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煤储层含水性及其对煤层气产出的控制机理

煤炭学报 2023年第S1期48卷 171-184页

作者：张松航唐书恒孟尚志信迪张远远王希栋中国地质大学(北京)能源学院北京100083 非常规天然气地质评价与开发工程北京市重点实验室北京100083 中联煤层气有限责任公司北京100015

煤储层的含水性不仅决定了煤层气吸附成藏理论的应用,影响储层改造措施的选取,也决定了对煤层气产出过程的认识。针对煤层的含水性,煤层气地质学认为煤储层基本饱和水,而瓦斯地质学在瓦斯含量计算和瓦斯渗流中基本没考虑水的影响,相当... 详细信息

煤储层的含水性不仅决定了煤层气吸附成藏理论的应用,影响储层改造措施的选取,也决定了对煤层气产出过程的认识。针对煤层的含水性,煤层气地质学认为煤储层基本饱和水,而瓦斯地质学在瓦斯含量计算和瓦斯渗流中基本没考虑水的影响,相当于认为煤储层饱和气。从煤层水来源、煤储层埋藏及热演化史的角度阐述了煤储层含水性的变化,分析现今煤储层可能存在饱和水、超低饱和含水、不饱和含水和不含水4种状态。煤储层热演化生烃及其造成的储层润湿性的改变,先存气体对后期水侵作用的影响是影响储层现今含水性的关键因素。由于我国构造运动复杂,多发生后期水侵,“大孔裂隙饱和水、小微孔饱和气”可能为多数煤储层气、水赋存状态。这种气、水赋存状态,可以有效回应煤层气地质理论中“煤储层饱和水,兰氏吸附理论不适用”的论点,同时也决定了在煤储层含气性分析中应该考虑毛管力的影响。此外,煤储层为低孔、低渗储层,早期的排采阶段一般为单相水流,煤层气的排采过程需要确定并考虑启动压力梯度的影响。综上所述,开展煤-水-甲烷条件下的煤储层润湿性研究,生烃作用及先存气体对储层含水性的影响研究,重新认识煤储层的含水性,并基于此进一步刻画煤层气的赋存和产出过程,可能是解决我国煤层气,特别是中、高煤阶煤层气低产问题的一把钥匙。

关键词：煤层气储层含水性煤润湿性临界解吸压力产出机理

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煤粉对煤层气井产气通道的影响分析

中国矿业大学学报 2013年第3期42卷 428-435页

作者：张芬娜綦耀光徐春成孟尚志刘冰中国石油大学(华东)机电工程学院山东青岛266580 中联煤层气有限责任公司北京100108

基于Kozeny的毛细管岩石模型,建立煤粉影响后产气通道渗透率的模型;分析煤粉对产气通道渗透率和导流能力的影响,在以往渗流观点基础上,研究煤层气沿产气通道渗流模式,依据该渗流模式运用分段方法建立煤储层整体压降模型,探讨煤粉对煤层... 详细信息

基于Kozeny的毛细管岩石模型,建立煤粉影响后产气通道渗透率的模型;分析煤粉对产气通道渗透率和导流能力的影响,在以往渗流观点基础上,研究煤层气沿产气通道渗流模式,依据该渗流模式运用分段方法建立煤储层整体压降模型,探讨煤粉对煤层气井产气潜能的影响.结果表明:煤粉影响后近井地带产气通道的渗透率与煤粉颗粒粒径大小和填充率有关,远井地带产气通道的渗透率与煤粉的堵塞程度有关.随着煤颗粒粒径的增大,堵塞程度的增加,产气通道的渗透率减少.在填充煤粉颗粒粒径由0.01mm增大到0.3mm后,产气通道的渗透率由569.96μm2减少到30.91μm2;在粒径比不变的情况下,当填充率小于1时,填充率对产气通道的渗透率影响较小,当填充率大于1时对产气通道的渗透率影响较大;随着沉积厚度的增加,裂缝的等效裂宽越小,压裂裂缝的导流能力减少,导流能力随沉积厚度的变化呈线性递减关系.煤粉在产气通道内的填充沉积不仅使煤储层整体压降程度变小,而且使煤层气的有效解吸面积变小,进而影响煤层气的产能.

关键词：煤层气井煤粉产气通道产气潜能

煤层气成藏机理及气藏类型划分——以鄂尔多斯盆地东缘为例

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天然气工业 2017年第8期37卷 22-30页

作者：李勇孟尚志吴鹏牛鑫磊中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院中联煤层气有限责任公司

随着我国煤层气勘探开发工作的不断深入,定义和归纳赋存状态多样化的煤层气藏,并据此指导煤层气有利勘探目标优选就显得愈发重要。为此,在系统梳理国内外煤层气富集成藏理论的基础上,结合鄂尔多斯盆地东缘煤层气勘探开发的地质规律,借... 详细信息

随着我国煤层气勘探开发工作的不断深入,定义和归纳赋存状态多样化的煤层气藏,并据此指导煤层气有利勘探目标优选就显得愈发重要。为此,在系统梳理国内外煤层气富集成藏理论的基础上,结合鄂尔多斯盆地东缘煤层气勘探开发的地质规律,借鉴常规油气藏按照圈闭成因进行分类的方法,提出了煤层气圈闭的概念和煤层气藏类型的划分方案。研究成果包括:①结合煤层、砂岩、泥岩和石灰岩在垂向上的组合关系,刻画了"泥裹藏、砂通煤、水包气"的气体封闭样式,"泥裹藏"即以泥岩等致密岩层封闭煤储层而成藏,"砂通煤"即上覆砂岩与煤层连通而与煤层统一形成气藏,"水包气"即在水力封闭和水力封堵作用下,气体在煤层中富集而成藏;②阐释了物性封闭、气压封闭、水压封闭和吸附封闭在煤层气藏形成过程中的作用,指出气藏开发的上、下限分别为风氧化带和地应力转折带;③提出了以构造、岩性、水动力和复合型圈闭为主导的气藏类型划分方案,并分别解剖了背斜、断层、向斜、地层—岩性、水力封堵和水力辅助型煤层气藏。

关键词：鄂尔多斯盆地东缘煤层气成藏机理气藏类型圈闭气体封闭风氧化带地应力转折带

绒囊钻井液在煤层气水平井稳定井壁技术的应用

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钻井液与完井液 2014年第3期31卷 35-38,97-98页

作者：孟尚志张志珩赵军中国地质大学(北京)能源学院中联煤层气有限责任公司中国石油大学(北京)石油工程学院

煤层气水平井可以显著提高单井产能,创造更大的经济效益。由于煤岩本身的地质特征和物化特性,煤层气水平井井壁失稳现象时有发生。室内实验优选了绒囊钻井液配方,评价了其流变性、抑制性、润滑性和封堵能力,得出绒囊钻井液具有很好的悬... 详细信息

煤层气水平井可以显著提高单井产能,创造更大的经济效益。由于煤岩本身的地质特征和物化特性,煤层气水平井井壁失稳现象时有发生。室内实验优选了绒囊钻井液配方,评价了其流变性、抑制性、润滑性和封堵能力,得出绒囊钻井液具有很好的悬浮能力,可避免形成岩屑床;能够降低黏土矿物水化膨胀的程度,减少钻杆同井壁之间的摩阻和扭矩;也能有效地封堵煤岩割理及裂缝,增大了水平井井壁的承压能力,进而提高水平井井壁的稳定性,减少井漏、垮塌等事故的发生。介绍了该绒囊钻井液在"U"型井和"V"型井水平段的应用情况,应用井段的钻进均很顺利,表明该绒囊钻井液在煤层气水平井上具有很好的应用前景。

关键词：绒囊钻井液煤层气水平井井眼稳定现场应用

临兴地区深部煤系天然气井试采过程绒囊流体控水效果室内评价

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石油钻采工艺 2021年第5期43卷 658-662页

作者：孟尚志中联煤层气有限责任公司

临兴地区深部煤系天然气井LX-Y井试采时实际产水82.97 m^(3)/d,使用绒囊流体堵水作业4 d、试采8 d后,产气量达不到预期中止。堵水后,单位生产压差产水量降幅75.8%,日产气量由300 m^(3)/d增至394 m^(3)/d,增幅31.3%,现场评价绒囊流体堵... 详细信息

临兴地区深部煤系天然气井LX-Y井试采时实际产水82.97 m^(3)/d,使用绒囊流体堵水作业4 d、试采8 d后,产气量达不到预期中止。堵水后,单位生产压差产水量降幅75.8%,日产气量由300 m^(3)/d增至394 m^(3)/d,增幅31.3%,现场评价绒囊流体堵水效果出现了分歧。为了解决这一争议,室内分别以临兴盒2储层基质岩心和含人工裂缝岩心模拟层间水和人工裂缝及边底水窜产水通道,以地层水和氮气为两相流动介质,利用渗透率仪测定绒囊流体封堵后气、水两相的突破压力,模拟分析绒囊的堵水效果和稳气控水能力。绒囊流体封堵岩心基质后,水相和气相的突破压力梯度分别为0.200~0.210 MPa/cm和0.015~0.025 MPa/cm;封堵人造缝岩心后,水相和气相的突破压力梯度分别为0.035~0.040 MPa/cm和0.015~0.020 MPa/cm。结果表明,绒囊流体增加了水和气的流动阻力,但水的阻力增加更大,能够实现控水。堵水后气井产量不理想可能是地层产气能力不足、绒囊流体用量不合理等原因造成。因此,应合理调整绒囊流体体系性能和堵剂用量,增加地层水的突破压力,实现稳气控水。

关键词：临兴地区深部煤系地层天然气井绒囊流体堵水稳气控水突破压力

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孔隙压力对砂岩岩石力学特性影响试验

大庆石油地质与开发 2019年第2期38卷 67-72页

作者：杨刚孟尚志夏诗语中联煤层气有限责任公司北京100011 大庆油田有限责任公司第四采油厂黑龙江大庆163511

揭示低渗透油气藏长期注水过程中动态裂缝的成因机理,首先要搞清孔隙压力对储层岩石力学性质的影响规律。利用美国GCTS公司RTR-1500高温高压岩石力学测试综合系统进行试验,研究灰褐色油斑细砂岩、细砂岩、钙质细砂岩3种岩样在不同孔隙... 详细信息

揭示低渗透油气藏长期注水过程中动态裂缝的成因机理,首先要搞清孔隙压力对储层岩石力学性质的影响规律。利用美国GCTS公司RTR-1500高温高压岩石力学测试综合系统进行试验,研究灰褐色油斑细砂岩、细砂岩、钙质细砂岩3种岩样在不同孔隙压力条件下岩石力学性质的变化规律,分析不同岩性的抗压强度、弹性模量、泊松比、声波变化等参数的变化趋势。研究表明:这3种岩样的抗压强度、弹性模量和纵波速度均随孔隙压力增大而减少,泊松比变化无明显规律;随着孔隙压力的增大,岩样弹性阶段减短,塑性阶段增长;二项式可以很好地拟合孔隙压力与抗压强度的关系。

关键词：孔隙压力抗压强度弹性模量泊松比纵波速度

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煤层气和致密气合采产能方程及影响因素

煤炭学报 2018年第6期43卷 1709-1715页

作者：孟尚志李勇吴翔郭晖徐延勇中联煤层气有限责任公司北京100011 中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院北京100083

煤系煤层气、致密气、页岩气("三气")资源量丰富,实现同井筒合采将极大提高资源动用率和开发经济效益,但是当前多层合采条件下气、水的流动状态并不清楚。运用等值渗流理论,建立两层气藏压裂直井模型,推导了煤层气和致密气合采产能方程... 详细信息

煤系煤层气、致密气、页岩气("三气")资源量丰富,实现同井筒合采将极大提高资源动用率和开发经济效益,但是当前多层合采条件下气、水的流动状态并不清楚。运用等值渗流理论,建立两层气藏压裂直井模型,推导了煤层气和致密气合采产能方程,分析了排水期和气水同产期的影响因素。结果表明:借鉴电路并联原理,可以建立多层合采渗流方程,求取排水期和气水同产期的合理生产压差;在排水期,岩石压缩系数越小,排水量越大,合理的排采压差也越高,泄流半径和初始渗透率等对排水量有影响,但对排采合理压差没有影响;在气水同产期,初始渗透率和岩石压缩系数对排采合理压差有一定影响,但兰氏应变常数、裂缝导流能力和弹性模量等对排采合理压差基本没有影响。相关成果对认识多层合采条件下气、水流动过程,开展产能分析,建立合理的排采制度具有重要的指示意义。

关键词：煤系“三气” 同井筒合采产能方程合理压差江河支流

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煤层气井产气通道内煤粉运动特征分析

煤炭学报 2013年第9期38卷 1627-1633页

作者：綦耀光张芬娜刘冰孟尚志朱洪迎杜继芸莫日和中国石油大学(华东)机电工程学院山东青岛266580 中联煤层气有限责任公司北京100108

基于脱落煤粉滚动启动条件和运移,建立了煤粉脱落、运移和堵塞的孔隙度和渗透率模型;分析了煤粉排出量对煤层孔隙度和渗透率的影响。依据该渗透率模型,研究煤粉适度排出理论,建立煤粉适度排出模型和携煤粉地层液速度窗口模型,使脱落的... 详细信息

基于脱落煤粉滚动启动条件和运移,建立了煤粉脱落、运移和堵塞的孔隙度和渗透率模型;分析了煤粉排出量对煤层孔隙度和渗透率的影响。依据该渗透率模型,研究煤粉适度排出理论,建立煤粉适度排出模型和携煤粉地层液速度窗口模型,使脱落的煤粉适度排出,疏通渗流通道,增加渗透率提高单井产气量。结果表明:煤粉的脱落增加了煤层的孔隙度和渗透率,而煤粉的沉积堵塞减少了煤层的孔隙度和渗透率;渗透率随煤粉的排出量的增加呈二次关系增大,煤层排出脱落煤粉可在一定程度上改善储层物性,提高煤储层的孔隙度和渗透率;采取压裂增产的煤层气井支撑剂粒径为20/40目正排列时,通过的最大煤粉粒径为0.16 mm,排液量大于13.53 m3/d有利于粒径小于0.1 mm脱落的煤粉排出,最大限度地提高煤层渗透率,增加煤层气单井产气量。

关键词：煤层气井煤粉适度排煤粉地层液流速

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基于透镜效应的灾害风险感知理论框架研究

灾害学 2024年第1期39卷 11-16页

作者：尚志海岭南师范学院地理科学学院广东湛江524048

风险感知研究一直是灾害研究的热点之一,但是其理论研究在风险社会放大框架被提出之后便乏善可陈,急需引入新的理论全面解读风险感知过程。该文借鉴物理学上的透镜成像规律,提出风险感知透镜效应框架。灾害风险感知就是灾害情景信息经... 详细信息

风险感知研究一直是灾害研究的热点之一,但是其理论研究在风险社会放大框架被提出之后便乏善可陈,急需引入新的理论全面解读风险感知过程。该文借鉴物理学上的透镜成像规律,提出风险感知透镜效应框架。灾害风险感知就是灾害情景信息经过风险驿站接收、处理和传递,形成风险映像的过程。在风险感知的形成过程中,灾害情景和距离是影响风险映像大小的两大关键因素。灾害情景后果越严重,风险驿站感知的风险越大。在同一灾害情景下,随着灾害情景与风险驿站距离的变化,风险映像分别呈现实像与虚像,且距离焦点越近,风险映像越大。受灾者和旁观者视角的风险感知是有区别的,风险感知结果通过风险映像大小来评价。基于透镜效应的灾害风险感知研究,是多学科交叉融合的产物,也是对风险感知研究的理论贡献。

关键词：透镜效应灾害风险感知距离衰减规律风险映像