“深部煤层气勘探开发理论与技术”专题_中国煤炭行业知识服务平台

“深部煤层气勘探开发理论与技术”专题

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初步估算，我国2000 m及以深煤层气资源量超40万亿m3，其中可采资源量超10万亿m3。随着煤层气埋藏深度的增加，开发面临诸多新难题，主要体现在：①深部煤层气吸附态和游离态共存，煤层气不同相态如何转换和有效产出机制尚不明确；②深部地质条件复杂，地层温度、地应力、地层结构和水文地质条件等与浅部存在明显差异；③开发技术难度大，钻井、压裂和排采等环节需要针对深煤层特殊情况进行专门的设计和施工；④效益开发面临挑战，全面大规模开展深部煤层气勘探开发，存在实施成本高而市场气价较低，整体效益开发不达标的风险；⑤环境保护压力大，深煤层气的开发过程中可能会产生大量的废水，对环境造成一定的影响，需要采取有效的环保措施以降低对环境的影响。

《煤炭学报》将持续关注深部煤层气的勘探开发理论与技术，本专题收录的论文是期刊之前刊登的关于深部煤层气的部分论文，我们还会不断补充，未来《煤炭学报》还会持续关注深部煤层气最新研究进展。

行业视野: 煤层气
类别; 89个
关键词; 120位
专家; 26篇
论文; 26354IP
点击量; 21662次
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论深部煤层气成藏效应

作者(Author)：申建

摘要：从理论上分析了深部煤层气成藏的特殊性,系统阐述了煤层含气性、渗透性及流体压力系统的特征及其地质控制因素。研究认为:受地应力机制转换,深部煤层天然裂隙的产状和组合模式存在垂向分带性,进而影响到煤层渗透率的发育状况。构建了基于温压条件下吸附收缩膨胀、热膨胀、地应力及地下水化学等效应深部煤层渗透率数学模型,分析了深部煤层渗透率的分布规律。建模分析了地应力场、地温场及煤基质收缩膨胀效应对煤层压力状态的控制作用,发现深部煤层与浅部煤层的成压因素差异显著。在埋深1 200 m以浅,地应力和吸附量增加诱导的流体压力增强效应基本相当,地温效应最弱;埋深继续增大,地温效应变强,地应力次之,吸附膨胀效应最弱。基于较高温压条件下的煤吸附-解吸物理模拟,揭示了深部地层条件下煤吸附行为的特殊性。研究发现:埋深增大,煤级对煤吸附性的影响减小,高煤级煤吸附性对储层压力的敏感性弱于低～中煤级煤。构建了耦合煤级-温度-压力的有效扩散系数模型和深部煤层含气量数学模型,发现深部煤层含气量与埋深之间的"临界深度"受煤级、地层温度、地层压力的综合控制,临界深度在同煤级条件下随储层压力梯度增大而变浅,在相同煤级和储层压力梯度条件下随地温梯度减小而变深。认为临界深度以浅的地层压力对煤层含气量影响更为显著,临界深度以深则温度起着更为重要的控制作用。基于温压条件下的流固耦合实验,初步揭示了深部煤层力学性质和渗透性的特殊性及其地质影响因素。研究发现:无论煤级如何,围压均是影响煤岩力学性质最显著的因素;流体压力对较低煤级煤力学性质的影响相对较大,温度对较高煤级煤力学性质的影响似乎更为显著。以此为基础,进一步构建了深部煤岩力学性质预测模型。发现煤岩渗透率与有效应力、弹性模量、泊松比均呈负指数关系,温度对煤岩渗流能力的影响受控于煤级且极为复杂。通过三步加载地质因素,导出了吸附-温度-应力-流体压力效应耦合的深部煤层渗透率数学模型。研究提出了深部煤储层流体压力预测的"压力梯度校正系数法",构建了深部煤层气成藏效应预测的三元指标体系和模型。应用该套方法体系,对鄂尔多斯盆地东部的深部煤层气成藏效应进行分析,发现存在3种有利成藏组合方式和18种较有利组合,并预测了其区域分布规律。

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煤炭学报

2011年第09期

390

1008
沁南-郑庄区块深部煤层气“临界深度”探讨

作者(Author)：陈世达, 汤达祯, 陶树, 赵俊龙, 李勇, 刘文卿

摘要：基于沁南—郑庄区块35层次煤层气井注入/压降及地应力实测数据,系统分析了郑庄区块地应力垂向变化规律,并在此基础上探讨了煤储层渗透性、含气性、气水产出垂向差异性演化,揭示了郑庄地区深部煤层气界限。郑庄区块地应力状态在垂向上发生转换:575 m以浅,σH>σv>σh,表现为大地动力场,现今地应力状态为压缩状态;575 m~675 m,水平主应力较浅部有所降低(σH≈σv>σh),表现为准静水压力场,现今地应力状态为过渡状态(由压缩状态过渡为拉张状态);675~825 m以深,σv>σH>σh,表现为大地静力场型,现今地应力状态为拉张状态;825 m以深,σH>σv>σh,现今地应力状态为压缩状态。煤储层试井渗透率随埋深的变化与地应力场状态的转变基本一致,其实质是地应力作用下煤体孔隙结构的变形与破坏;含气量与埋深之间存在一个"临界深度"范围(800~1 000 m),超过此埋深范围之后煤层含气量随埋深增大而趋于降低。整体来说,825m以深煤层气资源处于地应力转换状态和(或)含气量"临界深度"之下,其赋存和开发地质条件发生转换,气体采收率相对较低,属于深部煤层气范畴。该埋深(825 m)以下煤层气开发将面临"低渗透率、低含气量、高地应力"的挑战。

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煤炭学报

2016年第12期

566

275
基于流-固-热耦合的深部煤层气抽采数值模拟

作者(Author)：范超军, 李胜, 罗明坤, 杨振华, 张浩浩, 王硕

摘要：为了提高深部煤储层产气规律预测准确性、减小气井设计误差,分析了深部煤储层特征参数随埋深的变化规律,针对目前煤层气研究忽略了温度、地下水等因素问题,基于已建立的深部煤层气抽采流-固-热耦合模型,进行深部煤层气抽采数值模拟,分析不同地应力、初始渗透率、储层压力和温度等深部特征参数以及不同埋深条件下煤层气抽采的储层参数和产气演化规律。结果表明:渗透率变化为地应力增加、温度降低和煤层气解吸引起的煤基质收缩效应与储层压力降低引起的煤基质膨胀效应的综合竞争结果;随着煤层气和水被采出,储层温度降低和煤层气解吸占主导,储层渗透率升高;地应力对深部储层渗透率比例的变化起着主要作用,初始渗透率对产气速率起着控制作用;当煤层埋深小于临界埋深时,产气量随埋深逐渐增加,达到临界埋深后,产气量随埋深逐渐降低;低渗透率是制约埋深超千米的气井高产的关键。

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煤炭学报

2016年第12期

838

509
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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煤炭学报

2016年第01期

1497

1103
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
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

1466

1407

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