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深部煤层气储层改造技术迭代升级历史与发展方向—以鄂尔多斯盆地东缘大吉区块为例

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煤炭科学技术 2025年

作者：徐凤银甄怀宾李曙光王峰张雷王玉斌余维初朱卫平徐博瑞杨贇赵海峰白坤森中联煤层气国家工程研究中心有限责任公司中石油煤层气有限责任公司长江大学中国石油大学(北京)

2019年，中石油煤层气公司通过对位于鄂尔多斯盆地东缘大吉区块埋藏深度大于2000m的深部8号煤层，实施了储层改造适应性技术攻关，取得深部煤层气实现效益开发的颠覆性突破，有力地推动全国加快深部煤层气勘探开发进程，由此带动中国煤... 详细信息

2019年，中石油煤层气公司通过对位于鄂尔多斯盆地东缘大吉区块埋藏深度大于2000m的深部8号煤层，实施了储层改造适应性技术攻关，取得深部煤层气实现效益开发的颠覆性突破，有力地推动全国加快深部煤层气勘探开发进程，由此带动中国煤层气产业进入发展史上最佳时期。五年多来的实践证明，储层改造技术进步和迭代升级是推动深部煤层气效益开发和增储上产的关键技术路径。本文针对深部煤层气实现效益开发以来储层改造技术所经历的阶段与迭代历程，系统梳理出体积酸化、大规模体积、超大规模体积、地质工程一体化精益等4种压裂迭代技术，并对其分别进行了实施效果评价，也对相应压裂液体系性能进行了简要分析。从追求基质改造到大规模缝网形成，从追求极限改造体积到井网缝网精益弥合，逐步上升到多种储层改造的新技术和先进理念，将基于地质特征的精细化压裂设计在实践中应用，取得显著效果；指出深部煤储层改造仍面临5方面问题挑战和优化空间，包括：超大规模压裂水资源消耗及返排液处理难度大、智能化压裂模式攻关、协同压裂方法尚不成熟、深部中低阶煤层压裂技术体系亟需建立、压裂液功能仍不完善等。针对存在的问题和挑战，提出6大发展方向：①深化推动减水压裂；②开展鱼骨水平井+基质酸化大规模减水增产技术攻关；③加大实现人工智能技术在智能化压裂和压后评估中的应用突破；④开展基于井组缝网弥合协同压裂工艺研发和应用；⑤加强深部中低阶煤储层改造技术体系研发和实践；⑥研发进一步实现降本增效和提高深部煤层气采收率的新压裂材料。

关键词：深部煤层气储层改造压裂技术迭代升级压裂液地质工程一体化

基于有效孔隙度的深部煤层游离气含量预测模型

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中国矿业大学学报 2025年第1期54卷 161-171页

作者：史锐边利恒张伟马壮焦嘉慧申建中国矿业大学煤层气资源与成藏过程教育部重点实验室江苏徐州221008 中国矿业大学资源与地球科学学院江苏徐州221116 中石油煤层气有限责任公司北京100028

游离气含量是深部煤层气勘探开发中重要的指标,对于评价深部煤层气开发潜力具有重要的理论意义和工程价值.针对现有的游离气计算模型的局限性,通过分析深部储层条件下煤孔隙压缩特性,结合游离气赋存特征,构建了基于孔隙压缩特性的深部... 详细信息

游离气含量是深部煤层气勘探开发中重要的指标,对于评价深部煤层气开发潜力具有重要的理论意义和工程价值.针对现有的游离气计算模型的局限性,通过分析深部储层条件下煤孔隙压缩特性,结合游离气赋存特征,构建了基于孔隙压缩特性的深部煤层游离气含量预测模型.研究结果表明:煤层游离气含量主要受气体状态相关因素(储层温度、储层压力、气体压缩因子)和有效孔隙度这2项因素的影响;储层温度、储层压力、气体压缩因子控制气体状态影响含气量大小;有效孔隙度(考虑孔隙压缩、水分所占孔隙体积)控制游离气储集空间的大小.随着埋深的增大,大宁—吉县区块游离气含量呈现出先增大后逐渐稳定的特征.在同一层煤层厚度范围内,孔隙度是影响游离气含量的主要因素,在计算游离气含量的过程中需要考虑孔隙压缩特征以及含水性的影响.随着埋深的增大,不同煤级煤游离气含量均逐渐增大,且增大的速率随着埋深逐渐降低.本研究实现了在考虑孔隙压缩特征以及水分所占孔隙体积条件下开展深部煤层游离气含量准确预测的目标,以期为深部煤层气勘探开发提供更为准确的储层物性参数.

关键词：深部煤层气孔隙压缩性含水性游离气预测模型

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深部煤层气勘探开发关键实验技术及发展方向

煤田地质与勘探 2025年第1期53卷 128-141页

作者：闫霞徐凤银熊先钺王峰李春虎张纪远徐博瑞成前辉胡雄朱学光梁为袁朴冯延青魏振吉中联煤层气国家工程研究中心有限责任公司北京100095 中石油煤层气有限责任公司北京100028 中国石油大学(华东) 深层油气全国重点实验室山东青岛266580 中国石油大学(华东)石油工程学院山东青岛266580

【目的】深部煤层气开发具有见气快、单井产量高、资源分布连续稳定等优势,成为天然气增储上产的重要方向,但其勘探开发技术仍面临诸多难题,深部煤层气地质储层特征与工程评价、气水赋存特征与开发机理、生产制度制定和提高采收率方法... 详细信息

【目的】深部煤层气开发具有见气快、单井产量高、资源分布连续稳定等优势,成为天然气增储上产的重要方向,但其勘探开发技术仍面临诸多难题,深部煤层气地质储层特征与工程评价、气水赋存特征与开发机理、生产制度制定和提高采收率方法等方面的关键实验技术研究薄弱。【进展总结】针对深部煤层和煤层气特点,提出了深部煤层在大尺寸煤样采集、高温高压高应力原位条件、亚纳米−纳米级微孔高精度表征与解吸、含气量准确测定4大方面的挑战,系统分析了深部煤多尺度孔裂隙表征、吸附性和含气性评价、煤岩力学特征及裂缝扩展规律、压后流体赋存−产出开发动态规律等实验技术进展与难点。【展望】针对性提出深部煤层气开发及煤炭原位转化实验的7个发展方向:(1)适用于特低孔、特低渗深部煤层小于2 nm微孔结构的清晰直接观测技术、“微孔大量发育−介孔少−宏孔多”的全孔径多尺度拼接技术及孔裂隙连通结构评价技术;(2)考虑高温高压原位环境下深部煤层润湿性、压裂液侵入、高矿化度影响的原煤等温吸附测试技术;(3)具有高保压率和高保温率、气量可位置追溯的密闭取心装置和原位保压取心技术;(4)高温、高压等多场耦合作用下,基于“纳米科学”的深部煤层微孔气水赋存评价技术和“纳米−微米−毫米”多尺度解吸−扩散−渗流实验技术;(5)适用于深部煤层高应力、低弹性模量、高泊松比特点的原位条件多功能力学实验设备研制及测试技术;(6)适用于提高深部煤层气采收率的储层赋能(微波、激光、电热)、激励增渗改造(电磁脉冲、脉冲超声波、可控冲击波)、注CO_(2)驱替、超临界CO_(2)机械脉动联合等实验技术;(7)适用于深部煤炭原位转化/利用的热解、煤炭地下气化、地热利用、CO_(2)地质封存等实验技术。分析认为,深部煤层气勘探开发的客观需求亟需建立相关实验技术的操作流程标准与规范,以期实现“绿色环保、增渗、促解吸、CO_(2)封存”多重功效,为深部煤层气和深部煤炭的高效开发利用提供重要支持,助力实现“双碳”目标。

关键词：深部煤层气实验亚纳米−纳米孔裂隙表征原位赋存解吸渗流含气量测试提高采收率

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深部煤层气勘探开发关键实验技术及发展方向

煤田地质与勘探 2025年

作者：闫霞徐凤银熊先钺王峰李春虎张纪远徐博瑞成前辉胡雄朱学光梁为袁朴冯延青魏振吉中联煤层气国家工程研究中心有限责任公司中石油煤层气有限责任公司中国石油大学(华东)深层油气全国重点实验室山东中国石油大学(华东)石油工程学院

【目的】深部煤层气开发具有见气快、单井产量高、资源分布连续稳定等优势，成为天然气增储上产的重要方向，但其勘探开发技术仍面临诸多难题，深部煤层气地质储层特征与工程评价、气水赋存特征与开发机理、生产制度制定和提高采收率方... 详细信息

【目的】深部煤层气开发具有见气快、单井产量高、资源分布连续稳定等优势，成为天然气增储上产的重要方向，但其勘探开发技术仍面临诸多难题，深部煤层气地质储层特征与工程评价、气水赋存特征与开发机理、生产制度制定和提高采收率方法等方面的关键实验技术研究薄弱。【进展总结】针对深部煤层和煤层气特点，提出了深部煤层在大尺寸煤样采集、高温高压高应力原位条件、亚纳米-纳米级微孔高精度表征与解吸、含气量准确测定等4大方面的挑战，系统分析了深部煤多尺度孔裂隙表征、吸附性和含气性评价、煤岩力学特征及裂缝扩展规律、压后流体赋存–产出开发动态规律等实验技术进展与难点。【展望】针对性提出深部煤层气开发及煤炭原位转化实验的7个发展方向：（1）适用于特低孔、特低渗深部煤层小于2 nm微孔结构的清晰直接观测技术、“微孔大量发育–介孔少–宏孔多”的全孔径多尺度拼接技术及孔裂隙连通结构评价技术；（2）考虑高温高压原位环境下深部煤层润湿性、压裂液侵入、高矿化度影响的原煤等温吸附测试技术；（3）具有高保压率和高保温率、气量可位置追溯的密闭取心装置和原位保压取心技术；（4）高温、高压等多场耦合作用下，基于“纳米科学”的深部煤层微孔气水赋存评价技术和“纳米–微米–毫米”多尺度解吸–扩散–渗流实验技术；（5）适用于深部煤层高应力、低弹性模量、高泊松比特点的原位条件多功能力学实验设备研制及测试技术；（6）适用于提高深部煤层气采收率的储层赋能（微波、激光、电热）、激励增渗改造（电磁脉冲、脉冲超声波、可控冲击波）、注CO2驱替、超临界CO2机械脉动联合等实验技术；（7）适用于深部煤炭原位转化/利用的热解、煤炭地下气化、地热利用、CO2地质封存等实验技术。分析认为，深部煤层气勘探开发的客观需求亟需建立相关实验技术的操作流程标准与规范，以期实现“绿色环保、增渗、促解吸、CO2封存”多重功效，为深部煤层气和深部煤炭的高效开发利用提供重要支持，助力实现“双碳”目标。

关键词：深部煤层气实验亚纳米–纳米孔裂隙表征原位赋存解吸渗流含气量测试提高采收率

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基于快中子散射截面的气层评价方法及其应用

测井技术 2025年第1期49卷 88-96,129页

作者：揭志军马晓静蔡文浙刘世伟石耀邱飞吕黎明梁国武中海油田服务股份有限公司油田技术事业部河北廊坊065201 中联煤层气有限责任公司北京100011

山西某地区致密砂岩气藏储层具有低孔隙度低渗透率的特点,其孔隙结构、电阻率与气和水之间的关系复杂,储层特性导致以传统电阻率测井为主的气层解释评价方法受到挑战,亟需寻求一种适应这种复杂储层、复杂井况的气层评价方法。该文基于... 详细信息

山西某地区致密砂岩气藏储层具有低孔隙度低渗透率的特点,其孔隙结构、电阻率与气和水之间的关系复杂,储层特性导致以传统电阻率测井为主的气层解释评价方法受到挑战,亟需寻求一种适应这种复杂储层、复杂井况的气层评价方法。该文基于小直径脉冲中子饱和度测井仪-储层评价仪(Reservoir Evaluation Tool,RET),采用快中子散射截面(Fast Neutron Cross Section,FNXS)方法来评价气层。利用了快中子散射截面值对气体敏感而对非气体不敏感的特征,在复杂的孔隙结构条件下通过蒙特卡罗数值模拟获取快中子散射截面表征公式,在标准刻度井中验证了快中子散射截面表征公式正确性,实现了储层含气饱和度的计算;并通过现场试气验证了该方法的准确性,同时通过对区块内多口井的数据分析,建立了适用于该区块的快中子散射截面表征泥质校正公式,进一步提升了含气饱和度计算精度,并形成了该区块初步气层评价标准。实践证明基于RET仪器采用快中子散射截面方法能够在复杂地层、复杂井况条件进行气层快速识别,经过泥质校正后快中子散射截面表征更加准确,含气饱和度计算精度更高,该研究有效指导了研究区块致密气的勘探与评价。对FNXS方法的深入研究表明该方法亦可在常规含气储层中推广使用。

关键词：致密砂岩气脉冲中子饱和度测井快中子散射截面气水评价蒙特卡罗模拟

新疆准噶尔盆地白家海凸起深部煤层气不同赋存态分配规律

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中国矿业大学学报 2025年第1期54卷 127-137页

作者：杨兆彪李存磊郭巧珍王彬刘常青屈怀林梁宇辉王钰强中国矿业大学煤层气资源与成藏过程教育部重点实验室江苏徐州221008 中国石油新疆油田分公司勘探开发研究院新疆克拉玛依834000

深部煤层气与浅部煤层气相比,其最大区别是煤层气赋存态中游离气的增加,游离态甲烷资源量成为了深部煤层气资源增量的重要贡献者.在煤层气不同赋存态分配规律上,低煤阶储层明显有别于中高煤阶储层.本文以新疆油田在准噶尔盆地白家海凸... 详细信息

深部煤层气与浅部煤层气相比,其最大区别是煤层气赋存态中游离气的增加,游离态甲烷资源量成为了深部煤层气资源增量的重要贡献者.在煤层气不同赋存态分配规律上,低煤阶储层明显有别于中高煤阶储层.本文以新疆油田在准噶尔盆地白家海凸起西山窑组实施的最新的深部煤层气评价井为分析基础,基于变温压孔渗试验和变温压平衡水等温吸附试验,结合数学建模,研究了低煤阶储层深部煤层气不同相态的分配规律.采用S-DR模型,考虑甲烷吸附态密度在温压场下的变化,结合变温压等温吸附试验测试数据,构建了白家海凸起吸附态含量预测公式;基于构建的温压控制下的孔隙度预测公式,耦合温压场控制下煤层气相态密度变化,形成了不同赋存含气量预测图版.结果显示:白家海凸起低煤阶煤层气储层由于储渗系统相对较好,含气性存在明显的“3个临界深度”,即吸附气、游离气和总含气量均存在临界深度.吸附气临界深度位于900 m左右,其含量可达到11 m^(3)/t.游离气含量临界深度,位于2500~2600 m,其含量可达到9 m^(3)/t.其中,总含气量临界深度,位于1500 m左右,其含量可达到18 m^(3)/t.在2400 m左右,游离气占比达到50%,之后随埋深增加逐渐增大,在埋深达5000 m时,游离气占比可达到80%.这一结果是深部温压控制下,吸附态密度、游离态密度和孔隙度变化耦合的结果,孔隙度随埋深的逐渐衰减,造成赋存空间的缩小,使得游离气同样存在“临界深度”.白家海凸起煤层气具有“低煤阶、高含气量、高游离气占比和高饱和度”的“一低三高”的富集特征.综合考虑资源规模和资源构成,1500~2600 m是本区域最优开发深度范围,在此范围,总含气量高(15~18 m^(3)/t),游离气占比在40%~55%之间,具有良好的可采潜力.

关键词：低煤阶深部煤层气相态分配准噶尔盆地白家海凸起

深部煤层气产业升级与“八个一体化”体系的建立

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石油学报 2025年第02期 289-305页

作者：徐凤银熊先钺侯伟王峰马鹏飞张雷云箭喻岳钰闫霞徐博瑞李建伟代由进曾雯婷王勃甄怀宾王渊李忠百邓钧耀中联煤层气国家工程研究中心有限责任公司成都理工大学能源学院(页岩气现代产业学院) 油气藏地质及开发工程全国重点实验室(成都理工大学) 中石油煤层气有限责任公司中国石油冀东油田公司中国石油集团安全环保技术研究院有限公司应急管理部信息研究院

近年来，深部煤层气勘探开发取得重大突破，带动煤层气产业进入史上最佳发展时期，但其产业规模快速提升仍面临许多难题与挑战。为推动深部煤层气勘探开发全面升级，推进煤层气大产业发展战略，保障能源安全和实现“双碳”目标，系统分... 详细信息

近年来，深部煤层气勘探开发取得重大突破，带动煤层气产业进入史上最佳发展时期，但其产业规模快速提升仍面临许多难题与挑战。为推动深部煤层气勘探开发全面升级，推进煤层气大产业发展战略，保障能源安全和实现“双碳”目标，系统分析了深部煤层气的产业现状、理论与技术进展、产业升级战略和面临挑战。研究认为，深部煤层气产业升级内涵包括理论技术成熟、开发效益提升、投资信心坚定和规模快速扩大4个方面，在政策支持与引导、技术创新与突破、基础设施建设与完善、人才培养与引进、产业链协同发展和环境保护与可持续发展6个方面具备基础条件，目前面临的主要挑战包括地质条件特殊性、理论技术难题增多、政策与经济性、安全生产与环境保护。从技术、经济与管理出发，针对深部煤层气产业升级系统提出了涵盖勘探开发、地质工程、理论技术、地下地面、产学研用、投资效益、大数据人工智能、战略策略的“八个一体化”战略体系。勘探开发与地质工程一体化可以实现地质勘探与工程设计紧密结合，优化勘探开发流程，提高勘探开发效率;理论技术与产学研用(科研生产)一体化可以实现理论研究与技术创新结合，促进科研成果的快速转化和生产应用，提升整体技术水平，增强技术创新能力;地下地上一体化可以实现地下开发与地面设施协调配合，确保全过程安全环保;投资效益与大数据人工智能一体化可以实现资源配置优化，降低开发成本;通过实践应用，可以实现勘探开发效率的明显提升;形成由政府组织、企业主导的运行机制，制定并执行一套协调一致、相互支撑的战略发展目标和对应策略，且实践效果显著。未来要实现深部煤层气产业升级，应做到“五强化、三落实”，即强化技术创新和研发投入、强化产业链上下游合作与协同、强化安全环保管理、强化国际合作与交流、强化政策支持和引导;持之以恒落实“以技术创新为主体，以资源、技术、人才、政策和投资五位一体、协同创新”协同配套，有效落实“深部煤层气革命”工程，逐步落实“八个一体化”战略体系，推动产业升级发展。

关键词：深部煤层气勘探开发地质工程技术、经济与管理体系一体化产业升级