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

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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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中国煤层气商业开发典型案例及启示

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作者 李勇 熊先钺 +4 位作者 徐立富 徐凤银 张伟祺 谢金峰 李昀 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第3期31-46,共16页

我国煤层气资源具有地域分布广、时域跨度大、品位差异大、地质条件复杂等特征,建立适合差异地质特征的煤层气开发体系能够降低开采难度,推动产业发展。通过系统总结分析30多年来我国煤层气商业开发典型案例,包括潘庄浅部高煤阶、保德... 我国煤层气资源具有地域分布广、时域跨度大、品位差异大、地质条件复杂等特征,建立适合差异地质特征的煤层气开发体系能够降低开采难度,推动产业发展。通过系统总结分析30多年来我国煤层气商业开发典型案例,包括潘庄浅部高煤阶、保德浅部中低煤阶、延川南中深煤层、大宁—吉县深煤层和潘河多薄煤层的地面气井开发,以及两淮、晋城和松藻矿区的井下气体(瓦斯)抽采,取得如下主要认识:潘庄、潘河浅部高煤阶含气量高、渗透率较高、水动力较弱,发育向斜−水文控气模式,形成浅部高煤阶单/多支水平井单层开发模式;针对薄−超薄煤层多层综合含气特征,形成直井多组合立体开发模式。保德中低煤阶含气饱和度高、构造稳定且存在生物气补给,发育正向构造−水文控气模式,形成了浅部中低煤阶大平台丛式井合层开发模式。延川南煤层埋藏相对较深、低孔低渗低压、水动力弱,形成中深煤层有效支撑−精细排采开发模式。大宁—吉县西部煤层埋深大、低孔低渗、游离气含量高、水动力弱,形成了深煤层体积压裂−水平井开发模式。两淮矿区发育松软低透气性高瓦斯煤层群,形成中远距离保护层卸压井上下立体开发技术;晋城矿区发育高透气性高瓦斯原生结构煤,形成中厚硬煤层四区联动井上下立体开发技术;松藻矿区发育松软低渗突出煤层群,形成了近距离三区配套三超前增透开发技术。我国煤层气开发突破了深度极限、厚度下限、单类型气体开发和复杂构造背景局限,形成了中国特色煤层气开发地质理论认识。西北和东北地区中低煤阶煤层气、南方复杂构造区煤层气、大型盆地腹部深−超深煤层气开发潜力仍有待进一步挖掘。我国煤层气开发在不同埋深、煤阶、厚度和构造背景下均实现了显著突破,有望推动和引领全球煤层气产业发展新格局。 展开更多

关键词 深层煤层气 浅层煤层气 瓦斯抽采 薄煤层 体积压裂 富集模式 开发模式

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煤岩气内涵、富集机理及实践意义 被引量：1

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作者 周立宏 熊先钺 +1 位作者 丁蓉 李勇 《天然气工业》 北大核心 2025年第3期1-15,共15页

鄂尔多斯盆地东部大宁—吉县区块2024年煤岩气产量达到19.6×10^(8) m^(3),建成了世界首个年产200×10^(4) t油气当量煤岩气田,标志着煤岩气已深刻影响中国天然气产业格局。为了更好地推动中国煤岩气产业发展,保障国家能源安全... 鄂尔多斯盆地东部大宁—吉县区块2024年煤岩气产量达到19.6×10^(8) m^(3),建成了世界首个年产200×10^(4) t油气当量煤岩气田,标志着煤岩气已深刻影响中国天然气产业格局。为了更好地推动中国煤岩气产业发展,保障国家能源安全,在系统梳理全球煤层气到煤岩气探索历程的基础上,对比了全球典型盆地煤层(岩)气地质特征,明确了煤岩气概念的科学内涵、富集机理、应用价值及实践意义。研究结果表明:(1)煤岩气指以煤作为储集岩且处于煤炭开采经济技术极限深度以深煤层中的天然气。(2)煤岩气概念立足煤岩学属性,突出了煤层作为储集岩的科学内涵;区分了煤层气(瓦斯)的伴生资源属性,明确了作为独立天然气资源的应用价值;超越了煤层吸附气为主的传统认识,具备勘探开发思路转型的实践意义。(3)煤岩气概念实现了3方面突破:深层煤岩割理裂缝和微孔喉发育,突破了煤层气开发埋深下限;深层煤岩吸附气+游离气共存,突破了吸附气为主的煤层气相态认知局限;深层煤岩气压后排液即高产,突破了“排水—降压—生产”理论模式局限。(4)提出了“连续稳定的优质煤岩是成烃控储基础、良好的保存条件是成藏控产关键”的深层煤岩气“二元富集”理论以及“原生沉积连续稳定的煤层在构造稳定区、转折区和复杂区依次形成了‘顶底封存、原位滞留’‘挤压封堵、斜坡残留’‘水力封堵、构造调整’”3种控气模式。结论认为,针对鄂尔多斯盆地大宁—吉县区块2 000 m以深煤岩气的勘探开发形成的煤岩气“二元富集”理论认识,已成功引领煤岩气勘探开发在中国的拓展,有望推动中国天然气格局发生革命性变化。 展开更多

关键词 鄂尔多斯盆地 大宁—吉县区块 深层煤岩气 浅层煤层气 游离气 “二元富集”理论 控气模式

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深部煤层气超临界状态下赋存特征及分配规律

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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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深层煤层(岩)气革命性突破及关键理论与技术

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作者 周立宏 熊先钺 +7 位作者 李勇 刘洪涛 丁蓉 张雷 王峰 王玉斌 李昀 许卫凯 《天然气工业》 北大核心 2025年第5期17-30,共14页

中国能源具有“相对富煤、贫油、少气”的禀赋特征,发展深层煤岩气产业是立足能源禀赋、保障国家能源安全的重要战略举措。为此,基于鄂尔多斯盆地大宁—吉县区块深层煤岩气的战略突破和勘探开发实践,系统梳理了浅层煤层气—深层煤岩气... 中国能源具有“相对富煤、贫油、少气”的禀赋特征,发展深层煤岩气产业是立足能源禀赋、保障国家能源安全的重要战略举措。为此,基于鄂尔多斯盆地大宁—吉县区块深层煤岩气的战略突破和勘探开发实践,系统梳理了浅层煤层气—深层煤岩气产业发展历程,总结了深层煤岩气的成藏理论与关键技术,展望了深层煤岩气的资源潜力和突破的革命意义。研究结果表明:①中国煤层气—煤岩气发展经历了前期探索、技术引进与开发尝试、先导试验与重点攻关、浅层煤层气建产与规模开发、深层煤岩气勘探突破与效益开发5个阶段;②深层煤岩气指以煤作为储集岩且处于煤炭开采经济技术极限深度以下煤层中的天然气,理论认识上突破了浅层煤层气以吸附气为主、含气量存在峰值深度、深部孔缝系统几乎不发育、可压性差、长期缓慢排水降压生产等传统观点,创新构建了深层煤岩气富集成藏理论;③关键技术突破包括地质工程一体化选区评价、“五位一体”井网优化设计、水平井优快钻井、缝网体积改造和全生命周期采气工艺,形成了深层煤岩气勘探开发技术序列,使单井平均最终可采气量(EUR)由5594×10^(4)m^(3)提升至6000×10^(4)m^(3);④中国深层煤岩气在多个盆地广泛发育,形成大面积连续富集区,具备规模化开发潜力。结论认为,深层煤岩气革命的本质是科技革命,突破传统煤层气的认知,通过创新理论和关键技术,实现了煤层气产业由投资拉动向创新驱动转变,并进一步由科技创新向产业创新转变,同时促进了煤向多元化清洁能源转型,引领和推动了全球煤岩气理论突破、技术革新和产业发展。 展开更多

关键词 深层煤岩气 煤层气 成藏机理 关键技术 开发技术 科技创新 煤岩气革命

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深部煤层气压裂水平井产气预测模型

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作者 贾焰然 石军太 +5 位作者 曹运兴 徐凤银 熊先钺 陈明 黄红星 王伟 《中国海上油气》 北大核心 2025年第1期176-183,共8页

尽管压裂水平井开发深部煤层气藏取得重大突破,但煤层气井产气规律认识不清,产气快速预测方法欠缺,为了保障深部煤层气长期稳定高效开发,亟需开展产气预测方法研究。基于深部煤层气压裂水平井改造区内外双线性流的渗流特征,通过耦合考... 尽管压裂水平井开发深部煤层气藏取得重大突破,但煤层气井产气规律认识不清,产气快速预测方法欠缺,为了保障深部煤层气长期稳定高效开发,亟需开展产气预测方法研究。基于深部煤层气压裂水平井改造区内外双线性流的渗流特征,通过耦合考虑开关井变化影响的压力传播模型,考虑应力敏感、基质收缩和煤粉堵塞综合影响的渗透率动态变化机理的水平井气水两相流产能方程,以及煤层气藏压裂改造区-未改造区物质平衡方程,建立了煤层气压裂水平井产气预测模型,并对模型进行了求解;通过与商业数值模拟软件CMG模型、鄂东盆地大吉区块典型深部煤层气井A实测数据的拟合对比分析,验证了本文提出的深部煤层气压裂水平井产气预测模型的可行性。结果表明:本文模型更好地表征了实际井从压裂液返排阶段开始到产量递减阶段的全周期产水动态特征,所拟合得到的井底流压路径与实测值的平均误差低于7%,即建立的深部煤层气压裂水平井产气预测模型更符合现场实际。研究结果可为深部煤层气藏压裂水平井生产动态分析和开发方案设计提供参考,为深部煤层气井长期稳定高效开发奠定基础。 展开更多

关键词 深部煤层气 压裂水平井 双线性流 动态渗透率 产气预测模型

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煤岩气:概念、内涵与分类标准 被引量：30

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作者 李国欣 张水昌 +11 位作者 何海清 何新兴 赵喆 牛小兵 熊先钺 赵群 郭绪杰 侯雨庭 张雷 梁坤 段晓文 赵振宇 《石油勘探与开发》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期783-795,共13页

近年来,准噶尔、鄂尔多斯等盆地深层煤岩储层中的天然气勘探开发取得重大突破。针对目前工业界和学术界对这种新类型非常规天然气表述不一致的现状,在前人研究的基础上定义了“煤岩气”概念,并系统对比剖析其赋存状态、运储形式、差异... 近年来,准噶尔、鄂尔多斯等盆地深层煤岩储层中的天然气勘探开发取得重大突破。针对目前工业界和学术界对这种新类型非常规天然气表述不一致的现状,在前人研究的基础上定义了“煤岩气”概念,并系统对比剖析其赋存状态、运储形式、差异聚集和开发规律。在地质上,煤岩气不同于传统意义上的煤层气,具有游离气与吸附气并存、富含游离气,自生自储-微距运移并可有他源的聚集,煤岩割理裂缝发育、游离气差异富集等特点,埋深超过2000m的深层煤岩气具有“高压力、高温度、高含气、高饱和、高游离”的“5高”地质特征;在开发上,与页岩气、致密气特征相似,人工改善储层连通性后,无需排水降压,高势能游离气弹性驱动产出、压降后吸附气解吸接替,可依靠地层自然能量开采,游离气与吸附气连续接力长周期产气。按照埋深、煤阶、压力系数、储量规模、储量丰度和气井产量等,提出了煤岩气的分类标准和资源/储量估算方法。初步估算埋深超过2 000 m的中国煤岩气地质资源量超过30×1012m3,是国家重要的战略资源。提出鄂尔多斯、四川、准噶尔和渤海湾等盆地是煤岩气的规模富集有利区,梳理了技术与管理挑战并指出攻关方向,为中国煤岩气管理与勘探开发奠定理论、评价和生产实践基础。 展开更多

关键词 煤岩气 煤层气 吸附气 游离气 分类标准 储量估算方法

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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：11

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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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储层损害矿场评价技术及其应用 被引量：2

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作者 熊先钺 王新海 +2 位作者 汪忠德 李再均 向俊华 《石油天然气学报》 CAS CSCD 北大核心 2008年第2期496-498,共3页

通过对试井资料解释所获得的总表皮系数进行分解,得到了反映地层真实损害程度的地层损害表皮系数。采用地层损害表皮系数、措施增产率及损害半径作为储层损害矿场评价参数。利用储层损害矿场评价软件,对轮南L井进行了定量评价。结果表明... 通过对试井资料解释所获得的总表皮系数进行分解,得到了反映地层真实损害程度的地层损害表皮系数。采用地层损害表皮系数、措施增产率及损害半径作为储层损害矿场评价参数。利用储层损害矿场评价软件,对轮南L井进行了定量评价。结果表明,该井测试层段损害严重,通过采取适当的增产措施消除损害表皮后可使产量得到大幅度提高。 展开更多

关键词 储层损害 储层评价 表皮系数 增产处理

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韩城煤层气田11号煤层产出水越流补给主控因素研究 被引量：1

10

作者 熊先钺 曹代勇 +4 位作者 王新海 郭大立 江云涛 李斌斌 边利恒 《石油天然气学报》 CAS CSCD 2014年第4期121-124,9,共4页

韩城煤层气田是鄂尔多斯盆地东缘重要的煤层气生产区,统计发现开采上古生界二叠系太原组11号煤层总井数14%的煤层气井日产水量大于25m3,其排采特征表现为高产水且动液面不降。11号煤层下伏含水砂岩层中的水通过人工裂缝越流补给煤层,导... 韩城煤层气田是鄂尔多斯盆地东缘重要的煤层气生产区,统计发现开采上古生界二叠系太原组11号煤层总井数14%的煤层气井日产水量大于25m3,其排采特征表现为高产水且动液面不降。11号煤层下伏含水砂岩层中的水通过人工裂缝越流补给煤层,导致该井排采产水量较高。首次提出11号煤层产生越流补给水的主控因素是关键层厚度和净压力,并提出发生越流补给的双因素模型。关键层厚度小、净压力大,易形成裂缝沟通下伏高含水砂岩层,导致后期单井排采产水量高,无法有效排出煤层水形成有效降压面来取得稳定高产气量。首次结合井温测试结果,运用灰色系统中的GM(1,N)模型对软件模拟裂缝高度进行校核,形成了最终校核公式。对现场10口井11号煤层进行了人工隔板封堵下伏含水砂体,封堵有效率达到了100%,封堵应用效果较好。 展开更多

关键词 煤层气 越流补给 裂缝高度 关键厚度 净压力 韩城煤层气田

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鄂尔多斯盆地东缘韩城区块煤层气高产井地质主控因素 被引量：5

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作者 熊先钺 季亮 +5 位作者 张正朝 闫霞 伊伟 杨宏涛 邢雪杰 刘清 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期64-71,共8页

鄂尔多斯盆地东缘韩城区块煤层气资源丰富,受构造地质条件影响,不同构造分区的煤层气单井产能差异较大。为明确该区块煤层气高产井地质主控因素,基于构造、煤储层特征及煤层气富集控制因素,结合气田生产数据,对煤层气高产井的地质主控... 鄂尔多斯盆地东缘韩城区块煤层气资源丰富,受构造地质条件影响,不同构造分区的煤层气单井产能差异较大。为明确该区块煤层气高产井地质主控因素,基于构造、煤储层特征及煤层气富集控制因素,结合气田生产数据,对煤层气高产井的地质主控因素进行了剖析。研究结果表明:(1)煤层气井产能受“构造条件、水动力条件、煤体结构”三大因素控制,其中构造条件控制煤层气富集成藏,水动力条件影响煤层气保存,煤体结构影响煤储层渗透率;(2)区块内的煤层气高产井主要分布于次级构造发育区,地层水矿化度介于(2~11)×10^(3)mg/L,原生—碎裂煤平均厚度为4.4m,单井日产气量大于1000m^(3);(3)小断层或者微构造改善了煤储层的渗透性,尤其是次级构造高部位产生的裂隙,有利于煤层气解吸渗流,有利于煤层气高产;(4)在构造活动较剧烈的条件下,大断层附近易于形成煤层气逸散通道,不利于煤层气的保存。结论认为,鄂尔多斯盆地东缘韩城区块构造运动不但造就了各种构造形态,而且使煤体结构发生了变化,不同构造形态下的水动力条件也不同,因此构造运动对韩城区块煤层气井高产起到了极为重要的控制作用;该研究成果对韩城区块的煤层气开发调整具有一定的指导意义,对地质条件类似的煤层气区块具有借鉴意义。 展开更多

关键词 鄂尔多斯盆地 韩城区块 煤层气 高产井 构造条件 富集规律 地质主控因素

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鄂尔多斯盆地东缘深部煤层气高效开发理论技术体系 被引量：25

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作者 徐凤银 聂志宏 +10 位作者 孙伟 熊先钺 徐博瑞 张雷 时小松 刘莹 刘世瑞 赵增平 王渊 黄红星 林海鲲 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期528-544,共17页

针对深部煤储层埋藏深、渗透率低、应力环境复杂等开发难题,总结大宁—吉县区块近5 a勘探开发取得成果,明确了资源富集条件、有效改造体积、水平段长、良好储盖组合条件是气井高产关键因素。在“人造气藏”开发理论指导下,建立了地质-... 针对深部煤储层埋藏深、渗透率低、应力环境复杂等开发难题,总结大宁—吉县区块近5 a勘探开发取得成果,明确了资源富集条件、有效改造体积、水平段长、良好储盖组合条件是气井高产关键因素。在“人造气藏”开发理论指导下,建立了地质-工程一体化背景下的深部煤层气高效开发技术体系:(1)基于储层资源条件、构造保存条件和工程改造条件三大类11项指标,建立深部煤层气地质工程开发甜点评价标准;(2)基于微幅构造刻画、多尺度裂缝预测、三维地质模型构建等技术,形成“地质+工程”全要素定量化、可视化表征的煤储层精细评价技术;(3)按照“地质小尺度、三维地震微尺度、轨迹走靶体、少调快钻”导向思路,形成以钻前轨迹精优设计、精准入靶及靶后微调为核心的三阶段地质工程一体化导向技术;(4)按照实现资源动用和采收率最大化为目标,形成“地应力场、天然裂缝场、人工裂缝场、井型与方位、井网井距”五位一体井网优化设计技术;(5)依据深部煤层气赋存特征、渗流机理和气井生产特征,形成以产量不稳定分析法为主,经验产量递减法、数值模拟法和经验类比等多方法结合的气井产能评价及EUR预测技术;(6)遵循“四位一体”精准选段和“井间交错+段内差异化”设计原则,形成以构建人造气藏为目标的大规模体积压裂技术;(7)根据气井气水变化特征,形成全生命周期不同生产阶段排采优化控制技术;(8)结合当前AI技术进展与深部煤层气开发规律、集输等特征,探索了地质、工程、地面等多专业一体化协同环境下集输和数智化技术。在这一成果指导下,已投产29口水平井生产初期日产量5×10^(4)~16×10^(4) m^(3),平均10.2×10^(4) m^(3),区块日产气量突破300万m^(3),对加快鄂尔多斯盆地东缘深部煤层气规模上产具有重要指导意义,也为同类资源高效开发建立了参考标准。 展开更多

关键词 深部煤层气 鄂尔多斯盆地东缘 大宁—吉县区块 高效开发理论技术体系

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大宁—吉县区块深部煤层气富集主控因素分析及地质工程甜点区评价 被引量：7

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作者 王成旺 刘新伟 +3 位作者 李曙光 熊先钺 王玉斌 陈高杰 《西安石油大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2024年第4期1-9,共9页

精准评价和合理优选煤层气地质工程甜点区是翔实制定勘探开发一体化方案的基础。本文聚焦大宁—吉县区块深部石炭系本溪组8^(#)煤层,充分利用研究区煤心描述、分析化验、测录井、地震及开发动态等资料,通过研究区深部8^(#)煤层的各种资... 精准评价和合理优选煤层气地质工程甜点区是翔实制定勘探开发一体化方案的基础。本文聚焦大宁—吉县区块深部石炭系本溪组8^(#)煤层,充分利用研究区煤心描述、分析化验、测录井、地震及开发动态等资料,通过研究区深部8^(#)煤层的各种资料系统整理和深入剖析,从煤层顶底板岩性、厚度、构造、沉积环境及煤岩特征等方面,系统探讨了深部煤层气富集的主控因素,并建立了地质工程甜点区评价标准,进而划分了研究区的地质工程甜点区。研究结果表明,煤层气富集主要受顶底板岩性、构造及煤岩特征等影响,沉积环境对煤层气富集的影响多体现在顶底板岩性组合及封闭性等特征上;研究区评价出地质一类、工程一类有利区411.5 km^(2),资源量1 038.75×10^(8) m^(3);地质二类、工程一类有利区596.2 km^(2),资源量1 192.4×10^(8) m^(3);地质二类、工程二类有利区287.4 km^(2),资源量574.5×10^(8) m^(3)。 展开更多

关键词 深部8~#煤层 甜点区评价 煤层气 主控因素 地质工程 大宁—吉县区块

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深层煤层气直丛井产能影响因素确定新方法 被引量：3

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作者 黄力 熊先钺 +8 位作者 王峰 孙雄伟 张艺馨 赵龙梅 石石 张稳 赵浩阳 季亮 邓琳 《油气藏评价与开发》 CSCD 北大核心 2024年第6期990-996,共7页

深层煤层气直丛井生产解吸规律、游离气与解吸气的转换时机尚不明确,产能差异的主控因素仍不确定,影响产能的提高。为进一步评价产能主控因素,基于36口直丛井的生产动态参数,结合神经网络预测井底流压,形成了以初期米采气指数为核心,综... 深层煤层气直丛井生产解吸规律、游离气与解吸气的转换时机尚不明确,产能差异的主控因素仍不确定,影响产能的提高。为进一步评价产能主控因素,基于36口直丛井的生产动态参数,结合神经网络预测井底流压,形成了以初期米采气指数为核心,综合多种机器学习算法的产能影响因素评价新方法。结果表明:(1)Beggs&Bill模型和Gray模型对深层煤层气井底流压预测适用性差。单相气体模型随着产水量下降,整体误差变小。采用神经网络方法预测效果较好,与实测相对误差小于10%。(2)采用Kendall’s tau-b(肯德尔相关系数)分析,离散型主控因素为微构造位置,主要位于抬升区正向构造区;其次为裂缝发育程度,以较发育和发育为主。(3)联合套索回归-随机森林-决策树逐步剔除非相关影响因素,确定影响产能的连续型主控因素从大到小排序为:灰分含量、平均施工排量、入地总砂量、见气时返排率、垂厚、声波时差、伽马、平均施工压力、百目砂占比、气测平均值,工程因素对气井产能影响不能忽视。该方法结合多种机器学习算法的优点,操作性强,提高煤层气动态预测精确度,有助于优化压裂设计参数,为提高煤层气压后的产能提供科学依据。 展开更多

关键词 深层煤层气 套索回归-随机森林-决策树 地质-工程因素 相关性分析 产能

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D和T油田油气层保护效果评价

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作者 彭晓刚 王新海 熊先钺 《石油天然气学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第4期331-333,396,共4页

采用损害表皮系数、措施增产率及损害半径作为油气层保护效果评价参数,利用油气层保护效果软件,对D和T油田100个井层的油气层保护效果进行了试井定量评价,79个井层保护效果好或较好,T油田比D油田的油气层保护效果更好。

关键词 油层保护 储层损害 评价 试井

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鄂尔多斯盆地海陆过渡相页岩岩性组合特征及页岩气勘探潜力 被引量：7

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作者 蒋裕强 温声明 +9 位作者 蔡光银 李树新 熊先钺 李星涛 董大忠 邱振 谷一凡 王占磊 付永红 路俊刚 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期62-75,共14页

中国海陆过渡相页岩气资源潜力大,是页岩气增储上产的重要接替领域,但海陆过渡相页岩沉积环境变化频繁,页岩、煤、砂岩以及石灰岩等岩性频繁互层,目前海陆过渡相页岩气勘探地质评价还处在初期阶段,有利页岩岩性组合及储层特征有待深入... 中国海陆过渡相页岩气资源潜力大,是页岩气增储上产的重要接替领域,但海陆过渡相页岩沉积环境变化频繁,页岩、煤、砂岩以及石灰岩等岩性频繁互层,目前海陆过渡相页岩气勘探地质评价还处在初期阶段,有利页岩岩性组合及储层特征有待深入研究。为此,以鄂尔多斯盆地东南缘大吉区块下二叠统山西组二段三亚段(以下简称山23亚段)海陆过渡相页岩为研究对象,通过钻井岩心和野外露头观察,结合测井响应特征,划分了岩性组合类型,并基于扫描电镜、聚焦离子束扫描、气体吸附、高压压汞等实验技术手段,厘清了不同岩性组合页岩储层特征,明确了有利岩性组合类型和页岩气勘探意义。研究结果表明:①研究区山23亚段可划分为纯页岩型(S型)、富粉砂页岩型(SS型)、富砂页岩型(SSS型)以及富煤页岩型(CSS型)4种岩性组合类型;②S型组合页岩储层物性最优,总有机碳含量为6.87%,腐泥组含量可达50%,有机质类型兼具Ⅱ2型和Ⅲ型,含气性高,富含石英等脆性矿物,表现出“甜而脆”的特征;③S型组合页岩储集空间为有机孔+微裂缝,有机孔孔径介于10~300 nm,呈圆形或椭圆形;④山23亚段其余岩性组合页岩有机质类型为Ⅲ型,富含黏土矿物,有机孔发育程度低,微裂缝贡献对总孔隙体积最高为32%;⑤S型组合受海湾环境控制,海源与陆源的“双源”有机质以及非陆源石英等脆性矿物富集显著改善储层品质。结论认为,S型组合页岩具备连续型有效配置的烃源岩、储集层和聚集、保存的基础地质条件,且勘探开发实践已证实S型组合页岩是页岩气勘探开发的“黄金靶体”,并为下一步该区海陆过渡相页岩气的勘探指明了方向。 展开更多

关键词 鄂尔多斯盆地 大吉区块 下二叠统 山23亚段 海陆过渡相页岩 岩性组合 储层特征 页岩气勘探意义

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考虑煤粉堵塞影响的煤储层渗透率模型及其应用 被引量：14

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作者 石军太 吴嘉仪 +5 位作者 房烨欣 鲁家国 侯晨虹 李相方 张遂安 熊先钺 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期78-89,共12页

为了准确预测煤层气井生产动态、制订合理的排采制度,建立了考虑煤粉堵塞影响的煤储层渗透率模型,然后基于该模型对保德区块、沁水盆地、柳林区块、韩城区块、黄陇煤田共15组煤样的室内煤样速敏实验数据进行了拟合,求得各煤样的渗透率模... 为了准确预测煤层气井生产动态、制订合理的排采制度,建立了考虑煤粉堵塞影响的煤储层渗透率模型,然后基于该模型对保德区块、沁水盆地、柳林区块、韩城区块、黄陇煤田共15组煤样的室内煤样速敏实验数据进行了拟合,求得各煤样的渗透率模型;在此基础上,将建立的煤储层渗透率模型引入到前期编制的煤层气井动态分析软件中,并进行了2口煤层气井的生产历史拟合;以其中一口煤层气井(W1井)的拟合参数为基准,研究了煤粉堵塞参数对煤储层渗透率及煤层气井生产动态的影响。研究结果表明:①所建立的考虑煤粉堵塞影响的煤储层渗透率模型能够定量化描述煤储层渗透率随流体流速的变化,同时该模型可以被嵌入到煤层气数值模拟软件或煤层气井动态分析软件中,应用范围广;②保德区块煤储层渗透率受煤粉堵塞的影响相对较小,而煤粉堵塞对于沁水盆地、黄陇煤田煤储层渗透率的影响不可忽视;③理论最大渗透率损害率(Dmax)和渗透率损害率指数(n)越大,煤粉临界堵塞流速(vcr2)和0.5Dmax对应的相对流速(v0.5)越小,煤粉堵塞对煤储层渗透率的影响越显著;④为减小煤粉堵塞对煤层气井产能的不利影响,在排采过程中尤其是产气初期,要适当减小生产压差,以避免对煤储层渗透率造成恶性伤害。 展开更多

关键词 煤层气 煤粉 速敏 动态渗透率 产能预测 保德区块 沁水盆地 柳林区块 韩城区块 黄陇煤田

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基于示功图监测的煤粉相关井下故障预警 被引量：9

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作者 姚征 曹代勇 +3 位作者 熊先钺 魏迎春 王孝亮 张傲翔 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第7期1595-1600,共6页

为了防治煤粉产出导致的煤层气井排水不畅、抽油泵漏失、卡泵等井下故障,进行了应用示功图预警煤粉产出对排采设备伤害程度的研究。基于鄂尔多斯盆地韩城地区煤层气生产实践,对煤粉相关井下故障的典型示功图进行了载荷分析与形状对比,... 为了防治煤粉产出导致的煤层气井排水不畅、抽油泵漏失、卡泵等井下故障,进行了应用示功图预警煤粉产出对排采设备伤害程度的研究。基于鄂尔多斯盆地韩城地区煤层气生产实践,对煤粉相关井下故障的典型示功图进行了载荷分析与形状对比,提出了示功图监测预警煤粉相关井下故障的定量参数:卸载线滞后幅度R与载荷线偏差夹角θ。根据R与θ的变化范围,将相应井下故障强度划分为4个等级。排水不畅与卡泵生产实例的分析结果表明,示功图形状特征对煤粉聚集及其相关井下故障的严重程度具有指示预警作用。综合分析单井示功图形状及载荷比、变频器电流波动、日产水量变化等生产数据,可准确查明井下设备的功能状态与煤粉造成的伤害强度。对出现故障苗头的煤层气井及时采取回注排采与高效洗井等治理措施,可有效稀释煤粉浓度,扰乱煤粉聚集,加速煤粉运移,进而缓解煤粉伤害及相关井下故障。 展开更多

关键词 煤粉 井下故障 示功图 防治措施 煤层气

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同心双管柱受力分析及变形计算 被引量：5

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作者 刘冰 綦耀光 +4 位作者 韩军 王超 徐春成 张芬娜 熊先钺 《石油机械》 北大核心 2013年第1期64-67,共4页

在油气井冲砂、排酸等井下作业中,同心双管柱具有广阔的应用前景。根据流体力学、弹性力学等理论建立了同心双管柱的力学、数学模型,比较全面地考虑了同心双管柱作业时受到的各种作用因素,推导出同心双管柱变形量的计算方法。计算结果表... 在油气井冲砂、排酸等井下作业中,同心双管柱具有广阔的应用前景。根据流体力学、弹性力学等理论建立了同心双管柱的力学、数学模型,比较全面地考虑了同心双管柱作业时受到的各种作用因素,推导出同心双管柱变形量的计算方法。计算结果表明,同心双管柱在压差、浮重、摩擦力、温差和膨胀综合作用下发生变形,对其使用和安全性能产生影响;在实际工程中,由于套管和管柱的摩擦作用以及井斜角的影响,同心双管柱的实际变形量要小于理论计算值;当外油管缩短内油管伸长达到一定值时,内油管发生屈曲变形,需要做管柱的变形补偿设计。 展开更多

关键词 同心双管柱 受力分析 变形 计算方法

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韩城煤层气田11号煤层水化学场特征及其对煤层气的控制作用 被引量：6

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作者 李剑 车延前 +4 位作者 熊先钺 王伟 李涛 王成旺 胡唤雨 《中国石油勘探》 CAS 北大核心 2018年第3期74-80,共7页

通过研究韩城煤层气田11号煤层水化学成分的变化规律,确定了该煤层水主要包括淡水淋滤作用为主的矿化度小于1000mg/L的NaHCO_3型水,混合作用为主的矿化度为1000~3000mg/L的NaHCO_3型水,溶滤作用为主的矿化度为3000~10000mg/L的Na2SO4型... 通过研究韩城煤层气田11号煤层水化学成分的变化规律,确定了该煤层水主要包括淡水淋滤作用为主的矿化度小于1000mg/L的NaHCO_3型水,混合作用为主的矿化度为1000~3000mg/L的NaHCO_3型水,溶滤作用为主的矿化度为3000~10000mg/L的Na2SO4型水和浓缩作用为主的矿化度大于10000mg/L的CaCl_2型水,并结合构造特征将水化学场划分为HCO_3—Na带、HCO_3—Cl—Na带、SO4—Cl—Ca—Na带和Cl—Na带。对11号煤层水化学场与煤层含气量及煤层气井产能关系进行研究,发现Cl—Na带有利于煤层气富集,煤层气井产能效果好;HCO_3—Na带不利于煤层气富集,煤层气井产能效果差。 展开更多

关键词 水化学场 煤层水 水型 煤层气 韩城

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