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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
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煤层群联合压裂增透石门快速揭煤技术研究与应用

作者(Author)：黄旭超, 王正帅, 陈建杰, 王宝群

摘要：为了解决低渗透率煤层石门揭煤抽采钻孔工程量大、抽采时间长的问题,将联合压裂增透技术应用于石门揭煤。在新疆2130煤矿+1 830 m水平回风石门揭5、6号煤层时,仅施工1个压裂钻孔,用3个胶囊封孔器精确确定封孔位置,使压裂点避开岩孔段和煤岩交界面,两煤层同时联合压裂。研究表明:联合压裂增透技术能够实现2个煤层的联合压裂,压裂后煤层水分明显增加,压裂影响半径在14 m以上。压裂后煤层透气性明显改善,抽采3个月未见明显衰减现象;联合压裂增透技术与传统穿层单一煤层预抽方式相比,日均抽采瓦斯体积分数和瓦斯纯量约提高2.3倍和3.8倍,钻孔工程量大约减少75%,抽采时间缩短约60%,整个工期缩短约70%。

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煤炭科学技术

2018年第06期

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煤层气储层地应力场宏观分布规律统计分析

作者(Author)：陈世达, 汤达祯, 陶树, 许浩, 李松, 赵俊龙

摘要：基于鄂东、沁南、黔西-滇东及准南地区232层次煤层气井原位地应力实测数据,参照Hoek-Brown分析方法,系统分析了煤层气储层宏观地应力分布规律,回归建立了不同应力参数随深度的变化曲线,研究结果表明:我国煤储层表现为中-高应力区,应力场类型呈非均匀分布,σ_H>σ_v>σ_h型和σ_v>σ_H>σ_h型为主(94%),σ_H>σ_h>σ_v型较少见且集中在浅部;煤储层侧压系数k均小于Hoek-Brown平均值,且88%实测数据较国内平均线偏低;σ_H/σ_v和k值随埋深变化均可用双曲线形态表征,整体表现为“浅部离散,深部收敛”;水平主应力差与埋深具有一定的线性正相关性,而σ_H/σ_h变化不大,主要集中在1.015~1.915,平均为1.47。研究结果可为深部煤储层应力状态的判断、岩体参数的选取提供参考。

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煤炭科学技术

2018年第06期

675

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第4轮全国煤层气资源评价方法及结果

作者(Author)：庚勐, 陈浩, 陈艳鹏, 曾良君, 陈姗姗, 姜馨淳

摘要：随着近10年我国煤层气产业快速发展,为了进一步掌握煤层气资源情况、阐明了我国煤层气资源分布规律,重新对全国30个主要含煤盆地埋深在2 000 m以浅的煤层气资源开展评价工作。第4轮评价继承并更新完善了以往的主要方法和成果,以体积法为主,按照计算单元-区带-盆地的层级顺序开展,将全国煤层气资源按照大区、煤阶、埋深、煤系几方面进行了分类。评价结果表明:全国埋深在2 000 m以浅煤层气地质资源量为29.82×1012m3,可采资源量为12.51×1012m3;首次建立了樊庄、三交、保德3个不同煤阶的解剖区,开展类比法评价,进一步落实了含气量、可采系数等关键参数;并且首次评价了埋深在1 5002 000 m煤层气可采资源量,煤层气资源的最新勘探结果,有助于煤层气勘探开发的快速推进和进一步落实并提高资源等级。

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煤炭科学技术

2018年第06期

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低渗煤层CO₂气相压裂裂隙圈形态研究

作者(Author)：曹运兴, 田林, 范延昌, 刘建中, 张帅

摘要：为了揭示低渗煤层气相压裂裂隙圈形态,采用球形震源理论建立了地震应力降和裂隙圈形态关系,并对山西高河能源公司山西组3号煤层气相压裂作业过程进行了监测研究。结果表明:微地震监测作为一种地球物理手段可以有效揭示气相压裂裂隙卸压圈形态;气相压裂裂隙卸压圈形态显示为不规则的椭球型,椭球的长轴和钻孔压裂段长度相当,短轴长度为8~20 m;气相压裂裂隙扩展的不规则性主要受控于高压气体破岩的不同步,煤(岩)的各向异性及脆性指数也对裂隙扩展形态有影响。

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煤炭科学技术

2018年第06期

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山西省典型煤炭国家规划矿区煤层气储层物性对比

作者(Author)：杨兆彪, 唐军, 李国富, 刘帅帅, 彭辉

摘要：基于晋城、阳泉、西山、离柳四大国家煤炭规划矿区煤田基础数据、试井数据等对比,评价了煤层气的主要储层物性。研究结果显示:晋城和离柳矿区煤层气较为富集,渗透性较好,阳泉矿区和西山矿区煤层含气量较低,渗透性较差。储层压力统计结果显示,晋城、阳泉、西山矿区储层一般欠压,离柳矿区储层压力状态为正常,同时各矿区多煤层流体系统具有差异性。煤系地层地下水封闭指数计算结果显示:离柳矿区封闭指数最高,西山矿区封闭指数最低,显示出较为开放的流体系统,不利于煤层气的富集保存。各矿区储层物性差异性,决定了煤与煤层气协调开发“三区联动”的时间参数和空间参数需要作适当调整。

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2018年第06期

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重复采动下煤矿采动活跃区地面井变形特征研究

作者(Author)：孙海涛, 付军辉

摘要：为解决采动影响下的采场覆岩运动,尤其是重复采动影响导致地面井断孔率较高的问题,以分层开采条件下的工程环境为基础,通过建立平面相似模型,进行煤层的分层开挖、采场覆岩的剪切滑移和离层位移对地面井监测线的影响的连续监测,获得了地面井在重复采动影响下的变形特征:采动区地面井在重复采动影响下剪切变形呈现出“增大→减小→增大→减小”的反复错动的活动特征且下分层开采后地面井剪切滑移量较上分层开采后增大了30.12%;离层拉伸变形呈现出“增大→增大→增大→增大”的持续增加的活动特征且下分层开采后地面井离层拉伸变形与采厚比较上分层开采后增大了29.8%。同时,针对地面井变形规律提出了井身强化设计的防护思路。

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煤炭科学技术

2018年第06期

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基于断层摩擦强度的地应力计算模型与应用

作者(Author)：孟召平, 尹可, 章朋

摘要：断层摩擦强度是煤岩层地应力的限定条件,如何评价断层摩擦强度是煤与煤层气开采值得考虑的问题,分析了断层摩擦强度和其对地应力的约束机制,建立了最大与最小主应力比值与断层摩擦强度的相关关系和地应力计算模型。研究结果表明:煤岩层中有效最大主应力与最小主应力比值受断层摩擦强度的限制,当其比值达到临界方向断层的摩擦强度极限时,断层就会发生滑动;根据Anderson断层分类,将原岩应力分为3种应力状态,在此基础上,建立了考虑断层摩擦强度的正断层、平移断层和逆断层地应力计算模型;分析了沁水盆地南部煤储层地应力特征,揭示了沁水盆地南部煤储层处于不同深度的2种不同应力机制中,当煤层埋藏深度小于650 m时,原岩应力表现为形成正断层应力机制;而当煤层埋藏深度大于650 m时,原岩应力可能属于形成平移断层的应力机制。

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煤炭科学技术

2018年第06期

972

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不同压裂方式诱导应力特征及对缝网改造的影响

作者(Author)：倪小明, 李阳, 赵永超, 曹运兴

摘要：为了得出不同压裂方式下诱导应力变化特征及对形成缝网的影响,应用RFPA2D-Integrated软件模拟研究了多条裂缝存在下诱导应力的分布规律,以及逐段压裂和交替压裂2种压裂方式下多缝叠加和双缝间的诱导应力随分段间距的变化特征。以大宁区块LP2井为例,分析了采用2种压裂方式对形成缝网的影响。结果表明:2种压裂方式导致未施工段诱导应力差异系数不同;逐段压裂法中,随压裂段数增加未压裂段的诱导应力差异系数逐渐增加,且段间距越小增幅越大;交替压裂法中,随分段间距增加,诱导应力系数先增加后减小;分段间距为2倍的裂缝半长时,差异系数最大。采用2种压裂方式均可实现缝网改造,但逐段压裂诱导应力叠加复杂,分段间距不易控制;交替压裂诱导应力相对可控,但施工工序相对复杂。该研究结果为现场分段压裂间距优化提供了借鉴。

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2018年第06期

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