2022年“煤层气勘探开发”主题高影响力论文TOP10

来源：煤田地质与勘探

煤层气开发具有安全、资源与环保三重效益，近年来煤层气勘探开发已向深部进军，并已取得可喜的进展。2022年《煤田地质与勘探》重点围绕“十三五”煤层气勘探开发进展总结，及“十四五”煤层气攻关方向（深部与新区块）开展组约稿和出版工作，发表了一批高质量成果。现整理出2022年度的TOP10论文，供参考和交流。

行业视野: 煤层气
类别; 52个
关键词; 53位
专家; 10篇
论文; 2536IP
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大宁–吉县区块深层煤层气成藏特征及有利区评价

作者(Author)：李曙光, 王成旺, 王红娜, 王玉斌, 徐凤银, 郭智栋, 刘新伟

摘要：鄂尔多斯盆地东缘大宁–吉县区块下二叠统太原组埋深大于2 000 m的8号煤是国内首个千亿方级别的深层煤层气田，但是深层煤层气成藏特征尚不明确。综合应用地质、测试、生产资料，开展深层煤层气成藏特征及有利区评价2方面研究。结果表明：研究区深层煤储层全区发育、厚度大、热演化程度高、两期成藏及古热流体侵入，使其具备大量生烃的条件；深层煤储层裂隙、微孔广泛发育，储层具备吸附气和游离气共同赋存的条件；顶底板以灰岩及泥岩为主，封盖能力强，具备游离气保存条件；深层煤层气具有“广覆式生烃、高含气、高饱和、高压束缚游离气与吸附气共存”的赋存特征。建立了深层煤层气“地质–工程”双甜点识别指标体系12项，划分了3类工程–地质甜点区，其中，地质–工程Ⅰ类甜点区位于研究区的西北部，地质–工程Ⅱ类甜点区位于研究的中部，地质Ⅱ类–工程Ⅰ类甜点区位于研究东北部和南部；在地质–工程Ⅰ类甜点区内实施的JS-01井自喷生产，最高日产气9.4～9.7万m~3，展现了良好的上产潜力。研究成果有效指导了深层煤层气先导试验区的优选及国内首个千亿方级别的深层煤层气田探明。

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煤田地质与勘探

2022年第09期

219

112
沁水盆地南部煤层气直井合层排采产气效果数值模拟

作者(Author)：刘世奇, 方辉煌, 桑树勋, 胡秋嘉, 段卫英, 贾慧敏, 毛崇昊

摘要：随着煤层气勘探开发的深入，多煤层合层排采受到广泛关注。合层排采管控工艺是确保煤层气合采井高产稳产的关键，而多煤层组合条件下复杂的地质条件增加了合层排采管控的难度。数值模拟技术是研究煤层气井合层排采管控工艺的有效手段，科学、可靠的模拟结果可为合采井排采管控提供依据。考虑温度效应、煤基质收缩效应、有效应力作用对煤层流体运移规律以及渗透率等煤层物性参数的影响，建立煤层气直井合层排采生产动态过程多物理场耦合数学模型，并进行有限元法的多物理场耦合求解。通过对沁水盆地南部郑庄区块煤层气合采井组的模拟，探讨不同排采速率下煤层气直井合层排采产气效果及渗透率等煤层物性参数动态演化特征，提出煤层气直井合层排采工程建议。模拟结果显示，郑庄区块3号、15号煤层整体含气量较高，煤层气合采井组具有较大增产潜力，提高排采速率对提高煤层气采收率的效果不显著；排采过程中，煤基质收缩效应对渗透率的影响强于有效应力作用，是提高煤层气井排采速率的保障，在确保排采速率不超过煤层渗流能力上限的基础上，适当提高排采速率可实现煤层气井增产。基于模拟结果，建议排采速率的调整以控制动液面或液柱压力为主；以3号、15号煤层气合采井增产为目标，产水阶段和憋压阶段，郑庄区块煤层气直井合层排采速率以液柱压力降幅0.12～0.20 MPa/d或动液面降幅12～20 m/d为宜，既可实现煤层气增产，又可避免储层伤害。

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煤田地质与勘探

2022年第06期

317

109
煤矿采空区煤层气地面开发技术及工程应用——以沁水盆地晋城矿区为例

作者(Author)：周显俊, 李国富, 李超, 王争, 李江彪

摘要：煤炭采出后，采空区中仍蕴藏着丰富的煤层气资源，其资源评价与开发利用具有环保和资源双重意义。近几年来，在山西晋城、西山和阳泉等矿区开展了地面钻井抽采采空区煤层气的积极探索，但在采空区煤层气地面开发过程中，往往因煤矿采空区积水、上覆岩层承压涌水等原因，导致地面钻井不产气或抽采气量低。以山西晋城岳城矿为例，研究不同采煤工艺下的采空区煤层气赋存特征、采空区积水和采空区裂隙带岩层渗透率对采空区煤层气地面开发的影响，提出采空区井布置原则和抽采技术，为解决三开空气钻进过程中岩粉进入裂隙带堵塞采空区煤层气运移通道问题，探索用水力冲孔方法提高采空区裂隙带岩层渗透率方面的应用。研究表明，煤矿采空区井布井原则：（1）采空区井应布置在采空区积水区域之外；（2）针对房柱式采煤形成的采空区空间形态，采空区井应避开保护煤柱最终完钻至采空区空间内；针对长臂式垮落法采煤形成的采空区空间形态，采空区井最优钻井区域为“O”形圈边界连线和采场边界之间靠近终采线一侧。研发了一种煤矿采空区井排水采气一体化抽采系统，该抽采系统实现了采空区井底积水抽排和煤层气抽采同步进行，解决了采空区上覆岩层承压涌水造成煤层气产量下降问题，抽采系统优化前后采空区井煤层气抽采量增加33.3%。探索性地将水力冲孔运用于解决钻井岩屑造成的采空区裂隙带岩层渗透率下降问题，工程试验结果表明，水力冲孔改造前后采空区井日均抽采量最高增长率为11.30%，提出了采用泡沫欠平衡钻井技术解决钻井岩粉侵入采空区裂隙带的建议。

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煤田地质与勘探

2022年第05期

241

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渝东南地区超深层煤层气高效压裂技术及精细排采制度研究与实践——以NY1井为例

作者(Author)：房大志, 程泽虎, 李佳欣

摘要：我国煤层气开发主要集中在中浅煤层，深部-超深部煤储层地质条件更加复杂，储层压裂改造技术及排采管控技术是影响深部煤层气井能否成功开发的两大关键。渝东南地区龙潭组煤层埋深可达2 000 m，且该区没有超深煤层气井开发经验可供借鉴。基于此，以渝东南地区NY1井为例，通过优化压裂工艺，以减阻水压裂液体系为基础，按照大排量、低砂比、段塞式、不同粒径复合加砂的技术思路完成该井的压裂施工；在排采过程中，采用分段控制、逐步降速、适时调整、无套压生产的方式，尽可能增加煤层气井见气前返排率，扩大供气半径，并且避免液面大幅波动形成速敏效应影响煤储层渗流通道。结果表明：NY1井压裂过程中施工压力平稳，未见砂堵现象，排采过程中保持了日产气量2 800～3 000 m3。根据生产实际，NY1井实现了高产和稳产，该井的压裂工艺和排采制度的成功实施，对超深煤层气井的理论研究和实际开发具有一定的指导意义。

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煤田地质与勘探

2022年第05期

171

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大宁-吉县区块深层煤层气井酸化压裂产气效果影响因素分析

作者(Author)：李曙光, 王红娜, 徐博瑞, 甄怀宾, 王成旺, 袁朴

摘要：大宁-吉县区块深层8号煤层面积大、厚度大、分布广、煤层气资源富集，体积酸压后试采获得突破，但试采井产能差异大，产能主控因素不明确，严重制约煤层气开发进程。针对大宁-吉县区块2 000 m以深的上石炭统本溪组8号煤层试采井，从地质条件、酸压施工和排采制度中选取28个典型评价指标，运用灰色关联方法对煤层气井酸压后产能进行敏感性分析并提出相应技术对策。结果表明：酸压施工因素对产能的影响高于地质因素和排采因素；砂量、酸量、见气前产水指数、泥质含量和阵列感应电阻率是影响该区块气井产能的主控因素，可将阵列感应电阻率和泥质含量作为筛选有利区的重要指标；提出采用低密度、低粒径支撑剂提高支撑剂运移距离与支撑裂缝长度；控制排采速度不超过200 m3/d，以保证深层煤层气平稳连续产出。该研究可为深层煤层气有利区筛选、施工参数优化以及排采制度调整提供参考。

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煤田地质与勘探

2022年第03期

347

124
贵州省煤层气规划区块煤储层特征与有利区优选

作者(Author)：向文鑫, 桑树勋, 吴章利, 屠斌, 郭志军, 韩思杰, 周效志, 周培明

摘要：煤层气有利区块的科学评价，是煤层气勘探开发部署和效益最大化。基于贵州省新划定的18个矿权空白的煤层气规划区块，综合区块现有地质与工程数据，系统研究了18个区块煤层气地质背景、资源特征、赋存特征和储层特征，并基于煤阶分类评价原则，运用多层次模糊数学综合评判法对18个区块进行了区块优选。结果表明：（1） 18个规划区块龙潭组煤层形成于海陆过渡相沉积环境，构造条件相对复杂，煤阶变化范围宽，煤储层地域性特征明显，具有薄-中厚煤层发育、含气量高、储层能量高但渗透率低的总体特征；（2）建立了高阶煤煤层气、中阶煤煤层气有利区分类优选方法，基于不同类型煤层气评价指标体系不同的方法原则，优选了15个选区评价参数，采用层次分析法获得参数权重，并建立各参数隶属度函数，结合模糊综合评判法确定评价样本得分，得到综合评价系数；（3）根据综合评价系数，划分出有利区3个、次有利区6个、后备区9个，其中中阶煤煤层气大河边向斜区块、照子河向斜盘北区块和高阶煤煤层气大方背斜南段区块为煤层气勘探开发有利区。评价结果为未来贵州省煤层气整体有序的勘探开发工作部署提供支持。

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煤田地质与勘探

2022年第03期

217

73
鄂尔多斯盆地东缘煤层气勘探开发历程与启示

作者(Author)：杨秀春, 徐凤银, 王虹雅, 李曙光, 林文姬, 王伟, 郝帅

摘要：鄂尔多斯盆地东缘煤层埋深变化较大，不同埋深的煤层气成藏特征及储层改造方式差别较大。目前煤层气勘探开发深度逐渐从1 000 m以浅延伸到2 000 m以深，为了研究不同埋深条件下煤层气资源高效勘探开发理论技术，系统梳理回顾了鄂尔多斯盆地东缘近30年的勘探开发实践，按照地质认识转变、技术发展、勘探工作量、勘探成果和产气量变化，将鄂尔多斯盆地东缘煤层气勘探开发历程分为3个阶段：浅层煤层气勘探阶段，在“浅层富煤区构造高点富集”理论指导下，寻找“煤层埋深小于800 m、煤层厚度大、高含气量、构造高点”目标，发现韩城WL1井区气田；浅–中深层煤层气规模勘探阶段，以“水动力控气–构造调整–缓坡单斜”成藏理论指导，优选“埋深小于1 500 m、水动力封闭条件好、煤层厚度大、高含气量、缓坡单斜及正向构造”甜点，发现保德、临汾煤层气田，转变储层改造理念，实现韩城构造煤有效增产改造；深层煤层气勘探突破阶段，提出“温压控气、高饱和”成藏模式，指导2 000 m以深煤层气的勘探突破。在此基础上，重点剖析了典型区块的煤层气赋存、富集特征和目标方向，总结了鄂尔多斯盆地东缘煤层气勘探开发获得的3点启示：保存条件是保德区块浅层煤层气富集成藏的重要因素；3类顶板间接压裂射孔模式支撑了韩城构造煤增产改造；“地质–工程”甜点评价助推了大宁-吉县深层煤层气勘探突破。

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煤田地质与勘探

2022年第03期

199

219
我国煤层气高效开发关键技术研究进展与发展方向

作者(Author)：徐凤银, 闫霞, 林振盘, 李曙光, 熊先钺, 严德天, 王虹雅, 张双源, 徐博瑞, 马信缘, 白楠, 梅永贵

摘要：“十三五”期间，围绕“突破煤层气单井产量低”这一制约我国煤层气高效开发的重大难题，借助国家科技重大专项和其他技术攻关研究，煤层气勘探开发理论认识和工程技术都取得明显进展，表现在4个方面：（1）勘探理念从寻找富集甜点区向高产甜点区转变,开发部署由平铺式到精细化调整转变。（2）围绕高效增产技术方面，在实现由二维地震向三维地震、由直井（丛式井）向水平井实践拓展的同时，创新形成以储层改造为主的系列压裂技术，包括碎软煤间接压裂、方解石填充深部（层）煤层气水平井少段多簇体积酸化压裂、特低渗深部（层）煤层气水平井超大规模极限压裂等技术，初步解决了构造煤煤层气效益开发难题，突破了2 000 m以深部（层）压裂改造技术瓶颈，推动了煤层气开发从中浅层向深部（层）的延伸；（3）围绕排采技术方面，创新形成定量化排采多目标优化设计、煤层气井无杆举升、负压排采等关键技术，推动煤层气排采控制由定性向半定量、定量转变，解决了丛式井组集成化排采和水平井下倾排采难题，有效提高了单井产量和煤层气采收率；（4）围绕稳产增产储备技术方面，创新提出包括大直径水平井应力释放采气、煤层气可控温注氮驱替增产等技术，为实现煤层气二次开发提供了技术储备。针对我国煤层气产业处于“爬坡期”和“战略机遇期”的阶段特点，围绕“碳达峰碳中和”目标背景，在系统梳理目前亟需解决的技术难题基础上，提出我国煤层气产业“两步走”发展战略：到2025年实现理论与技术新突破，达到国家“十四五”规划年产100×108 m3目标，坚定产业发展信心；到2030年形成针对我国不同地质条件的适用性技术，达到年产300×108 m3目标，成为天然气总产量的重要组成部分。相应对策是：从技术和管理2个维度，按照资源、技术、人才、政策和投资等五大要素，遵循“技术突破为核心、五位一体、协同创新”原则，研究制定并落实配套保障措施，并从高效开发和提高单井产量两方面，提出关系煤层气产业未来发展9方面的理论研究及技术攻关方向，以满足实现煤层气产业高质量发展的目标。

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煤田地质与勘探

2022年第03期

186

121