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Effects of caprock sealing capacities on coalbed methane preservation:Experimental investigation and case study 被引量:3
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作者 TIAN Fu-chao LIANG Yun-tao +1 位作者 WANG De-ming JIN Kan 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS CSCD 2019年第4期925-937,共13页
Caprocks play an important role in the trapping of coalbed methane(CBM)reservoirs.To study the sealing capacities of caprocks,five samples with different lithologies of Neogene clayrock,Paleogene redbeds,Permian sands... Caprocks play an important role in the trapping of coalbed methane(CBM)reservoirs.To study the sealing capacities of caprocks,five samples with different lithologies of Neogene clayrock,Paleogene redbeds,Permian sandstone,Permian mudstone and Permian siltstone were collected and tested using experimental methods of microstructure observation,pore structure measurement and diffusion properties determination.Results indicate that with denser structures,lower porosities,much more developed micropores/transition pores and higher pore/throat ratios,mudstone and siltstone have the more ideal sealing capacities for CBM preservation when comparing to other kinds of caprocks;the methane diffusion coefficients of mudstone/siltstone are about 6 times higher than sandstone and almost 90 times higher than clayrock/redbeds.To further estimate the CBM escape through caprocks,a one-dimensional CBM diffusion model is derived.Modeling calculation result demonstrates that under the same thickness,the CBM sealing abilities of mudstone/siltstone are almost 100 times higher than those of clayrock/redbeds,and nearly 17 times higher than sandstone,which indicates that the coal seam below caprocks like clayrock,redbeds or sandstone may suffer stronger CBM diffusion effect than that below mudstone or siltstone.Such conclusion is verified by the case study from III3 District,Xutuan Colliery,where the coal seam capped by Paleogene redbeds has a much lower CBM content than that capped by the Permian strata like mudstone,siltstone and sandstone. 展开更多
关键词 CAPROCK sealing capacity coalbed methane PRESERVATION
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Fracture evolution in coalbed methane reservoirs subjected to liquid nitrogen thermal shocking 被引量:4
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作者 YAN Hong TIAN Li-peng +3 位作者 FENG Rui-min Hani MITRI CHEN Jun-zhi ZHANG Bo 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS CSCD 2020年第6期1846-1860,共15页
Thermal shocking effect occurs when the coalbed methane(CBM)reservoirs meet liquid nitrogen(LN2)of extremely low temperature.In this study,3D via X-ray microcomputer tomography(μCT)and scanning electron microscope(SE... Thermal shocking effect occurs when the coalbed methane(CBM)reservoirs meet liquid nitrogen(LN2)of extremely low temperature.In this study,3D via X-ray microcomputer tomography(μCT)and scanning electron microscope(SEM)are employed to visualize and quantify morphological evolution characteristics of fractures in coal after LN2 thermal shocking treatments.LN2 thermal shocking leads to a denser fracture network than its original state with coal porosity growth rate increasing up to 183.3%.The surface porosity of theμCT scanned layers inside the coal specimen is influenced by LN2 thermal shocking which rises from 18.76%to 215.11%,illustrating the deformation heterogeneity of coal after LN2 thermal shocking.The cracking effect of LN2 thermal shocking on the surface of low porosity is generally more effective than that of high surface porosity,indicating the applicability of LN2 thermal shocking on low-permeability CBM reservoir stimulation.The characteristics of SEM scanned coal matrix in the coal powder and the coal block after the LN2 thermal shocking presented a large amount of deep and shallow progressive scratch layers,fracture variation diversity(i.e.extension,propagation,connectivity,irregularity)on the surface of the coal block and these were the main reasons leading to the decrease of the uniaxial compressive strength of the coal specimen. 展开更多
关键词 liquid nitrogen thermal shocking coalbed methane micro fracture 3D via X-ray microcomputed tomography
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Classification of Coalbed Methane Enrichment Units of Qinshui Basin Based on Geological Dynamical Conditions
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作者 Gang Xu,Wenfeng Du,Xubiao Deng State Key Laboratory of Coal Resources and Safe Mining,China University of Mining and Technology(Beijing),Beijing 100083, China. 《地学前缘》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第S1期155-155,共1页
Coalbed methane enrichment will be controlled by many good macro geological dynamical conditions; there is evident difference of enrichment grade in different area and different geological conditions.This paper has st... Coalbed methane enrichment will be controlled by many good macro geological dynamical conditions; there is evident difference of enrichment grade in different area and different geological conditions.This paper has studied tectonic dynamical conditions, thermal dynamical conditions and hydraulic conditions, which affect coalbed methane enrichment in Qinshui basin.Coalbed methane enrichment units have been divided based on tectonic dynamical conditions of Qinshui basin,combined with thermal dynamical conditions and hydraulic conditions. 展开更多
关键词 GEOLOGICAL DYNAMICAL CONDITIONS Qinshui basin coalbed methane ENRICHMENT UNITS CLASSIFICATIONS
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Investigation of Barree-Conway non-Darcy flow effects on coalbed methane production
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作者 杨蕾 芮洪兴 赵庆利 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS CSCD 2016年第12期3322-3331,共10页
Coalbed gas non-Darcy flow has been observed in high permeable fracture systems,and some mathematical and numerical models have been proposed to study the effects of non-Darcy flow using Forchheimer non-Darcy model.Ho... Coalbed gas non-Darcy flow has been observed in high permeable fracture systems,and some mathematical and numerical models have been proposed to study the effects of non-Darcy flow using Forchheimer non-Darcy model.However,experimental results show that the assumption of a constant Forchheimer factor may cause some limitations in using Forchheimer model to describe non-Darcy flow in porous media.In order to investigate the effects of non-Darcy flow on coalbed methane production,this work presents a more general coalbed gas non-Darcy flow model according to Barree-Conway equation,which could describe the entire range of relationships between flow velocity and pressure gradient from low to high flow velocity.An expanded mixed finite element method is introduced to solve the coalbed gas non-Darcy flow model,in which the gas pressure and velocity can be approximated simultaneously.Error estimate results indicate that pressure and velocity could achieve first-order convergence rate.Non-Darcy simulation results indicate that the non-Darcy effect is significant in the zone near the wellbore,and with the distance from the wellbore increasing,the non-Darcy effect becomes weak gradually.From simulation results,we have also found that the non-Darcy effect is more significant at a lower bottom-hole pressure,and the gas production from non-Darcy flow is lower than the production from Darcy flow under the same permeable condition. 展开更多
关键词 non-Darcy flow Barree-Conway model coalbed methane production error estimate numerical simulation
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深部煤层气赋存相态与含气性演化 被引量:3
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作者 唐书恒 郗兆栋 +4 位作者 张松航 孙粉锦 段利江 田文广 王玫珠 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第3期91-100,共10页
我国深部煤层气实现了单井日产万方及规模性商业开发的重大突破,彰显出深部煤层气巨大的资源潜力,成为我国天然气增产的重要补充。然而,受“高温、高压、高地应力”影响下的深部煤层气藏地质特征与开发特征均显著区别于浅埋藏条件下的... 我国深部煤层气实现了单井日产万方及规模性商业开发的重大突破,彰显出深部煤层气巨大的资源潜力,成为我国天然气增产的重要补充。然而,受“高温、高压、高地应力”影响下的深部煤层气藏地质特征与开发特征均显著区别于浅埋藏条件下的煤层气藏。目前在深部煤层气藏的成藏演化、富集模式、改造机制及开发效果评价等一些关键性基础问题上仍缺乏针对性和系统性研究。以华北地区石炭−二叠系深部煤层气的勘探开发资料为基础,重点探讨了深部煤层气赋存相态及其演化特征,揭示了深部煤层含气性与埋深的耦合关系、赋存相态识别方法及其演化模式。展望了当前深部煤层气从地质勘探到开发评价存在的主要科学问题以及未来的发展趋势。结果显示:基于保压取心、绳索取心的测试资料和煤层气井生产曲线特征是识别深部煤层气体赋存相态的3类有效手段,其中联合绳索取心的含气性测试和等温吸附试验是定量评估深部煤层气体相态准确且简便的有效方法。煤层含气性和气体赋存相态受内因(煤阶、物质组成、孔裂隙系统等)和外因(温度、压力、保存条件等)协同控制。埋深大是深部煤层富集游离气的基础,而保存条件好是深部煤层富集游离气的关键。考虑我国华北地区深部石炭−二叠系中、高煤阶煤经历了复杂的埋藏演化过程,提出了考虑温度、压力及构造改造强度的煤层含气赋存相态的4类演化模式,分别为深埋深藏−构造改造程度强、深埋深藏−构造改造程度弱、深埋浅藏−构造改造程度强和深埋浅藏−构造改造程度弱。煤层气藏经历的差异构造演化是导致不同区块甚至同一区块深部煤层含气性特征具有显著区别的重要因素。深埋深藏—构造改造弱的演化模式有利于游离气的富集,是深部煤层气勘探开发的有利区带。深部煤层气兼具“常规”和“非常规”2种属性,当前对深部煤层气的成藏、富集、改造及产出等多方面的基础性科学问题仍然认识薄弱,应重点解决深部煤层气成藏演化与产出效应的关键性基础问题,以期助推我国实现煤层气产业的新突破。 展开更多
关键词 煤层气 深部 含气性 成藏 演化
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中国深部煤层气研究与勘探开发现状及其发展趋势 被引量:11
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作者 鞠玮 陶树 +4 位作者 杨兆彪 程家耀 尚海燕 宁卫科 吴春龙 《石油实验地质》 北大核心 2025年第1期9-16,共8页
深部煤层气的资源潜力巨大,是中国非常规天然气未来规模性增储上产的重要领域。为查明中国深部煤层气研究及勘探开发现状,基于中国知网和万方数据知识服务平台,系统检索并分类统计中国深部煤层气论文,以其为基础分析中国深部煤层气研究... 深部煤层气的资源潜力巨大,是中国非常规天然气未来规模性增储上产的重要领域。为查明中国深部煤层气研究及勘探开发现状,基于中国知网和万方数据知识服务平台,系统检索并分类统计中国深部煤层气论文,以其为基础分析中国深部煤层气研究现状,探讨其发展趋势,可为发展深部煤层气适应性勘探开发技术提供借鉴。论文年代分布体现了中国深部煤层气研究和产业发展历程:初期探索阶段(1994—2005年)、缓慢发展阶段(2006—2015年)、稳中求进阶段(2016—2020年)和快速发展阶段(2021年以来)。地质—工程“双甜点”预测是深部煤层气开发地质领域的重点研究内容,在地质、工程参数量化表征的基础上,借助三维地质与地质力学建模,开展深部煤层气勘探开发地质—工程一体化研究是保障效益开发的关键路径。煤储层天然裂缝的产出状态及发育程度显著影响压裂改造效果,压裂前后缝网体系的连通性是决定深部煤层气开发效果的重要指标。深部煤层气开发技术及其适用性是未来需重点探讨的方向之一,深化理论认识、定量刻画地质—工程条件、全方位解析影响因素是决定中国深部煤层气进一步快速发展的基础和关键。鄂尔多斯盆地、准噶尔盆地、四川盆地、塔里木盆地等盆地内部深部—超深部煤层气将是研究和勘探开发重点。 展开更多
关键词 深部煤层气 发展历程 地质—工程一体化 缝网连通性 开发技术
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深部煤层气勘探开发关键实验技术及发展方向 被引量:14
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作者 闫霞 徐凤银 +11 位作者 熊先钺 王峰 李春虎 张纪远 徐博瑞 成前辉 胡雄 朱学光 梁为 袁朴 冯延青 魏振吉 《煤田地质与勘探》 北大核心 2025年第1期128-141,共14页
【目的】深部煤层气开发具有见气快、单井产量高、资源分布连续稳定等优势,成为天然气增储上产的重要方向,但其勘探开发技术仍面临诸多难题,深部煤层气地质储层特征与工程评价、气水赋存特征与开发机理、生产制度制定和提高采收率方法... 【目的】深部煤层气开发具有见气快、单井产量高、资源分布连续稳定等优势,成为天然气增储上产的重要方向,但其勘探开发技术仍面临诸多难题,深部煤层气地质储层特征与工程评价、气水赋存特征与开发机理、生产制度制定和提高采收率方法等方面的关键实验技术研究薄弱。【进展总结】针对深部煤层和煤层气特点,提出了深部煤层在大尺寸煤样采集、高温高压高应力原位条件、亚纳米−纳米级微孔高精度表征与解吸、含气量准确测定4大方面的挑战,系统分析了深部煤多尺度孔裂隙表征、吸附性和含气性评价、煤岩力学特征及裂缝扩展规律、压后流体赋存−产出开发动态规律等实验技术进展与难点。【展望】针对性提出深部煤层气开发及煤炭原位转化实验的7个发展方向:(1)适用于特低孔、特低渗深部煤层小于2 nm微孔结构的清晰直接观测技术、“微孔大量发育−介孔少−宏孔多”的全孔径多尺度拼接技术及孔裂隙连通结构评价技术;(2)考虑高温高压原位环境下深部煤层润湿性、压裂液侵入、高矿化度影响的原煤等温吸附测试技术;(3)具有高保压率和高保温率、气量可位置追溯的密闭取心装置和原位保压取心技术;(4)高温、高压等多场耦合作用下,基于“纳米科学”的深部煤层微孔气水赋存评价技术和“纳米−微米−毫米”多尺度解吸−扩散−渗流实验技术;(5)适用于深部煤层高应力、低弹性模量、高泊松比特点的原位条件多功能力学实验设备研制及测试技术;(6)适用于提高深部煤层气采收率的储层赋能(微波、激光、电热)、激励增渗改造(电磁脉冲、脉冲超声波、可控冲击波)、注CO_(2)驱替、超临界CO_(2)机械脉动联合等实验技术;(7)适用于深部煤炭原位转化/利用的热解、煤炭地下气化、地热利用、CO_(2)地质封存等实验技术。分析认为,深部煤层气勘探开发的客观需求亟需建立相关实验技术的操作流程标准与规范,以期实现“绿色环保、增渗、促解吸、CO_(2)封存”多重功效,为深部煤层气和深部煤炭的高效开发利用提供重要支持,助力实现“双碳”目标。 展开更多
关键词 深部煤层气 实验 亚纳米−纳米 孔裂隙表征 原位赋存 解吸渗流 含气量测试 提高采收率
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煤储层流体特征、聚气主控因素及富气模式--以鄂尔多斯盆地中东部上古生界为例 被引量:5
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作者 陈世达 汤达祯 +7 位作者 侯伟 黄道军 李永洲 虎建玲 许浩 陶树 李松 唐淑玲 《石油勘探与开发》 北大核心 2025年第2期385-394,共10页
基于鄂尔多斯盆地中东部探井上古生界岩心的测试化验资料,结合构造、埋深及流体地球化学分析,揭示煤储层流体特征、聚气主控因素及富气模式。研究表明:①1500~1800 m深度段为中浅层开放型流体系统和深层封闭型流体系统的转换深度带,150... 基于鄂尔多斯盆地中东部探井上古生界岩心的测试化验资料,结合构造、埋深及流体地球化学分析,揭示煤储层流体特征、聚气主控因素及富气模式。研究表明:①1500~1800 m深度段为中浅层开放型流体系统和深层封闭型流体系统的转换深度带,1500 m以浅水侵改造强度大,储层压力梯度分布离散,甲烷气存在不同程度的次生生物成因气混入,整体呈富含水、吸附气欠饱和特征;1800 m以深呈现出极低渗储层自封闭特征,水动力侧向封堵和致密盖层围限共同作用形成封闭型流体系统,系统内地表径流入渗微弱,流体次生改造程度低,压力梯度相对统一,大部分层段吸附气含气饱和度超过100%,游离气含量主要为1~8 m^(3)/t,个别层段可超过10 m^(3)/t;②在深部地层温压环境约束下,煤储层聚气能力受控于煤岩煤质、储盖组合和构造位置主导的储集性、润湿性和封闭性,高变质程度、低灰分产率煤和灰岩、泥岩盖层等多因素叠合区聚气优势明显,正向构造高点和宽缓负向构造低点是有利的富气场所,两翼陡坡含气量相对较低。研究成果有助于深化煤储层聚气机理认识,可为深部资源精准选区评价和适应性增产技术创新发展提供有效参数依据。 展开更多
关键词 煤岩气 煤层气 流体系统 封闭性 吸附气 游离气 上古生界 鄂尔多斯盆地
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深层高阶煤层CO_(2)-ECBM技术研究与应用启示——以沁水盆地晋中地区为例 被引量:3
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作者 郑永旺 崔轶男 +3 位作者 李鑫 肖翠 郭涛 张登峰 《石油实验地质》 北大核心 2025年第1期143-152,共10页
深层高阶煤层资源潜力大,但具有“强吸附、难解吸”的特点,常规开发方式难以实现效益动用。与化学驱、热力驱等其他提高采收率技术相比,CO_(2)-ECBM(CO_(2)地质封存及强化煤层开采)技术具有节能减排和提高煤层气采收率双重效益。为明确C... 深层高阶煤层资源潜力大,但具有“强吸附、难解吸”的特点,常规开发方式难以实现效益动用。与化学驱、热力驱等其他提高采收率技术相比,CO_(2)-ECBM(CO_(2)地质封存及强化煤层开采)技术具有节能减排和提高煤层气采收率双重效益。为明确CO_(2)吸附、解吸特性,论证CO_(2)-ECBM技术提高深层高阶煤层气采收率可行性,助力深层高阶煤层气产能释放,以沁水盆地晋中地区为研究对象,开展深层高阶煤层CO_(2)吸附、解吸特征研究实验。研究结果表明,随着平衡压力的增加,煤层对CH_(4)的吸附量逐渐增加,而受煤层孔裂隙发育特征及CO_(2)特征影响,煤层对CO_(2)的吸附量呈先持续上升再在临界压力附近骤降后大幅上升的特征。深层高阶煤层对CO_(2)的吸附能力约为CH_(4)的2~5倍,超临界CO_(2)在煤层中的吸附能力更强,CO_(2)的敏感解吸压力为CH_(4)的3/4,且吸附于煤层后,CO_(2)呈现出明显的吸附、解吸滞后特征,大比例CO_(2)以吸附封存和残余封存形式滞留在煤层中无法脱附,成为实现大规模封存CO_(2)和替换CH_(4)的有利条件。通过实验结果分析,明确了深层高阶煤层气开展CO_(2)-ECBM具备大幅提高采收率的可行性。矿场应用中,可通过超前注气、加大注入压力等方式提高气藏压力水平,提升竞争吸附效率,同时低敏感解吸压力也表明注入CO_(2)后返排率较高,需考虑CO_(2)循环利用。 展开更多
关键词 深层煤层气 高阶煤 CO_(2)-ECBM 竞争吸附 矿场应用启示
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煤储层改造背景下深部煤层气藏物质平衡方程的建立与应用 被引量:5
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作者 石军太 徐凤银 +9 位作者 曹运兴 李相方 黄红星 王凯 陈明 张硕 吉义天宇 王伟 孙政 李靖 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第3期200-217,共18页
近些年深部煤层气发展迅速,在多个深部煤层气区块都取得单井日产万方的突破,为了更加科学高效地开发深部煤层气,大幅提高煤层气的采收率,建立合理、可靠且考虑因素全面的煤层气物质平衡方程,并研究深部煤层气藏或气井控制储量、平均煤... 近些年深部煤层气发展迅速,在多个深部煤层气区块都取得单井日产万方的突破,为了更加科学高效地开发深部煤层气,大幅提高煤层气的采收率,建立合理、可靠且考虑因素全面的煤层气物质平衡方程,并研究深部煤层气藏或气井控制储量、平均煤储层压力、不同类型气体产量占比、产能评价指标和最终可采储量具有重要的理论与现实意义。目前考虑游离气、煤基质收缩、溶解气、吸附气富集的微孔与游离气和水占据的介孔之间的压差和煤储层改造影响的煤层气物质平衡方程鲜有报道。首先基于深部煤层气藏物质平衡原理,在常规物质平衡方程考虑应力敏感引起的孔隙压缩、基质收缩、水的膨胀和产水因素的基础上,进一步考虑吸附气富集的微孔与游离气和水占据的介孔之间的压差、煤储层改造引起的煤储层物性参数变化和溶解气的影响,建立了基于煤储层改造背景下的深部煤层气藏物质平衡方程;然后提出了深部煤层气线性拟合的吸附气−游离气−溶解气储量评价方法、平均地层压力显式计算方法、吸附气−游离气−溶解气产量占比评价方法、深部煤层气井产能评价方法和最终可采储量EUR预测方法;最后对提出的方法进行了实例应用,评价了实例井控制的吸附气−游离气−溶解气储量,揭示了深部煤层气井生产过程中吸附气−游离气−溶解气产量占比变化规律,剖析了产能指标变化特征并预测了不同废弃压力下的EUR和煤层气采收率。研究表明:提出的深部煤层气储量评价方法,仅需实测2次以上的平均煤储层压力和对应的累计产气量和产水量数据,即可采用线性拟合的方法,评价出深部煤层气井吸附气−游离气−溶解气的储量;提出的深部煤层气平均地层压力计算方法为显式表达式,避免了隐式求解方法中复杂的计算机编程计算;提出的深部煤层气井吸附气−游离气−溶解气产量占比评价方法,无需在井口安装碳同位素监测装置,可实时评价出不同气体产量占比;提出的综合流体、游离气、吸附气、溶解气和水井底采出指数可以用于识别深部煤层气井工作制度的合理性;提出的深部煤层气井EUR预测方法,可将生产数据整理成视压力p/Z^(*)与累计产气量Gp的直线表达式,给定某一废弃压力,即可预测出深部煤层气井的EUR;实例井生产初期游离气日产气量占比和吸附气日产气量占比相当,在生产过程中,游离气日产气量占比先快速上升后缓慢降低最后逐渐稳定在29%,吸附气日产气量占比则先快速降低后缓慢上升最后逐渐稳定在70%,而溶解气日产气量占比一直较低;当废弃压力分别为4、3和2 MPa时,该深部煤层气井的煤层气采收率分别为37.8%、44.2%和52.4%,降低废弃压力是提高深部煤层气藏采收率较为有效的手段。 展开更多
关键词 深部煤层气 物质平衡方程 游离气 储量评价 煤储层压力 产量占比 产能评价 最终可采储量EUR预测
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煤层含水率对CO_(2)等压扩散置换CH_(4)效应的影响研究 被引量:2
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作者 陈立伟 王东杰 +2 位作者 边乐 刘媛 李晓华 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第S1期87-96,共10页
为了研究水分对煤层注CO_(2)置换CH_(4)效应的影响,采用自主研发的含瓦斯多元气体置换实验系统进行不同含水率煤对CH_(4)和CO_(2)的吸附实验,研究结果表明:煤中水分的存在不影响CH_(4)和CO_(2)等温吸附曲线的规律以及煤吸附CH_(4)和CO_... 为了研究水分对煤层注CO_(2)置换CH_(4)效应的影响,采用自主研发的含瓦斯多元气体置换实验系统进行不同含水率煤对CH_(4)和CO_(2)的吸附实验,研究结果表明:煤中水分的存在不影响CH_(4)和CO_(2)等温吸附曲线的规律以及煤吸附CH_(4)和CO_(2)能力大小的排序;相同吸附平衡压力下,随着煤样含水率的增加,CH_(4)和CO_(2)吸附量逐渐减小,水分对煤吸附CH_(4)的抑制率大于煤吸附CO_(2)的抑制率,这说明水分对煤吸附弱吸附性气体的抑制程度更大。在进行等压扩散条件下不同含水率煤的注CO_(2)置换CH_(4)实验时,发现,相同含水率条件下,随着吸附平衡压力的增加,CH_(4)的置换量和置换率不断增加,而CO_(2)注置比不断减小,CH_(4)的置换效果较好,而CO_(2)的利用率较低。同一吸附平衡压力下,随着煤样含水率的增加,CO_(2)储存量不断减少,与CH_(4)置换量对比发现,相同条件下,CO_(2)在煤体中的储存量始终高于CH_(4)的置换量;当煤样含水率不变时,吸附平衡压力升高,煤样中CO_(2)储存量和CH_(4)置换量均随之变大,且CO_(2)在煤体中的储存量也始终高于CH_(4)的置换量。同一吸附平衡压力下,随着煤样含水率的增加,CH_(4)的置换量和置换率及CO_(2)注置比表现出下降的趋势,水分对CO_(2)置换煤中CH_(4)起抑制作用,煤样含水率越大,置换效果越差,抑制程度越高;CO_(2)注置比下降梯度较小,程度不明显,水分对其影响较小。该研究成果进一步完善影响煤对气体吸附解吸因素的理论分析,将为注气抽采煤层气的工程应用提供理论依据。 展开更多
关键词 煤层气 等温吸附 等压扩散 水分 置换效果
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准噶尔盆地东部隆起煤层气成藏条件与选区评价 被引量:4
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作者 余琪祥 田蜜 +5 位作者 罗宇 杨帆 陈彦鄂 王烽 高玉巧 郭涛 《石油实验地质》 北大核心 2025年第1期117-129,共13页
准噶尔盆地东部隆起具有较好的煤层气勘探前景,开展煤层气选区与评价,将为该区煤层气勘探提供科学依据和勘探方向。利用探井钻测录试资料、岩心分析测试数据和地震资料,开展井—震标定和地震剖面解释,编制了侏罗系八道湾组和西山窑组煤... 准噶尔盆地东部隆起具有较好的煤层气勘探前景,开展煤层气选区与评价,将为该区煤层气勘探提供科学依据和勘探方向。利用探井钻测录试资料、岩心分析测试数据和地震资料,开展井—震标定和地震剖面解释,编制了侏罗系八道湾组和西山窑组煤层连井剖面和煤层厚度分布图;分析了研究区内煤层气气源、煤岩基本特征、储层物性、含气性和保存条件等成藏主控因素。研究表明:(1)西山窑组煤层在沙奇凸起以北五彩湾凹陷—梧桐窝子凹陷连片分布,在沙奇凸起以南则主要分布于吉木萨尔凹陷—吉南凹陷;八道湾组煤层分割性较强,主要分布于凹陷内部分地区。(2)区内存在自源型煤层生物成因气、低成熟热成因气和深部外源型高成熟气条件。(3)煤岩有机组分以惰质组为主,镜质组次之,壳质组少量;煤岩镜质组反射率低(0.39%~0.47%),为低煤级煤;煤岩瓦斯气体成分主要为N_(2)、CO_(2)和CH_(4),其中N_(2)占绝对优势;煤岩总含气量中可燃气体(CH_(4))含量低。(4)煤层气富集成藏模式分为山前断陷富集成藏模式、深部凹陷富集成藏模式和开放斜坡逸散模式。(5)建立了煤层气评价参数和划分标准,五彩湾凹陷、梧桐窝子凹陷、吉木萨尔凹陷和吉南凹陷为煤层气勘探有利区;沙帐断褶带和石钱滩凹陷为较有利区;石树沟凹陷和古城凹陷为不利区。 展开更多
关键词 选区评价 成藏主控因素 富集成藏模式 煤层气 东部隆起 准噶尔盆地
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煤层气压裂水平井生产动态分析及其渗透率协同演化机制 被引量:2
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作者 郭建春 张涛 +3 位作者 武玺 赵志红 李宗源 曾杰 《煤炭学报》 北大核心 2025年第1期516-531,共16页
大规模压裂改变了煤层气低产、低效的开发现状,但煤层气压裂井生产动态不清晰、渗透率演化机制不明确,极大地限制了煤层气藏的高效开发。为此,考虑煤层吸附膨胀、裂缝压缩和非稳态蠕变条件下的总应变演化,结合立方定律建立渗透率模型,... 大规模压裂改变了煤层气低产、低效的开发现状,但煤层气压裂井生产动态不清晰、渗透率演化机制不明确,极大地限制了煤层气藏的高效开发。为此,考虑煤层吸附膨胀、裂缝压缩和非稳态蠕变条件下的总应变演化,结合立方定律建立渗透率模型,利用有限体积法(FVM)结合瞬态嵌入式离散裂缝模型(tEDFM)求解压力和渗透率场。依托嵌入式流量交换原理,建立吸附-游离多重采出计算框架,实现压后生产动态分析和产能计算。研究发现:煤层气压裂井生产动态包括初期高产、解吸上升、中期稳产、后期衰减和末期枯竭5个阶段。兰氏压力越大,吸附气上产越快,兰氏压力为2.6 MPa时,1800 d后吸附气主导生产。兰氏体积增加至15 m^(3)/t,解吸附贡献占比持续上升,吸附态甲烷在560 d后成为主要气源。水力裂缝越密集,泄压面积增大显著提升初期产能且衰减越晚。裂缝间距增大3倍,最高产气量减少48%,裂缝半长增加50 m,初期产量增加近1倍。渗透率演化包括损失、恢复和增强3个阶段,裂缝压缩系数为0.03 MPa-1,800 d内损失率高达76%。尽管裂缝闭合造成渗透率损失,当甲烷解吸并采出,膨胀应变减小,使得渗透率进入恢复阶段。压裂规模增大,渗透率恢复越快且程度更高,促进煤层气长效采出。当解吸附应变大于0.06,渗透率在生产后期可恢复并增强至初期的1.2倍。煤层黏弹性模量越低,蠕变造成的渗透率损伤越明显。 展开更多
关键词 煤层气 多尺度渗流 FVM-tEDFM 嵌入式流量交换 多重采出 渗透率演化
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四川盆地东南部南川地区煤层气地质特征及富集主控因素 被引量:3
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作者 何希鹏 汪凯明 +5 位作者 罗薇 高玉巧 刘娜娜 郭涛 周亚彤 武迪迪 《石油实验地质》 北大核心 2025年第1期64-76,共13页
四川盆地东南部南川地区上二叠统龙潭组深层煤层气勘探取得重要战略突破,展现出该区煤层气良好的勘探潜力。为揭示其富集主控地质因素,利用钻井、岩心、测井及实验分析等资料,从龙潭组煤层分布、煤岩煤质、物性、含气性以及可压裂性特... 四川盆地东南部南川地区上二叠统龙潭组深层煤层气勘探取得重要战略突破,展现出该区煤层气良好的勘探潜力。为揭示其富集主控地质因素,利用钻井、岩心、测井及实验分析等资料,从龙潭组煤层分布、煤岩煤质、物性、含气性以及可压裂性特征等方面入手,开展了煤层气地质特征与富集主控地质因素研究。研究表明:(1)龙潭组主力煤层具有分布稳定(厚度2.8~5.7 m)、煤体结构好(主要为原生结构煤)、镜质组含量高(平均含量79.7%)、热演化程度较高(R_(o)平均为1.9%)和灰分产率较低(平均14.3%)的特点,具备形成煤层气藏的基本条件;(2)煤储层为孔隙—裂隙型储层,微孔占比78%,其比表面积占比达99.6%,有利于煤层气的吸附及压裂后渗流;(3)煤层总含气量为14.0~46.7 m^(3)/t,游离气占比为39%~44%,具有“高含气、富含游离气、过饱和”及含气量随埋深增加而增大的特征;(4)研究区地应力适中(35~60 MPa),两向水平应力差异系数小(<0.1),顶底板条件好,可形成良好的应力隔挡,有利于压裂改造;(5)南川地区煤层气富集主控地质因素为沉积环境控制含煤建造、演化程度控制生烃强度、保存条件控制富集程度。 展开更多
关键词 沉积环境 构造作用 保存条件 富集主控因素 深层煤层气 龙潭组 上二叠统 四川盆地
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中国煤层气商业开发典型案例及启示 被引量:7
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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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中国石化煤层气资源分布特征与勘探开发前景 被引量:1
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作者 周德华 陈刚 +5 位作者 赵石虎 申宝剑 刘曾勤 叶金诚 陈新军 张嘉琪 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第3期19-30,共12页
自2019年鄂尔多斯盆地实现深层煤层气勘探突破以来,我国煤层气产业加速向深层领域拓展。针对中国石化探区煤层气资源类型复杂多样、储层禀赋空间异质性强等特征,基于“典型区块解剖—参数体系构建—区域外推应用”3级递进评价流程,系统... 自2019年鄂尔多斯盆地实现深层煤层气勘探突破以来,我国煤层气产业加速向深层领域拓展。针对中国石化探区煤层气资源类型复杂多样、储层禀赋空间异质性强等特征,基于“典型区块解剖—参数体系构建—区域外推应用”3级递进评价流程,系统开展探区内煤层气资源评价与分布特征研究,旨在支撑产业战略布局优化,主要取得以下认识:①中国石化探区内埋深4000 m以浅的煤层气地质资源量达到10.31×10^(12)m^(3),可采资源量为3.07×10^(12)m^(3),主要分布于鄂尔多斯、川南黔北、准噶尔、渤海湾及滇东黔西等盆地(群);②74.6%的资源量(7.69×10^(12)m^(3))分布于山地、沙漠和黄土塬等复杂地貌单元,导致勘探开发面临显著地表工程挑战;③中高阶煤层气资源丰富,地质资源量8.95×10^(12)m^(3),占比达86.9%,集中分布于鄂尔多斯、川南黔北、渤海湾和滇东黔西等含气盆地(群);④深层煤层气(埋深>1500 m)勘探潜力大,地质资源量7.59×10^(12)m^(3),占比达到73.6%,其中中高煤阶深层煤层气地质资源量达6.95×10^(12)m^(3),主要分布于鄂尔多斯和川南黔北盆地(群);⑤建议沿“基础理论深化—核心技术攻关—开发策略优化—产业基地建设”路径推进,重点构建深层煤层气差异化开发技术体系,驱动产业高质量发展。以上成果认识不仅为中国石化煤层气勘探开发战略布局提供了定量决策依据,更为行业资源勘探开发提供了可推广的技术范式。 展开更多
关键词 煤层气 地质资源量 可采资源量 分布特征 体积法 可采系数法
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我国煤层爆破增透技术研究进展及展望 被引量:3
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作者 刘泽功 乔国栋 +1 位作者 刘健 高魁 《煤炭学报》 北大核心 2025年第5期2453-2476,共24页
煤层爆破增透技术为我国煤与瓦斯突出灾害的防治做出了巨大的贡献,在增透机理和现场实践方面得到了广泛深入的研究。为了总结以往经验,进一步提高新时代下深部煤层爆破增透技术水平,分析了煤层爆破增透的机理,建立了考虑动态抗压(拉)强... 煤层爆破增透技术为我国煤与瓦斯突出灾害的防治做出了巨大的贡献,在增透机理和现场实践方面得到了广泛深入的研究。为了总结以往经验,进一步提高新时代下深部煤层爆破增透技术水平,分析了煤层爆破增透的机理,建立了考虑动态抗压(拉)强度和理想爆轰条件下的爆破致裂煤岩体的数学模型,反演了不同地应力工况下爆破孔壁及其周围应力分布状态,阐述了我国煤层爆破增透技术的发展历程及研究进展,总结了近几十年来出现的煤层爆破增透技术类型。我国在煤层爆破增透技术的增透机理、施工工艺等理论与实践方面取得了一系列创新成果,解决了大量的理论及技术难题。然而,随着我国煤炭开采向深部转移,煤矿瓦斯地质条件日趋复杂,对煤层爆破增透技术提出了新的要求。鉴于此,提出了煤层爆破增透技术未来的发展趋势与展望。在深部构造区域煤层爆破增透方面,应发展精准定向爆破增透技术,精准增透的同时避免深部次生煤岩动力灾害的发生;在松软低渗煤层增透方面,应改变传统布孔工艺,在顶底板岩层中施工爆破孔,发展岩层爆破增透技术;在智能化爆破增透方面,应当结合人工智能、大数据分析手段,在爆破方案智能设计、爆破效果智能考察方向进行深入研究,从而进一步提高煤层爆破增透技术,与我国安全、智能的煤炭开采发展方向相符合。 展开更多
关键词 瓦斯治理 爆破增透 深孔预裂爆破 聚能爆破 顶板爆破增透 煤层气
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深部富游离气煤储层动态供气机理与理论生产模式 被引量:1
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作者 陈世达 张泰源 +4 位作者 汤达祯 许浩 陶树 李松 唐淑玲 《煤田地质与勘探》 北大核心 2025年第4期58-73,共16页
【目的和方法】吸附气、游离气产出过程及其产出效率的动态配分机制是深部煤层气勘探开发亟待解决的关键科学问题。基于探井取心测试化验数据,系统分析了深部煤层气资源的理论可动性,结合数学/数值模型构建、甲烷碳同位素监测和排采曲... 【目的和方法】吸附气、游离气产出过程及其产出效率的动态配分机制是深部煤层气勘探开发亟待解决的关键科学问题。基于探井取心测试化验数据,系统分析了深部煤层气资源的理论可动性,结合数学/数值模型构建、甲烷碳同位素监测和排采曲线解剖,揭示了排采诱导的储层压降扩展、吸附气解吸扩散、游离气渗流的时空演化过程及其产出效应,提出了深部富游离气煤储层多态甲烷协同供气机制和理论生产模式。【结果和结论】(1)深部煤层气井生产过程中,游离气和吸附气具备“连续-协同”的供气特点和“竞争产出”的配分关系,任意时刻产出气均为二者的混合气,不同赋存态甲烷的动态配分比例取决于不同生产阶段压力传播域内以“降压诱导解吸、压差驱动渗流”为核心的游离气传质效率和吸附气解吸补充效率的叠合。(2)深部煤储层将经历解吸全过程,降至关键解吸节点所需压力降幅较大,初期高储层压力-低解吸效率与后期高解吸效率-低压降空间的矛盾难以调和,压降漏斗内吸附气平均解吸率偏低且供气单元主要集中在高渗改造区,游离气供气半径可持续拓展并始终占据较大产量比重,高密度井组联采或气-水分布的强非均质性会导致吸附气-游离气产出占比发生调整,调整过程取决于供气单元拓展与流体供给能力的动态匹配关系。(3)游离气和吸附气分别具有“骤增-缓降或骤增-骤降-缓降”和“缓增-趋稳-缓降”的生产特征,总体产能存在快速上产、相对稳产和缓慢递减3个主要阶段,排采曲线形态受控于游离气量、原位渗透率、储层改造效果、排采降压制度等因素,部分井在相对稳产阶段存在先骤降后趋稳2个次级阶段。(4)增大改造体积、提高水平段长、寻找富游离气-高孔渗区段是增产核心,探索提高吸附气解吸效率和压降下沉幅度的工艺技术是增加下探深度的关键,兼顾气井生命周期和流体产出效率构建“动态调控排采制度”是产能充分释放的重要前提。(5)以地质-工程一体化原理为指导,合理确定深部不同地质单元煤层气产能目标及其所需井控面积,协同优化钻完井方式、井网密度、压裂参数、配产速率和生产周期,是深部煤层气效益建产的重要攻关方向。 展开更多
关键词 深部煤层气 吸附气 游离气 产出机理 生产模式
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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 被引量:1
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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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中国南方煤层气主要地质特点、勘探开发进展及策略 被引量:1
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作者 郭涛 周亚彤 +2 位作者 金晓波 高小康 彭兴平 《煤田地质与勘探》 北大核心 2025年第3期44-53,共10页
【目的和方法】中国南方多、薄煤层叠置条件下煤层气资源丰富,是我国煤层气勘探开发的重要接替区,近年来煤层气产业取得长足进展,但要实现全面效益开发仍面临诸多挑战。为进一步助推煤层气产业快速发展,总结南方煤层气主要地质特点,梳... 【目的和方法】中国南方多、薄煤层叠置条件下煤层气资源丰富,是我国煤层气勘探开发的重要接替区,近年来煤层气产业取得长足进展,但要实现全面效益开发仍面临诸多挑战。为进一步助推煤层气产业快速发展,总结南方煤层气主要地质特点,梳理勘探开发现状与进展,基于存在问题提出开发对策。【结果】结果表明:南方地区煤层气资源丰富,具有“煤层层数多而薄、累厚大、中−高热演化、高含气,深部高饱和、富含游离气;构造条件与煤体结构复杂”典型特征。勘探开发经历了资源调查与技术借鉴(1989−2009年)、技术探索(2010−2020年)与技术升级及深部煤层气攻关(2021年至今)3个阶段,当前正处于南方深部煤层气地质理论认识提升、适应性有效支撑压裂技术升级优化阶段,有望支撑南方煤层气快速发展。【结论】针对南方煤层气地质特点,提出“加大地震勘探投入,优选构造稳定区,边评价边建产,井组式滚动开发;优化产层组合实施多层大规模压裂合采;优选主力煤层实施水平井分段压裂;加快深部煤层气勘探评价”4项开发建议。发挥多煤层优势、实施有效支撑压裂改造、加快深部煤层气地质评价与选区是南方煤层气走向规模化开发的重要途径。 展开更多
关键词 南方煤层气 多煤层 地质特点 勘探开发 技术策略
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