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深部煤岩储层地质力学影响机制及控制因素——以鄂尔多斯盆地大吉区块为例
1
作者 闫霞 熊先钺 +7 位作者 徐凤银 喻岳钰 李曙光 王峰 刘敬寿 冯延青 唐志潭 魏振吉 《煤炭学报》 北大核心 2025年第5期2550-2566,共17页
深部煤层岩石力学特性及微构造、顶底板岩性组合、煤层厚度、夹矸厚度对其应力影响机制不清,制约了差异化气藏工程设计、大规模压裂改造设计参数优化和单井产量的大幅提升。首先,采用三轴抗压试验、巴西劈裂试验、三轴抗剪试验及阵列声... 深部煤层岩石力学特性及微构造、顶底板岩性组合、煤层厚度、夹矸厚度对其应力影响机制不清,制约了差异化气藏工程设计、大规模压裂改造设计参数优化和单井产量的大幅提升。首先,采用三轴抗压试验、巴西劈裂试验、三轴抗剪试验及阵列声波测井曲线,探究静态岩石力学参数单井分布特征;然后,通过差应变试验方法明确研究区煤层、顶底板现今地应力大小;最后,基于力学试验结果,构建三维地质力学模型并开展了不同条件下的应力模拟,以获得不同微构造形态、岩性组合、煤岩厚度和夹矸厚度等因素对深部煤储层的应力影响机制。结果表明:①基于岩石力学试验,研究区深部煤岩样品的煤岩平均弹性模量为7.19 GPa,平均泊松比为0.32,平均抗张强度为2.68 MPa,平均垂向应力为51.78 MPa,平均最大水平主应力为43.66 MPa,平均最小水平主应力为37.57 MPa。②数值模拟表明煤岩微构造、煤层厚度和顶底板岩性组合等对煤岩地应力均有较大影响,在相同顶底板条件下,煤层从正向微构造向负向微构造转变的过程中,煤层最小水平主应力逐渐增大,负向构造部位地应力大于正向和平缓微构造部位,随着煤层与围岩力学性质差异性的增大,煤层地应力呈减小趋势,且减小幅度依次为负向构造>正向构造>平缓区;③鄂尔多斯盆地深层8号煤的6种顶底板岩性组合中,顶板灰岩-底板砂岩组合下的煤岩最小水平主应力最小,顶板泥岩-底板泥岩组合下的煤岩最小水平主应力最大,顶底板与煤层力学性质相差越大,煤岩应力值越小;④其他条件相同时,随着煤层厚度的增大,煤岩水平主应力、水平主应力差总体呈增加趋势,厚度变化对厚度小于4 m的薄煤层的应力影响更为敏感,当煤层厚度大于4~6 m后,水平主应力、水平主应力差增幅趋于平缓,故建议水平井开发的深部煤层厚度下限为4 m;煤层厚度从2 m增大至10 m,最小、最大水平主应力增幅分别为12.9%和23.3%,水平主应力差增幅达98.3%;⑤夹矸厚度从0.5 m增至7 m过程中,夹矸所受水平主应力及应力差下降幅度明显,降幅约为34.1%,当夹矸厚度大于3 m时,夹矸水平主应力、水平主应力差降幅趋于平缓。为深部煤层气开发方案优化设计、工程差异化设计及单井产量差异原因分析等方面,提供了重要的试验和理论指导依据。 展开更多
关键词 深部煤层气 岩石力学 地质力学 岩性组合 微构造 夹矸 地应力 鄂尔多斯盆地
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深部煤层气超临界状态下赋存特征及分配规律
2
作者 周立宏 闫霞 +5 位作者 熊先钺 王峰 刘文超 杨月洁 杨兆彪 冯延青 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第3期73-90,共18页
深部煤层气成为天然气增储上产的重要方向,但其吸附气、游离气原始赋存状态不清、不同条件下的赋存态分配规律不明,制约了深部煤层气储量准确评估和产出规律认识。随着埋深增加,温度和压力不断升高,甲烷进入超临界相态,其流体密度将不... 深部煤层气成为天然气增储上产的重要方向,但其吸附气、游离气原始赋存状态不清、不同条件下的赋存态分配规律不明,制约了深部煤层气储量准确评估和产出规律认识。随着埋深增加,温度和压力不断升高,甲烷进入超临界相态,其流体密度将不断增重、黏度与气态相近,表明当前现有认识低估了游离气的资源量和流体易于产出的流动能力。在深层高温高压下,甲烷超临界流体特征更为显著,不能被忽视。现在基于储层压力的含气量计算方法,未考虑煤层微孔内流体压力要高于储层压力,即“微孔超压”环境的存在,故实际含气量被低估。针对国内深部煤层埋深最深至5000 m、煤阶0.8%~3.0%范围内,基于甲烷物性随压力、温度变化规律和微孔超压理论,研究建立了考虑微孔超压和甲烷超临界流体特征的深部煤层气游离气、吸附气含量计算模型。研究表明:①深层高温高压下,甲烷黏度、密度、压缩因子、体积系数等高压物性参数变化并非随温度、压力线性变化,基于高压物性参数与温度和压力关系,建立了各参数经验计算式,并结合分子模拟等手段,分析了深层与浅层相应参数差异;②揭示了深部煤层气吸附气、游离气赋存状态在不同热演化程度、不同埋深、不同温压条件下的分配规律,相同深度下,随着煤阶的增加,吸附气含量越高、游离气含量越低,且游离气占比不断减小;相同热演化程度下,随着煤层深度增加,煤的吸附气含量呈现先增加后降低趋势,游离气占比逐渐增加;③考虑甲烷超临界流体性质对吸附作用的影响,相比忽略该特征的同等情况下,实际吸附气含量并没有现有认识那么高,吸附气占比降低6%~9%;④针对是否考虑Langmuir修正和含水饱和度随埋深变化等情况,建立4种模型方法,明确了不同煤阶、不同孔隙率和含水饱和度下临界转折深度、吸附气/游离气变化规律及图版;⑤基于“微孔超压、宏孔常压”新认识,建立了考虑“微孔超压+超临界状态”的游离气、吸附气含量计算方法,计算埋深2000 m时高阶煤(镜质体反射率R^(o)=2.7)游离气占比保守可达41%,比现有认识增大了约20%,相比传统方法只考虑储层压力的计算结果更符合生产实际。研究成果可为揭示深部煤层气赋存态分配规律和储量评估等,提供科学理论依据。 展开更多
关键词 煤层气 深部煤层气 超临界 赋存 吸附气 游离气 临界转折深度 微孔超压
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鄂尔多斯盆地保德区块煤层气井可采储量与产气特征研究
3
作者 张文 黄红星 +5 位作者 刘莹 冯延青 孙伟 李子玲 王婧 赵增平 《油气藏评价与开发》 北大核心 2025年第2期257-265,共9页
为明确鄂尔多斯盆地保德区块中低煤阶煤层气井及不同区域的产气特征,指导开发技术政策的制定,采用Arps递减分析法、产量累积法和流动物质平衡法,结合区块实际生产数据,建立了适用于不同开发阶段的煤层气可采储量计算方法。通过综合应用... 为明确鄂尔多斯盆地保德区块中低煤阶煤层气井及不同区域的产气特征,指导开发技术政策的制定,采用Arps递减分析法、产量累积法和流动物质平衡法,结合区块实际生产数据,建立了适用于不同开发阶段的煤层气可采储量计算方法。通过综合应用数据统计和生产动态分析等方法,系统研究了该区块3个开发单元(开发一单元至三单元)的可采储量与产气特征,并对比地质与开发参数,明确了地质条件差异对产气特征的影响。研究结果表明:保德区块由北向南(开发一单元至三单元),稳产期日产气量由3314 m^(3)降至864 m^(3),采气速度由3.82%降至0.99%,可采储量由1391×10^(4) m^(3)降至399×10^(4) m^(3),采收率由48.50%降至16.99%;同时,见气时间由99 d延长至228 d,稳产时间由981 d增加至1553 d。相关性分析显示:稳产期日产气量与临储比、临界解吸压力及8+9号煤厚度显著相关,而可采储量则与8+9号煤厚度、4+5号煤含气量具有较高的相关性。地质参数对比表明,开发一单元的主力煤层厚度、含气量及临储比均优于开发二单元和三单元,且保存条件更为优越。研究认为,保德区块产气特征的南北差异主要受地质条件影响:北部开发一单元资源条件优越,煤层厚、含气量高、临储比大,因此,稳产气量高、采气速度高;南部开发三单元资源条件较差,稳产气量低,但稳产期较长。研究结果可为保德中低煤阶煤层气田的高效开发及不同单元排采制度的优化提供科学依据。 展开更多
关键词 保德区块 中低煤阶 煤层气 可采储量 产气特征
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深层煤岩气水平井各段产出贡献及其主控因素——以鄂尔多斯盆地东缘大宁-吉县区块为例 被引量：12
4
作者 闫霞 熊先钺 +5 位作者 李曙光 黄力 王峰 孙雪冬 郭乐乐 冯延青 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期80-92,共13页
在“双碳”目标背景下,实现深层煤岩气高效开发、甲烷管控或近零排放具有极其重要的战略意义。但深层煤岩气水平井各段产出贡献不清、主控因素不明,制约了煤层气单井产能提升和降本增效。为此,以鄂尔多斯盆地东缘大宁—吉县区块为例,通... 在“双碳”目标背景下,实现深层煤岩气高效开发、甲烷管控或近零排放具有极其重要的战略意义。但深层煤岩气水平井各段产出贡献不清、主控因素不明,制约了煤层气单井产能提升和降本增效。为此,以鄂尔多斯盆地东缘大宁—吉县区块为例,通过示踪剂监测技术,获得了深层煤岩气水平井各段差异认识,提出了基于深层煤岩气地质—工程甜点系数的模型构建方法、“黑金”靶体和地质—工程甜点分类评价标准,构建了沿水平井地质—工程甜点模型,提取了11项地质因素和10项工程因素开展“定性+定量”评价,明确了深层煤岩气水平井各段产出贡献的主控因素。研究结果表明:①深层煤岩气水平井各井段的产出差异大,各井段产气量贡献率介于2.2%~25.3%,同一口井各井段产气量差异最高达11.5倍。②明确了影响水平井各井段产出主控因素是钻遇Ⅰ、Ⅱ类地质—工程甜点情况和压裂改造规模;钻遇Ⅰ类和Ⅱ类甜点井段长度占水平井长度的63.7%,其中采用相对更高规模压裂设计的Ⅰ、Ⅱ类甜点段仅占37.5%,却贡献了单井59.2%的累计产气量。③影响高产段的离散型因素,裂缝形态以均匀缝为主;构造曲率以正曲率和零曲率为主;煤岩类型以光亮煤和半亮煤为主。④利用斯皮尔曼相关系数法、层次分析法和梯度提升树法定量确定的主控因素,与基于甜点模型得到的认识一致。结论认为,研究成果为深层煤岩气水平井甜点评价、“黑金”靶体钻遇率提高、压裂段簇差异化设计、施工方案优化等方面提供了新认识、新方法和新思路。 展开更多
关键词 鄂尔多斯盆地 深层煤岩气 水平井 示踪剂监测 产出剖面 主控因素 甜点 煤层气
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基于BP网络的卫星通信雨衰预测模型
5
作者 任佳 徐慨 +1 位作者 项顺祥 冯延青 《无线电通信技术》 2009年第6期12-14,共3页
电磁波的降雨衰减对卫星通信链路具有很大的影响。在分析基于BP算法的多层前馈网络具有逼近任意连续非线性函数的能力和降雨率与降雨衰减的非线性关系的基础上,提出并建立了基于BP神经网络的卫星通信降雨衰减预测模型,根据某地区的实测... 电磁波的降雨衰减对卫星通信链路具有很大的影响。在分析基于BP算法的多层前馈网络具有逼近任意连续非线性函数的能力和降雨率与降雨衰减的非线性关系的基础上,提出并建立了基于BP神经网络的卫星通信降雨衰减预测模型,根据某地区的实测数据进行训练和预测,并与ITU-R模型进行了对比。结果显示神经网络模型具有较小的误差,为降雨衰减预测提供了一种更加准确有效的方法。 展开更多
关键词 降雨衰减 预测模型 BP算法 神经网络
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基于FPGA的数控振荡器设计 被引量：1
6
作者 袁林 徐慨 冯延青 《舰船电子工程》 2010年第4期188-190,共3页
数控振荡器(NCO)是一个数字信号发生器,它具有频率分辨率高、波形稳定度高、频率转换快等一系列优点。文章根据NCO的基本原理,利用QuartusⅡ软件实现了NCO的功能仿真,仿真结果表明该设计的正确性和可靠性。
关键词 数控振荡器 QuartusⅡ软件 FPGA 相位累加器
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微构造对煤层气的控藏机理与控产模式 被引量：35
7
作者 闫霞 徐凤银 +4 位作者 张雷 聂志宏 张伟 冯延青 张双源 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第2期893-905,共13页
煤层气单井产量差异性强,实际开发效果与预期差距较大。分析微构造对煤储层地质条件和对煤层气开发生产的影响,剖析不同微构造部位压裂改造效果、压降漏斗形态、煤粉产出、气水动态对地质-工程因素的响应,讨论“动态气藏”形成及微构造... 煤层气单井产量差异性强,实际开发效果与预期差距较大。分析微构造对煤储层地质条件和对煤层气开发生产的影响,剖析不同微构造部位压裂改造效果、压降漏斗形态、煤粉产出、气水动态对地质-工程因素的响应,讨论“动态气藏”形成及微构造控藏机理,明确了微构造的控产特征。研究表明:微构造、煤层气地质条件与开发动态特征的耦合作用,造就了不同微构造部位产气效果的明显差异。在长期开发过程中,不断解吸的煤层气顺着优势降压方向运移汇聚至微构造高部位形成“动态气藏”。与常规天然气圈闭控藏机理不同,“动态气藏”是开发生产过程中气水分异和运移聚集形成的新生气藏,这一机理得到生产实践验证。正是受控于这一机理,即使浅埋藏泄压区或背斜轴部煤层含气量不高,但若处于微构造高部位也可能获得高产。因此,相比其他地质因素,微构造对开发过程的影响更为重要。煤储层流场(气场和水场)在不同解吸阶段的变化规律与微构造形态有关:在浅埋藏和正向微构造条件下,煤储层将优先解吸产气;在正向构造背景的负向微构造、独立负向构造、地下水径流区、断层及陷落柱附近、开放性围岩或压裂连通高含水层的井,其产水量较大;在正向构造背景的负向微构造部位,煤层气井可为周边井做贡献且后期高产,形成高产水高产气型井;在独立向斜部位,煤层气井可为周边井做贡献,形成高产水低产气型井;其他4种地质条件下的井为“无效排水”的高产水低产气型井。据此,划分出6类煤层气井,其中5类井与微构造密切相关。在正向微构造与斜坡,以高稳产和缓慢递减A型井为主;产量突停B型井起源于煤粉卡泵,主要分布在构造陡变部位;在负向构造部位,以持续高产水低产气D型井为主;在采空区、断层附近,以间断产气E型井为主。该成果改变了背斜轴部原位贫气等传统认识,有助于提高煤层气甜点评价和井位布署准确性,为预测未开发区相似地质条件煤层气井产能及开发规律提供了新的思路和依据。 展开更多
关键词 煤层气 微构造 控藏机理 动态气藏 控产特征
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大巧若拙 其用不穷——浅析农具“绳拘子”的造物智慧 被引量：1
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作者 冯延青 《天工》 2022年第22期57-59,共3页
中国具有历史悠久的农耕文明,古代先民在农耕活动中创造出无数功能各异的工具,工具的不断完备也使农耕变得更加有效率,生产力不断提高。以“绳拘子”这一简单农具为例,分析其中所蕴含的中国传统造物智慧。
关键词 农具 绳拘子 造物智慧
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韩城矿区煤层含气性分布规律及地质控制因素研究 被引量：8
9
作者 伊伟 涂志民 +2 位作者 冯延青 李涛 姜虹 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2017年第7期156-160,206,共6页
为了找出韩城矿区单井之间生产特征差异性的原因,基于该区主采煤层的含气性特征,从煤岩变质程度、显微煤岩组分、构造条件、水文地质条件等4个方面探讨了影响该区主煤层含气性的地质控制因素。结果表明:该区煤层含气性具有2个典型特征,... 为了找出韩城矿区单井之间生产特征差异性的原因,基于该区主采煤层的含气性特征,从煤岩变质程度、显微煤岩组分、构造条件、水文地质条件等4个方面探讨了影响该区主煤层含气性的地质控制因素。结果表明:该区煤层含气性具有2个典型特征,太原组11号煤层含气性好于山西组3号煤层和5号煤层,这与煤层的埋藏深度和沉积环境有关;各煤层的含气饱和度为25%~94%,平均为63%,随埋深变化较小,但总体上呈现增大的趋势,分析原因该区煤储层为欠压储层,还没达到不同煤岩吸附性能差异的临界点。同时发现,随煤岩变质程度和镜质组含量的增高,煤岩含气量和吸附性均呈升高的变化,认为这是2次煤化作用对煤层气地质条件控制效应的具体体现;煤层含气量受构造条件和水文地质条件的控制非常明显。 展开更多
关键词 韩城矿区 煤层气 含气性 地质控制因素
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