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基于岩石物理约束的复杂致密砂岩储层叠前地震反演方法研究

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地球物理学进展 2024年

作者：张兵米洪刚刘红星徐伟史浩郭俊超中联煤层气有限责任公司

基于岩石物理约束的地震反演方法旨在针对复杂致密砂岩储层物性参数预测多解性强，导致储层刻画难度大以及优质储层优选不准等问题，以理论岩石物理建模和贝叶斯概率反演框架等手段，利用叠前地震数据和测井数据，开展复杂致密砂岩储层... 详细信息

基于岩石物理约束的地震反演方法旨在针对复杂致密砂岩储层物性参数预测多解性强，导致储层刻画难度大以及优质储层优选不准等问题，以理论岩石物理建模和贝叶斯概率反演框架等手段，利用叠前地震数据和测井数据，开展复杂致密砂岩储层物性参数的地震预测方法研究，实现复杂致密砂岩储层的精细表征，为复杂致密储层地震勘探提供技术支撑。由于复杂致密砂岩储层具有低孔低渗以及复杂的孔隙结构等特征，采用统一的孔隙结构假设，使得常规的岩石物理建模方法和传统的储层参数地震反演方法已不适用。因此，本文在岩石物理的基础上，推导了基于孔隙度、含水饱和度和孔隙纵横比表征的复杂致密砂岩储层地震反射系数方程。利用推导的反射系数方程，构建了基于岩石物理约束的贝叶斯叠前地震反演方法，该方法中通过使用贝叶斯线性理论，实现了复杂致密砂岩储层物性参数以及孔隙几何参数的直接估计。结果表明，一方面在岩石物理建模上，该方法对岩石物理参数的预测精度更高，另一方方面，利用该方法预测的物性结果与井上实测更加吻合，证明其在复杂致密砂岩储层物性地震预测方面的优势和准确性。

关键词：岩石物理致密砂岩储层叠前反演物性预测贝叶斯理论

基于层次分析灰色定权聚类的煤层气开发甜点预测方法——以柿庄北区块为例

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煤炭科学技术 2024年第5期52卷 166-175页

作者：张亚飞张松航邓志宇王瑞欣刘广景中联煤层气有限责任公司北京100016 中国地质大学(北京) 北京100083

随着煤层气产业的发展以及非常规油气勘探开发一体化的要求,当前煤层气的勘查评价工作逐渐由勘探选区向开发甜点选区推进。然而,受限于勘探开发阶段或资料占有程度,当前多数的选区评价体系对煤储层的可改性和煤层气的可采性考虑不足,在... 详细信息

随着煤层气产业的发展以及非常规油气勘探开发一体化的要求,当前煤层气的勘查评价工作逐渐由勘探选区向开发甜点选区推进。然而,受限于勘探开发阶段或资料占有程度,当前多数的选区评价体系对煤储层的可改性和煤层气的可采性考虑不足,在指导开发区井位优选或加密井方面效果不佳。基于沁水盆地柿庄北区块100余口煤层气参数井和开发井资料,分析区内3号煤层煤层气开发的资源条件、储层可改造性和煤层气可采性,采用层次分析和灰色定权聚类方法构建评价模型,评价了煤层气开发甜点区,为区内新井和加密井的部署提供依据。评价模型以煤层含气量、煤厚反映煤层气资源条件;综合考虑地应力环境和岩石力学性质,构建储层综合可改造性参数,评价储层可改造性;使用原始结构煤和碎裂煤占比、临储比和储层原始渗透率反映煤层气的可采性。每个参数采用word聚类方法分级,每个点位(每口井)计算出综合优度并排序,最终划分出煤层气开发甜点区。评价结果表明,研究区中部综合优度大于65的地区为进一步开展开发工作的甜点区。

关键词：煤层气柿庄北区块评价体系层次分析法灰色定权聚类开发甜点

鄂尔多斯盆地东缘深部煤层气高效开发理论技术体系

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煤炭学报 2024年第1期49卷 528-544页

作者：徐凤银聂志宏孙伟熊先钺徐博瑞张雷时小松刘莹刘世瑞赵增平王渊黄红星林海鲲中联煤层气国家工程研究中心有限责任公司北京100095 中国石油学会北京100724 中石油煤层气有限责任公司北京100028

针对深部煤储层埋藏深、渗透率低、应力环境复杂等开发难题,总结大宁—吉县区块近5 a勘探开发取得成果,明确了资源富集条件、有效改造体积、水平段长、良好储盖组合条件是气井高产关键因素。在“人造气藏”开发理论指导下,建立了地质-... 详细信息

针对深部煤储层埋藏深、渗透率低、应力环境复杂等开发难题,总结大宁—吉县区块近5 a勘探开发取得成果,明确了资源富集条件、有效改造体积、水平段长、良好储盖组合条件是气井高产关键因素。在“人造气藏”开发理论指导下,建立了地质-工程一体化背景下的深部煤层气高效开发技术体系:(1)基于储层资源条件、构造保存条件和工程改造条件三大类11项指标,建立深部煤层气地质工程开发甜点评价标准;(2)基于微幅构造刻画、多尺度裂缝预测、三维地质模型构建等技术,形成“地质+工程”全要素定量化、可视化表征的煤储层精细评价技术;(3)按照“地质小尺度、三维地震微尺度、轨迹走靶体、少调快钻”导向思路,形成以钻前轨迹精优设计、精准入靶及靶后微调为核心的三阶段地质工程一体化导向技术;(4)按照实现资源动用和采收率最大化为目标,形成“地应力场、天然裂缝场、人工裂缝场、井型与方位、井网井距”五位一体井网优化设计技术;(5)依据深部煤层气赋存特征、渗流机理和气井生产特征,形成以产量不稳定分析法为主,经验产量递减法、数值模拟法和经验类比等多方法结合的气井产能评价及EUR预测技术;(6)遵循“四位一体”精准选段和“井间交错+段内差异化”设计原则,形成以构建人造气藏为目标的大规模体积压裂技术;(7)根据气井气水变化特征,形成全生命周期不同生产阶段排采优化控制技术;(8)结合当前AI技术进展与深部煤层气开发规律、集输等特征,探索了地质、工程、地面等多专业一体化协同环境下集输和数智化技术。在这一成果指导下,已投产29口水平井生产初期日产量5×10^(4)~16×10^(4) m^(3),平均10.2×10^(4) m^(3),区块日产气量突破300万m^(3),对加快鄂尔多斯盆地东缘深部煤层气规模上产具有重要指导意义,也为同类资源高效开发建立了参考标准。

关键词：深部煤层气鄂尔多斯盆地东缘大宁—吉县区块高效开发理论技术体系

鄂尔多斯盆地临兴中区盒7—盒8段有效储层物性下限及主控因素

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特种油气藏 2024年第2期31卷 66-75页

作者：赵霏王令波吴鹏徐延勇中联煤层气有限责任公司山西吕梁033200

针对临兴地区盒7—盒8段有效储层物性下限不明确的问题,基于物性数据、测井解释成果、试气资料、沉积相、铸体薄片等,综合累积频率法、采气指数法、交会图分析法开展了有效储层发育主控因素分析。研究表明:盒7、盒8段孔隙度下限值分别为... 详细信息

针对临兴地区盒7—盒8段有效储层物性下限不明确的问题,基于物性数据、测井解释成果、试气资料、沉积相、铸体薄片等,综合累积频率法、采气指数法、交会图分析法开展了有效储层发育主控因素分析。研究表明:盒7、盒8段孔隙度下限值分别为6.0%、5.5%,渗透率下限值分别为0.05、0.04 mD。有效储层受沉积、成岩、构造作用综合控制,沉积作用控制了储层的空间展布和发育规模,是影响储层物性的主要因素;成岩作用对储层物性的影响较为复杂,其中,压实作用加剧了储层致密化程度,溶蚀作用产生的次生溶孔有利于有效储层的形成,胶结作用对有效储层发育的影响具有两面性;后期构造作用有利于形成构造成因微裂缝且促进矿物溶蚀,对改善局部储层的连通性具有积极意义。该研究对于临兴地区有效储层预测以及煤系地层油气勘探具有一定的启示作用。

关键词：有效储层物性下限主控因素下石盒子组临兴中区

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深部煤层气水平井各段产出贡献及其主控因素——以鄂尔多斯盆地东缘大宁—吉县区块为例

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天然气工业 2024年

作者：闫霞熊先钺李曙光黄力王峰孙雪冬郭乐乐冯延青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

在“双碳”目标背景下，实现深部煤层气高效开发、甲烷管控或近零排放具有极其重要的战略意义。但深部煤层气水平井各段产出贡献不清、主控因素不明，制约了煤层气单井产能提升和降本增效。为此，以鄂尔多斯盆地东缘大宁—吉县区块地区... 详细信息

在“双碳”目标背景下，实现深部煤层气高效开发、甲烷管控或近零排放具有极其重要的战略意义。但深部煤层气水平井各段产出贡献不清、主控因素不明，制约了煤层气单井产能提升和降本增效。为此，以鄂尔多斯盆地东缘大宁—吉县区块地区为例，通过示踪剂监测技术，获得了深部煤层气水平井各段差异认识，提出了基于深部煤层气“地质—工程”甜点系数的模型构建方法、“黑金”靶体和“地质—工程”甜点分类评价标准，构建了沿水平井“地质—工程”甜点模型，提取了11项地质因素和10项工程因素开展“定性+定量”评价，明确了深部煤层气水平井各段产出贡献的主控因素。研究结果表明：(1)深部煤层气水平井各井段的产出差异大，各井段产气量贡献率介于2.2%～25.3%，同一口井各井段产气量差异最高达11.5倍。(2)明确了影响水平井各井段产出主控因素是钻遇Ⅰ、Ⅱ类“地质—工程”甜点情况和压裂改造规模；钻遇Ⅰ类和Ⅱ类甜点长度占水平井长度的63.7%，其中采用相对更高规模压裂设计的Ⅰ、Ⅱ类甜点段仅占37.5%，却贡献了单井59.2%的累计产气量。(3)影响高产段的离散型因素，裂缝形态以均匀缝为主；构造曲率以正曲率和零曲率为主；媒岩类型以光亮煤和半亮煤为主。(4)利用斯皮尔曼相关系数法、层次分析法和梯度提升树法定量确定的主控因素，与基于甜点模型得到的认识一致。结论认为，研究认识为深部煤层气水平井甜点评价、“黑金”靶体钻遇率提高、压裂段簇差异化设计、施工方案优化等方面提供了新认识、新方法和新思路。

关键词：鄂尔多斯盆地深部煤层气水平井示踪剂监测产出剖面主控因素甜点机器学习

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煤储层含气性深度效应与成藏过程耦合关系

煤田地质与勘探 2024年第2期52卷 52-59页

作者：陈世达侯伟汤达祯李翔许浩陶树李松唐淑玲中国地质大学(北京)能源学院北京100083 国家煤层气工程中心煤储层物性实验室北京100083 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

埋深是影响煤层气富集程度的综合要素,理解含气性深度效应是认识深浅部煤层气赋存状态与聚集机制的重要基础。基于煤层气勘探现状,在剖析鄂尔多斯盆地东缘煤层气探井资料的基础上,综合常规-非常规油气成藏地质学理论,探讨了煤层含气量... 详细信息

埋深是影响煤层气富集程度的综合要素,理解含气性深度效应是认识深浅部煤层气赋存状态与聚集机制的重要基础。基于煤层气勘探现状,在剖析鄂尔多斯盆地东缘煤层气探井资料的基础上,综合常规-非常规油气成藏地质学理论,探讨了煤层含气量、饱和吸附量、含气饱和度深度效应及其与成藏过程的耦合关系。煤层气成藏是构造沉降阶段生烃供气和回返抬升阶段相态转化、逸散的耦合结果,体现为自封闭成藏和浮力成藏的深度耦合,含气性变化存在饱和吸附量转折和游离气滞留两个关键深度界限,且二者不具备绝对同步性:(1)饱和吸附气量是煤在特定温压条件下的固有属性,不受保存条件的严格限制,其随深度的演化过程是控制相态转换的基础,压力梯度和变质程度补偿效应会引起现今区域饱和吸附量转折深度(带)的明显滞后。(2)游离气的运聚成藏与改造定型受控于地层回返抬升阶段的遮盖条件,涉及埋深-构造-水动力场三元耦合效应及浮力、储盖层毛管力的综合影响,抬升幅度小且改造强度弱时方可具备游离气滞留保存条件,滞留深度以浅地层封闭性降低,游离气普遍散失。鄂尔多斯盆地东缘柳林-延川南一带煤层总含气量随埋深增大近乎线性增高,深部收敛趋势不明显,不同变质程度煤理论饱和吸附量转折深度为1600~2200 m,但煤阶的区域分异致使原位饱和吸附量随埋深持续增大;大宁-吉县区块游离气滞留临界深度约2000 m,2500 m处含气饱和度平均约120%,3000 m处含气饱和度预计可达136%。不同地区煤层气成藏背景和地质条件存在差异,含气性深度效应需具体分析,分析重点应聚焦于甲烷相态转换、地层封闭条件的时空演化对现今气、水分布的综合影响,以实现深部煤层气的分区分带评价和高效开发设计。

关键词：深部煤层气含气性转换深度补偿效应

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临兴区块深部煤层气井生产特征及影响因素

煤田地质与勘探 2024年第8期52卷 69-78页

作者：王志壮吴鹏孙强刘锐王令波中联煤层气有限责任公司北京100016

【目的】深部煤层气生产特征与中浅部煤层气生产特征具有明显区别,且同一区块内深部煤层气排采井也存在差异性。相关研究尚处于探索阶段,深入分析深部煤层气生产特征差异的影响因素对后续大规模开发阶段的产能预测与生产管理具有重要意... 详细信息

【目的】深部煤层气生产特征与中浅部煤层气生产特征具有明显区别,且同一区块内深部煤层气排采井也存在差异性。相关研究尚处于探索阶段,深入分析深部煤层气生产特征差异的影响因素对后续大规模开发阶段的产能预测与生产管理具有重要意义。【方法】为明确临兴区块深部煤层气生产特征及其影响因素,基于含气性、煤厚、埋深、水化学特征及压裂工艺等地质工程因素开展研究。【结果和结论】结果表明:(1)临兴区块深部煤层气井分为过饱和气藏自喷井、过饱和气藏排采井和欠饱和气藏排采井3类。(2)含气性是3种生产特征的主控因素,工区内1800~2000 m埋深的煤层气井含气量与稳产气量均相对较高。(3)欠饱和气藏排采井储层保存条件较差,水化学特征与其他两类井存在明显差异,导致其生产效果相对较差,且由于高矿化度和高碳酸氢根离子产生的管柱结垢与腐蚀导致排采不连续。(4)大规模压裂是提高气井产量的有效储层改造措施,压裂砂对裂缝的有效支撑是保障深部煤层气井高气量稳产的关键因素。上述成果明确了临兴区块深部煤层气生产特征差异影响因素,对研究区和邻近地区深部煤层气生产具有参考意义。

关键词：深部煤层气生产特征影响因素鄂尔多斯盆地东缘临兴区块

耦合大功率微波加热的煤炭地下气化CRIP工艺研究

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煤炭科学技术 2024年第5期52卷 324-334页

作者：葛腾泽王创业刘猛刘丹璐高尔斯吴松袁淑霞樊玉光中石油煤层气有限责任公司北京100028 中联煤层气国家工程研究中心有限责任公司北京100095 西安石油大学机械工程学院陕西西安710065

煤炭地下气化注入点可控后退(Controlled Retraction Injection Point,CRIP)工艺能够实现中深层煤炭资源的清洁高效原位开采,将我国富裕的煤炭资源转化为战略或缺的燃气资源。为取代CRIP工艺中氧气和点火液的注入、提高煤层气化反应活性... 详细信息

煤炭地下气化注入点可控后退(Controlled Retraction Injection Point,CRIP)工艺能够实现中深层煤炭资源的清洁高效原位开采,将我国富裕的煤炭资源转化为战略或缺的燃气资源。为取代CRIP工艺中氧气和点火液的注入、提高煤层气化反应活性,基于煤炭地下气化生产工艺和微波加热技术特点,创新提出了耦合大功率微波加热的煤炭地下气化CRIP工艺设计,将气化剂和微波发生器产生的微波经由连续油管注入到地下煤层并在目标气化区释放。通过理论分析和实验研究,从微波的产生、传输、释放、与煤层作用、以及产业发展模式等方面分析了该工艺设计在工程实践中面临的难题和解决方案。研究结果表明,耦合大功率微波加热的煤炭地下气化CRIP工艺在技术上是可行的;在煤炭地下气化过程中加热煤层所需的热量较大,大功率磁控管可以满足工业生产规模需求;微波能够通过双层连续油管镀铜的内管外壁和外管内壁间的环形空间远距离传输到地下煤层;微波频率越高,微波功率衰减越快,2450 MHz和915 MHz频率微波在双层连续油管中传输500 m时,其功率分别衰减至15.6%和32.1%,中深层煤炭地下气化应选用较低频率来远距离、低损耗输送微波;在双层连续油管前端的外管壁面上按一定规则割开缝隙,形成微波释能器,将微波从管线中泄漏出来辐射煤层;原煤在干燥、热解和燃烧阶段都能够较好地吸收微波能而被加热,在有氧条件下煤样温度升高到587℃时焦炭被点燃,最高温度可达1080℃;风光电−储能−煤炭地下微波气化融合产业模式能够充分利用绿色能源,实现中深层煤炭清洁高效原位开采。研究能够为微波辅助煤炭地下气化提供理论基础和技术支持。

关键词：煤炭地下气化注入点可控后退微波加热注入井系统

鄂尔多斯盆地东缘深部煤层气排采工艺技术进展与启示

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煤田地质与勘探 2024年第2期52卷 23-32页

作者：曾雯婷徐凤银张雷孙薇薇王倩刘印华余莉珠季亮曾泉树张康中石油煤层气有限责任公司北京100028 中联煤层气国家工程研究中心有限责任公司北京100095 中国石油学会北京100724 中国石油大学(北京) 北京102299

相比中浅部煤层气,深部煤层气煤体结构较好、地层压力高、游离气占比较高、矿化度高、CO_(2)含量高,实施大规模压裂投产后,初期可自喷,生产参数各阶段变化大,要求排采主体工艺技术边界宽;相比页岩气和致密气,由于产出机理不同、游离气... 详细信息

相比中浅部煤层气,深部煤层气煤体结构较好、地层压力高、游离气占比较高、矿化度高、CO_(2)含量高,实施大规模压裂投产后,初期可自喷,生产参数各阶段变化大,要求排采主体工艺技术边界宽;相比页岩气和致密气,由于产出机理不同、游离气占比相对较低,深部煤层气表现出自喷周期较短,需及时辅助排水采气措施,气井长期处于解吸主控的低产阶段。以鄂尔多斯盆地东缘大宁-吉县区块为例,基于深部煤储层地质特征,系统分析深部煤层气排采过程中应力敏感效应、速度敏感性、结垢堵塞、贾敏效应、游离气占比等影响因素及其特征,指出深部煤层气排采过程中存在游离气与解吸气转化时限不明、高矿化度水及CO_(2)造成腐蚀和结垢问题突出、水平井检泵周期短等排采技术与工艺难点。为了最大限度降低井底压力、促进煤层气解吸、提高单井EUR,提出了现阶段最为适合水平井生产且经济效益最佳的水力射流泵举升工艺;提出了深部煤层气迈向绿色智慧气田开发的排采技术与举升工艺研究方向,包括加强地质工程一体化研究,建立高效排采制度,探索和试验无杆泵一体化排采工艺等。

关键词：鄂尔多斯盆地深部煤层气排采制度举升工艺绿色智慧气田