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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煤与瓦斯突出、冲击地压复合动力灾害一体化研究

作者(Author)：潘一山

摘要：随着煤矿向深部开采,一些矿井动力灾害既表现出煤与瓦斯突出的部分特征,又有冲击地压的部分特征,2种动力灾害互为共存、互相影响、相互复合,难以界定为单一灾害类型,为此提出煤与瓦斯突出、冲击地压复合动力灾害的概念。通过复合动力灾害一体化理论研究,揭示了复合动力灾害发生的统一机理,据此建立了统一失稳判别准则;基于现有动力灾害分类所存在问题,将动力灾害划分为4种类型,在此基础上,针对矿井复合动力灾害类型创新研发了钻屑法多指标一体化检测及煤体温度、煤体电荷实时连续监测设备,形成了复合动力灾害一体化分类分级预测技术;同时,提出了瓦斯抽采、深孔爆破断顶-破煤-断底卸压、煤层注水等消减瓦斯内能、释放煤岩弹性能的复合动力灾害一体化防治技术。

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煤炭学报

2016年第01期

1789

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深煤层井组CO₂注入提高采收率关键参数模拟和试验

作者(Author)：叶建平, 张兵, 韩学婷, 张春杰

摘要：深部煤层井组注入CO2开采煤层气技术主要通过CO2的强吸附效应,能够置换出更多的CH4,同时实现CO2的长期大量的埋藏。通过试验分析,柿庄北地区CO2的吸附能力是CH4的2倍,随着解吸压力的降低,CH4比CO2会更快的解吸,能够有效的置换CH4。CO2的注入引起煤储层物性的变化,主要是由于CO2的吸附和解吸引起的基质膨胀与收缩效应造成渗透率的变化,并且呈现随着压力的降低先降低后迅速增加的变化规律。基于渗透率变化规律,应用模拟软件建立地质模型和数值模型,分析了CO2注入量、频率和注入方式对井组或单井的产量、采收率和CO2埋藏量的影响。模拟结果认为注入量10~15 t/d,连续注入90 d,关井90 d,反复实施2 a后,可以实现采收率的提高。通过现场试验验证,该区3号煤层吸附CO2的能力在8 t/d,井组的埋藏潜力约为12 616 t。

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煤炭学报

2016年第01期

1246

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沁水盆地深煤层注入CO₂提高煤层气采收率可行性分析

作者(Author)：申建, 秦勇, 张春杰, 胡秋嘉, 陈伟

摘要：探讨CO2注入深煤层提高煤层气采收率可行性对于解放我国丰富深部煤层气资源具有积极意义。分析了沁水盆地不同深度条件下储层参数的变化规律,开展了CO2注入煤层增产效应的数值模拟研究。结果显示,煤储层参数随埋深呈非线性变化且各参数显著变化深度具有较好的对应性,存在500~600 m,950~1 150 m两个关键转折界限,据此将煤层划分为浅部、过渡、深部三带。随着埋深增加煤储层强非均质向均质转换,即所有参数在浅部较为离散而深部收敛。通过不同深度煤层的CO2注入生产效果模拟显示,注入CO2后煤层气采收率均得到不同幅度提高;注入CO2提高煤层气采收率效果由过渡带、浅部、深部逐步递减;注入时间越早和越长,提高采收率效果越显著;要实现深部煤层气采收率显著增加必须保证一定的CO2注入量;深部CO2封存优势显著。

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煤炭学报

2016年第01期

1302

840
热力作用下煤层注CO₂驱替CH₄试验研究

作者(Author)：吴迪, 刘雪莹, 孙可明, 梁冰, 辛立伟

摘要：为研究体积应力和温度对于煤层注CO2条件下CH4驱替量的影响规律,利用自制三轴吸附解吸试验装置,对煤试件开展考虑煤层体积应力和温度热力作用影响的与煤层等孔隙压注CO2驱替CH4试验研究。试验结果表明:相同温度条件下,气体吸附量随体积应力增加逐渐减小,下降梯度明显;体积应力是煤层CH4驱替量的主要影响因素,拟合得出20~50℃区间内煤层CH4驱替量随体积应力变化的计算公式。在相同温度条件下,随着体积应力增加,CH4驱替效率逐渐减小,近似于线性变化规律;随着温度升高,CH4驱替效率上升显著且梯度明显。在相同温度条件下,随着体积应力增加,置换体积比相应增加;随着温度升高,置换体积比减小,近似呈等梯度下降规律。

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煤炭学报

2016年第01期

1563

774
叠置含气系统共采兼容性——煤系“三气”及深部煤层气开采中的共性地质问题

作者(Author)：秦勇, 申建, 沈玉林

摘要：以煤层气、致密砂岩气和页岩气共生为特征的煤系"三气"是一类重要的非常规天然气资源,但我国目前尚未实现规模性共采。煤系"三气"地质条件客观存在的六大基本特点,一方面提供了优越的气源及其保存条件,另一方面造成多套流体压力系统叠置共生,共采兼容性问题突出,常规措施难以解决这一技术难题。控制叠置含气系统共采兼容性的核心地质条件在于2个方面:一是流体能量差异影响到含气系统之间的兼容性;二是不同储层力学性质和孔渗条件差异影响到系统内部共采兼容性。研究认为,层序地层格架、流体能量系统和岩石力学性质是影响叠置含气系统兼容性的3个关键地质要素;实现煤系"三气"共探与共采的基础是对相关地质问题的深刻理解,对共生特性及其共采地质动态的深入阐释则是贯穿煤系"三气"共采工艺优化和技术创新的主线。煤系"三气"共采工艺技术优化和创新的途径,需要以充分释放产能为目标,以叠置含气系统共采兼容性为约束条件。为此,叠置含气系统共采兼容性未来探索方向,集中在关键层高分辨识别、地层流体及能量高分辨识别、共采兼容性定量表征、开发地质单元与开发方式4个方面。

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煤炭学报

2016年第01期

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