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碎软低渗煤层水平井水力喷砂射孔工艺优化

煤炭工程 2024年第2期56卷 17-23页

作者：张永成赵祉友汪奇文贤利刘亮亮李德慧张为王旭超李大冬煤与煤层气共采国家重点实验室山西晋城048000 晋能控股集团有限公司山西大同037000 中原石油勘探局井下特种作业公司河南濮阳457000 新疆油田公司工程技术研究院新疆克拉玛依834000 中国石油工程建设有限公司北京100120 华阳一矿通风工区山西阳泉045000

针对碎软低渗煤层水平井煤粉产出危害,提出采用水力喷砂射孔压裂来实现“射孔-增透-控粉”为一体的压裂改造理念,具体工艺包含水力喷砂射孔、高压射流、环空压裂以及水力补射孔清洗。通过成本及工艺对比,选择油管拖动水力喷砂射孔方式... 详细信息

针对碎软低渗煤层水平井煤粉产出危害,提出采用水力喷砂射孔压裂来实现“射孔-增透-控粉”为一体的压裂改造理念,具体工艺包含水力喷砂射孔、高压射流、环空压裂以及水力补射孔清洗。通过成本及工艺对比,选择油管拖动水力喷砂射孔方式进行压裂,并对工艺和关键工具进行优化。首先,优化防反冲蚀破坏一体化硬质合金圆锥收敛型喷嘴,能实现排量2.0~2.5 m3/min时,射流压力为16.5~25.8 MPa。其次,优化喷射器本体,能有效射穿套管、水泥塞,并射入岩石一定深度。配套一体化管柱顺利完成了煤层气U型水平井压裂和补射孔施工各8段,每段射孔时间15 min以上,并充分顶替返排煤粉,投产3年后产气量仍达到3500 m3/d以上,表明优化工艺达到了碎软低渗煤层改造效果。与连续油管分段压裂技术相比,油管拖动水力喷射压裂单段压裂作业成本降低了28.5%。

关键词：碎软低渗煤层水平井水力喷砂射孔压裂

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科研经费包干激励的推行策略研究

中国经贸 2024年第9期 222-224页

作者：刘文芝煤与煤层气共采国家重点实验室

在我国“2025”制造计划深入推行的背景下,科研投入的管理成为关键问题。近年我国推行了多项“放管服”政策,为科研人员创设宽松的科研氛围,以期激发科研人员的创新热情。基于这一目的,文章重点关注科研经费“包干制”改革试点,深入了... 详细信息

在我国“2025”制造计划深入推行的背景下,科研投入的管理成为关键问题。近年我国推行了多项“放管服”政策,为科研人员创设宽松的科研氛围,以期激发科研人员的创新热情。基于这一目的,文章重点关注科研经费“包干制”改革试点,深入了解科研经费“包干制”政策的落地情况,探讨科研经费包干激励的有效策略,实现科研经费的全面“松绑”。

关键词：科研经费科研人员科研氛围有效策略科研投入创新热情推行策略经费包干

沁水盆地榆社—武乡区块二叠系煤系页岩储层地质建模及“甜点”预测

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岩性油气藏 2024年第4期36卷 98-108页

作者：申有义王凯峰唐书恒张松航郗兆栋杨晓东自然资源部矿业城市自然资源调查监测与保护重点实验室山西晋中030600 山西省煤炭地质物探测绘院有限公司山西晋中030600 中国地质大学(北京)能源学院北京100083 非常规天然气能源地质评价与开发工程北京市重点实验室北京100083

沁水盆地煤系页岩气资源丰富,但勘探开发处于初期阶段。基于钻井、测井和地震解释资料,结合有机地球化学与储层物性实验测试数据,通过三维地质建模技术,建立了沁水盆地榆社—武乡区块二叠系山西组底部—太原组上部煤系页岩地质模型,并... 详细信息

沁水盆地煤系页岩气资源丰富,但勘探开发处于初期阶段。基于钻井、测井和地震解释资料,结合有机地球化学与储层物性实验测试数据,通过三维地质建模技术,建立了沁水盆地榆社—武乡区块二叠系山西组底部—太原组上部煤系页岩地质模型,并预测了煤系页岩气“甜点”区。研究结果表明:(1)沁水盆地榆社—武乡区块石炭系—二叠系煤系地层模型反映了煤系页岩储层的发育主要受控于构造活动,呈“东浅西深、整体连续”的分布格局。(2)基于序贯指示法建立沉积相模型,指示研究区在太原期—山西期由海陆过渡相转变为近海陆相沉积环境,为稳定优质页岩储层的形成提供了有利的沉积环境。(3)通过相控属性建模实现了储层参数空间分布模拟和精细表征,泥地比、孔隙度、含气量、总有机碳含量和镜质体反射率的平均值分别为0.57,10.02%,1.21 m^(3)/t,2.18%,2.45%,揭示了研究区煤系页岩较好的储集能力、含气性、有机质丰度和资源潜力,脆性指数模型指示出页岩压裂后的有利区带。(4)在精细三维地质建模的基础上,将三维网格单元赋值积分,计算研究区二叠系煤系页岩气地质资源量为1 344.98×10^(8)m^(3),运用层次分析法和模糊评价法预测页岩气“甜点”区,Ⅰ类“甜点”区为地质与工程双重甜点,分布于研究区东北部、中部和西北部局部区域。

关键词：煤系地层页岩气地质建模储层特征 “甜点”预测地质资源量二叠系榆社—武乡区块沁水盆地

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山西沁水煤田煤炭生物气化特征分析概述

能源与节能 2024年第7期 8-12页

作者：吴鹏宋燕莉刘健谭凯丽煤与煤层气共采国家重点实验室山西晋城048000 易安蓝焰煤与煤层气共采技术有限责任公司山西晋城048000

煤层产甲烷菌菌群是一种由多种微生物组成且能够利用煤中有机物作为碳源,将煤从固态形式转为以甲烷为主的气态形式的独特微生物群落。通过一系列研究发现,在沁水盆地早期成气阶段生物成气具有一定的重要性。如今在特定条件下能够将该种... 详细信息

煤层产甲烷菌菌群是一种由多种微生物组成且能够利用煤中有机物作为碳源,将煤从固态形式转为以甲烷为主的气态形式的独特微生物群落。通过一系列研究发现,在沁水盆地早期成气阶段生物成气具有一定的重要性。如今在特定条件下能够将该种处于休眠状态的菌群重新激活,并且能够再次实现生物甲烷合成。其中沁水煤田的地质特征和产甲烷菌菌群的生存特点揭示了山西沁水煤田的生物气化特征。

关键词：煤层气生物气古生菌沁水煤田无烟煤

低阶煤热解结构演化及与烷烃气碳同位素相关性的红外光谱

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光谱学与光谱分析 2018年第7期38卷 2070-2075页

作者：简阔刘顺喜陈义林傅雪海太原科技大学晋城校区山西晋城048011 煤与煤系气地质山西省重点实验室山西太原030001 河南理工大学资源环境学院河南焦作454000 中国矿业大学资源与地球科学学院江苏徐州221008

为了阐释煤热解过程中结构演化与烷烃气碳同位素的关系,进行了低阶煤在高压釜密闭体系下热解实验,分析热解烷烃气碳同位素组成;借助傅里叶红外光谱(FTIR)精细剖析了煤结构演化规律,构建了烷烃气碳同位素组成与结构演化的关系模型,揭示... 详细信息

为了阐释煤热解过程中结构演化与烷烃气碳同位素的关系,进行了低阶煤在高压釜密闭体系下热解实验,分析热解烷烃气碳同位素组成;借助傅里叶红外光谱(FTIR)精细剖析了煤结构演化规律,构建了烷烃气碳同位素组成与结构演化的关系模型,揭示了热解烷烃气碳同位素变化的原因。结果显示在R_(o,max)煤中脂链轻碳同位素被分馏出去而重碳同位素被留在长链中;当1.3%气碳同位素变化,也即是R_(o,max)在2.0%之前的阶段,煤中脂链倾向性的裂解方式是烷烃气碳同位素变化的主要因素;此后(R_(o,max)>2.0%)由于芳环缩聚和解体进程的加剧使得环内重碳物质得以释放进入烷烃气中,而导致其碳同位素组成迅速变重。热解烷烃气中甲烷和乙烷碳同位素组成与煤脂链结构演化呈现同步性特征,δ^(13)CCH_4和δ^(13)CC_2H_6值可以作为煤脂链结构演化的敏感性指标。R_(o,max)=1.3%和2.0%是煤热解结构演化与烷烃气碳同位素组成关联性的重要节点。研究成果对探索煤生烃与结构演化的耦合关系及二次生烃机理有理论意义。

关键词：结构演化烷烃气碳同位素热解红外光谱低阶煤

煤层气直井压裂效果及其对产能影响——以窑街矿区为例

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煤炭科学技术 2023年第6期51卷 130-136页

作者：马代兵陈立超甘肃煤田地质局一四九队甘肃兰州730020 煤与煤层气共采国家重点实验室山西晋城048204

煤层气藏作为典型缝控气藏,压裂造缝规模及裂缝充填效果对气井产能具有决定性控制。为探究煤层气直井水力压裂效果对气井产能效果的影响机制,以甘肃窑街海石湾矿区为例,重点报道直井开发形式下煤储层压裂改造效果及其对产能制约方面认识... 详细信息

煤层气藏作为典型缝控气藏,压裂造缝规模及裂缝充填效果对气井产能具有决定性控制。为探究煤层气直井水力压裂效果对气井产能效果的影响机制,以甘肃窑街海石湾矿区为例,重点报道直井开发形式下煤储层压裂改造效果及其对产能制约方面认识,结果表明:①煤层气井破裂压力主要反馈井筒固井水泥环特征而非煤储层力学性能,从该井压裂曲线看破裂压力不明显,表明井筒环空固井水泥环厚度适中,水力压裂期间固井水泥环破裂相对容易,能量消耗低,注入压裂液能量主要用于撑开煤岩裂缝;②从压裂曲线看出,该井压裂裂缝延伸压力较高,表明地下煤储层结构较为破碎且发育煤粉源集合体,煤粉对压裂裂缝的延展具有关键制约作用。而且在压裂曲线裂缝延展阶段出现多个波动形态特征,指示多条次级裂缝撑开,整体上该井压裂裂缝形态较为复杂,推测为主干压裂裂缝两侧发育枝状次级裂缝形式;③该井注砂后发生严重砂堵,主要原因是煤储层压裂液滤失造成近井地带压裂裂缝内支撑剂脱砂形成楔体,导致后续支撑剂注入困难,同时也与煤储层原生裂缝煤粉源及少量构造煤粉源集合体发育有关;④压裂微震监测数据显示该井煤储层主干压裂裂缝走向为NE 50°,其中在北东方向上煤岩微震事件更活跃,指示该方向上煤储层天然裂隙系统更发育;结合煤储层压裂裂缝矿井观测结果,提出压裂裂缝有效支撑区、实际破裂区及岩体扰动区的划分方案,认为微震监测得出的压裂裂缝半长实际为岩体扰动范围,难以准确反映储层实际改造效果。综合该井后期产能规律及晋城矿区煤储层压裂裂缝矿井观测结果,认为该井煤储层实际压裂裂缝半长在20 m以内,有效支撑压裂裂缝半长不足5 m,压裂液注入液量少、压裂液滤失诱导支撑剂脱砂形成楔体以及煤粉聚集造成砂堵等是该井煤储层压裂裂缝较短的主要因素;⑤结合煤层气产能规律,认为该井气藏管控和排采制度较为合理,但煤储层有效支撑压裂裂缝过短,煤储层内煤粉运移导致近井压裂裂缝导流能力快速衰减是气井产能低下的关键制约机制,建议后期煤储层水力压裂加大压裂液注入液量,适当增大压裂液排量,降低支撑剂砂比,重点防控压裂液滤失、防止脱砂楔体形成。该区煤储层埋深大、应力高,实现裂缝大范围加砂是煤储层压裂改造的关键。同时考虑储层干燥,压裂液滤失严重的实际情况,有条件可开展CO_(2)前置压裂试验。

关键词：煤层气直井压裂效果天然裂隙系统压裂液滤失甘肃窑街矿区

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沁水盆地南部高煤阶煤储层敏感性

煤炭学报 2014年第9期39卷 1835-1839页

作者：田永东武杰国家能源煤与煤层气共采技术重点实验室山西晋城048204 山西蓝焰煤层气集团有限责任公司山西晋城048006 煤与煤层气共采山西省重点实验室山西晋城048006

为实现沁水盆地南部煤层气的高效开采,对该区主力煤储层3号煤进行了流速敏感性、水敏感性、碱敏感性和应力敏感性实验分析。实验结果表明:3号煤速敏损害程度为中等偏弱,在实际煤层气开发过程中要重视含砂压裂液对煤层冲刷产生的煤粉运... 详细信息

为实现沁水盆地南部煤层气的高效开采,对该区主力煤储层3号煤进行了流速敏感性、水敏感性、碱敏感性和应力敏感性实验分析。实验结果表明:3号煤速敏损害程度为中等偏弱,在实际煤层气开发过程中要重视含砂压裂液对煤层冲刷产生的煤粉运移造成的速敏损害;3号煤为中等偏弱水敏储层,向工作液中添加少量KCl可以起到降低水敏的效果;3号煤为弱碱敏储层,但高pH值工作液会使压裂用的石英砂受碱液溶解而降低支撑效果;3号煤为强应力敏储层,根据升压和降压阶段渗透率变化对比,不可逆损害率达55.88%。在煤层气藏的开发过程中,通过加强储层保护理论上可以提升煤层气产量。

关键词：高煤阶煤储层敏感性沁水盆地煤层气

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煤层气地面集输管网的瞬态水力热力计算模型

天然气工业 2017年第7期37卷 108-114页

作者：高杰梁永图何国玺李岩松方利民王博弘中国石油大学(北京)

煤层气特有的排水采气特性与煤层气区块复杂的地形条件,都极易导致凝析水在煤层气管网低洼处聚集,致使管网压力波动更加明显而频繁,给管网安全运行与维护带来了较大的隐患。为此,基于两相流水力热力相关计算公式,利用管网节点法与大型... 详细信息

煤层气特有的排水采气特性与煤层气区块复杂的地形条件,都极易导致凝析水在煤层气管网低洼处聚集,致使管网压力波动更加明显而频繁,给管网安全运行与维护带来了较大的隐患。为此,基于两相流水力热力相关计算公式,利用管网节点法与大型稀疏矩阵的求解方法,建立了煤层气集输管网的瞬态水力热力计算模型。综合考虑管网所在地区的地形起伏情况,对不同时间条件下的管网各节点参数进行了计算,从而明确了煤层气地面集输系统水力热力参数随时间与集输距离的变化规律。结果表明:(1)各管沿线的质量含气率逐渐下降,持液率不断上升,并受到地形起伏的影响而发生较大波动;(2)积液多存在于管路前端地势低洼处的初始上坡段,并且在管网清管后运行20 h时低点持液率超过高点持液率的1.5倍;(3)随着管路的延长,气相流速不断增大,沿线饱和含水率不断减小;(4)管路全线压力随时间的增加而逐渐下降,在地形起伏明显的地区,受持液率变化的影响,压力也发生了小范围的波动;(5)积液的产生是导致管网压力波动的主要原因。

关键词：煤层气集输管网排水采气瞬态计算压力特性管流分析持液率管路积液压力波动

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自组装单分子层对多巴黏附能力的可控性研究

高等学校化学学报 2018年第10期39卷 2245-2252页

作者：孟秀峰翟志伟郭爱军山西能源学院太原030006

将端基分别带—OH和—CH_3基团的11-巯基-1-十一醇和1-十二烷基硫醇2种硫醇分子按不同摩尔比(1∶0,3∶1,1∶1,1∶3和0∶1)自组装到金片表面,制备了一系列由亲水至疏水的具有不同化学组成的单分子层表面.利用X射线光电子能谱、接触角测... 详细信息

将端基分别带—OH和—CH_3基团的11-巯基-1-十一醇和1-十二烷基硫醇2种硫醇分子按不同摩尔比(1∶0,3∶1,1∶1,1∶3和0∶1)自组装到金片表面,制备了一系列由亲水至疏水的具有不同化学组成的单分子层表面.利用X射线光电子能谱、接触角测试仪和原子力显微镜对其表面性质进行了表征.对单分子层表面分别进行了多巴及液相环境相关的液滴黏附性能研究,发现只含有—OH基团的单分子层表面具有最优越的抗多巴黏附能力,随着表面—OH基团的减少,多巴的黏附能力增强,—CH_3基团的引入明显增强了多巴在表面的黏附能力;还发现只含有—OH的单分子层表面具有最大的液滴黏附性能,随着表面—OH基团的减少,多巴依附的液相环境中的液滴对表面的黏附能力越来越弱,—CH_3基团的引入明显降低了表面的水滴黏附能力.实验结果表明,单一的—OH或—CH_3单分子层表面很难同时具有既抗多巴又抗液滴黏附的性能,而含有复合官能团的单分子层表面则可以达到这种双重效果.本文研究可为适应特定环境的抗黏附材料的设计与制备提供依据.

关键词：多巴液滴复合官能团单分子层黏附力