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黄陇煤田大佛寺井田煤层气成因机制研究

煤田地质与勘探 2022年第11期50卷 115-124页

作者：刘恺德姚凯文陈能远范章群李姝佳郑涵岳文萍李晓龙西京学院陕西省混凝土结构安全与耐久性重点实验室陕西西安710123 信息产业部电子综合勘察研究院陕西西安710123 中煤科工西安研究院(集团)有限公司陕西西安710077

彬长矿区大佛寺井田为典型的黄陇侏罗纪低阶煤煤层气田。井田内煤层气井较多,但有关煤层气成因机制方面的研究较少。厘清井田内煤层气地球化学特征及成因机制,对深化煤层气的形成机理认识和科学评价煤层气资源量具有重要指导意义,可为... 详细信息

彬长矿区大佛寺井田为典型的黄陇侏罗纪低阶煤煤层气田。井田内煤层气井较多,但有关煤层气成因机制方面的研究较少。厘清井田内煤层气地球化学特征及成因机制,对深化煤层气的形成机理认识和科学评价煤层气资源量具有重要指导意义,可为煤层气高、低产井产能差异化分析提供重要依据。采集研究区内6口煤层气井井口排采气样品,22块4号煤层煤样及煤层水和地表水样各1件,开展显微煤岩组分、气体化学组分、碳同位素和水样水质检测,并结合部分研究区相关的文献数据,分析大佛寺井田煤层CH_(4)碳同位素特征、成因类型及偏轻机理。结果表明:大佛寺井田主采的4号煤层显微煤岩组分中,有机组分含量明显趋高,平均为93.2%,其中,惰质组最具优势,平均68.2%;镜质组次之,平均22.8%,镜质体反射率R_(max)平均0.65%。煤层气组分以CH_(4)为主,CH_(4)体积分数为73.805%~98.006%,平均83.753%;N_(2)体积分数为1.259%~25.735%;平均15.220%;CO_(2)体积分数为0.040%~2.380%,平均1.023%;C_(2)及以上重烃含量平均不足0.0054%;C_(1)/C_(1—n)>0.999;CH_(4)和N_(2)含量呈明显负相关性,煤层气组分在成藏后期受空气影响明显。δ(13)^C_(1)为−80.516‰~−62.400‰,平均−73.000‰;δ(13)^C_(CO_(2))为−41.693‰~−7.065‰,平均−18.660‰。大佛寺井田煤层气为次生生物成因气,其显著标志为δ(13)^C_(1)偏轻和重烃含量极少,呈现典型特干气特征,偏轻机理在于其绝大部分由CO_(2)还原而成,少量由乙酸发酵而成,且在这两种途径的生气过程中,最终均会出现生物甲烷富集轻碳同位素的结果,从而导致δ(13)^C_(1)偏轻。

关键词：煤层气成因类型碳同位素特征偏轻机理大佛寺井田黄陇侏罗纪煤田

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大佛寺井田煤层气井压裂参数优化方案

西安科技大学学报 2019年第2期39卷 263-269页

作者：马东民王传涛夏玉成张嘉睿邵凯杨甫西安科技大学地质与环境学院陕西西安710054 西安科技大学煤炭绿色开采地质研究院陕西西安710054 国土资源部煤炭资源勘查与综合利用重点实验室陕西西安710021 陕西新泰能源有限公司陕西咸阳712000

为有效优化彬长矿区大佛寺井田煤层气井压裂施工工艺,对井田内24口煤层气直井产气情况和压裂施工参数进行统计分析,研究了煤层气直井压裂施工对其产能的影响,并将产能效果较好的气井压裂施工参数进行了分析对比。研究发现,在煤储层地质... 详细信息

为有效优化彬长矿区大佛寺井田煤层气井压裂施工工艺,对井田内24口煤层气直井产气情况和压裂施工参数进行统计分析,研究了煤层气直井压裂施工对其产能的影响,并将产能效果较好的气井压裂施工参数进行了分析对比。研究发现,在煤储层地质因素一致的情况下,影响压裂效果的主要工程参数有施工排量、压裂液用量、加砂强度以及砂比等。大佛寺井田煤层气直井采用活性水压裂液,支撑剂为石英砂,压裂施工排量为5. 4～8. 5 m^3/min,压裂液用量616. 00～1 193. 25 m3,加砂强度为3. 26～13. 00 m^3/m,砂比为6. 9%～17. 1%.结合气井历史排采资料和相关地质资料,以日均产气量和稳定日产量1 000 m^3为压裂效果产能下限,得到适合大佛寺井田煤层气直井的压裂参数优化配置,建议压裂工艺优化方案设计如下:施工排量建议为8～10 m^3/min;细砂段塞1～2个;压裂液用量建议为950～1 100 m^3(前置液占25%～40%);加砂强度建议为5～7 m^3/m(煤厚> 12 m)或8～9 m^3/m(煤厚井田后期煤层气井的压裂施工提供一定的工程依据。

关键词：压裂参数大佛寺井田参数优化

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大佛寺井田煤储层孔隙特征研究

中国矿业 2018年第B10期27卷 70-73,107页

作者：刘哲曹石榴陕西省土地工程建设集团有限责任公司陕西西安710075 陕西地建土地工程技术研究院有限责任公司陕西西安710075 国土资源部退化及未利用土地整治工程重点实验室陕西西安710075 陕西省土地整治工程技术研究中心陕西西安710075

为了研究大佛寺井田煤样孔隙特征,采集大佛寺井田4#上煤层煤样,选取4#上煤层宏观煤样组分中的镜煤和暗煤,分别利用压汞试验、扫描电镜和低温吸附等方法对其进行测试。结果表明:大佛寺井田4#上暗煤以微孔和小孔为主,4#上镜煤以小孔和中... 详细信息

为了研究大佛寺井田煤样孔隙特征,采集大佛寺井田4#上煤层煤样,选取4#上煤层宏观煤样组分中的镜煤和暗煤,分别利用压汞试验、扫描电镜和低温吸附等方法对其进行测试。结果表明:大佛寺井田4#上暗煤以微孔和小孔为主,4#上镜煤以小孔和中孔为主,4#上镜煤和4#上暗煤都具有比较强的煤层气吸附能力,4#上镜煤的孔隙连通性较好,以开放型孔为主,4#上暗煤则主要以半封闭型的孔隙为主。扫描电镜结果表明大佛寺井田4#上暗煤可观察到煤表面存在一定数量的次生孔隙,但是整体孔隙的连通性较差。但4#上镜煤相比于4#上暗煤孔隙发育较好,清晰可见煤中出现了多道微裂隙和碎屑状的镜质体。综合来看,大佛寺井田4#上暗煤有助于煤层气的聚集,相对于暗煤而言,4#上镜煤利于煤层气的解吸和开发。

关键词：大佛寺井田煤储层孔隙特征镜煤暗煤

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大佛寺井田煤层气钻井工程对产气效果的影响

大佛寺井田煤层气钻井工程对产气效果的影响

作者：骆天倚西安科技大学

学位级别：硕士

我国煤层气资源丰富,低阶煤煤层气资源潜力大且局部取得突破,但总体动用程度仍较低。大佛寺井田低煤阶煤层气资源较为丰富,自实施地面开发以来,施工的部分煤层气井获得一定的工业气流,但整体产气效果不佳。前人对井田内煤层气勘探开发... 详细信息

我国煤层气资源丰富,低阶煤煤层气资源潜力大且局部取得突破,但总体动用程度仍较低。大佛寺井田低煤阶煤层气资源较为丰富,自实施地面开发以来,施工的部分煤层气井获得一定的工业气流,但整体产气效果不佳。前人对井田内煤层气勘探开发效果的研究主要集中在煤储层物性特征、含气性、煤层气井排采制度及井型优化等方面,较少涉及不同井型和工程参数对煤层气产气效果的评价,分析煤层气井产气量与井型关系为煤层气地面开发提供依据。本文通过收集大佛寺井田的煤田地质勘探及煤层气直井、水平井的钻井施工参数、压裂排采数据,研究了煤储层特征,优化了布井和井型优先选择原则,提出了煤层气井钻完井关键参数,模拟了不同井型的产气效果,分析了影响煤层气井产气效果的影响因素,得出了以下主要认识:（1）通过地质资料分析结果显示,大佛寺井田4#煤层厚度大,埋藏适中,稳定性好,构造总体较为简单,煤储层压力较低,透气性系数和渗透率较高,为煤层气的产出和运移提供了有利条件。（2）钻井实践结果表明,大佛寺井田地面煤层气井垂直井井身通常采用二开结构,多分支水平井采用三开井身结构;直井与水平井一开、二开直井段钻井液性能要求一致,三开钻井液采用低固相清水;直井和水平井完钻后均采用常规水泥封固的方式固井,直井选择套管射孔法完井而水平井采用裸眼完井法,可最大限度减少储层伤害。（3）煤层气的产出过程较为复杂,将其主要划分为饱和水单相流、非饱和水单相流以及气水两相流阶段。大佛寺井田地面新投产的煤层气井大多数已产气,目前进入两相流初期阶段,产气量呈持续增长趋势,产气情况较好。（4）不同井型的产能模拟结果显示,水平井平均峰值产气量10000m3/d,直井平均峰值产量约1600m3/d,1 口水平井的产量大致相当于6 口直井。软件模拟结果显示,地面水平井合理的水平段最优长度为3000-3300m。（5）研究结果表明,煤层气井产量主要受构造特征、煤层埋深、压裂总加砂量、砂比、见气时间等六个方面的影响,尤其是构造特征和见气时间对煤层气井产气效果影响较为显著。

关键词：大佛寺井田井型选择软件模拟见气时间产气效果

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大佛寺井田煤—水—甲烷作用研究

大佛寺井田煤—水—甲烷作用研究

作者：李沛西安科技大学

学位级别：硕士

彬长矿区地处鄂尔多斯盆地南部渭北隆起北缘,为典型侏罗纪低阶煤开采区。选取区内大佛寺井田4#煤储层为研究对象,基于煤层气地质学、界面物理化学、表面活性剂化学等基础理论知识,主要采用大样量煤层气吸附/解吸实验测试和吸附势预测理... 详细信息

彬长矿区地处鄂尔多斯盆地南部渭北隆起北缘,为典型侏罗纪低阶煤开采区。选取区内大佛寺井田4#煤储层为研究对象,基于煤层气地质学、界面物理化学、表面活性剂化学等基础理论知识,主要采用大样量煤层气吸附/解吸实验测试和吸附势预测理论分析相结合的方法,通过热力学定量计算与定性分析,从煤储层微观角度研究煤、水、甲烷共存下的固-液-气三相耦合体系,探究相间作用关系,最终揭示煤-水-甲烷作用模式。论文主要获得以下成果和认识:(1)基于Polanyi吸附势理论,以储层温度下的实测数据为依据,建立了考虑“逸度”影响在内的修正的温-压综合吸附预测模型。进而预测了不同类型煤样(空干基煤样、平衡水煤样、不同润湿煤样)在不同温压下的等温吸附/解吸参数,发现实验条件(温压受限)和极限条件(理想温压)下的吸附量和吸附热变化规律不同,可能是温度、压力和润湿剂综合影响下的水分-甲烷作用过程差异所导致。(2)较高的水分、灰分含量,高氧含量以及高惰质组、低镜质组含量,丰富的含氧官能团种类和发育的孔、裂隙是使大佛寺低阶煤煤体亲水良好的内在原因。外因方面,不同类型表面活性剂性质对润湿性影响不同,润湿性由强到弱依次为:正润湿剂、蒸馏水、排采水、负润湿剂。(3)“水分”对甲烷存在置换作用和解吸作用两方面影响。温度、压力和润湿剂综合影响置换解吸效果,置换作用方面,升压促进置换效应,升温则抑制,平衡水样与正润湿样产生甲烷置换正效应,负润湿样产生置换负效应。解吸作用方面,在相对低压段,单位压降更利于甲烷解吸,升压解吸参数减小,低压解吸滞后率大,高压则趋于平缓;升温解吸参数增大,高温解吸滞后则减弱。(4)表面自由能和润湿热的计算证实液态水润湿(加活性剂处理)放出热量可有效促进吸附态甲烷解吸。(5)煤基质中气态水的形成与孔隙结构有关,水分运移主要以液态水润湿和气态水扩散(蒸发)两种形式,气态水对吸附态甲烷形成置换解吸,液态水一定程度上可能利于甲烷的吸附。大佛寺低阶煤煤层气解吸实质是压降传递(能量作用)和汽化水蒸气(置换效应)共同作用的结果。

关键词：大佛寺井田低阶煤煤层气吸附/解吸特征热力学特征润湿性

彬长大佛寺井田低煤阶煤层气直井产气差异性评价

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煤田地质与勘探 2018年第1期46卷 86-91页

作者：王传涛马东民夏玉成刘鹏程西安科技大学地质与环境学院陕西西安710054 国家能源煤与煤层气共采技术重点实验室山西晋城048000 陕西省煤层气开发利用有限公司陕西西安710065

大佛寺井田内4号煤组属低煤阶煤组,煤储层物性较好,煤层气资源丰富,然而井田内煤层气直井产气效果差异性较大。在研究煤储层参数特征的基础上,结合煤层气直井地面开发的实践,运用模糊数学方法,构建了4口工程参数一致、产气差异较大的煤... 详细信息

大佛寺井田内4号煤组属低煤阶煤组,煤储层物性较好,煤层气资源丰富,然而井田内煤层气直井产气效果差异性较大。在研究煤储层参数特征的基础上,结合煤层气直井地面开发的实践,运用模糊数学方法,构建了4口工程参数一致、产气差异较大的煤层气直井储层各参数的评价隶属函数,通过计算评价值对4上煤和4号煤储层进行了综合评价,评价结果与实际煤层气产能情况一致,即DFS-133和DFS-45井储层有利于地面煤层气开发,DFS-69和DFS-105井储层不利于地面煤层气开发。基于4口直井4号煤组煤层气储层的综合评价,认为在储层强化措施一致的情况下,井田内煤层气直井产气效果主要受储层资源因素、保存因素和开发因素3方面的控制。同时,研究结果对大佛寺井田4上煤的煤层气勘探开发及选区具有重要的地质意义。

关键词：大佛寺井田低煤阶煤隶属函数储层评价

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大佛寺井田构造对煤层气井产能的控制机理

中国煤炭地质 2019年第5期31卷 18-21,35页

作者：汪万红中煤科工集团西安研究院有限公司

以大佛寺井田构造和演化特征为基础,结合地面煤层气开发实际情况,分析了构造与煤层气井产能的关系,探讨了构造演化和构造对煤层气井产能的控制机理。研究表明:大佛寺井田煤层气井产能与构造部位密切相关。产气好的直井基本位于主体构造... 详细信息

以大佛寺井田构造和演化特征为基础,结合地面煤层气开发实际情况,分析了构造与煤层气井产能的关系,探讨了构造演化和构造对煤层气井产能的控制机理。研究表明:大佛寺井田煤层气井产能与构造部位密切相关。产气好的直井基本位于主体构造背斜的轴部附近和次级构造向斜的轴部附近;产气差的直井位于主体构造向斜的轴部附近和次级构造背斜的轴部附近。井田主体构造祁家背斜轴部附近煤储层较好的渗透性和次级构造向斜轴部附近煤储层较好的含气性共同控制了井田煤层气井的高产区。建议后期井位部署首选次级构造向斜轴部和主体构造背斜轴部相互重叠的区域。

关键词：构造煤层气井产能控制机理大佛寺井田

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大佛寺井田煤储层孔隙特征

西部探矿工程 2014年第5期26卷 147-150页

作者：严康白怀东刘厚宁李方晴王杰西安科技大学地质与环境学院陕西西安710054

对采自大佛寺煤矿侏罗系中统延安组4上、4#煤的煤样,采用压汞、低温液氮吸附、扫描电镜等测试方法,系统分析大佛寺井田煤储层孔隙大小分布特征、孔隙类型、孔隙成因类型.研究表明,大佛寺井田4上、4#煤储层孔隙度为2.70％～6.30％,以小... 详细信息

对采自大佛寺煤矿侏罗系中统延安组4上、4#煤的煤样,采用压汞、低温液氮吸附、扫描电镜等测试方法,系统分析大佛寺井田煤储层孔隙大小分布特征、孔隙类型、孔隙成因类型.研究表明,大佛寺井田4上、4#煤储层孔隙度为2.70％～6.30％,以小孔为主（10～100nm）,孔隙类型以墨水瓶状或细颈瓶形孔为主,孔隙成因类型均属于原生孔中的组织孔.大佛寺井田4#煤储层裂隙发育（一般为5～20μm）,渗透性好,对煤层气开发有利.

关键词：大佛寺井田煤储层孔隙特征煤层气

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大佛寺井田煤层气储层伤害及其原因分析

资源与产业 2018年第4期20卷 47-51页

作者：高占胜杨波刘己胜陕西省煤层气开发利用有限公司陕西西安710119 陕西省煤层气工程技术研究中心陕西西安710119

利用X衍射、电镜扫描等方法,参照行业标准SY/T 5358—2010 《储层敏感性流动实验评价方法》,对大佛寺井田主力煤层气储层进行了速敏、水敏和压敏实验评价,以期减小大佛寺矿区煤层气开发过程中对储层的伤害,实现煤层气的高效开发。研究表... 详细信息

利用X衍射、电镜扫描等方法,参照行业标准SY/T 5358—2010 《储层敏感性流动实验评价方法》,对大佛寺井田主力煤层气储层进行了速敏、水敏和压敏实验评价,以期减小大佛寺矿区煤层气开发过程中对储层的伤害,实现煤层气的高效开发。研究表明,大佛寺井田煤储层速敏损害程度弱偏中,主要是煤粉运移所导致;水敏损害程度极大,高岭石在水中分散、运移和堵塞孔隙喉道,是影响储层水敏性的主要因素;压敏损害程度大,而且一旦受到围压伤害之后,即便围压恢复,渗透率恢复的概率也很小。由此建议,在煤层气井排采过程中,控制降液面强度和产液量,减小煤粉运移而导致的速敏效应,降低近井筒地带压敏伤害,使用接近于原煤层水矿化度的钻井液和压裂液,防止水敏伤害。

关键词：煤层气敏感性水敏速敏压敏大佛寺井田