《煤田地质与勘探》“鄂尔多斯盆地临兴–神府区块深部煤层气勘探开发技术” 专题

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《煤田地质与勘探》“鄂尔多斯盆地临兴–神府区块深部煤层气勘探开发技术” 专题

来源：煤田地质与勘探

鄂尔多斯盆东缘以大宁−吉县区块为代表的高煤阶深部煤层气富集成藏规律已取得一定认识，但位于东缘北段的临兴−神府区块中煤阶深部煤层气勘探刚刚起步，富集成藏规律认识还不够准确清晰，需要总结其富集成藏规律有效指导深部煤层气开放。

以临兴−神府区块太原组8+9号煤为研究对象，依据煤的烃源岩−储集层双重属性，开展了源储、生烃、赋存和富集控制因素及其耦合关系研究。

行业视野: 煤田地质与勘探
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鄂尔多斯盆地东缘临兴−神府区块深部煤层气富集规律与勘探对策

作者(Author)：徐长贵, 季洪泉, 王存武, 朱学申

摘要：目的鄂尔多斯盆东缘以大宁−吉县区块为代表的高煤阶深部煤层气富集成藏规律已取得一定认识，但位于东缘北段的临兴−神府区块中煤阶深部煤层气勘探刚刚起步，富集成藏规律认识还不够准确清晰，需要总结其富集成藏规律有效指导深部煤层气开放。方法以临兴−神府区块太原组8+9号煤为研究对象，依据煤的烃源岩−储集层双重属性，开展了源储、生烃、赋存和富集控制因素及其耦合关系研究。结果和结论结果表明：(1)研究区具有东西分带性，分为东部断阶带和西部平缓带，主体埋深超过1 500 m。太原组8+9号煤层厚度大，微孔和宏孔发育，热演化程度中等、含气量整体较高，深部煤层气成藏条件优越，具备较大的资源勘探潜力。(2)研究区泥坪与分流间湾沉积微相煤层厚度大、镜质组含量高、煤层结构简单，随着热演化程度的增高，煤层含气量变大、气体中甲烷含量的占比显著增加，8+9号煤层温−压条件耦合控制的临界吸附带在1 750 m左右，泥岩良好的封盖性、稳定的构造环境和封闭的水动力条件是煤层气富集的重要保障。(3)针对研究区地质条件的差异性，平缓带的煤层气富集区应加快勘探节奏，围绕探明储量区扩大勘探，同时加强该区深部煤层可压性研究，推动规模建产；断阶带的煤层气富集区应开展试采评价，加强离石走滑断裂带的压扭、张扭过渡区研究，以期获得储量发现。研究成果系统总结了临兴−神府区块中煤阶深部煤层气富集成藏规律，指导了富集区的优选，对推动该区效益勘探与规模开发具有积极意义。

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煤田地质与勘探

2024年第08期

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神府深部煤层气大气田的发现与启示

作者(Author)：朱光辉, 季洪泉, 米洪刚, 张迎春, 孙强, 赵卫, 朱学申, 康丽芳, 王宇川

摘要：背景鄂尔多斯盆地东缘神府区块历经近20年非常规天然气勘探，于2023年发现了千亿方深部煤层气储量。深部煤层气勘探初期，面临地质规律认识不足、压裂技术不成熟、排采工艺经验欠缺等难题。方法和结果通过管理和技术创新，双轮驱动，取得了良好的勘探成效。管理上，开创性施行了深部煤层气、致密砂岩气“互补式”和“立体式”勘探，打破专业壁垒、组织壁垒和业务壁垒，坚持“一井一策”，高效推进“钻−压−排”一体化。技术上，提出“微相控煤、源热控烃、温压控态”的深部煤层气成藏模式，建立选区标准并落实富集区，形成了地质−工程“甜点”评价技术，并探索应用复合立体缝网改造技术实现煤储层的改造体积最大化和渗流能力最优化，因地制宜地提出“快速返排−多级控压−阶梯稳步提产”的排采思路，形成欠饱和井、饱和井两大类排采制度，明确不同排采阶段的目标原则，建立3类井底流压下降模式，支撑探井达产稳产。意义通过一系列的管理和技术创新，神府大气田成功发现，展示了鄂尔多斯盆地东缘深部煤层气勘探开发的广阔前景，对我国类似盆地资源勘探和非常规油气增储上产具有重要指导意义。

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煤田地质与勘探

2024年第08期

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基于资源性与可压性的深部煤层气甜点预测

作者(Author)：赵志刚, 朱学申, 王存武, 祝彦贺, 吕玉民, 陈思路, 齐宇, 田永净

摘要：目的我国在鄂尔多斯盆地东缘获得多个大型深部煤层气藏的勘探突破，然而如何有效地将储量转化为产量并实现高效开发尚不明确。方法以神府南区为例，综合应用地质、测试、压裂及生产动态资料，围绕深部煤层气藏资源性和可压性，开展地质−工程双甜点评价研究。结果与结论结果表明：(1) 研究区成煤相带适宜，以三角洲沉积为主，8+9号煤层厚度大、分布稳定，热演化程度介于0.7%~1.5%，生烃条件较好；孔−裂隙系统发育，储集空间优越，为煤层气的赋存提供储了集空间；煤层顶板以封盖能力较强的泥岩为主，位于地下水滞流区，使得区内煤层气具备良好的保存条件，煤层含气性好，具有游离气与吸附气共存的特征。(2) 利用井震结合的地球物理技术刻画了煤层脆性、水平主应力差和煤层裂缝的分布特征，建立了深部煤层气地质−工程双甜点识别指标体系，划分了3类地质−工程甜点区，Ⅰ类甜点区位于东部，Ⅱ类甜点区位于中西部，Ⅲ类甜点区位于西北部。(3) 针对区内煤层埋藏深、孔渗性差、割理裂隙发育等特征，提出以“高排量大规模注入+变黏滑溜水造缝携砂+高强度加砂+全尺度裂缝支撑”为核心的体积压裂技术。压后试采评价显示Ⅰ类甜点区投产井上产快，峰值产量8 000 m3/d左右，生产稳定在7 000~8 000 m3/d。研究成果有效指导并推动了神府区块深部煤层气勘探开发有利区优选与先导试验区方案实施，对该区深部煤层气的规模建产具有积极意义。

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2024年第08期

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神府区块深部煤储层力学特性及裂缝扩展机制

作者(Author)：米洪刚, 吴见, 彭文春, 徐立富, 李勇

摘要：目的明确煤力学性质和地应力的分布特征及其对人工裂缝形态和扩展行为的控制机制，对深部煤层压裂设计、井网部署和煤层气资源开发至关重要。方法以鄂尔多斯盆地东缘北部神府区块太原组8+9号煤为研究对象，基于声波测井、密度测井、注入压降试井和排采资料，系统分析煤层及其顶底板岩层的力学性质和地应力分布特征，揭示力学性质和地应力对水力裂缝的控制机理。结果和结论结果表明：(1) 8+9号煤层与顶底板形成了泥岩−煤-泥岩(占77.4%)、砂岩−煤-泥岩(15.5%)等6种组合；(2) 基于声波和密度测井计算的力学参数显示，煤弹性模量在4.83~13.69 GPa(平均6.28 GPa)，泊松比0.31~0.41(平均0.37)，区域上以南北脆性高，中部塑性高；(3) 注入压降试井计算结果显示，研究区最大水平主应力介于31.11~39.11 MPa，最小水平主应力变化范围为25.78~29.94 MPa；声波测井计算结果显示，垂向应力(平均49.12 MPa)>最大水平主应力(平均39.50 MPa)>最小水平主应力(平均33.80 MPa)，煤层与顶底板最小水平主应力差在0~12.75 MPa；(4) Abaqus和Fracpro PT模拟结果显示，煤弹性模量越大，裂缝高度相对越大，当顶板与煤层的力学强度差较小时防止穿层；煤层水平主应力差增大，容易沿最大水平主应力形成单一裂缝；煤层水平主应力较顶底板水平主应力越小，易在煤层内形成较长、较低、较宽的裂缝，且不易穿层。研究认为实施较大的压裂规模、缝内暂堵技术和控制裂缝净压力等手段是提高神府区块8+9号煤水力压裂效果的主要途径。

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煤田地质与勘探

2024年第08期

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神府区块深部煤层气钻完井关键技术及应用

作者(Author)：王鹏, 李斌, 王昆剑, 张红杰, 张迎春, 杜佳, 张林强, 王晓琪, 苏海岩, 陈光辉, 杨睿月

摘要：目的深部煤层具有高地应力、中高温度、特低渗透、强压缩性、强非均质性等特点，目前尚未形成成熟的开发技术体系，复杂的地质特征为钻井与完井工程带来了新的技术难题与挑战，亟需开展针对深部煤层储层地质特征的钻完井理论与技术攻关，助力油气增储上产，保障国家能源战略安全。方法基于鄂尔多斯盆地东缘神府区块深部煤层气开发先导性试验，研发了一套高效钻完井关键技术。结果和结论(1)针对深部煤层井壁稳定性差、钻速低、钻井周期长，通过优化二开井身结构、优选钻井液体系与一趟钻技术，并结合井眼轨迹精细化控制，实现了深部煤层一体化高效钻进，助力“新优快”井台建设落地；(2)针对深部煤层地质特征复杂、采用常规压裂规模产量低，形成了以“定向射孔+前置酸液降破压+段内多簇密切割+高排量大规模+一体化变黏滑溜水+暂堵转向+多粒径组合支撑剂”为核心的复合极限规模化压裂技术体系；(3)基于“一区一策+全局寻优”的工作理念，设计立体井网工厂化钻完井作业模式，最优水平井距为350 m时，“拉链式”压裂模式效果最佳；(4)“深部煤层气+致密气”协同开采，获得了更高的工业气流，多气合采是提升鄂尔多斯盆地东缘非常规天然气开发效益的重要措施。研究结果有望为鄂尔多斯盆地深部煤层高效钻完井技术提供理论指导与实践经验。

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煤田地质与勘探

2024年第08期

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神府区块深部煤层气高效开发技术研究

作者(Author)：李斌, 杨帆, 张红杰, 冯雷, 安琦, 郝召兵

摘要：目的深部煤层气是保障国家油气安全、实现碳达峰碳中和目标的重要接替资源之一，具有广阔的开发前景。但在不同地质条件下，深部煤层气开发技术的通用性较差，在某些区块成功应用的技术不能直接推广到其他区块。目前，新区块前期勘探开发时井型、井网部署还存在一定的盲目性。因此，需要研发针对神府区块深部煤层气高效开发的储层工程改造适配性技术。方法首先，以鄂尔多斯盆地神府区块86口生产井实际数据为基础，从产能、经济性2个方面对直井和水平井两种井型的开发效果进行比较；其次，以神府地区深部煤层地质条件为输入参数，对深部煤层水平井的合理井长进行模拟分析；最后，通过地质气藏、钻完井、工程和经济评价等多专业结合，以单位面积经济效益为优化目标，得出神府区块深部煤层气高效开发的储层工程改造具体工艺参数。结果与结论结果表明，神府区块深煤层气高效开发的适合井型为水平井；可实现效益最大化时的水平井长度范围为800~1 500 m；开发的最优井距为300 m、簇间距为15~20 m、半缝长为120 m，对应的压裂总液量应为(1.8~2.4)万m3，总砂量(0.25~0.35)万m3。在上述研究的基础上，以“段内多簇+缩短簇间距+高排量大规模注入+变粘滑溜水造缝携砂+高强度加砂+全尺度裂缝支撑+等孔径限流射孔+造复杂缝网”为核心，建立了一套适合神府区块深部煤层储层改造工艺，实现了现阶段神府区块深部煤层气的高效开发，为现阶段国内其他盆地深部煤层气资源开发提供借鉴。

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临兴区块深部煤层气井生产特征及影响因素

作者(Author)：王志壮, 吴鹏, 孙强, 刘锐, 王令波

摘要：目的深部煤层气生产特征与中浅部煤层气生产特征具有明显区别，且同一区块内深部煤层气排采井也存在差异性。相关研究尚处于探索阶段，深入分析深部煤层气生产特征差异的影响因素对后续大规模开发阶段的产能预测与生产管理具有重要意义。方法为明确临兴区块深部煤层气生产特征及其影响因素，基于含气性、煤厚、埋深、水化学特征及压裂工艺等地质工程因素开展研究。结果和结论结果表明：(1) 临兴区块深部煤层气井分为过饱和气藏自喷井、过饱和气藏排采井和欠饱和气藏排采井三类。(2) 含气性是三种生产特征的主控因素，工区内1 800~2 000 m埋深的煤层气井含气量与稳产气量均相对较高。(3) 欠饱和气藏排采井储层保存条件较差，水化学特征与其他两类井存在明显差异，导致其生产效果相对较差，且由于高矿化度和高碳酸氢根离子产生的管柱结垢与腐蚀导致排采不连续。(4)大规模压裂是提高气井产量的有效储层改造措施，压裂砂对裂缝的有效支撑是保障深部煤层井高气量稳产的关键因素。上述成果明确了临兴区块深部煤层气生产特征差异影响因素，对研究区和邻近地区深部煤层气生产具有参考意义。

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煤田地质与勘探

2024年第08期

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临兴地区煤系多层合压工艺方案优化研究

作者(Author)：王波, 张兵, 米洪刚, 杜佳, 段佳佳, 崔树辉, 张浩哲, 付天宇

摘要：目的鄂尔多斯盆地东缘临兴区块含煤地层具有多层系交互赋存、纵向薄层(夹层)发育的特点，多层合压是实现煤系气经济高效开发的必然要求。多储层合压成功的关键取决于裂缝高度能否达到预期效果。当前裂缝垂向伸展距离和裂缝形态不明，裂缝高度预测与实际高度存在较大偏差，对增产储层体积有很大影响。方法通过室内实验测量煤层顶底板地应力，以上下部地层破裂压力为基础，结合现场测试数据与临界缝长公式所反映的裂缝形态，对一层煤层、上部煤层/下部砂岩、上部砂岩/下部煤层、煤层/砂岩/煤层4种模式下的合层压裂方案进行分析，提出改善裂缝形态和压裂效果的工艺优化措施。结果和结论结果表明：多储层合压时，以煤层起裂可利用上下部地层应力遮挡的优势，通过控制裂缝高度，增加煤层中裂缝长度；当砂岩为主要改造层位时，压裂目标以在砂岩层中造长缝、提高裂缝导流能力为主。压裂参数计算结果与现场压裂实例均表明，裂缝在缝高方向扩展明显，有必要对压裂工艺及参数进行调整，在压裂设计时根据多地层合压的需要，进行压裂液量的优化，保证缝长增量大于缝高增量。研究成果可为多层合压时各层应力计算、合压的判断依据与条件、起裂层位的选择以及不同组合地层压裂液量的设计提供一定理论依据。

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煤田地质与勘探

2024年第08期

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