《煤田地质与勘探》虚拟专题︱深部煤层气最新研究进展

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《煤田地质与勘探》虚拟专题︱深部煤层气最新研究进展

来源：煤田地质与勘探

在能源结构转型和环境保护的大趋势下，深部煤层气的勘探与开发日益成为全球能源领域的热点话题。《煤田地质与勘探》特此聚焦深部煤层气富集成藏机理及勘探开发的最新研究成果与实践进展，精选分享近期刊发的多篇论文，以供行业内的专家学者参考借鉴。

行业视野: 煤层气
类别; 91个
关键词; 140位
专家; 23篇
论文; 3793IP
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四川盆地上二叠统龙潭组深−超深部煤层气资源开发潜力

作者(Author)：明盈, 孙豪飞, 汤达祯, 徐亮, 张本健, 陈骁, 徐唱, 王嘉先, 陈世达

摘要：准噶尔盆地彩南地区、鄂尔多斯盆地东缘大宁−吉县和延川南区块1 000~2 500 m埋深煤层气井实现高产气流突破，昭示了深部煤层气开发的巨大潜能。四川盆地上二叠统龙潭组薄−中厚煤层群(7~15层)主体埋深2 000~4 500 m，川中一带北倾单斜，局部发育低幅隆起，煤层含气量、含气饱和度、储层压力等开发关键参数均优于浅部，具备支持“增储上产”国家天然气发展战略的强大潜力。研究表明：(1)龙潭组煤系煤−泥岩互层频繁，煤层多，累计资源量大，19号煤层侧向发育稳定(平均3.2 m；>4 m有利面积700 km2)；(2)煤的热演化程度高(2.53%~3.18%)，生烃能力强，煤系气测全烃显示良好，2 500 m埋深处实测含气量16.64~17.61 m3/t，含气饱和度达138%~151%，游离气含量4.84~5.60 m3/t；(3)川南800 m以深实测储层压力系数>1.1，川中一带预测储层压力系数>1.8，为潜在的异常超高压储层。立足四川盆地煤层深−超深部、超压、超饱和等资源禀赋特征，借鉴鄂尔多斯盆地东缘大宁一带深部煤层气成功经验，以19号煤层为风险勘探目标，落实资源潜力和气藏特征，探索构建深−超深部薄煤层立体勘探开发技术体系，对煤层气规模化建产意义重大。

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煤田地质与勘探

2024年第02期

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7
松辽盆地南部王府断陷深部煤层气地质特征及有利区评价

作者(Author)：沈霞, 公海涛, 邵明礼, 杨敏芳, 霍万国

摘要：松辽盆地南部王府断陷煤层气资源量丰富，但深部煤层气勘探程度较低，在煤层气地质特征、富集成藏主控因素及有利目标优选等方面缺乏系统研究，制约了该区煤层气勘探进程。为此，在系统分析煤系地质特征的基础上，明确深部煤层气成藏主控因素，建立有利区优选指标体系，预测煤层气富集有利区。结果表明：(1) 王府断陷火石岭组宏观煤岩类型以光亮煤、半亮煤为主，具有低水分、低挥发分、低灰分的特征，镜质体最大反射率大于1.8%，孔隙率平均5.01%，CS38井计算的平均含气量为21.80 m3/t。(2) 王府断陷火石岭组火山喷发填平补齐沉积环境利于煤层发育，煤层主要发育于断陷双陡坡带之间与断陷中、东部的火山喷发的填平补齐效应形成的浅水区，形成了“填平补齐成煤模式”。此外，区内发育的大面积巨厚泥岩顶板与封闭断层使得煤层气得以富集保存。(3)王府断陷Ⅰ类有利区主要发育在断陷中部，煤层厚度大于5 m，断层断距80 m，气测全烃值>15%，具有较大勘探开发潜力；Ⅱ、Ⅲ类有利区主要发育在断陷的北部和南部，煤层厚度一般

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煤田地质与勘探

2024年第02期

124

8
新疆准噶尔盆地白家海凸起深部煤层气孔渗系统特征

作者(Author)：陈河青, 杨兆彪, 李道清, 徐苗苗, 梁宇辉, 刘常青, 王钰强

摘要：【目的】新疆深部煤层气资源丰富，其中准噶尔盆地白家海凸起侏罗系煤层是深部煤层气勘探开发的有利目标区。深部煤层气孔渗系统直接决定了深部煤层气的可采性。【方法】以新疆油田2023年最新施工的彩煤2-004H评价井为基础，基于扫描电镜观察，压汞–低温液氮–二氧化碳吸附、低场核磁共振、CT扫描，变温压孔渗实验，结合数学建模，深入研究了本区侏罗系西山窑组煤的孔渗系统。【结果和结论】结果表明：(1) 研究区深部煤储层孔隙类型以植物组织孔和气孔为主，孔裂隙发育，形态多为板状和狭缝状，孔裂隙连通性好，多为开放型孔。(2) 全孔径表征结果显示，超微孔最为发育，其次为中孔和过渡孔，各类型孔隙发育较为均匀，总孔比表面积和总孔容较大，接近于贫煤和无烟煤，暗示了其吸附性和储集能力较强，其主要地质原因在于其煤层为特低灰分(平均灰分在5%左右)煤、煤岩显微组分中主要为丝质体和结构腐殖体，且处于构造高部位的煤储层断裂发育。(3) 考虑温度和有效应力对孔隙率和渗透率的影响，建立了研究区孔隙率和渗透率与埋深的关系式。与鄂尔多斯盆地大宁−吉县区块深部煤相比，不论是常规孔渗结果，还是模拟原位储层条件下的孔渗系统，白家海凸起深部煤储层孔隙率和渗透率均较大，原位储层条件下孔隙率介于8.60%~10.21%，渗透率介于(0.04~0.21)×10−3 μm2。即本区深部煤储层孔渗系统，不仅储气能力较强，同时其导流能力也较好。

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煤田地质与勘探

2024年第06期

113

5
神府区块深部煤层气高效开发技术研究

作者(Author)：李斌, 杨帆, 张红杰, 冯雷, 安琦, 郝召兵

摘要：目的深部煤层气是保障国家油气安全、实现碳达峰碳中和目标的重要接替资源之一，具有广阔的开发前景。但在不同地质条件下，深部煤层气开发技术的通用性较差，在某些区块成功应用的技术不能直接推广到其他区块。目前，新区块前期勘探开发时井型、井网部署还存在一定的盲目性。因此，需要研发针对神府区块深部煤层气高效开发的储层工程改造适配性技术。方法首先，以鄂尔多斯盆地神府区块86口生产井实际数据为基础，从产能、经济性2个方面对直井和水平井两种井型的开发效果进行比较；其次，以神府地区深部煤层地质条件为输入参数，对深部煤层水平井的合理井长进行模拟分析；最后，通过地质气藏、钻完井、工程和经济评价等多专业结合，以单位面积经济效益为优化目标，得出神府区块深部煤层气高效开发的储层工程改造具体工艺参数。结果与结论结果表明，神府区块深煤层气高效开发的适合井型为水平井；可实现效益最大化时的水平井长度范围为800~1 500 m；开发的最优井距为300 m、簇间距为15~20 m、半缝长为120 m，对应的压裂总液量应为(1.8~2.4)万m3，总砂量(0.25~0.35)万m3。在上述研究的基础上，以“段内多簇+缩短簇间距+高排量大规模注入+变粘滑溜水造缝携砂+高强度加砂+全尺度裂缝支撑+等孔径限流射孔+造复杂缝网”为核心，建立了一套适合神府区块深部煤层储层改造工艺，实现了现阶段神府区块深部煤层气的高效开发，为现阶段国内其他盆地深部煤层气资源开发提供借鉴。

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煤田地质与勘探

2024年第08期

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鄂尔多斯盆地东缘深部煤层气排采工艺技术进展与启示

作者(Author)：曾雯婷, 徐凤银, 张雷, 孙薇薇, 王倩, 刘印华, 余莉珠, 季亮, 曾泉树, 张康

摘要：相比中浅部煤层气，深部煤层气煤体结构较好、地层压力高、游离气占比较高、矿化度高、CO2含量高，实施大规模压裂投产后，初期可自喷，生产参数各阶段变化大，要求排采主体工艺技术边界宽；相比页岩气和致密气，由于产出机理不同、游离气占比相对较低，深部煤层气表现出自喷周期较短，需及时辅助排水采气措施，气井长期处于解吸主控的低产阶段。以鄂尔多斯盆地东缘大宁−吉县区块为例，基于深部煤储层地质特征，系统分析深部煤层气排采过程中应力敏感效应、速度敏感性、结垢堵塞、贾敏效应、游离气占比等影响因素及其特征，指出深部煤层气排采过程中存在游离气与解吸气转化时限不明、高矿化度水及CO2造成腐蚀和结垢问题突出、水平井检泵周期短等排采技术与工艺难点。为了最大限度降低井底压力、促进煤层气解吸、提高单井EUR，提出了现阶段最为适合水平井生产且经济效益最佳的水力射流泵举升工艺；提出了深部煤层气迈向绿色智慧气田开发的排采技术与举升工艺研究方向，包括加强地质工程一体化研究，建立高效排采制度，探索和试验无杆泵一体化排采工艺等。

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煤田地质与勘探

2024年第02期

119

26
深部煤层孔隙结构与流体差异赋存特征研究

作者(Author)：吴见, 孙强, 石雪峰, 高丽军

摘要：目的鄂尔多斯盆地东缘已打破深部煤层气勘探禁区，多个区块呈现“单点突破、区域差异开发”特征，深部煤储层孔裂隙结构作为流体赋存与产出的物质空间，对于深部煤层气区块差异开发至关重要。方法系统采集鄂尔多斯盆地东缘神府区块深部煤样品，基于常规孔渗物性测试、CO2吸附、低温N2吸附、压汞和核磁共振等测试，以神府区块8+9号煤为例，系统总结深煤层孔隙结构及流体赋存模式。结果和结论结果表明：(1)深部煤孔隙结构差异较大，神府煤介孔−宏孔均发育，多为墨水瓶型和开放型孔。综合认为中阶煤孔隙结构的跨尺度效应稍有减弱，相对有利扩散、渗流。(2)中阶煤吸附能力降低，等温吸附曲线高压段曲线平缓，初期解吸效率低；含水饱和度增高，其介孔−宏孔的束缚水含量较高导致可动水孔隙率减小，降低了游离气的储集空间。(3)研究区存在“宏孔−微裂缝主控的游离气−自由水赋存”型、“微孔−介孔−宏孔主控的吸附气−束缚水赋存”型两类气水赋存模式，导致煤层气排采差异明显，其中“宏孔−微裂缝主控的游离气−自由水赋存”型是深部煤层气快速高产模式，该模式具有“见气时间短、中高产气、低产水”的生产特征，且由于应力对中大孔−微裂缝的伤害较强，建议该模式下的气井排采需适当控制排采速度以减小储层伤害，防止产量陡降；“微孔−介孔−宏孔主控的吸附气束缚水赋存”型模式具有“短期排水、缓慢见气”生产特征，排采仍需遵循“缓慢、连续”原则保证气井稳产；除此而外，由于孔隙以微孔、介孔为主，束缚水含量高，气井短期难获高产，需进一步探索加大压裂改造规模提高该类气藏产量。

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煤田地质与勘探

2024年第08期

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神府区块深部煤层气钻完井关键技术及应用

作者(Author)：王鹏, 李斌, 王昆剑, 张红杰, 张迎春, 杜佳, 张林强, 王晓琪, 苏海岩, 陈光辉, 杨睿月

摘要：目的深部煤层具有高地应力、中高温度、特低渗透、强压缩性、强非均质性等特点，目前尚未形成成熟的开发技术体系，复杂的地质特征为钻井与完井工程带来了新的技术难题与挑战，亟需开展针对深部煤层储层地质特征的钻完井理论与技术攻关，助力油气增储上产，保障国家能源战略安全。方法基于鄂尔多斯盆地东缘神府区块深部煤层气开发先导性试验，研发了一套高效钻完井关键技术。结果和结论(1)针对深部煤层井壁稳定性差、钻速低、钻井周期长，通过优化二开井身结构、优选钻井液体系与一趟钻技术，并结合井眼轨迹精细化控制，实现了深部煤层一体化高效钻进，助力“新优快”井台建设落地；(2)针对深部煤层地质特征复杂、采用常规压裂规模产量低，形成了以“定向射孔+前置酸液降破压+段内多簇密切割+高排量大规模+一体化变黏滑溜水+暂堵转向+多粒径组合支撑剂”为核心的复合极限规模化压裂技术体系；(3)基于“一区一策+全局寻优”的工作理念，设计立体井网工厂化钻完井作业模式，最优水平井距为350 m时，“拉链式”压裂模式效果最佳；(4)“深部煤层气+致密气”协同开采，获得了更高的工业气流，多气合采是提升鄂尔多斯盆地东缘非常规天然气开发效益的重要措施。研究结果有望为鄂尔多斯盆地深部煤层高效钻完井技术提供理论指导与实践经验。

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煤田地质与勘探

2024年第08期

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