《煤田地质与勘探》2020-2024“煤层气”主题高影响力论文

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《煤田地质与勘探》2020-2024“煤层气”主题高影响力论文

来源：煤田地质与勘探

近年来，《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。现整理出近五年的TOP20论文，供参考和交流。

行业视野: 煤田地质与勘探
类别; 95个
关键词; 113位
专家; 20篇
论文; 7845IP
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延川南深部煤层气田地质单元划分及开发对策

作者(Author)：陈贞龙

摘要：我国深部煤层气资源潜力大，占总资源量的62.8%，但实现有效开发面临强非均质性、高地应力、工艺配套难、产能低等诸多挑战。以延川南深部煤层气田为例，依据“沉积控煤、构造控藏、水动力控气、地应力控渗、物性控产”五要素，将关键参数进行叠加，精细划分气田开发地质单元，厘清各开发地质单元关键地质属性、开发制约条件，并制定了差异化的开发对策；形成针对层内阻塞、近井地带结垢、深部煤层难改造、高液量难降压等不同低效主因的治理对策和适用于深部煤层气复杂地质条件下“疏导解堵、扰动增透、有效支撑、提液降压”的增效技术系列。在此基础上，提出了一整套基于“多要素耦合气藏控制单元”的地质工程一体化增效思路和工艺技术：以提高资源动用程度为核心，针对高产区煤粉阻碍渗流通道而造成的气井递减，采取“氮气扰动”形成压力波扰动而解决层内疏通，21口井见气效率90%，单井日增产气量400 m3；深部煤层矿化度高易在近井筒地带结垢是导致低产的重要因素，通过实施可控冲击波破裂增透解除堵塞，单井日增产气量达850 m3；以实现高应力区资源有效动用为目标，通过“长距离有效支撑、大规模体积改造”以达到深部煤储层有效改造，实现难动储量效益开发，实施16口井全部见效，单井日增产气量1 500 m3，产气水平提升5~6倍；同时在高产液低效井中持续挖潜，采取提液降压效果初步显现。一体化增效关键技术体系的研发成功，为国内深部煤层气效益开发起到了带动和示范作用。

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煤田地质与勘探

2021年第02期

488

208
我国煤矿区煤层气地面开发现状及技术研究进展

作者(Author)：张群, 降文萍, 姜在炳, 孙四清, 李彬刚, 杜新锋, 巫修平, 赵继展, 范耀, 范章群, 韩保山, 许耀波, 刘柏根

摘要：回顾了我国煤炭企业组织实施和合作开展的煤矿区煤层气勘探开发进程。经过三十多年攻坚克难、不懈努力,我国煤矿区煤层气地面开发技术研究、工程试验和产业发展均取得了可喜的成绩,不仅在山西晋城矿区首次取得国内外无烟煤的煤层气开发成功,实现了煤层气规模化商业化生产,而且在安徽淮北矿区取得了碎软低渗煤层顶板水平井开发煤层气技术的重大突破,实现了碎软低渗煤层的煤层气水平井单井的高产稳产;煤矿区采动区煤层气井开发在安徽淮北、淮南,山西晋城等矿区实现了规模化工程应用。同时,梳理总结了依托“十一五”—“十三五”国家科技重大专项项目,在煤矿区煤层气地面开发理论及技术研究方面取得的主要成果及其应用效果,包括:煤层气井密闭取心技术与设备、碎软低渗煤层地面煤层气垂直井强化增产技术、碎软低渗煤层顶板和煤层水平井分段压裂开发技术、多煤层分层控压合层排采技术、低煤阶低气含量煤层地面煤层气开发技术、煤层气井极小半径多孔旋转射流侧钻水平井技术,以及煤矿采动区煤层气产量预测技术等。在此基础上,根据全国煤矿区煤炭开采发展趋势和需求,提出今后煤矿区煤层气研究应重点关注3个方向:穿浅部采空区/采动区的深部煤层气与煤炭资源协调开发、低煤阶低气含量厚煤层矿区煤层气与煤炭资源协调开发和废弃/关闭矿井煤层气开发等。

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煤田地质与勘探

2023年第01期

197

237
大宁-吉县区块深层煤层气生产特征与开发技术对策

作者(Author)：聂志宏, 时小松, 孙伟, 闫霞, 黄红星, 刘莹, 冯延青

摘要：鄂尔多斯盆地埋深超过2 000 m的深层煤层气资源丰富，是煤层气勘探开发重要领域，鄂尔多斯盆地东缘大宁-吉县区块开展了一批深层煤层气工艺试验，初步取得一定效果，但规模效益开发主体技术亟待攻关。基于实验分析、生产数据和裂缝监测等资料，通过对大宁-吉县区块深层煤层气储层特征、生产动态和压裂改造效果开展评价，分析了深层煤层气生产特征并提出开发技术对策。研究认为：（1）深层煤储层具有“低渗、高含气、高含气饱和度、富含游离气”的特征；（2）深层煤层气产能主要受资源富集、微构造和有效改造规模控制，在正向微构造发育区，资源越富集、加液强度越大、加砂强度越大，越有利于扩大供气能力和提高单井产量；（3）深层煤层气生产井呈现出以游离气产出为主的高产期、游离气和吸附气共同产出的稳产及递减期和以吸附气产出为主的低产期三段式产出特征。基于上述认识，提出了深层煤层气开发技术对策，实施的D6-7P1井取得较好生产效果，证实在有利区实施超大规模加砂压裂可有效提高深层煤层气产能。

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煤田地质与勘探

2022年第03期

706

169
延川南深部煤层气高产主控地质因素研究

作者(Author)：高玉巧, 李鑫, 何希鹏, 陈贞龙, 陈刚

摘要：延川南区块属于深部高阶煤煤层气藏，受地质条件影响，区块单井产能差异大。结合煤层气开发动态资料，分析区块煤层气井富集高产主控地质因素。研究表明，气井产能受“构造、水动力、煤体结构”三因素控制，构造控制煤层气富集成藏，矿化度表征水动力强弱并影响煤层气保存，煤体结构制约储层改造。高产井主要位于埋深800~1 200 m的局部微幅隆起带翼部以及构造平缓区，地层水矿化度(3~10)×104 mg/L，原生–碎裂煤厚度大于2.5 m，日产气量大于1 000 m3；中产井位于埋深大于1 200 m的万宝山西部构造平缓区，矿化度大于10×104 mg/L，日产气量500~1 000 m3；而低产井主要靠近中部Ⅲ级断层以及局部Ⅳ级断层发育的断裂–凹陷带，矿化度低于0.3×104 mg/L，原生–碎裂煤厚度小于2.5 m，日产气量低于500 m3。区块产能的平面变化证实，构造是深部煤层气高产的主要控制因素。深部煤层气藏构造活动不发育的条件下储层渗透率极低，可改造性差，难以获得高产，构造活动的增强达到了改善储层目的，背斜轴部附近产生裂隙增加储层渗透性，易于煤层气富集和储层改造，局部小断层形成微裂缝，有利于煤层气解吸渗流，但是，构造活动较剧烈的断层以及凹陷带附近形成煤层气逸散通道，不利于煤层气的富集高产。

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煤田地质与勘探

2021年第02期

310

156
基于地质–工程条件约束的可控冲击波煤层致裂行为数值分析

作者(Author)：秦勇, 李恒乐, 张永民, 赵有志, 赵锦程, 邱爱慈

摘要：可控冲击波(CSW)岩层致裂技术作为岩层改造领域的一项变革性技术，已在煤层改造等方面取得显著应用效果，并在煤炭安全开采领域开展应用探索。然而，受实验及现场监测条件限制，前期对地质–工程因素约束下的CWS岩层致裂基本规律理解不足，制约了对致裂机理的探索及现场作业参数的优化。鉴于此，在阐述CSW煤层改造及其面临的工程科学问题基础上，采用基于连续介质力学的离散元方法(CDEM)开展数值模拟，以进一步揭示地应力、煤岩力学性质、冲击波加载条件约束下的CSW煤层致裂行为及其基本规律。结果显示，CSW加载条件对致裂效果的影响存在最优范围，过度加载会导致近井地带煤体崩解，煤粉产出率增加，造成煤储层伤害；同时，煤体破碎导致波阻抗及冲击波衰减速度增大，限制有效改造半径扩展；地应力增大，破裂半径、破裂度存在临界值，水平主应力差对CSW冲击裂隙形态、扩展方位及缝网连通程度存在显著影响。研究揭示，CSW煤岩致裂效果对力学性质的响应存在选择性：弹性模量与破裂半径、破裂度之间存在拐点临界值；黏聚力增大，煤岩脆性变小，致裂效果变差；抗拉强度似乎对CSW致裂效果没有明显影响。研究成果可为CSW作业煤层优选及参数优化措施提供参考。

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煤田地质与勘探

2021年第01期

515

141
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

363

126
煤层气开发中煤粉问题的研究现状及研究思路

作者(Author)：魏迎春, 张劲, 曹代勇, 孟涛, 崔茂林, 王安民

摘要：随着煤层气的开发，煤粉问题已逐渐成为制约煤层气开发的重要问题。由于近年来煤粉问题才开始被关注和重视，煤粉研究缺乏系统科学的研究思路和方法，从煤粉的危害、煤粉形成机制、煤粉产出规律及煤粉管控措施方面，总结了煤层气开发中产出煤粉的研究现状，指出了煤粉研究的不足，提出了一套由理论依据、研究内容、研究方法等核心环节构成的煤层气开发中煤粉问题的研究思路与方法：以煤层气地质与开发学、煤田地质学、岩石力学和流体力学等多学科理论为指导，以《煤层气勘探开发规范》《煤层气井监测方法》《测试分析技术方法》等相关技术标准和规范为依据，以历年煤层气地质资料和煤层气排采数据为基础，按资料收集→现场监测与采样→测试与数据处理→物理模拟与数值模拟→专题制图与综合分析→技术设备研发→现场工程应用的工作流程和方法，以煤粉产出的影响因素、煤粉产出机理、煤粉产出规律和煤粉管制措施等为主要研究内容，选择典型煤层气示范区，开展全面系统的煤粉研究工作，为实现煤层气高效开发提供保障。本研究思路与方法为科学研究煤粉问题提供方法学依据。

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煤田地质与勘探

2020年第06期

342

325
沁水盆地郑庄区块北部煤层气直井低产原因及高效开发技术

作者(Author)：贾慧敏, 胡秋嘉, 樊彬, 毛崇昊, 张庆

摘要：为了实现沁水盆地郑庄区块北部深部煤层气高效开发，通过深入分析煤储层地质条件和开发资料，并对比浅部煤层气开发数据，以含气量评价资源为基础，综合储层渗透性、地解压差，煤体结构和地应力状态等评价煤层气采出难易程度，明确郑庄区块北部煤层气井低产原因，并提出高效开发的适应技术。结果表明，郑庄北部煤层含气量整体较高，在20 m3/t以上；郑庄北部绝大部分地区裂隙发育指数均小于140，渗透率极低；绝大部分地区地解压差大于6 MPa，导致煤层气井有效解吸范围小，宏观解吸效率低；绝大部分地区煤层中碎煤比例在0.7以上，导致水力压裂裂缝较短；垂向应力大于水平应力，为大地静力场形地应力，水力压裂易形成垂直裂缝，裂缝延伸较短。极低的渗透率、相对较高的地解压差、高碎煤占比和大地静力场形地应力状态耦合导致郑庄北部煤层气开发效果较差。仿树形水平井采用人工井眼实现煤层密切割，缩短了煤层气、水渗流距离，利于实现协同降压增产，有力克服了高地解压差的不利影响；同时采用人工井眼代替压裂裂缝，解决研究区水力压裂造缝短的难题，取得了产量突破，但存在不利于排水降压和井眼易垮塌的风险，且其成本高、收效低。L形水平井密切割分段压裂技术克服了仿树形水平井不利因素。与直井相比，L形水平井成本增加2倍，但煤层气产量增加近100倍；且L形水平井与仿树形水平井产量相当，但其成本仅是后者的 40%。由此可知，L形水平井可以实现郑庄北部深部煤层气的高效开发。

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煤田地质与勘探

2021年第02期

618

152