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; 43650IP
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临兴地区上古生界煤系致密砂岩气成藏条件分析

作者(Author)：谢英刚, 秦勇, 叶建平, 潘新志, 高丽军, 段长江

摘要：鄂尔多斯盆地东缘晋西挠褶带临兴地区致密砂岩气藏与邻区气藏相似,具有低平宽缓的构造背景和广覆式砂泥岩垂向间互分布的特征,但是由于处于不同的大地构造位置,其成藏条件具有显著差异性。针对研究区烃源条件、致密砂岩储层特征及封存条件,探讨致密气藏成藏特征。认为太原组主力煤层(8+9煤)和山西组主力煤层(4+5煤)是主力烃源岩,受紫金山构造岩浆作用影响,局部区域热演化程度进入干气阶段,为区内致密气藏提供充足的气源。岩相古地理和成岩相控制优质储层的发育和分布,本溪组向上到石千峰组,古地理环境由海变陆,频繁震荡的水体形成了多期次、多层位的储集体,潮汐砂坝、水下分流河道等粒度粗的砂体为优势致密储层,由北向南优势储层逐渐减少;砂岩储层总体孔渗性差,后期溶蚀作用对深部储层改造作用明显。煤岩、砂岩垂向组合决定了致密砂岩气藏的运聚模式,区内发育"源储接触"的原地匹配型气藏和受储层和运移通道双重控制的异地匹配型2类致密砂岩气藏,受断层和陷落柱影响而形成的微裂缝是垂向运移的主要通道。

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煤炭学报

2016年第01期

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沁水盆地与鄂尔多斯盆地上古生界致密气成藏条件类比及勘探潜力

作者(Author)：梁建设, 朱学申, 柳迎红, 王存武, 吕玉民

摘要：为了探讨沁水盆地上古生界致密气的勘探潜力,采用类比分析的方法,系统分析了沁水盆地与鄂尔多斯盆地的构造-沉积演化、源储条件及成藏规律的差异性。研究表明:(1)沁水盆地与鄂尔多斯盆地共同经历了构造稳定期、构造分异期和构造定型期,二者在石炭—二叠纪具有相似的沉积演化过程,主要以海陆过渡相和陆相沉积为主。(2)沁水盆地上古生界煤层总厚度介于3~17 m,与鄂尔多斯盆地相当,镜质体反射率介于2.0%~4.5%,热演化程度高于鄂尔多斯盆地,生烃强度更大。(3)鄂尔多斯盆地致密气主要目的层为太原组、山西组和下石盒子组,次为上石盒子组和石千峰组;沁水盆地103口井测井解释结果显示,太原组和上石盒子组可疑致密气层较多,共计72层,占总数的64.9%,次为山西组和下石盒子组。(4)沁水盆地上古生界致密气具有初次运移和二次运移成藏两种模式,保存条件是成藏的关键因素,盆地中南部的向斜核部、断裂不发育的翼部是勘探的有利区。

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2016年第01期

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河北省煤系天然气资源及其成藏作用

作者(Author)：朱炎铭, 侯晓伟, 崔兆帮, 刘刚

摘要：为摸清河北省煤系天然气资源潜力,揭示其耦合成藏作用,采用等温吸附、TOC含量测试、X衍射、岩石热解、高压压汞、液氮吸附、显微组分镜鉴、脉冲渗透率等试验测试,对源-储地化和物性特征进行研究,结合各赋煤构造区煤系沉积-构造演化史,进行煤系天然气资源评价并揭示其成藏作用。结果显示:河北省煤系天然气资源丰富,煤层气资源量39 015×108m3,页岩气资源量33 447×108m3,致密砂岩气资源量24 000×108m3,石炭二叠系占绝对优势;烃源岩有机质以Ⅲ型为主,成熟度Ro介于0.5%~3.0%,以成熟—过成熟阶段为主;煤对煤系天然气藏起决定作用,富有机质泥页岩起关键作用,泥页岩的厚度优势弥补了有机质"欠缺";煤系储层连通性较好,属低孔低渗型,二次生烃作用是煤系天然气成藏的关键;共生调节机制煤层气表现为层间调节,页岩气为层内调节,砂岩气为协调调节;基于共生调节机制和空间叠置关系,将煤系天然气藏分为"远源"致密砂岩气藏、"自源"页岩气/煤层气藏和"自源+他源"叠合气藏3类,后者包括3种成藏模式。

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2016年第01期

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黔西松河井田龙潭煤系煤层气-致密气成藏特征及共探共采技术

作者(Author)：易同生, 周效志, 金军

摘要：基于煤系气共探共采示范工程,分析了黔西松河井田龙潭煤系煤层气-致密气赋存特征及开发条件,探讨了煤系气共探共采的适配性技术工艺。研究表明:井田煤系气主要赋存于龙潭煤系多个煤层及临近细砂岩、粉砂岩中,具备多煤层共采、煤系气共采的资源及开发条件。煤储层具有高温、超压、高含气量、含气高-过饱和的特点,适宜进行煤层气地面开发;但在区域高地应力背景下,裂隙闭合、矿物充填等原因导致储层原始渗透性差,煤系气地面开发需进行储层改造。气测录井、裸眼综合测井及含气层综合评价是井田煤系气共探共采中发现、认识、评价含气层及产气层段优选的关键技术,可为煤系气共探共采方案制定提供依据。在丛式井组开发模式下,"小层射孔、组段压裂、合层排采"系列工艺与井田地形地质条件相匹配,可显著提高多煤层共采、煤系气共探共采的工程效果。

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煤系“三气”共采产层组压裂裂缝扩展物模试验研究

作者(Author)：孟尚志, 侯冰, 张健, 谭鹏, 熊振宇

摘要：硬脆性砂岩、页岩储层与塑性的煤层组合开发时,层间应力差、岩性差异、界面性质等因素会对水力裂缝扩展产生较大影响,复合储层人工裂缝扩展规律存在认识不清的难点,给储层改造方案的合理设计带来了难度。基于此,选取鄂尔多斯盆地东缘临兴地区天然露头岩石进行不同岩性组合,开展室内大尺寸真三轴水力压裂物理模拟试验,研究不同地应力差、弹性模量差异、煤岩割理等参数对水力裂缝起裂及扩展的影响。结果表明:水力裂缝起裂方向受地应力条件及近井筒天然弱面共同控制;当应力差在4~6 MPa时,既能保证裂缝穿透界面,又能保证高效沟通煤岩中天然弱面形成网络裂缝;层间弹性模量差异越大,缝内流体压力越高,穿透界面时释放的压力脉冲有助于激活煤岩中的微裂缝形成复杂的裂缝网络。水力裂缝在煤岩中的扩展路径受割理影响较大,易发生转向或者分叉扩展;水力裂缝穿透界面时压裂曲线存在明显的2次憋压,沟通煤岩割理过程中压裂曲线上下波动明显。研究复合储层水力裂缝起裂及扩展规律可为油田现场预测裂缝形态以及优化泵注程序提供参考。

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2016年第01期

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钻井液润湿性影响页岩井壁稳定性的实验研究

作者(Author)：蔡记华, 岳也, 曹伟建, 杨现禹, 乌效鸣

摘要：煤层气井单井产量往往较低,综合勘探开发煤系非常规天然气是提高煤层气开发效益的重要途径,但这要求钻井液能同时解决煤层、致密砂岩和页岩地层的井壁稳定问题。为此,提出基于"正电性-中性润湿-化学抑制-纳米材料封堵-合理密度支撑"的协同防塌理论,并开展了钻井液润湿性影响页岩井壁稳定性的实验工作。首先优选出能有效降低钻井液表面张力、增加钻井液与页岩接触角的表面活性剂复配方案,并结合钻井液流变性、滤失性、润滑性、水活度和抑制性等参数测试和页岩压力传递实验,对钻井液润湿性影响页岩井壁稳定性的效果进行了评价。结果表明:复合表面活性剂能够有效改变水基钻井液的润湿性能,与优选的水基钻井液相比,钻井液表面张力降低42.6%,与页岩的接触角增大162.1%;复合表面活性剂与水基钻井液具有良好的配伍性,具有较好地抑制性和抗盐能力;与清水相比,复合表面活性剂能显著阻缓页岩孔隙压力传递速率,降低钻井液侵入页岩的程度,页岩渗透率降低幅度在99%以上;说明通过控制钻井液润湿性来增强页岩井壁稳定性是可行的。

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煤炭学报

2016年第01期

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我国深部煤与瓦斯共采战略思考

作者(Author)：袁亮

摘要：我国是世界上瓦斯灾害最严重的国家之一,煤炭资源禀赋与长期的旺盛需求导致我国煤炭开发以每年10~25 m的速度快速向深部转移,深部煤炭开采面临的瓦斯问题更加严峻,从安全、能源、环保3个方面考虑,都需要加大深部煤层煤与瓦斯共采力度。分析了我国深部煤层煤与瓦斯共采现状与面临的问题,指出了我国深部煤层煤与瓦斯共采发展对策,认为我国深部煤层应坚持地面和井下相结合的"两条腿走路"的煤与瓦斯共采模式,从基础理论研究、关键技术及装备研发、示范工程建设、政策扶持等方面提高深部煤层煤与瓦斯共采技术整体水平。

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煤炭学报

2016年第01期

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深部煤层气勘探开发进展与研究

作者(Author)：李辛子, 王运海, 姜昭琛, 陈贞龙, 王立志, 吴群

摘要：我国煤层气资源主要分布于深部。鄂尔多斯、准噶尔等盆地部分煤层气井勘探成功表明深部煤层气资源在含气量、含气饱和度、储层压力及临界解吸压力等关键参数方面较浅部有利,开展深部煤层气研究及勘探是重要前瞻性课题。鄂尔多斯盆地东南缘延川南煤层气田的勘探,尤其是万宝山构造带延3井组的成功开发是我国深部煤层气开发获得突破的1个典型实例。一般来说,影响深部煤层气开发的因素较复杂,是一个系统工程,通常可以将这些因素划分为资源地质条件和开采技术条件两大类。延川南煤层气田开发的经验表明,影响深部煤层气井产能的主要因素是受地质条件控制的压裂技术与排采技术,提高深部煤层气单井产量的途径是做好富集高渗区选区评价和预测,加强以压裂为核心技术的工程工艺攻关研究及做好排采管理。

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