新疆地区煤层气勘探开发工艺技术难点与对策

1

作者 杜世涛 杨曙光 +7 位作者 李瑞明 王刚 廖方兴 单彬 赵明 梁鹏 陈飞 张特特 《地质通报》 北大核心 2025年第6期1021-1032,共12页

【研究目的 】为厘清新疆地区煤层气增储上产面临的瓶颈,探索针对性破解对策,助力“十四五”煤层气产业如期完成阶段性任务,【研究方法 】本次梳理新疆地区“十三五”期间煤层气勘探开发条件、发展现状、未解难题和成果,“十四五”初—... 【研究目的 】为厘清新疆地区煤层气增储上产面临的瓶颈,探索针对性破解对策,助力“十四五”煤层气产业如期完成阶段性任务,【研究方法 】本次梳理新疆地区“十三五”期间煤层气勘探开发条件、发展现状、未解难题和成果,“十四五”初—中期有关煤层气发展的政策、资金、专业机构挂帅等发展契机。【研究结果 】薄煤层勘探开发和煤与煤层气开发利用不协调是削弱产能的首要因素;复杂的构造条件是束缚区域煤层气高效规模开发的客观因素;煤层气勘探未充分关注煤系气综合贡献是限制单井产量的关键因素;深部煤层气地质条件控制程度低是制约全区煤层气增储上产的直接因素。【结论 】结合国内外煤层气开发经验、新疆煤层气勘探开发成果和工作实践认识,提出了4个方面的应对策略:(1)薄煤层、页岩气、致密砂岩气与主力厚煤层煤层气同勘共采提高单井利用率和产能;(2)通过数据整合和系统深度研究,提升工程技术与特殊地质条件的适配,实现工程-地质一体化和深部煤层气开发;(3)老井(枯竭井)创造性灵活构架组合方案低成本提产;(4)采用“上煤下气”和“先气后煤”理念,推动瓦斯治理与煤层气开发协调发展。从直接提高产量、破解客观制约煤层气井技术束缚、节约成本和能源科学规划利用的思路实施整体策略,以期对新疆煤层气产业振兴起到立竿见影的效果。 展开更多

关键词 新疆 煤层气 瓶颈 勘探开发 应对策略 产业振兴 油气地质勘查工程

在线阅读 下载PDF 职称材料

新疆地区不同产水程度煤层气井排采动态与产能特征

2

作者 陈文圆 葛燕燕 +7 位作者 孔庆虎 杨曙光 李鑫 张娜 韦波 王刚 王兴刚 苏红梅 《地质与勘探》 北大核心 2025年第2期407-419,共13页

水文地质条件对煤层气的富集和产出具有重要影响。针对新疆地区不同产水程度煤层气井产能差异的问题,利用统计分析和数值模拟等手段,将煤层气井划分为低产水煤层气井、中产水煤层气井和高产水煤层气井三类。将累计排采500天、平均日产... 水文地质条件对煤层气的富集和产出具有重要影响。针对新疆地区不同产水程度煤层气井产能差异的问题,利用统计分析和数值模拟等手段,将煤层气井划分为低产水煤层气井、中产水煤层气井和高产水煤层气井三类。将累计排采500天、平均日产水量低于5m^(3)的煤层气井,划分为低产水煤层气井。该类井压力下降幅度适中(CS18井压力下降幅度51.56%),压降解吸范围受限,供气面积小。将平均日产水量介于5~10m^(3)的煤层气井划分为中产水煤层气井,该类井压力下降幅度适中(BCS-22井压力下降幅度53.67%),少见产水量过大需要长期排水无法解吸的情况。将平均日产水量高于10 m^(3)的煤层气井划分为高产水煤层气井,该类井压力下降幅度较小(T1-6井压力下降幅度30.42%),排水降压困难。进一步提出了低产水煤层气井“合理控水、适当憋压”、中产水煤层气井“连续排采、稳水稳压”和高产水煤层气井“低套压、高流压日降幅”的排采建议。该研究可为新疆不同产水程度煤层气井长期高效开发提供依据。 展开更多

关键词 煤层气 储层排采 产水量 井底流压 排采制度 新疆

在线阅读 下载PDF 职称材料

新疆库拜煤田铁列克矿区地应力分布及其对煤层气开发的影响 被引量：4

3

作者 魏永恒 葛燕燕 +5 位作者 王刚 王文峰 田继军 李鑫 吴斌 张晓 《现代地质》 CAS CSCD 北大核心 2022年第5期1324-1332,共9页

地应力、煤储层渗透率和煤储层压力等是影响煤层气开发的重要因素。通过分析新疆库拜煤田铁列克矿区注入/压降试井及原地应力测试数据,结合铁列克矿区煤层气井日产气量分析,研究了新疆库拜煤田铁列克矿区地应力变化规律及其对煤层气开... 地应力、煤储层渗透率和煤储层压力等是影响煤层气开发的重要因素。通过分析新疆库拜煤田铁列克矿区注入/压降试井及原地应力测试数据,结合铁列克矿区煤层气井日产气量分析,研究了新疆库拜煤田铁列克矿区地应力变化规律及其对煤层气开发的影响,分析了铁西矿区和铁东矿区煤储层地应力特征及其对煤储层物性的影响。结果表明:(1)地应力状态在垂向上发生变化,埋深处于550~650 m、650~850 m和850~1200 m时,地应力状态类型依次为σ_(H)>σ_(v)>σ_(h)、σ_(H)≈σ_(v)>σ_(h)和σ_(v)>σ_(H)>σ_(h);(2)埋深850 m处既是垂直主应力和最大水平主应力的转换点也是渗透率趋势变化点,指示了地应力对渗透率的控制作用;(3)渗透率和煤储层压力与地应力分别呈负相关和正相关关系;(4)地应力对产能的负效应大于地应力对产能的正效应,使典型日产气量随着地应力的增大而减小;(5)铁西矿区和铁东矿区中部煤储层碎粒煤较发育、吸附孔体积和含气量均较大,是煤层气开发的有利区带。研究成果可为库拜煤田下一步煤层气开发提供理论指导。 展开更多

关键词 煤层气 地应力 煤储层渗透率 煤储层压力 含气量 铁列克矿区

在线阅读 下载PDF 职称材料

倾斜煤层煤层气与煤炭地下气化协调开发技术构想 被引量：6

4

作者 韦波 杨曙光 +9 位作者 李鑫 王双明 师庆民 杨兰和 王刚 傅雪海 苏红梅 贾超 胡振鹏 赵琛 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期152-165,共14页

煤层气(CBM)开发与煤炭地下气化(UCG)是我国煤基天然气生产的重要来源,新疆前陆冲断带倾斜煤层发育区煤与煤层气资源丰富。为深入剖析倾斜煤层CBM与UCG协调开发可行性,系统剖析了现有CBM与UCG关键技术及其对CBM−UCG协调开发的借鉴意义,... 煤层气(CBM)开发与煤炭地下气化(UCG)是我国煤基天然气生产的重要来源,新疆前陆冲断带倾斜煤层发育区煤与煤层气资源丰富。为深入剖析倾斜煤层CBM与UCG协调开发可行性,系统剖析了现有CBM与UCG关键技术及其对CBM−UCG协调开发的借鉴意义,分析了倾斜煤层CBM与UCG协调开发优势、技术路径、面临的主要问题和未来研究方向,得到以下认识:①“CBM开发疏干效应”“UCG热作用解吸效应”“UCG采动卸压效应”下CBM−UCG协调开发可形成相互促进的良性循环;②提出了直井+顺煤层倾向井“先抽后烧”、顺煤层倾向井组合“边抽边烧”、定向L型CBM井+顺煤层倾向UCG井“边烧边抽”、下部煤层布置沿倾向UCG井+上部煤层布置定向L型CBM井“先抽后烧再抽”、复杂井型“井工厂式”布置等协调开发技术路径;③CBM与UCG协调开发面临地质选区评价理论基础研究薄弱、缝网条件下UCG热作用扩展范围不清、倾斜煤层UCG过程岩层移动卸压范围不明等理论问题;同时面临CBM−UCG协调开发“井工厂式”钻井技术、CBM井与UCG井协调开发生产制度、CBM与UCG协调开发地质动态测控、CBM井密封性与耐高温性保护等工程问题;④要强化倾斜煤层CBM与UCG协调开发地质选址评价研究、开发动态理论研究、工程协调技术先导性试验研究,确保协调开发安全、有序、可控、高效。 展开更多

关键词 煤层气 煤炭地下气化 倾斜煤层 协调开发 技术路径

在线阅读 下载PDF 职称材料

深部碳储空间探测与地质评价关键技术

5

作者 李文平 曹丹平 +17 位作者 乔伟 周正武 常庆粮 张松航 刘双星 沈奕 李万军 付欣 刘博 王衍 王启庆 李小琴 杨志 刘聪 张政 徐宏杰 朱振南 程香港 《煤炭学报》 北大核心 2025年第5期2333-2354,共22页

在全球气候变暖和“双碳”目标驱动下,深部碳储空间的高效开发与安全封存成为实现碳中和的关键路径。系统综述了深部咸水层、枯竭油气藏、不可采煤层及玄武岩层等碳储空间的探测技术、场地适宜性评价方法及规模化封存的关键理论技术难... 在全球气候变暖和“双碳”目标驱动下,深部碳储空间的高效开发与安全封存成为实现碳中和的关键路径。系统综述了深部咸水层、枯竭油气藏、不可采煤层及玄武岩层等碳储空间的探测技术、场地适宜性评价方法及规模化封存的关键理论技术难题。结果表明:CO_(2)注入引发的多场耦合效应(热-流-力-化学)可能导致断层活化、盖层泄漏及地震风险,需通过多物理场数值模拟与动态监测构建风险评估框架。深部咸水层占我国理论封存潜力的98.64%,但其非均质性显著,适宜性评价需结合地质稳定性(断裂发育、盖层封闭性)和封存能力(孔隙率、渗透率)构建多尺度指标体系,联合层次分析法、GIS及机器学习方法优化选址决策。针对深部碳储空间复杂性,地震与电法联合探测技术可以显著提升储层识别精度,其中全波形反演(FWI)可刻画孔隙-裂隙结构,重磁反演技术实现深部构造建模,多物理场数据融合技术降低反演多解性。在煤矿绿色转型方面,创新提出“负碳充填”技术,通过CO_(2)矿化钢渣、粉煤灰等工业固废制备充填材料,实现高固碳率,同时兼顾生态修复与动力灾害防控。深部不可采煤层CO_(2)封存与煤层气驱替(ECBM)协同效应显著,需优化压裂—驱替—封存全生命周期管理模式。采空区CO_(2)封存则面临碎裂煤岩体复杂渗流-吸附机理挑战,需构建多相动态模型评估游离态、吸附态及溶解态封存潜力。潜力计算方法随储层类型差异显著,咸水层采用封存机理法(构造圈闭、溶解、矿化耦合),枯竭油气藏结合物质平衡法与数值模拟,煤层依赖吸附容量与置换效率评估。注入技术创新方面,微纳米气泡注入技术可提升CO_(2)溶解率,玄武岩“水混合溶解态注入”模式实现高矿化率。未来需强化多学科交叉,通过多物理场联合智能探测与精细成像,突破多类型、立体碳储空间精细探测的行业难题,研发深部负碳高效充填开采材料与技术装备;构建深部立体集成空间CO_(2)封存潜力计算与适宜性评价方法体系,形成技术标准体系和信息决策系统,为“双碳”目标下地质封存规模化应用提供理论与工程支撑。 展开更多

关键词 深部碳储空间 多场耦合 地质评价 探测技术 固碳封存

在线阅读 下载PDF 职称材料

吐哈盆地艾丁湖三区煤炭地下气化地质评价与有利区预测

6

作者 来鹏 韦波 +6 位作者 李文杰 王虎 胡振鹏 杨曙光 王海超 曾志伟 廖正凯 《煤炭学报》 北大核心 2025年第S1期462-475,共14页

以吐哈煤田艾丁湖三区煤储层为研究对象,从煤岩煤质特征、煤层赋存特征、水文特征、围岩特征、地质构造特征等角度进行了系统分析,采用层次分析法、变异系数法和TOPSIS法等数学分析方法,构建了煤炭地下气化地质选层资源评价体系,探究了... 以吐哈煤田艾丁湖三区煤储层为研究对象,从煤岩煤质特征、煤层赋存特征、水文特征、围岩特征、地质构造特征等角度进行了系统分析,采用层次分析法、变异系数法和TOPSIS法等数学分析方法,构建了煤炭地下气化地质选层资源评价体系,探究了吐哈煤田艾丁湖三区煤炭地下气化的可行性,并优选了有利区。研究结果表明:研究区呈缓倾斜的单斜构造,断层不发育,煤层结构简单,属于稳定的中厚煤层,灰分水分含量较低,埋深适中;顶底板多为细砂岩、粉砂岩及泥岩,适宜进行煤炭地下气化工作。在此基础上进一步优选出煤层厚度、煤层埋深和煤层倾角等19个地质影响因素作为二级评价指标,计算了其综合权重并进行了分级处理,并确定了各二级指标的组合权重,通过利用模糊数学综合评价法对三区6号煤层进行了定量评价与地质选区,优选出2个有利区和2个较有利区,为该区后续的地下气化工作实施提供科学依据和有力保障,也对其他地区煤炭地下气化地质选区具有借鉴意义。 展开更多

关键词 吐哈盆地 艾丁湖 煤炭地下气化 评价体系 有利区

在线阅读 下载PDF 职称材料

塔里木盆地北缘库拜煤田陡倾斜煤储层纳米孔隙特征及其地质控制 被引量：6

7

作者 贺小标 李鑫 +6 位作者 魏永恒 田继军 琚宜文 杨曙光 王文峰 吴斌 王猛 《地质科学》 CAS CSCD 北大核心 2021年第3期740-757,共18页

近年来新疆塔里木盆地北缘库拜煤田陡倾斜煤储层成为我国煤层气勘探开发新热点,部分煤层气井相继取得高产。本次采集了库拜煤田陡倾斜储层不同深度及煤体结构共61块煤样,通过煤岩组分与成熟度、低温液氮吸附、等温吸附等实验,分析了陡... 近年来新疆塔里木盆地北缘库拜煤田陡倾斜煤储层成为我国煤层气勘探开发新热点,部分煤层气井相继取得高产。本次采集了库拜煤田陡倾斜储层不同深度及煤体结构共61块煤样,通过煤岩组分与成熟度、低温液氮吸附、等温吸附等实验,分析了陡倾斜煤储层纳米孔隙结构特征及其地质控制。结果表明:受控于南天山山前冲断带内部不同部位剪切及挤压强度的非均质性,库拜煤田陡倾斜储层纳米孔隙体积随深度增加先增大后减小;随煤体破坏程度的增大,煤岩纳米孔隙体积相应增加且其孔隙结构复杂程度趋于复杂;陡倾斜储层倒转位置煤体变形相对增强,构造煤发育程度较高,煤岩纳米孔隙体积以及比表面积相应增大,甲烷吸附能力强、含气性较好。研究成果对陡倾斜储层煤层气勘探和开发具有重要指导意义。 展开更多

关键词 煤层气 孔隙结构 吸附孔隙 煤体结构 库拜煤田

在线阅读 下载PDF 职称材料

吐哈盆地十三间房地区侏罗系水西沟群有机质聚集环境及富集机理

8

作者 李立果 杨曙光 +4 位作者 田继军 李鑫 王大兴 许润泽 马骥 《地质科学》 北大核心 2025年第1期44-61,共18页

十三间房地区水西沟群作为吐哈盆地侏罗系下一步油气勘探开发主力层,但其有机质聚集古环境与富集机理尚不明确。通过X全岩衍射、总有机碳(TOC)测定、主微量元素测试与生物标志化合物等分析手段对吐哈盆地十三间房地区水西沟群淡水有机... 十三间房地区水西沟群作为吐哈盆地侏罗系下一步油气勘探开发主力层,但其有机质聚集古环境与富集机理尚不明确。通过X全岩衍射、总有机碳(TOC)测定、主微量元素测试与生物标志化合物等分析手段对吐哈盆地十三间房地区水西沟群淡水有机质聚集环境进行了分析,并探讨了有机质富集的控制因素及机理。结果显示:十三间房地区水西沟群淡水浅湖发育以灰色和灰黑色为主的泥岩与碳质源岩,可见黄铁矿与水平层理。水西沟群有机质为混合输入,有机质类型以Ⅱ_(2)和Ⅲ型为主,有机质整体位于成熟阶段。J_(1)s和J_(1)b组TOC均值分别为3.67%、4.29%,多为混合输入;J_(2)x出现最大湖泛面,TOC均值(2.74%)最低,有机质类型以Ⅲ型为主。古环境指标表明十三间房地区水西沟群发育温带季风气候下的淡水浅湖,古均气温低于15℃,水体为分层一般的厌氧环境。J_(1)s沉积时期得益于南北双向陆源供给,P元素富集,水体还原性略强,有机质丰度相对高;J_(1)b古气温较低,水体固碳能力强,陆源与水生生物源混合输入;水陆交汇受限、有机质消耗加快与水体氧化性加强抑制了J_(2)x时期有机质富集,陆源输入占比较大。古环境指标与TOC值耦合关系表明,古气候、陆源碎屑输入与古生产力为有机质富集主控因素,厌氧环境利于有机质保存。温润条件下的陆相淡水浅湖,有机质易富集于水陆交汇程度好的浅水环境,即湖湾沼泽等低能滞水环境,这与强调高盐、水深对有机质高富集作用下的海相、咸水及淡水深湖环境有所不同。 展开更多

关键词 低能滞水 有机质富集 温润淡水浅湖 水西沟群 十三间房地区

在线阅读 下载PDF 职称材料

停留时间及升温速率对三塘湖盆地褐煤热作用产物分布的影响

9

作者 赵孟浩 李鑫 +8 位作者 王兴刚 杨曙光 王刚 焦立新 曹志雄 李斌 韩波 黄蝶芳 富永红 《煤炭工程》 北大核心 2025年第5期200-209,共10页

气化剂注入方式是影响煤炭地下气化过程中气体产率和热值的重要因素。为揭示停留时间和升温速率对褐煤在水蒸气中热作用下行为和产物的影响,采用固定床热解炉对三塘湖盆地西山窑组褐煤进行了不同停留时间和升温速率下的热作用实验。结... 气化剂注入方式是影响煤炭地下气化过程中气体产率和热值的重要因素。为揭示停留时间和升温速率对褐煤在水蒸气中热作用下行为和产物的影响,采用固定床热解炉对三塘湖盆地西山窑组褐煤进行了不同停留时间和升温速率下的热作用实验。结果表明:(1)停留时间增加,半焦转化率和气体质量分数增加,水质量分数先增后减;高温条件下加剧了二次反应,促进甲烷变换反应的发生导致H_2体积显著增加,且总的污染物质量减少。(2)升温速率增加,半焦转化率和气体质量分数减少,水和焦油的质量分数先减后增;高温条件下抑制二次反应发生,H_2体积减少,且总的污染物质量增加。(3)建议在实际生产过程中,控制氧气和水蒸气鼓入量,适当增加热作用产物停留时间、降低煤层升温速率,以增加H_2的生成量并减少总的污染物质量(反应温度大于等于700℃),提升煤炭地下气化制氢效果。 展开更多

关键词 煤炭地下气化 热作用 褐煤 气化剂 水蒸气 三塘湖盆地

在线阅读 下载PDF 职称材料

新疆煤矿区瓦斯抽采利用技术现状及展望 被引量：24

10

作者 王刚 杨曙光 +1 位作者 张寿平 刘学良 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2020年第3期154-161,共8页

新疆煤炭及瓦斯资源丰富,是我国能源战略后备基地和煤炭生产力西移的重要承接区,但煤矿瓦斯抽采利用规模小、技术水平低,与其煤炭开采量极不匹配。通过对国内外煤矿瓦斯抽采、利用技术领域科学研究与工业应用进展的调研分析,根据不同浓... 新疆煤炭及瓦斯资源丰富,是我国能源战略后备基地和煤炭生产力西移的重要承接区,但煤矿瓦斯抽采利用规模小、技术水平低,与其煤炭开采量极不匹配。通过对国内外煤矿瓦斯抽采、利用技术领域科学研究与工业应用进展的调研分析,根据不同浓度瓦斯的利用技术差异,将瓦斯浓度更科学地精确划分为5级。新疆煤矿区产出瓦斯主要为乏风瓦斯、巷道瓦斯钻孔抽采的特低-低浓度瓦斯,乏风瓦斯的科学利用技术方向为蓄热氧化发电,而钻孔抽采瓦斯因其地域的不同存在瓦斯浓度的差异,库拜、阜康、艾维尔沟等地区的低浓度瓦斯适宜燃气内燃机发电,其他矿区的特低-低浓度瓦斯适宜作为掺混气源与乏风掺混后蓄热氧化发电。对瓦斯抽采利用的瓦斯治理需求与严峻环保形势进行剖析,借鉴国内高阶煤地区成熟的瓦斯治理模式,根据新疆急倾斜、侏罗系中低煤阶地质条件下的瓦斯赋存与产出特点分析,建立了适用于新疆各主要煤矿区的"浅部采煤、深部排水采气,中部采空区卸压影响带抽采煤系气"的立体抽采模式,提出通过三维地质建模手段实现采煤、采气、排水过程的动态管理,优化采煤、采气的合理时序,为新疆煤矿区的瓦斯综合抽采利用提出技术方向、抽采模式等科学建议。 展开更多

关键词 新疆地区 煤矿瓦斯 抽采利用技术 立体开发模式

在线阅读 下载PDF 职称材料

龙马溪组岩相类型及其对孔隙特征的影响因素 被引量：11

11

作者 徐传正 冯烁 +1 位作者 田继军 蒋立伟 《西南石油大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2021年第1期51-60,共10页

以川南黔北地区下志留统龙马溪组下段页岩储层为研究对象,以全岩矿物分析为手段,结合岩芯薄片观察,划分出4种页岩岩相,其中,黏土质页岩岩相和混合页岩岩相是本研究区发育的主要岩相。基于扫描电镜、有机碳含量和低温氮气吸附实验,系统... 以川南黔北地区下志留统龙马溪组下段页岩储层为研究对象,以全岩矿物分析为手段,结合岩芯薄片观察,划分出4种页岩岩相,其中,黏土质页岩岩相和混合页岩岩相是本研究区发育的主要岩相。基于扫描电镜、有机碳含量和低温氮气吸附实验,系统地分析了两种主要岩相孔隙结构特征。结果表明,黏土质页岩岩相储层中较大孔隙以细颈瓶状、开放型孔隙和半封闭孔为主,混合页岩岩相较大孔隙形态以开放型孔隙和部分半封闭孔为主,两种岩相较小孔隙形态多是半封闭孔。TOC有利于微孔和中孔的发育,黏土矿物发育有利于大孔的发育。由于黏土质页岩岩相的黏土矿物含量比混合页岩岩相高,TOC含量却比混合页岩岩相低,加上成岩作用影响,从而导致黏土质页岩岩相的大孔孔隙体积比混合页岩岩相大,微孔和中孔孔隙体积比混合页岩岩相小。 展开更多

关键词 龙马溪组 页岩岩相 矿物含量 有机质 孔隙结构

在线阅读 下载PDF 职称材料