35种溶液,对河东煤田柳林地区沙曲矿的焦煤进行煤粉沉降试验、直剪试验,最终优选出用于防速敏的最佳表面活性剂体系为质量分数0.05%AN复配溶液(AS和NS的比例为9∶1),由此构成了表面活性剂压裂液(1.5%KCl+0.05%AN)。研究结果表明:表面活性剂压裂液能润湿煤粉,增大煤粉颗粒间的黏聚力,导致水力压裂产生的煤粉经润湿后迅速沉降、固定,从而减少悬浮煤粉的数量,进而减少孔喉或裂缝狭窄处受到堵塞的机会,实现对煤储层速敏伤害的有效控制。

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煤炭科学技术

2018年第06期

598

616