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：4

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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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考虑变吸附相密度的深部煤层气吸附模型参数确定方法

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作者 石军太 吉义天宇 +4 位作者 贺甲元 陈明 黄红星 王凯 张硕 《钻采工艺》 北大核心 2025年第3期127-138,共12页

深部煤层处于高温高压环境,甲烷呈超临界态,实验获得过剩吸附量与实际的绝对吸附量存在较大偏差,二者之间的校正显得尤为重要。但目前校正系数中的吸附相密度大多采用了饱和液相密度或van der Waals密度这一定值,与甲烷吸附相密度随压... 深部煤层处于高温高压环境,甲烷呈超临界态,实验获得过剩吸附量与实际的绝对吸附量存在较大偏差,二者之间的校正显得尤为重要。但目前校正系数中的吸附相密度大多采用了饱和液相密度或van der Waals密度这一定值,与甲烷吸附相密度随压力和温度变化的事实不符。本研究首先基于前人实验数据和理论分析建立了深部煤层中甲烷吸附相密度随温度和压力变化的数学模型;然后提出了吸附模型参数确定方法,优选出了考虑变吸附相密度的深部煤层气吸附解吸模型;最后进行了实例应用。研究表明,甲烷吸附相与游离相的密度差随压力先快速上升后缓慢上升并逐渐趋于一定值,随温度呈指数型渐进下降趋势;考虑变吸附相密度的深部煤层气吸附解吸模型,借助8个误差函数优选而来,可以准确表征深部煤层气吸附解吸特征;对于目标深部煤层气藏,Langmuir-Freundlich模型为最优的吸附解吸模型。研究成果可为深部煤层气藏类型划分、不同气体含量占比评价及排采制度优化确定提供理论基础。 展开更多

关键词 深部煤层气 吸附相密度 吸附模型 过剩吸附量 绝对吸附量

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欠饱和煤层气藏储量平均地层压力和采出率计算方法

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作者 石军太 张硕 +4 位作者 黄红星 曹运兴 陈明 王凯 吉义天宇 《煤炭学报》 北大核心 2025年第8期3991-4007,共17页

原始地质储量是煤层气开发的物质基础,平均地层压力和采出率是煤层气开采的主要评价指标。目前欠饱和煤层气藏原始地质储量评价方法多基于煤层气和水相物质平衡原理,考虑孔隙率和饱和度的变化,应用拟偏差系数Z^(*)将吸附气等效为游离气... 原始地质储量是煤层气开发的物质基础,平均地层压力和采出率是煤层气开采的主要评价指标。目前欠饱和煤层气藏原始地质储量评价方法多基于煤层气和水相物质平衡原理,考虑孔隙率和饱和度的变化,应用拟偏差系数Z^(*)将吸附气等效为游离气,所需参数众多,计算过程复杂;煤层气藏平均地层压力计算方法除了考虑气相的产出,还考虑了水相的产出,在计算过程中需要循环迭代计算气体偏差系数Z,计算过程繁琐。实际上,对于欠饱和煤层气藏,无需具备众多参数,计算过程也无需循环迭代计算气体偏差系数。首先基于欠饱和煤层气藏吸附气物质平衡原理,直接采用吸附气剩余储量与压力之间的关系,包括Langmuir-Freundlich(L-F)吸附模型和基于微孔填充的Dubinin-Astakhov(D-A)吸附模型,建立了欠饱和煤层气藏物质平衡方程;然后基于此物质平衡方程,进行线性化处理,形成了欠饱和煤层气藏中煤层气原始地质储量的评价方法、平均地层压力计算方法和煤层气采出率计算方法;最后进行方法验证和实例应用。研究表明:提出的欠饱和煤层气藏储量和平均地层压力计算方法仅需少量吸附模型参数和生产过程中2次以上的测压数据及对应的累计产气量数据,即可评价出欠饱和煤层气藏中煤层气的原始地质储量和平均地层压力,并预测给定废弃压力下的煤层气采出率,计算过程简便,所需参数较少,节省了运算所需时间,并且精度满足矿场要求,便于大范围推广应用。基于概念数值模拟模型生成的生产动态数据,应用提出的储量计算方法评价的储量与数值模拟输出结果的相对误差为–0.762577%,评价的拟稳态期平均地层压力与数值模拟输出结果的相对误差均在–0.60%~0.25%,验证了本方法的合理性和可靠性。对不同吸附模型的实例井进行应用并分析,储量评价结果与实际矿场认知相符;计算得到的平均地层压力曲线穿过了矿场实际关井测压压力点;给定煤层气藏废弃压力2、1.5、1 MPa,计算出煤层气井A的采出率分别为46.65%、55.54%和66.65%,煤层气井B的采出率分别为57.49%、65.05%和73.96%,对现场开发有重要指导意义。对于储量已知的欠饱和煤层气藏,无需实测平均地层压力数据即可计算出煤层气藏平均地层压力,相比于常规测量平均地层压力方法,本方法极大地提高了计算效率。研究成果可用于评估煤层气剩余储量、评价煤层气井产能和判断井间干扰情况,对气井生产动态分析、开发方式论证及排采制度优化等有非常重要的理论与现实意义。 展开更多

关键词 欠饱和煤层气藏 储量 平均地层压力 采出率 物质平衡原理 吸附模型

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深部煤层气井合理排采制度优化设计研究——以鄂尔多斯盆地东缘神府区块为例 被引量：6

4

作者 王小东 石军太 +5 位作者 郝鹏灵 王宇川 曹敬添 王涛 范倩雯 张亚飞 《地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期850-862,共13页

近几年,我国深部煤层气开发取得重大突破,初期产量平均可达万方每天,但产量递减较快,排采制度有待优化。为保障深部煤层气长期稳定生产,提高最终可采储量,亟需开展合理排采制度优化设计研究。本研究以鄂尔多斯盆地东缘神府区块深部煤层... 近几年,我国深部煤层气开发取得重大突破,初期产量平均可达万方每天,但产量递减较快,排采制度有待优化。为保障深部煤层气长期稳定生产,提高最终可采储量,亟需开展合理排采制度优化设计研究。本研究以鄂尔多斯盆地东缘神府区块深部煤层气藏为例,根据区块19口井的历史拟合与预测结果,确定了深部煤层气井产能评价指标,分析各参数与产能评价指标之间的相关性,给出产能高、中、低三类井的识别图版;提出多目标排采制度优化设计方法,制定神府区块高、中、低产井的合理排采制度模板,并将三类井排采制度模板应用于新井。研究表明:第二年平均日产气量包含了气井短期和较长一段时间内产能的变化,可作为深部煤层气井产能评价指标。煤储层厚度、煤储层温度、原始煤储层压力、临界解吸压力、Langmuir压力、煤储层渗透率、供给半径、裂缝半长、煤粉伤害临界流速9个参数与第二年平均日产气量呈正相关关系,而孔隙压缩系数、裂缝应力敏感系数和煤粉渗透率伤害率3个参数与第二年平均日产气量呈负相关关系。根据临界解吸压力与渗透率参数交汇图可有效判别高、中、低产井;高、中、低产井分别具有各自的最优排采制度,排采速度不是越快越好,尤其低产井受煤粉影响十分显著,建议缓慢排采。研究成果可为神府区块深部煤层气新井井位优选、排采制度制定提供依据,为深部煤层气长期稳定高效开发奠定基础。 展开更多

关键词 深部煤层气 历史拟合 产量预测 排采制度 神府区块 鄂尔多斯盆地

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鄂尔多斯盆地临兴—神府区块深部煤层渗透率应力敏感和速敏实验研究

5

作者 范志利 石军太 +7 位作者 王春琦 郝鹏灵 王宇川 王涛 王小东 戴昊祥 杨博 曹敬添 《中国石油勘探》 北大核心 2025年第4期141-159,共19页

近几年深部煤层气开发取得重大突破,但不同区块甚至同一区块不同井区深部煤层气井产量差异较大,其原因之一在于不同区块深部煤储层的渗透率动态变化特征存在差异,应力敏感和速敏特性仍不明确。本研究基于临兴—神府区块取自全直径深部... 近几年深部煤层气开发取得重大突破,但不同区块甚至同一区块不同井区深部煤层气井产量差异较大,其原因之一在于不同区块深部煤储层的渗透率动态变化特征存在差异,应力敏感和速敏特性仍不明确。本研究基于临兴—神府区块取自全直径深部煤样的柱塞煤心,开展了孔渗测量、应力敏感实验和速敏实验,获取不同有效应力和流速下的渗透率;基于实测应力敏感数据,对比评价了指数式、幂函数式和对数式应力敏感模型的适用性,优选最佳的渗透率应力敏感模型,于此建立了新的应力敏感程度评价标准;基于实测速敏数据,确定渗透率速敏模型的参数,揭示临兴—神府区块深部煤层渗透率的速敏特性。研究表明,临兴—神府区块深部煤层:(1)具有典型的低孔低渗特征,孔隙度介于3.9%~9.1%,平均为6.5%,低压下气测渗透率介于0.9~2.1m D,平均为1.63m D;(2)渗透率随压力的动态变化具有指数式特征,应力敏感指数介于0.33~0.52MPa^(-1),按照新型应力敏感程度评价标准(以应力敏感指数0.01MPa^(-1)、0.08MPa^(-1)、0.15MPa^(-1)、0.23MPa^(-1)、0.45MPa^(-1)为界限,将应力敏感程度分为无、弱、中偏弱、中偏强、强和极强6个等级),应力敏感程度为强或极强,在排采制度优化设计时需要重点考虑应力敏感效应;(3)渗透率随着流体流速的增加呈现出先急剧降低后缓慢降低的变化特征,拟合确定的临界堵塞流速v_(cr2)介于0.01~0.11m/d,最大伤害程度D_(v,max)介于0.81~0.96,伤害率指数n介于0.40~1.05,煤层原始渗透率越低,临界堵塞流速越低,最大伤害程度越大,伤害率指数越小。研究成果可为深部煤层气井产能评价和排采制度设计提供理论依据。 展开更多

关键词 临兴—神府区块 深部煤层 渗透率变化 应力敏感 速敏 实验 模型拟合

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深部煤层气游离气饱和度计算模型及其应用 被引量：14

6

作者 石军太 曹敬添 +9 位作者 徐凤银 熊先钺 黄红星 孙政 贾焰然 马淑蕊 郑浩杭 邓婷 李靖 李相方 《煤田地质与勘探》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期134-146,共13页

近几年全国深部煤层气基于精细地质研究和水平井多段加砂压裂取得重大突破,部分井日产气量高达十万方,给煤层气产业重新树立了信心。但是,由于深部煤储层处于高地应力、高地温、高孔隙压力、低渗透率的复杂地质环境,不同深度煤储层典型... 近几年全国深部煤层气基于精细地质研究和水平井多段加砂压裂取得重大突破,部分井日产气量高达十万方,给煤层气产业重新树立了信心。但是,由于深部煤储层处于高地应力、高地温、高孔隙压力、低渗透率的复杂地质环境,不同深度煤储层典型参数和煤层气赋存方式的分布特征以及对储量和产量的影响亟需揭示。基于Langmuir等温吸附式、亨利定律及物质平衡原理,考虑吸附层和溶解气的影响,建立了深部煤层气游离气饱和度计算模型;以国内鄂尔多斯盆地大宁-吉县区块深部煤层气藏为例,分析不同深度深部煤层气赋存方式及分布特征,并评价游离气饱和度对深部煤层气储量、产量与合理配产的影响。研究认为:当煤层埋深大于溶解饱和对应的深度,游离气才会出现,且随着埋深的增加,游离气饱和度先快速增加后缓慢增加,目标区块埋深1875 m处才出现游离气,在埋深2800 m处游离气饱和度高达90%,游离气的占比高达17.3%。游离气饱和度对深部煤层气储量计算、产气特征和合理配产影响很大,随着游离气饱和度的增大,煤层气储量线性增大,累产气量持续上升但后期上升幅度逐渐变缓,深部煤层气井最优配产增加,井底流压下降速度加快,压裂改造区的内外压差降低,未改造区动用程度增加。目标区块主力开发煤层埋深位于2100~2300 m,游离气饱和度介于48%~68%,游离气占比介于10%~13%,建议气井合理配产介于(4~10)×10^(4)m^(3)/d。研究结果可为深部煤层气进一步开发提供理论依据和方法支撑。 展开更多

关键词 深部煤层气 赋存方式 游离气饱和度 储量评价 产气规律 合理配产

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煤层气井产气机理及排采控压控粉研究 被引量：99

7

作者 张遂安 曹立虎 杜彩霞 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第9期1927-1931,共5页

煤层气吸附/解吸特征、渗流机理和排采控制是煤层气井生产的重要因素。为此,进行了煤层气吸附解吸实验和渗流特征实验,结果表明:煤层气吸附/解吸是可逆的,存在"解吸滞后现象";煤层气渗流呈现二级渗流特征,即煤的基质孔隙内流... 煤层气吸附/解吸特征、渗流机理和排采控制是煤层气井生产的重要因素。为此,进行了煤层气吸附解吸实验和渗流特征实验,结果表明:煤层气吸附/解吸是可逆的,存在"解吸滞后现象";煤层气渗流呈现二级渗流特征,即煤的基质孔隙内流体的渗流呈非达西渗流和天然裂隙及大孔隙内流体的渗流呈达西渗流;煤层气排采过程中,随着排水降压,规模开发可导致"气水分异",局部高点气产量高、水产量低,相对低点产水量高、产气量低。同时,煤层气井排采过快、洗井修井、停抽关井、液面低于煤层顶面等易造成污染,致使气水产量锐减,其伤害机理主要是煤粉堵塞伤害、应力敏感伤害和气锁/水锁伤害。基于伤害特点及伤害机理,结合多年的排采经验,确立了以定压排采、控制合理工作压差和控制煤粉适度产出等排采工作制度。 展开更多

关键词 煤层气 产气机理 控压 控粉 排采

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中国煤层气产业发展障碍及其对策 被引量：34

8

作者 张遂安 张典坤 +1 位作者 彭川 袁玉 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期118-124,共7页

受全球经济增长速度放缓、能源价格低迷等诸多因素的影响,中国煤层气(煤矿瓦斯)年度抽采量及其增量的增长速度均放缓。为了加快煤层气产业发展步伐、夯实煤矿安全生产基础、推进我国能源生产和消费革命,从全球视野和大能源的角度分析了... 受全球经济增长速度放缓、能源价格低迷等诸多因素的影响,中国煤层气(煤矿瓦斯)年度抽采量及其增量的增长速度均放缓。为了加快煤层气产业发展步伐、夯实煤矿安全生产基础、推进我国能源生产和消费革命,从全球视野和大能源的角度分析了我国煤层气产业的发展资源、技术、市场条件及发展环境,剖析了制约我国煤层气产业发展的障碍,探讨了加快我国煤层气产业发展的对策。研究结果表明:①国内外宏观经济下行的大环境一定程度上导致了我国煤层气资源勘探、产能建设投资锐减;②煤层气产业发展受到政策激励效应弱化、产业缺乏投融资政策、地方政府积极性不高以及土地征用难、赔青不透明等外部因素的制约;③煤层气产业受到工程质量低下、开发项目经济效益不佳以及资源欠佳且技术移植难等来自产业内部的磕绊。结论认为:科学制定产业发展模式、理顺资源监管体制机制、搭建优质的政府服务平台、适时加强政策扶持力度以及调动地方政府的积极性,能够有效清除我国煤层气产业发展的障碍,加快煤层气产业发展的步伐。 展开更多

关键词 中国 煤层气 煤矿瓦斯 产业发展 障碍 对策 经济 政策 投资

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煤层气排采储层压降传播规律研究 被引量：35

9

作者 赵金 张遂安 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2012年第10期65-68,共4页

根据煤层中的渗流机理建立了煤层压力分布数学模型,计算出煤层气排采时煤层中的压力分布情况,揭示煤层中压降传播的规律。利用Matlab7.11软件模拟晋城某区块煤层气储层压降传播情况,分析了影响压降速度、压降大小以及压降传播距离的因... 根据煤层中的渗流机理建立了煤层压力分布数学模型,计算出煤层气排采时煤层中的压力分布情况,揭示煤层中压降传播的规律。利用Matlab7.11软件模拟晋城某区块煤层气储层压降传播情况,分析了影响压降速度、压降大小以及压降传播距离的因素。研究表明:煤层的渗透率、孔隙度、压缩系数及排采时间对煤层中各点的压降速度影响较大;煤层压降与产水量、煤层有效厚度、煤层的渗透率、孔隙度、排采时间和煤层含水量呈正相关;煤层的渗透率、孔隙度、排采时间与压降在煤层中传播的距离呈正相关。 展开更多

关键词 煤层气 压降漏斗 临界解吸压力 压降速度 压降传播规律

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煤层气水平井井筒煤粉迁移规律试验研究 被引量：6

10

作者 崔金榜 李沛 +3 位作者 马东民 李智 张渴 孟凡圆 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2016年第5期74-78,176,共6页

为研究煤层气水平井井筒煤粉迁移特征及规律,有效控制煤粉产出,开展了多相流驱替状态下的水平圆管煤粉迁移物理模拟试验。通过调节流量、控制压差的方式,分析了不同粒径大小的煤粉在不同圆管倾角下的迁移特征及规律。结果表明：生产条... 为研究煤层气水平井井筒煤粉迁移特征及规律,有效控制煤粉产出,开展了多相流驱替状态下的水平圆管煤粉迁移物理模拟试验。通过调节流量、控制压差的方式,分析了不同粒径大小的煤粉在不同圆管倾角下的迁移特征及规律。结果表明：生产条件下井筒流态以紊流为主,应重点研究了雷诺数为4 000-6 000下的流态;两相流煤粉迁移模式为滑动、滚动、层移和悬移,三相流煤粉迁移主要受不同流型的影响;煤粉迁移模型表明煤粉迁移制约因素主要有流量、流型（气液比）、煤粉粒径、管道倾角和压差。综上认为,钻井阶段选择合适造斜点,控制井斜角变化;考虑煤粉性质及排采阶段变化,适时调整排水强度和井底压降,有效控制井筒流态,可保证井筒内煤粉适度产出。 展开更多

关键词 煤层气 水平井 圆管 煤粉 物理模拟 两相流 三相流

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煤层气规模开发条件下压力传播特征研究 被引量：13

11

作者 杜彩霞 张遂安 +3 位作者 刘程 许永洲 郭文朋 石悦 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2016年第12期179-183,共5页

为实现煤层气规模开发,利用井间干扰扩大降压面积,增加解吸体积,有助于提高煤层气产量。以韩城HJ1井组为研究区,采用数值模拟方法模拟研究了规模开发条件下不同时期的压力传播特征,并结合研究区煤层气井生产资料,对相应阶段的煤层气井... 为实现煤层气规模开发,利用井间干扰扩大降压面积,增加解吸体积,有助于提高煤层气产量。以韩城HJ1井组为研究区,采用数值模拟方法模拟研究了规模开发条件下不同时期的压力传播特征,并结合研究区煤层气井生产资料,对相应阶段的煤层气井产能特征进行了分析。结果表明:研究区规模生产条件下,形成了压力传播出现3种阶段特征。排采1年后,井间干扰未形成,压力独立传播特征;排采2年后,部分井形成井间干扰,同时由于储层压力非均衡性增强,也形成了压力"孤岛"现象特征;排采6年后,最终形成井组整体井间干扰特征。 展开更多

关键词 煤层气 规模开发 压力传播 井间干扰 韩城区块

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基于干扰试井的煤层气储层优势渗流方向研究 被引量：1

12

作者 董银涛 张遂安 +3 位作者 梁涛 孙延明 代礼兵 张彪 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2017年第4期70-75,共6页

为获得晋城矿区某区块3号煤层的储层连通性及其优势渗流方向,为矿区煤层气规模开发方案制定与调整提供依据,利用干扰试井技术对该区块井网内的煤层气井进行井间干扰测试。选定一口井为激动井,其周围5口井为观测井,组成干扰试井测试井组... 为获得晋城矿区某区块3号煤层的储层连通性及其优势渗流方向,为矿区煤层气规模开发方案制定与调整提供依据,利用干扰试井技术对该区块井网内的煤层气井进行井间干扰测试。选定一口井为激动井,其周围5口井为观测井,组成干扰试井测试井组,测试并分析煤层气储层的连通性及其优势渗流方向。结果表明:激动井W-160井与观测井W-156井、W-166井间的煤层气储层连通性,优于其与观测井W-161井、W-157井以及W-164井间的储层连通性,即该区块煤层气储层的优势渗流方向为NE—SW向。将测试成果与生产实际相比对,验证了其正确性。试验证明了干扰试井测试可有效识别煤层气储层的连通性及优势渗流方向。 展开更多

关键词 煤层气 干扰试井 井间干扰 储层连通性 优势渗流方向

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不同含水及负压条件下煤层气等温吸附解吸规律 被引量：14

13

作者 王凤林 袁玉 +3 位作者 张遂安 马东民 彭川 赵威 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2019年第6期158-163,共6页

为了探究水分含量和负压对煤层气等温吸附、解吸特征的影响,采用大样量煤层气吸附/解吸仿真试验设备对鄂尔多斯盆地东缘北部煤矿煤样进行煤层气常规等温吸附解吸过程和负压解吸过程的实验室模拟,通过将煤样进行处理得到干燥煤样、平衡... 为了探究水分含量和负压对煤层气等温吸附、解吸特征的影响,采用大样量煤层气吸附/解吸仿真试验设备对鄂尔多斯盆地东缘北部煤矿煤样进行煤层气常规等温吸附解吸过程和负压解吸过程的实验室模拟,通过将煤样进行处理得到干燥煤样、平衡水煤样、饱和水煤样3种不同含水饱和度煤样,分别对其进行等温吸附测试、常规等温解吸测试和负压解吸测试,得到了煤样在不同含水饱和度、不同负压条件下的压力与吸附量实测数据,并采用不同的吸附/解吸方程式进行拟合。通过对比分析,研究了水分对等温吸附过程、解吸过程以及负压对解吸过程的影响,并从分子间作用力的角度解释了水分对等温吸附解吸过程的影响。结果表明:煤样解吸过程与吸附过程不可逆,存在解吸滞后;由于水分子与煤分子间的作用力大于甲烷分子与煤分子间的作用力,水分在与甲烷的竞争吸附中具有优势,煤样含水率越高,其吸附甲烷的能力越低;煤样含水率较低时,含水对煤岩降压解吸影响不明显;当煤样含水率高于某一值时,外来水分抑制煤层气降压解吸,分析认为这可能与煤样的物质组成和煤分子结构有关;由于水分对甲烷的置换解吸作用,若水力压裂过程中压裂液滤失严重,将降低煤层吸附气量,延长排水降压阶段,减少累计产气量,因此应严格控制压裂液滤失;负压解吸阶段,单位压降引起的解吸量更大,说明负压排采增产措施具有潜力。 展开更多

关键词 等温吸附解吸 含水饱和度 竞争吸附 置换解吸 负压解吸

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我国煤层气开发技术进展 被引量：52

14

作者 张遂安 袁玉 孟凡圆 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2016年第5期1-5,共5页

二十多年来我国煤层气开发取得了重大突破,在保障煤矿安全、缓解能源压力等方面发挥了重要作用。综述了我国煤层气开发历程和现状,概括总结了煤层气钻完井技术、压裂增产技术、排采技术、数值模拟技术等方面取得的进展和发展趋势:井型... 二十多年来我国煤层气开发取得了重大突破,在保障煤矿安全、缓解能源压力等方面发挥了重要作用。综述了我国煤层气开发历程和现状,概括总结了煤层气钻完井技术、压裂增产技术、排采技术、数值模拟技术等方面取得的进展和发展趋势:井型多样化、复杂结构化;压裂规模化;排采智能化;钻完井压裂用液多元化。同时,提出了今后我国煤层气开发技术的重点在于研究适宜规模开发区(高煤阶)的稳产高产技术、中煤阶区的钻压采技术、低煤阶区的煤层气勘探开发关键技术和松软低渗透煤层的规模高效抽采关键技术。最后提出我国煤层气开发技术总体上仍处于起步阶段,依然面临许多难题,需要进一步创新突破。 展开更多

关键词 煤层气开发 钻完井技术 压裂增产技术 排采技术

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规模开发条件下煤层气相态变化规律与开发方式 被引量：7

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作者 张遂安 杜彩霞 刘程 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2015年第2期119-122,共4页

为便于科学地指导煤层气开发,依托WL1井组生产资料,探索了煤层气规模开发条件下的煤储层特征及其流体特征变化规律。研究发现,规模化开发条件下,随着井网长期持续的排水降压,逐步形成区域压力降,较大范围的煤层气被解吸,煤层气由吸附态... 为便于科学地指导煤层气开发,依托WL1井组生产资料,探索了煤层气规模开发条件下的煤储层特征及其流体特征变化规律。研究发现,规模化开发条件下,随着井网长期持续的排水降压,逐步形成区域压力降,较大范围的煤层气被解吸,煤层气由吸附态转变为游离态。游离态煤层气在浮力作用下向高部位聚集,而煤层孔隙内的水在重力作用下向低部位聚集,即气水分异现象。依据气水分异理论,提出了合理布局开发井网、先施工低部位的生产井等方案,以提高规模开发效果。 展开更多

关键词 煤层气 规模开发 井间干扰 优势渗流 高部位 气水分异

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煤层气径向钻井压耗计算与井口压力预测 被引量：2

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作者 张彪 张遂安 +2 位作者 董银涛 孙延明 杜谣 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2017年第4期170-174,共5页

对煤层气径向钻井过程中钻井管柱系统压耗和高压水射流破岩机理进行分析,列出了钻井管柱系统各部分磨阻系数的计算公式和喷嘴射流动力公式。通过理论分析与室内试验,提出了煤的水力冲击破碎压力与其物理力学参数之间的关系式,以及水力... 对煤层气径向钻井过程中钻井管柱系统压耗和高压水射流破岩机理进行分析,列出了钻井管柱系统各部分磨阻系数的计算公式和喷嘴射流动力公式。通过理论分析与室内试验,提出了煤的水力冲击破碎压力与其物理力学参数之间的关系式,以及水力冲蚀速度与无因次冲击压力之间的关系。结果表明:通过加权平均值法计算得到的临界破碎压力与实际值吻合良好;在3~8倍临界破碎压力下,冲蚀速度约为无因次冲击压力的0.4倍。根据文中压力预测步骤,对现场作业进行压力预测,得到的井口压力预测结果比实际施工压力低3~5 MPa。 展开更多

关键词 煤层气 径向井 水力冲蚀 破碎压力 压耗 压力预测

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基于集成型评价方法的煤层气井壁稳定性评价 被引量：3

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作者 张彪 张遂安 夏立满 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2016年第S2期94-97,共4页

针对我国煤层气井壁失稳、坍塌等问题,通过分析影响井壁稳定性的多项煤岩物性参数,完成相关试验测试,运用单一评价方法及集成型评价方法,对沁水盆地南部多处采样地点井壁稳定性情况进行评价。结果表明,集成型评价方法克服了单一评价方... 针对我国煤层气井壁失稳、坍塌等问题,通过分析影响井壁稳定性的多项煤岩物性参数,完成相关试验测试,运用单一评价方法及集成型评价方法,对沁水盆地南部多处采样地点井壁稳定性情况进行评价。结果表明,集成型评价方法克服了单一评价方法的缺点,调和了主观与客观的矛盾,因此评价结果更具科学性,在确定井壁稳定主控因素和制定预防措施方面有积极的指导意义。 展开更多

关键词 煤层气 井壁稳定 熵权法 层次分析法 方法集成

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煤层气井不同类型煤粉的静态沉降规律 被引量：14

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作者 杜军军 刘联涛 +4 位作者 崔金榜 赵威 王飞 卢晨刚 张遂安 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第B06期203-209,共7页

为研究卡泵煤粉的粒径大小,减少卡泵事故的发生。通过煤粉粒度分析实验确定了造成卡泵的煤粉粒径主要在小于0.037 4 mm和大于3.8 mm的范围,进一步利用激光粒度分析仪分析,缩小了造成危害的细煤粉粒径范围;针对粒径小于0.037 4 mm的煤粉... 为研究卡泵煤粉的粒径大小,减少卡泵事故的发生。通过煤粉粒度分析实验确定了造成卡泵的煤粉粒径主要在小于0.037 4 mm和大于3.8 mm的范围,进一步利用激光粒度分析仪分析,缩小了造成危害的细煤粉粒径范围;针对粒径小于0.037 4 mm的煤粉进行静态沉降速度测定实验,发现当煤粉浓度很小时,沉降速度随浓度的增加急剧减小,当浓度继续增大时,煤粉的沉降速度将不再变化,趋于一个常值。同时通过测定不同粒径煤粉和不同浓度煤粉的悬浮率,发现煤粉浓度越低,煤粉的悬浮率越高;在对不同煤粉的润湿性实验中发现与排采样相比,钻屑样润湿性差,但润湿改造效果较好。依据实验结果,总结了细煤粉的基本物理特性以指导预防煤层气井中卡泵等事故的生产措施。 展开更多

关键词 煤层气 水平井 粒度分析 沉降 悬浮 润湿

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煤层气井负压排采技术潜在增产因素分析 被引量：12

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作者 彭川 张遂安 +3 位作者 王凤林 袁玉 赵威 饶庆 《科学技术与工程》 北大核心 2019年第14期166-171,共6页

排水降压采气是煤层气井开采的主要方式,而煤层气井开采过程中常出现自然产量低。为促进煤层气的解吸和渗流,现场多次采用了负压排采技术并取得了很好的增产效果,研究煤层负压排采技术的潜在增产因素可以完善其技术的理论基础,对今后更... 排水降压采气是煤层气井开采的主要方式,而煤层气井开采过程中常出现自然产量低。为促进煤层气的解吸和渗流,现场多次采用了负压排采技术并取得了很好的增产效果,研究煤层负压排采技术的潜在增产因素可以完善其技术的理论基础,对今后更好地指导现场煤层气井开发生产以及推广至地质特征、生产特征相似的煤层气区块具有重要的增产意义。探讨了负压技术可能带来的潜在增产因素,并且对负压排采井的选择、使用负压设备的时机提供了排采建议。研究表明:由于煤层气常以吸附态赋存以及煤储层特点,负压排采技术在增大生产压差的同时,可能会起到提高裂缝导流能力、解除表皮污染、促进井间干扰以及增强甲烷滑脱和煤基质收缩等有利效果,同时也会起到加大应力敏感以及裂缝闭合的可能性。可见负压排采技术的正确使用,能最大限度降低废弃压力,提高煤层气的最终采收率。 展开更多

关键词 煤层气 负压 排采 增产因素 采收率 解吸 渗流

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煤层气水平井扇形磨料射流造穴喷嘴结构设计 被引量：13

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作者 杨睿月 陈健翔 +3 位作者 黄中伟 熊超 温海涛 张世昆 《石油机械》 北大核心 2021年第3期102-110,共9页

现有煤层气开发直井采用水力造穴方式不能确定造穴的几何尺寸和形态,采用机械造穴方式刀杆容易变形、易使工具落入井内,水力-机械复合造穴技术操作复杂、成本高。为此,提出煤层气水平井扇形磨料射流喷射造穴的新思路。采用室内试验和数... 现有煤层气开发直井采用水力造穴方式不能确定造穴的几何尺寸和形态,采用机械造穴方式刀杆容易变形、易使工具落入井内,水力-机械复合造穴技术操作复杂、成本高。为此,提出煤层气水平井扇形磨料射流喷射造穴的新思路。采用室内试验和数值模拟相结合的方法,优选和优化了扇形喷嘴的几何结构参数,分析了磨料颗粒在流场中的运动轨迹及加速特性,探索了射流参数和磨料参数对颗粒运动速度的影响规律。研究结果表明:椭圆形出口的扇形喷嘴适用于煤层气水平井喷射造穴;扇形磨料射流的颗粒加速区域主要集中在喷嘴收缩段和射流等速核区域内;流体的速度矢量场特征和磨料的运动轨迹特性表明,喷射造穴的主要作用机理是切割煤体的同时冲击破碎煤块;优化布置不同喷射角度的扇形喷嘴组合、提高喷嘴压降及合理控制砂比,可收到“网格式”切割破碎煤岩的效果,从而达到大范围应力释放的目的。所得结论可为煤层气水平井喷射造穴提供理论基础和设计参考。 展开更多

关键词 煤层气 磨料射流 喷射造穴 扇形喷嘴 流场结构 颗粒运动

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