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鄂尔多斯盆地佳县地区深部煤层地应力特征及其对储层物性的控制
1
作者 牟朋威 李珮杰 +4 位作者 姚艳斌 刘大锰 马立民 孙晓晓 邱勇凯 《石油与天然气地质》 CSCD 北大核心 2024年第6期1640-1652,共13页
鄂尔多斯盆地佳县地区是深部煤层气勘探开发新区。目前该区地应力研究程度较低,地应力与煤层物性发育特征关系不明确,限制了该区煤层气高效开发。基于测井和岩心测试资料,构建了基于组合弹簧模型的测井地应力计算模型,研究了本区地应力... 鄂尔多斯盆地佳县地区是深部煤层气勘探开发新区。目前该区地应力研究程度较低,地应力与煤层物性发育特征关系不明确,限制了该区煤层气高效开发。基于测井和岩心测试资料,构建了基于组合弹簧模型的测井地应力计算模型,研究了本区地应力分布特征,提出了地应力对储层裂隙、孔隙度和渗透率等的控制作用。研究结果表明,佳县地区8^(#)煤层地应力平面分布具有西高东低的特点。三向主应力具有垂向主应力(平均值56.72 MPa)>最大水平主应力(平均值41.08 MPa)>最小水平主应力(平均值37.77 MPa)特征,为正断型应力机制。侧压系数平均值为0.70,表明煤层整体处于拉张环境,有利于张性裂隙发育。煤层物性特征与各地应力参数的关系表明,研究区8^(#)煤层物性发育特征是三向主应力综合作用的结果,水平主应力起主要控制作用,煤层孔隙度和渗透率随侧压系数增大和水平主应力差减小而呈减小趋势。研究区深部煤层气含气量测试结果表明,侧压系数和水平主应力差对煤层物性发育情况具有较好的指示作用,可用于有效地识别深部煤层气地质甜点区。 展开更多
关键词 孔隙度 渗透率 侧压系数 地应力 深部煤层气 佳县地区 鄂尔多斯盆地
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基于核磁共振弛豫谱技术的页岩储层物性与流体特征研究 被引量：54
2
作者 姚艳斌 刘大锰 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第1期181-189,共9页
页岩以纳米级孔隙为主,具有特殊的孔隙结构、复杂的岩石组成和超低的渗透性等特点,这给常规表征技术手段的应用带来了困难。基于对四川盆地龙马溪组海相页岩的低场核磁共振系统实验分析,提出了一套较为完善的针对页岩孔隙度、渗透率、... 页岩以纳米级孔隙为主,具有特殊的孔隙结构、复杂的岩石组成和超低的渗透性等特点,这给常规表征技术手段的应用带来了困难。基于对四川盆地龙马溪组海相页岩的低场核磁共振系统实验分析,提出了一套较为完善的针对页岩孔隙度、渗透率、孔隙类型、孔隙结构和甲烷吸附能力的精细定量表征技术,从理论和技术两个角度阐明了核磁共振弛豫谱技术在页岩储层物性与流体特征分析中的应用。结果表明:核磁共振技术可有效识别页岩的黏土束缚流体、毛管束缚流体和可动流体,并计算它们的孔隙度;提出的基于双T2截止值的页岩孔径划分方案可有效应用于评价页岩的储集和产出性能;提出的基于饱和流体和束缚流体双T2几何平均值的SDR渗透率计算模型在页岩渗透率预测方面具有较强的适应性;利用核磁共振技术可定量识别页岩中吸附态、孔束缚态甲烷和游离态,可获得样品的等温吸附曲线;利用核磁共振实验模拟页岩中注CO2后甲烷的相态变化过程,发现注CO2可有效提高页岩中吸附气的采收率。总体上,基于低场核磁共振的页岩储层物性和流体特征表征为页岩储层研究提供了一种全新的技术思路。 展开更多
关键词 页岩气 核磁共振 孔隙结构 甲烷吸附能力 甲烷采收率
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乌鲁木齐河东矿区煤储层渗流孔孔隙分形特征研究 被引量：11
3
作者 杨师宇 姚艳斌 +1 位作者 魏韧 张静仪 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2020年第8期175-183,共9页
为准确描述乌鲁木齐河东矿区煤储层渗流孔孔隙特性,结合压汞试验及煤质分析试验,采取分段分形方法定量探讨了煤储层渗流孔孔隙结构特征及其影响因素,将渗流孔孔隙度与孔隙结构参数进行耦合,并进行了煤岩渗透率预测。研究结果表明:乌鲁... 为准确描述乌鲁木齐河东矿区煤储层渗流孔孔隙特性,结合压汞试验及煤质分析试验,采取分段分形方法定量探讨了煤储层渗流孔孔隙结构特征及其影响因素,将渗流孔孔隙度与孔隙结构参数进行耦合,并进行了煤岩渗透率预测。研究结果表明:乌鲁木齐河东矿区43号和45号主力煤层孔隙结构较为复杂,但连通性较好,43号煤层样品压汞曲线表现进汞饱和度相似,退汞效率较高,煤样微小孔及大孔较为发育。45号煤层样品进汞饱和度为45%~85%,且退汞效率较低,煤样微小孔隙占有绝对优势,故43号煤层孔渗性优于45号煤层;煤岩渗流孔隙分形维数分布在2~3,中、大型孔隙均存在明显的分形特征,煤样的中孔分形维数D2高于大孔分形维数D1,故研究区煤储层中孔较大孔复杂;大孔分形维数随着镜质组含量的增加而减小,随着惰质组含量的增加而增加,随着煤中水分的增加而呈现倒"U"型的相关关系,随着灰分的增加呈现下降的趋势等;煤岩渗透率高低是渗流孔孔隙度和孔隙结构耦合而决定的,在95%置信带内大孔孔隙度P1与渗透率呈现强相关关系,中孔孔隙度P2与渗透率呈现中等程度相关,分形维数D1、D2则呈现弱相关关系。基于支持向量机方法将渗流孔孔隙度和分形维数作为煤岩渗透率的自变量进行训练,经检验得出的渗透率与实际测试渗透率拟合程度很好,渗流孔孔隙度与孔隙结构耦合可有效反映煤岩渗透率。 展开更多
关键词 煤层气 储层物性 压汞试验 分形表征 渗透率
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基于核磁共振的煤岩注CO_(2)吸附置换CH4试验研究 被引量：3
4
作者 郑司建 桑树勋 +2 位作者 姚艳斌 刘大锰 刘世奇 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第10期3738-3745,共8页
注CO_(2)强化煤层气开采(CO_(2)-ECBM)过程的实质是吸附态甲烷在CO_(2)-CH_(4)竞争吸附作用下相变为游离态的过程,研究煤岩注CO_(2)吸附置换甲烷的动态化相变过程对于理解CO_(2)-ECBM微观作用机理和现场工程实施具有重要的理论意义和工... 注CO_(2)强化煤层气开采(CO_(2)-ECBM)过程的实质是吸附态甲烷在CO_(2)-CH_(4)竞争吸附作用下相变为游离态的过程,研究煤岩注CO_(2)吸附置换甲烷的动态化相变过程对于理解CO_(2)-ECBM微观作用机理和现场工程实施具有重要的理论意义和工程价值。基于低场核磁共振技术开展一系列不同压力状态下游离态甲烷实验,首先建立游离态甲烷核磁共振标定系数;随后选取准噶尔盆地南缘长焰煤和沁水盆地无烟煤,基于自主研发搭建的低场核磁共振CO_(2)置换CH_(4)装置开展不同注入压力、不同温度约束条件下CO_(2)吸附置换CH_(4)核磁共振实验,建立吸附态甲烷核磁共振标定系数,并定量评价不同煤阶煤样CO_(2)注入压力及实验温度对置换甲烷微观作用机理。结果表明:煤岩甲烷吸附核磁共振T_(2)弛豫谱呈三峰分布,从左至右分别代表了吸附态甲烷(P1峰)、颗粒间游离态甲烷(P2峰)和自由空间游离态甲烷核磁共振响应(P3峰);随着CO_(2)注入气体压力的增大,煤岩吸附态甲烷核磁共振信号幅度明显减小;而随着CO_(2)置换甲烷实验温度的增加,游离态甲烷核磁共振信号幅度(P2和P3峰)呈下降趋势。煤岩注CO_(2)吸附置换CH_(4)过程中,最大甲烷吸附量随CO_(2)注入气体压力的变化呈明显两阶段分布特征:低压阶段,最大甲烷吸附量随CO_(2)压力明显下降;高压阶段最大甲烷吸附量的变化趋于平缓;同时,煤储层温度的升高会降低煤样CO_(2)置换甲烷的能力。 展开更多
关键词 煤层气 核磁共振 CO_(2)-ECBM 甲烷吸附能力 CO_(2)地质封存
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基于低温氮吸附法的海拉尔盆地褐煤孔隙特征研究 被引量：4
5
作者 曲浩鑫 许浩 +1 位作者 汤达祯 杨焦生 《中国煤炭》 2018年第10期52-59,69,共9页
为了研究海拉尔盆褐煤的孔隙发育特征,采集了海拉尔盆地7个矿区的煤样,利用低温液氮吸附法对褐煤孔隙结构特征以及孔径分布特征进行研究,讨论了分形维数与比表面积、孔隙结构之间的关系。结果表明:研究区褐煤低温氮吸附回线可以划分为3... 为了研究海拉尔盆褐煤的孔隙发育特征,采集了海拉尔盆地7个矿区的煤样,利用低温液氮吸附法对褐煤孔隙结构特征以及孔径分布特征进行研究,讨论了分形维数与比表面积、孔隙结构之间的关系。结果表明:研究区褐煤低温氮吸附回线可以划分为3类;三种类型的吸附回线对应不同的孔径分布特征,从I型到III型,褐煤样品的孔径分布表现为从10～100nm向小于10nm过渡,煤岩样品的比表面积和孔体积逐渐增加;以相对压力0.5为分界点,存在两个分形维数D_1和D_2,不同吸附曲线类型的煤样分形维数D_2呈现出Ⅰ型<Ⅱ型<Ⅲ型的规律。 展开更多
关键词 海拉尔盆地 煤储层 低温液氮 分形维数
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页岩甲烷高压等温吸附模型评价与改进 被引量：12
6
作者 董银涛 鞠斌山 刘楠楠 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第9期3208-3218,共11页
为确定合理的页岩甲烷高压等温吸附模型,以准确拟合实测过剩吸附量曲线,并计算其绝对吸附量曲线。选取常用的8种吸附公式及3种吸附相密度计算方法,分别组成高压等温吸附模型,并以过剩吸附量的拟合度R2、绝对吸附量校正的合理性、吸附相... 为确定合理的页岩甲烷高压等温吸附模型,以准确拟合实测过剩吸附量曲线,并计算其绝对吸附量曲线。选取常用的8种吸附公式及3种吸附相密度计算方法,分别组成高压等温吸附模型,并以过剩吸附量的拟合度R2、绝对吸附量校正的合理性、吸附相密度计算的合理性以及吸附理论选择的合理性为考核指标,分别采用333与363 K温度条件下共18组实测值对其进行定量评价。推导了吸附相密度关于压力与温度的函数,并组合使用Langmuir-Freundlich与Dubinin-Radushkevich吸附公式,构建了改进的高压等温吸附模型。结果表明:在3种吸附相密度计算方法中,拟合吸附相密度法最佳,该方法结合Langmuir-Freundlich或Dubinin-Radushkevich吸附公式构成的吸附模型最准确,其拟合过剩吸附量的R2平均值分别为0.9983和0.9978;给定吸附相密度法构成的吸附模型对过剩吸附量的拟合度较低;而过剩吸附量与气体密度曲线计算吸附相密度法的准确性较差。改进模型对18组实测过剩吸附量的拟合度R2平均值为0.9969;计算绝对吸附量的偏差为0.087,优于现有模型;且其具有物理基础,符合页岩甲烷吸附机理。 展开更多
关键词 页岩气 高压 等温吸附 过剩吸附 吸附模型
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页岩有机质限域空间内的气水相互作用
7
作者 张楚 姚艳斌 +1 位作者 冯鹏 张雨恒 《煤炭学报》 2025年第5期2581-2595,共15页
页岩储层中基质-流体之间的复杂相互作用对评估页岩气资源量和开发潜力至关重要。传统研究受限于数学表征模型假设较多的固有劣势,对不同尺度储集空间内气水吸附行为及其赋存规律的刻画仍不完善,使得限域空间内的气水相互作用过程和机... 页岩储层中基质-流体之间的复杂相互作用对评估页岩气资源量和开发潜力至关重要。传统研究受限于数学表征模型假设较多的固有劣势,对不同尺度储集空间内气水吸附行为及其赋存规律的刻画仍不完善,使得限域空间内的气水相互作用过程和机制尚不明确。鉴于此,选取6组四川盆地海相龙马溪组页岩,对提取的干酪根开展干燥和含水条件下的甲烷吸附试验,而后采用分子模拟方法和改进的Ono-Kondo模型表征微纳米孔隙中气水吸附行为,最后探讨微纳米限域空间内气水相互作用机制。结果表明:干燥条件下甲烷填充吸附行为对总甲烷吸附量起主要贡献,同时甲烷填充吸附主要发生在微孔中,甲烷表面吸附则主要在中孔中。在含水条件下,甲烷的吸附行为会发生显著变化,原本在干燥条件下以填充吸附为主的样品会转变为以表面吸附为主。水分子以簇状分布堵塞占据微孔空间,并驱使甲烷至高能含硫位点周围,从而显著降低甲烷的填充吸附能力;相比之下,由于水分子和甲烷吸附位点的差异,水分子对中孔中甲烷表面吸附行为的影响相对较小。 展开更多
关键词 页岩有机质 气水作用 吸附行为 限域空间 分子模拟
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