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水合物分解诱导效应与有效应力效应耦合作用下的海域泥质粉砂型储层渗透率变化预测

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长江大学学报（自科版） 2023年第5期20卷 21-33页

作者：姚艳斌雷欣罗万静陆程中国地质大学(北京)能源学院北京100083 非常规天然气地质评价及开发北京市重点实验室北京100083 天然气水合物勘查开发国家工程研究中心广东广州511458 中国地质调查局油气资源调查中心北京100083

天然气水合物的开发利用对于缓解我国能源安全危机、优化能源结构、助力"碳达峰碳中和"目标的实现具有重要意义.我国南海神狐海域水合物资源量巨大,但该区水合物储层为典型的泥质粉砂型细粒沉积,具有储层原始渗透率低、渗透率受扰动变... 详细信息

天然气水合物的开发利用对于缓解我国能源安全危机、优化能源结构、助力"碳达峰碳中和"目标的实现具有重要意义.我国南海神狐海域水合物资源量巨大,但该区水合物储层为典型的泥质粉砂型细粒沉积,具有储层原始渗透率低、渗透率受扰动变化大的特点,给该类储层水合物开发带来诸多挑战.为了解决泥质粉砂型水合物储层降压开采过程中渗透率变化预测难题,在分析总结南海神狐海域水合物储层样品颗粒、孔隙结构及孔隙流动性等微观特征的基础上,制作了模拟储层条件的人造岩心样品,开展了岩心尺度的水合物分解诱导渗透率动态变化模拟实验,揭示了水合物分解(正)效应和有效应力增高(负)效应对水合物储层气体渗透率变化的影响机理,推导了同时考虑两种效应耦合的渗透率预测模型.研究结果表明,推导的考虑两种效应耦合的渗透率模型比常规仅考虑水合物分解效应的模型更加可靠,且对于泥质粉砂细粒水合物储层具有较好的适用性.将该模型应用于南海神狐海域水合物储层,提出了水合物降压开采过程中的"三段、两压"控制理论:①水合物储层降压开采全生命周期中储层气体表观渗透率呈"降低-升高-降低"变化过程,"反弹"点发生在"分解压力"附近;②当储层压力高于"分解压力"时,储层渗透率变化主要受有效应力影响,当储层压力低于"分解压力"之后,分解效应的影响大于有效应力效应;③根据"分解压力"和"衰竭压力"两个关键压力点,提出了针对3个阶段不同的水合物降压排采措施.研究成果有望为下步南海神狐海域水合物开采降压策略的制定提供一定的理论依据与方法借鉴.

关键词：天然气水合物降压开采南海神狐海域泥质粉砂沉积物渗透率与饱和度有效应力

来源：博看期刊评论

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华北地区煤层气储集与产出性能

石油勘探与开发 2007年第6期34卷 664-668页

作者：姚艳斌刘大锰汤达祯唐书恒黄文辉中国地质大学(北京)能源学院

对华北地区9个典型煤田（盆地）共144件煤岩样品进行块煤光片法显微裂隙测试、低温氮比表面及孔径测试和压汞孔隙结构测试。测试结果表明，华北地区煤的显微裂隙以宽度小于5μm、长度小于300μm的裂隙为主，裂隙密度约20～200条／9cm^2... 详细信息

对华北地区9个典型煤田（盆地）共144件煤岩样品进行块煤光片法显微裂隙测试、低温氮比表面及孔径测试和压汞孔隙结构测试。测试结果表明，华北地区煤的显微裂隙以宽度小于5μm、长度小于300μm的裂隙为主，裂隙密度约20～200条／9cm^2，孔隙度为2．38％～10．3％，孔隙类型以孔径小于100nm的吸附孔为主，有利于煤层气储集而不利于其产出。煤层的储集性能以焦作煤田和荥巩煤田最好，平顶山煤田、大同煤田和沁水盆地南部次之，其他地区较差。煤层气产出性能以淮北煤田、淮南煤田、平顶山煤田和安鹤煤田最好，永夏煤田和大同煤田最差。焦作煤田显微裂隙不甚发育，荣巩煤田孔隙连通性差，沁水盆地煤的微孔、小孔比例过大，分别成为制约各区煤层气产出的“瓶颈”问题。

关键词：煤储集层孔隙结构储集产出华北煤层气勘探和开发

华北地区不同变质程度煤的物性特征及成因探讨

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煤炭科学技术 2012年第4期40卷 111-115页

作者：李俊乾姚艳斌蔡益栋邱勇凯中国地质大学(北京)能源学院北京100083

通过对采自华北9个矿区10块煤岩样品进行了镜质组反射率测定、显微组分分析、比表面积测试、显微裂隙统计和甲烷等温吸附试验,分析了不同变质程度煤的物性特征,并结合华北煤的变质背景,探讨了其物性差异的形成原因。研究发现,煤的变质... 详细信息

通过对采自华北9个矿区10块煤岩样品进行了镜质组反射率测定、显微组分分析、比表面积测试、显微裂隙统计和甲烷等温吸附试验,分析了不同变质程度煤的物性特征,并结合华北煤的变质背景,探讨了其物性差异的形成原因。研究发现,煤的变质程度和变质类型影响煤的显微组构、孔隙结构和裂隙演化规律,这是造成煤物性差异的主要原因。微观分析表明,煤在不同的变质阶段,其大分子结构发生一系列变化,造成煤的比表面积和吸附能力的大小呈现规律性的变化。

关键词：煤变质程度显微组分比表面积显微裂隙吸附性能

沁水盆地郑庄区块煤储层水力压裂曲线类型及其地质影响因素

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石油学报 2015年第B11期36卷 83-90页

作者：蔡路姚艳斌张永平魏宁杨艳磊刘志华中国地质大学煤层气国家工程中心煤储层实验室北京100083 贵州省地质矿产勘查开发局115地质大队贵州贵阳550000 中国石油华北油田公司河北任丘062552

基于郑庄区块64口直井的压裂曲线分析,对水力压裂裂缝的扩展规律进行了总结,深入探讨了水力压裂曲线类型与煤体结构、天然裂缝发育、埋深和构造应力的关系。研究结果表明:最小水平主应力值较大、裂缝发育情况较差,不利于煤层起裂形成主... 详细信息

基于郑庄区块64口直井的压裂曲线分析,对水力压裂裂缝的扩展规律进行了总结,深入探讨了水力压裂曲线类型与煤体结构、天然裂缝发育、埋深和构造应力的关系。研究结果表明:最小水平主应力值较大、裂缝发育情况较差,不利于煤层起裂形成主缝,易形成上升型压裂曲线;最小水平主应力值较低、裂缝发育条件较好时,煤层容易起裂形成主缝,易形成下降型、稳定型和波动A型曲线;当垂向主应力与最小水平主应力相差不大时,易同时发育水平缝和垂直缝,形成波动B型曲线。大样煤岩压裂模拟实验表明该评价结果具有较好适用性。

关键词：煤层气水力压裂曲线类型储层条件郑庄区块

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低阶煤吸附孔特征及分形表征

石油与天然气地质 2018年第2期39卷 373-383页

作者：周三栋刘大锰蔡益栋姚艳斌焦永艳任世君中国地质大学(北京)能源学院北京100083 中地宝联(北京)国土资源勘查技术有限公司北京100193 中国石油青海油田公司采油三厂青海816400

采集8个具代表性的不同宏观煤岩类型的低阶煤岩进行了低温液氮吸附和甲烷等温吸附实验,探讨了低阶煤的吸附孔特征,确定了适合低阶煤吸附孔隙分形模型及分形维数与孔结构、吸附性能的关联性。由此将低阶煤的吸/脱附曲线划为四类并对应4... 详细信息

采集8个具代表性的不同宏观煤岩类型的低阶煤岩进行了低温液氮吸附和甲烷等温吸附实验,探讨了低阶煤的吸附孔特征,确定了适合低阶煤吸附孔隙分形模型及分形维数与孔结构、吸附性能的关联性。由此将低阶煤的吸/脱附曲线划为四类并对应4种孔隙,光亮型煤中主要为一端封闭的锥形孔,半亮型煤中主要为墨水瓶状孔,半暗型煤包含了开放型的圆筒状孔和一端封闭的尖劈形孔,暗淡型煤则以开放型的圆筒状孔为主。结果表明,FHH模型相对BET模型分形较符合低阶煤孔隙特征;FHH中不同宏观煤岩类型在相对压力0~0.5和0.5~1.0吸附特征各异得到分维数D_(21)和D_(22),其中D_(21)表征煤吸附孔表面粗糙度而D_(22)表征吸附孔结构不规则性;D_(21)越高,孔比表面积越大,D_(22)越高,平均孔径越小,微孔含量越高,孔隙非均质性愈强;D_(21)较D_(22)对低阶煤的吸附性能控制作用大,表现为高D_(21)低D_(22)时,吸附能力最大,累计比表面积分维数增高,吸附能力增大。因此,低阶煤的吸附过程随压力增大为单分子层过渡到多分子层吸附为主。

关键词：比表面积 FHH模型低温液氮吸附分形维数孔结构低阶煤

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三维地震资料在赵庄煤矿构造解释中的应用

煤炭科学技术 2011年第8期39卷 100-103页

作者：何灵芳闫涛滔刘大锰姚艳斌中国地质大学(北京)能源学院北京100083

基于赵庄煤矿为新开采的富含煤层气矿,矿区构造发育,煤层气的勘探开发前景不明确,为进一步查明本区构造发育特征,利用Landmark软件对赵庄煤矿的三维地震资料进行了精细解释。经地震剖面的构造精细解释,在剖面上共解释了4条断层,23个陷... 详细信息

基于赵庄煤矿为新开采的富含煤层气矿,矿区构造发育,煤层气的勘探开发前景不明确,为进一步查明本区构造发育特征,利用Landmark软件对赵庄煤矿的三维地震资料进行了精细解释。经地震剖面的构造精细解释,在剖面上共解释了4条断层,23个陷落柱并运用相干体技术直观地观察到该区域内断层和陷落柱的分布,对剖面解释进行了校正;运用地质构造控制理论煤层气富集规律分析结果表明,煤层气主要在向斜及背斜轴部、逆掩断层下降盘及埋深较大的区域富集,而陷落柱则沿逆掩断层、测区中部及西南角大量成片成带发育特征,且具有明显的分布不均特征,使得煤层的连续性较差,不利于煤层气的富集与保存。

关键词：煤层构造断层陷落柱相干体赵庄煤矿

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煤层气储层可改造性评价——以郑庄区块为例

煤田地质与勘探 2021年第1期49卷 119-129页

作者：姚艳斌王辉杨延辉刘大锰鲁秀芹曹路通中国地质大学(北京)能源学院北京100083 煤层气开发利用国家工程研究中心煤储层物性实验室北京100083 中国石油华北油田公司河北任丘062552 中国石油天然气集团公司煤层气开采先导试验基地河北任丘062552

我国煤层气资源探明率与动用率“双低”,导致煤层气增产显著放缓,已经成为制约我国煤层气产业发展的瓶颈问题。常规煤储层评价较少考虑煤储层的可改造性潜力,导致发现的优质储量偏少,已发现的储量动用率偏低,因此,迫切需要开展煤储层可... 详细信息

我国煤层气资源探明率与动用率“双低”,导致煤层气增产显著放缓,已经成为制约我国煤层气产业发展的瓶颈问题。常规煤储层评价较少考虑煤储层的可改造性潜力,导致发现的优质储量偏少,已发现的储量动用率偏低,因此,迫切需要开展煤储层可改造性评价研究。以沁水盆地南部郑庄区块为例,系统开展了岩心与大样物理模拟实验、测井与地震反演分析等;通过对比分析典型井储层地质特征与微地震水力压裂裂缝监测结果,指出影响煤储层可改造性的关键地质因素为煤体结构、宏观煤岩类型、煤层构造变形、煤层地应力、煤层与顶底板的抗拉强度之差,建立了煤储层可改造性综合定量评价模型;并对郑庄区块煤储层可改造性进行了评价分区,其结果得到了区内千余口产气井的验证。研究成果可用于指导尚未动用储量区的煤层气建产和已动用储量区的开发方案优化调整,根据不同区块储层地质特点选择适应性的工程技术与改造方案,以实现地质工程一体化,是我国煤层气“增储上产”的关键。

关键词：煤储层煤层气可压裂性储层改造提高采收率沁水盆地郑庄区块

鄂尔多斯盆地南缘铜川地区油页岩元素地球化学特征及古湖泊水体环境

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矿物岩石地球化学通报 2015年第3期34卷 642-645页

作者：孙莎莎姚艳斌吝文中国地质大学(北京)能源学院北京100083 中国石油勘探开发研究院廊坊分院非常规油气重点实验室河北廊坊065007

为研究鄂尔多斯盆地南缘铜川地区三叠系延长组油页岩形成时的古湖泊水体环境,对采自研究区内3条剖面上的样品进行了主量及微量元素分析。结果表明,该区油页岩含磷、铁较高,可能是湖盆周边火山灰喷发带来的营养物质所致。油页岩的Sr/Ba、... 详细信息

为研究鄂尔多斯盆地南缘铜川地区三叠系延长组油页岩形成时的古湖泊水体环境,对采自研究区内3条剖面上的样品进行了主量及微量元素分析。结果表明,该区油页岩含磷、铁较高,可能是湖盆周边火山灰喷发带来的营养物质所致。油页岩的Sr/Ba、V/(V+Ni)、Ni/Co、U/Th、Sr/Cu、Mn O、Fe O/Fe2O3均值分别为0.32、0.91、3.11、3.83、2.6、0.027、0.55,指示研究区油页岩发育于温暖湿润气候下的半深湖-深湖相淡水缺氧陆相湖泊。根据Mo明显富集和较高的Ba/Al值,以及根据有机碳和古生产力关系式计算得出的较高的古湖泊生产力值,均表明油页岩沉积时期古湖泊生产力较高。

关键词：鄂尔多斯盆地油页岩元素地球化学古湖泊沉积环境

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地震技术在长治经纺矿区煤储层研究中的应用

煤炭科学技术 2012年第2期40卷 102-106页

作者：闫涛滔刘大锰姚艳斌何灵芳李鹏中国地质大学(北京)能源学院北京100083

基于长治经纺矿区勘探程度较低,又是沁水盆地煤层气勘探开发的潜在区域。利用三维地震技术方法,掌握该矿区3号主采煤层发育的小于5 m的小型断层及陷落柱等构造的分布规律。在研究区中部和北部识别出走向东西的12条正断层和1条逆断层,在... 详细信息

基于长治经纺矿区勘探程度较低,又是沁水盆地煤层气勘探开发的潜在区域。利用三维地震技术方法,掌握该矿区3号主采煤层发育的小于5 m的小型断层及陷落柱等构造的分布规律。在研究区中部和北部识别出走向东西的12条正断层和1条逆断层,在南部识别出多处陷落柱。将地震属性和钻孔测井参数结合,通过相干性比较提取了平均反射强度、最大波峰、均方根振幅和瞬时频率4种地震属性,定量地分析了煤厚、含气量和孔隙度的发育规律,对地质构造和储层物性等的综合分析,探明了煤层气的富集区和最有利开发区域位于研究区中部。

关键词：煤储层构造解释地震属性含气量孔隙度