深部煤层气开发与煤系“三气”共采技术_中国煤炭行业知识服务平台

深部煤层气开发与煤系“三气”共采技术

来源：《煤炭学报》2016年第1期

百余年来,传统煤炭工业的眼光主要盯在煤层或煤炭这一固态能源矿产。煤层气规模性开发与煤矿瓦斯高效抽采,扩展了煤炭工业界的能源视野,即煤系中蕴藏着极为丰富且可规模性开发的洁净气体能源。页岩气革命的兴起,引导了中国页岩气产业的起步,也为煤炭工业打开一扇新的视窗,煤系处处有资源,层层皆赋存着非常规天然气能源! 同时,浅部矿产资源的枯竭,必将促使人类的勘查开发活动向深部延展,煤炭乃至煤系非常规天然气均是如此。能源工业界这一艰辛而卓有成效的探索历程,拉开了我国以煤层气、页岩气、致密砂岩气为主的煤系“三气”共采及深部煤层气勘探开发试验的序幕,本专题由此应运而生。

近年来,国家科技重大专项等一系列国家科技计划的支持,加速了我国上述探索活动的进程。我国以解放层开采工艺技术为核心的煤层气抽采“淮南模式”,实质上就是煤系“三气”共采。鄂尔多斯盆地东部多个区块上古生界煤系“三气” 共采工业性试验的成功,直接催生了国家示范工程在此方面的“十三五”立项。准噶尔盆地南缘阜康西区块2000m深度井网规模煤层气高产稳产气流的获得以及国内十余年来的探索成果,昭示出我国深部煤层气开发的巨大前景。毫无疑问,前期突破得益于现场大胆尝试与科学技术创新的有机契合,未来发展更依赖于先导性、示范性工程的工艺与技术创新。本专题一方面集中报道了其中的部分重要科技成果,另一方面展示出有关专家对本领域未来科技发展的思考与建议。

我们期望,本专题的出版有助于能源工业界了解我国煤系“三气”共生共探共采及深部煤层气勘探开发试验的进展,启迪相关科技工作者的工程科学思维,推动我国煤系“三气”及深部煤层气规模性开发时代的及早到来。

行业视野: 煤层气
类别; 127个
关键词; 114位
专家; 29篇
论文; 43495IP
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难动用煤层气资源的高产开采技术研究——论煤层气资源的特殊性及其开发工程中的“窗-尾效应”

作者(Author)：杨陆武

摘要：针对中国煤层气产业发展中,工程成功率和产量达成率双底以及开采难动用资源缺乏有效技术的两大难题,提出了解决两大难题的基本技术思路,建立了1套新的资源认识标准,并在这个标准指导下探讨如纠偏并设计更有效的开发技术路径和实施办法。研究发现了煤层气在赋存规律和开采技术要求上不同于其他天然气资源的三大特殊性,第一"非气",典型意义上的煤层气以特殊的固流体状态赋存,独立相态的气体资源是不存在的,依据耦合动力的不同把煤层气资源分为四大类;第二"育采",开采煤层气从来都不是直接采气,采气之前必须先通过解构工程把气培育出来,要么先"采水(排水)",要么先"采煤(掏煤)";第三"窗-尾效应",难动用煤层气资源的开采工艺的有效性取决于储层改造"时间窗"和排水"长尾"的管控效率。

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煤炭学报

2016年第01期

1218

671
中—高煤阶煤层气系统物质能量动态平衡机制

作者(Author)：汤达祯, 赵俊龙, 许浩, 李治平, 陶树, 李松

摘要：基于中—高煤阶煤储层欠饱和特性及煤层气井生产数据,以临界解吸压力为关键参数节点,揭示了中—高煤阶煤层气系统物质能量动态平衡机制及其对煤层气开发过程的控制作用。结果表明:基于上述机制可以实现储层压力和含水饱和度实时监测、煤层气井单井可采储量计算、储层渗透率(包括绝对渗透率、相对渗透率、有效渗透率)动态预测、产能动态数值模拟等4方面现场需求;煤储层相对含气量(吸附态气体饱和度)越高,储层压力与含水饱和度下降越快,煤层气越容易解吸产出;临界解吸压力后,煤层气井生产时间越长,储量计算准确性越高;在整个煤层气生产过程中,煤储层渗透率被统一为储层压力的函数,欠饱和相渗曲线能更好地反映煤储层正负效应及气体滑脱效应;在产能预测方面,欠饱和相渗模型较饱和相渗模型更加准确,精确度更高。

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煤炭学报

2016年第01期

1254

657
吸附解吸迟滞现象机理及其对深部煤层气开发的影响

作者(Author)：王公达, RENTingxiang, 齐庆新, 王凯, 张浪

摘要：针对瓦斯在煤中的解吸与吸附过程并非完全可逆,吸附解吸迟滞现象非常普遍,分析了以往研究中存在的问题,提出了关于吸附解吸迟滞程度的定量评价指标,通过等温吸附解吸实验考察了最高吸附压力和煤体粒径与迟滞程度的关系,并讨论了吸附解吸迟滞现象的发生机理及其对于深部煤层气开发的影响。结果表明:新的定量评价指标可以反映吸附解吸迟滞从完全可逆至完全非可逆的程度;随着最高吸附压力和煤体粒径的增加,吸附解吸迟滞程度随之增强;吸附解吸实验结果是综合了扩散作用的扩散-吸附及解吸-扩散结果,且这两个过程很难区分开来;实验发现的该现象是由于气体分子在高压作用下嵌入连通性较差的微孔中并引起孔隙变形,被吸附的气体分子受窄小的孔隙通道限制,无法从孔隙中解吸并扩散出来而导致的,即本文提出的"扩散受限"假说;深部煤层气的气体含量可能会很高,但受解吸迟滞现象影响,其真正的可采储量和产出规律需要利用等温解吸线而非等温吸附线进行评估;除了通过增透措施提升煤体的渗透率外,如何促进微尺度下的气体解吸与扩散也应该成为深部煤层气开发需要着重考虑的问题之一。

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煤炭学报

2016年第01期

1711

975
煤层气封存单元及其地震-地质综合识别方法初探

作者(Author)：常锁亮, 陈强, 刘东娜, 潘永学, 桂文华, 刘自珍, 曹路通, 冯阿建

摘要：煤层含气性与渗透性的空间分布具有强烈的非均一性,基于地质选区理论预测的富集有利区控制精度不能完全适应煤层气开发的空间尺度需求。为将稀疏的钻孔测井资料和空间密集采样的地震资料有机结合起来,实现区块尺度下煤层气富集高产区的精细预测,引入煤层气封存单元的概念,并对其构成要素和基本特征进行了讨论;提出基于地震地质综合研究,识别区块尺度下煤层气封存单元的研究思路和方法。初步研究表明:在煤层气地质理论指导下,以煤层气封存单元的封堵层(带)为研究对象,运用以地震属性分析、地震反演为核心的地震综合解释技术,将构造、围岩岩性及其组合、聚煤前后沉积微相等封堵层(带)构成要素作为主要研究内容,可以实现对煤层气封存单元的识别与划分。

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煤炭学报

2016年第01期

1289

606
以煤系天然气开发促进中国煤层气发展的对策分析

作者(Author)：李五忠, 孙斌, 孙钦平, 杨焦生, 张义

摘要：为了提高中国煤层气勘探开发程度,促进煤层气产业发展,分析了中国煤层气勘探开发现状与面临的问题,提出1 200 m以深煤层蕴藏十分丰富的煤层气资源,且多与致密砂岩气叠合共生,展现了煤系天然气广阔的勘探开发前景。根据煤层气及煤系砂岩气开发特点,对煤层气及煤系砂岩气划分为自生自储型、内生外储型2类气藏模式,提出将煤系的煤层与砂岩互层段,统一作为目的层进行综合评价,在垂向上拓展勘探开发空间,显著增加资源丰度,同时煤层与砂岩立体压裂改造也比单一煤层压裂更能提高储层改造效果,并提出煤系天然气综合勘探开发工作建议。

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2016年第01期

1770

882
临兴区块深部煤层气富集规律与勘探开发前景

作者(Author)：顾娇杨, 张兵, 郭明强

摘要：临兴地区位于鄂尔多斯盆地东缘,横跨晋西挠褶带和伊陕斜坡,东部断层发育,西部地层平缓,中部紫金山岩体侵入。煤层气富集受到构造、成熟度和水文地质条件的三重控制,较高的成熟度反映煤岩已经大量生烃;后期构造破坏煤层气藏,但地层水滞留,水文条件有利于煤层气保存。含气量呈现东低西高的整体趋势。中部紫金山热液作用和断层破坏作用形成了环形含气量低值区和高值区。区内含气饱和度总体受到成熟度的控制,与含气量总体规律不一致,研究区中部出现含气饱和度高值窗口(1 600~2 000 m)。本区煤岩微孔发育,煤岩孔隙的差异小,结构相对均匀,整体扩散性和渗透性较强。总体评价该区煤层气资源量大、丰度高、含气饱和度高和物性较好。在评价有利区具备进一步开展先导试验的条件。

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煤炭学报

2016年第01期

1873

1329
准噶尔盆地白家海凸起深部含煤层气系统储层组合特征

作者(Author)：陈刚, 秦勇, 胡宗全, 李五忠

摘要：准噶尔盆地东部白家海凸起发育较稳定的侏罗系煤层,埋深大于1 500 m。以往该区西山窑组和八道湾组煤层气试采取得了较好的效果,显示了白家海凸起深层煤层气具有较好的勘探前景。由于区内以常规油气开发为主,丰富的煤层气资源有待勘探开发。基于此,分析了区内侏罗系深部煤层赋存特征、热演化程度、煤层含气量及煤层顶底围岩等成藏地质条件,认为西山窑组煤层气为独立含煤层气系统,八道湾组煤层及其顶底砂岩组合为统一含煤层气系统。八道湾组源内型、源外型含煤层气系统成藏条件优越,煤层气及煤系砂岩气资源丰富,具有较大的共采潜力。

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煤炭学报

2016年第01期

1717

698
鄂尔多斯盆地东缘临兴区块深部关键煤储层参数识别

作者(Author)：张兵, 徐文军, 徐延勇, 顾娇扬, 杨光, 赵锦程

摘要：深部条件下煤储层关键参数的识别是煤层气开发评价的基础。基于鄂尔多斯东缘临兴区块深部煤层气勘探和测试研究结果显示:朗格缪尔体积随镜质组反射率的增大先增加后减小,朗格缪尔压力与镜质组反射率呈"U"型变化,两者均在2.5%Ro,max左右出现转折。采用非线性分析方法,基于实测含气饱和度与煤层埋深的关系,建立了含校正系数的深部煤层含气量计算模型。山西组4+5号煤层预测含气量6.7~22.1 m3/t;本溪组8+9号煤层含气量在12~20 m3/t,在平面上总体均呈东低西高展布。4+5号煤预测临界解吸压力介于1.03~9.40 MPa,临储比介于0.11~0.63,平均为0.33;8+9号煤预测临界解吸压力介于1.27~10.47 MPa,临储比介于0.12~0.64,平均0.334。在平面上,4+5号煤临界解吸压力与临储比均呈西高东低、西北部最高展布,而8+9号煤总体呈北高南低展布。

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煤炭学报

2016年第01期

1754

891