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中国煤层气商业开发典型案例及启示

煤炭科学技术 2025年

作者：李勇熊先钺徐立富徐凤银张伟祺谢金峰李昀中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院中石油煤层气有限责任公司中联煤层气国家工程研究中心有限责任公司中海油研究总院有限责任公司

我国煤层气资源具有地域分布广、时域跨度大、品位差异大、地质条件复杂等特征，建立适合差异地质特征的煤层气开发体系能够降低开采难度，推动产业发展。通过系统总结分析30多年来我国煤层气商业开发典型案例，包括潘庄浅部高阶煤、保... 详细信息

我国煤层气资源具有地域分布广、时域跨度大、品位差异大、地质条件复杂等特征，建立适合差异地质特征的煤层气开发体系能够降低开采难度，推动产业发展。通过系统总结分析30多年来我国煤层气商业开发典型案例，包括潘庄浅部高阶煤、保德浅部中低阶煤、延川南中深煤层、大宁—吉县深煤层和潘河多薄煤层的地面气井开发，以及两淮、晋城和松藻矿区的井下气体（瓦斯）抽采，取得主要认识如下：（1）潘庄、潘河浅部高阶煤含气量高、渗透率较高、水动力较弱，发育向斜—水文控气模式，形成浅部高阶煤单/多支水平井单层开发模式；针对薄—超薄煤层多层综合含气特征，形成直井多组合立体开发模式；（2）保德低阶煤含气饱和度高、构造稳定且存在生物气补给，发育正向构造—水文控气模式，形成了浅部中低阶煤大平台丛式井合层开发模式；（3）延川南煤层埋藏相对较深、低孔低渗低压、水动力弱，形成中深煤层有效支撑—精细排采开发模式；（4）大宁-吉县西部煤层埋深大、低孔低渗、游离气含量高、水动力弱，形成了深煤层体积压裂—水平井开发模式；（5）两淮矿区发育松软低透气性高瓦斯煤层群，形成中远距离保护层卸压井上下立体开发技术；晋城矿区发育高透气性高瓦斯原生结构煤，形成中厚硬煤层四区联动井上下立体开发技术；松藻矿区发育松软低渗突出煤层群，形成了近距离三区配套三超前增透开发技术。我国煤层气开发突破了深度极限、厚度下限、单类型气体开发和复杂构造背景局限，形成了中国特色煤层气开发地质理论认识。西北和东北地区中低煤阶煤层气、南方复杂构造区煤层气、大型盆地腹部深—超深煤层气开发潜力仍有待进一步挖掘。我国煤层气开发在不同埋深、煤阶、厚度和构造背景下均实现了显著突破，有望推动和引领全球煤层气产业发展新格局。

关键词：深层煤层气浅层煤层气瓦斯抽采薄煤层体积压裂富集模式开发模式

智能相控波形指示反演技术及其在煤系地层薄砂岩预测中的应用

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石油物探 2025年第1期64卷 129-137页

作者：童姜楠孙雄伟王峰李忠百黄力常益行陈彤张艺馨金国钰陈彦虎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 北京中恒利华石油技术研究所北京100102

针对煤系地层薄砂岩预测的难题,在精细分析地震波形与测井曲线关系的基础上,建立了基于地震波形横向相似性分析的智能相控波形指示反演技术。首先,按照相似性原理建立了不同的地震波形样本组,建立表征不同地震相类型的多个贝叶斯反演模... 详细信息

针对煤系地层薄砂岩预测的难题,在精细分析地震波形与测井曲线关系的基础上,建立了基于地震波形横向相似性分析的智能相控波形指示反演技术。首先,按照相似性原理建立了不同的地震波形样本组,建立表征不同地震相类型的多个贝叶斯反演模型。其次,对每个样本组的测井曲线进行滤波,提取低频共性结构作为贝叶斯反演的先验信息,建立地震反演高分辨率初始模型。最后,通过不断修正初始模型,并利用实际地震数据进行验证,获得高分辨率的反演结果。正演模型验证结果显示,智能相控波形指示反演技术能够准确预测厚度为3 m的煤系地层薄砂岩,证明了该反演方法的合理性和反演结果的准确性。鄂尔多斯盆地D地区煤系地层薄砂岩反演实例表明,智能相控波形指示反演技术对煤系地层薄砂岩预测精度达到了2~4 m,后验井反演符合率达到86.96%,为煤系地层薄砂岩预测提供了一种全新的思路。

关键词：智能相控波形指示反演地震波形煤系地层薄砂岩预测贝叶斯反演小波变换

煤系含水层及多煤层合采水来源判识方法——以山西保德区块为例

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中国矿业大学学报 2025年第1期54卷 115-126页

作者：张庆丰张继坤李子玲姚艳斌杜丰丰孙晓光郝帅李军辉中石油煤层气有限责任公司北京100028 中国地质大学(北京)能源学院北京100083 煤层气开发利用国家工程研究中心煤储层物性实验室北京100083

煤层气多层合采成功与否的关键在于对各产层产水来源与产气贡献的精确判识.现有排采水来源判识方法的不足,给多煤层合采井的产层组合优化及排采工作制度制定带来较大挑战.为此,本文以保德区块85口煤层气井勘探开发与水化学测试资料为基... 详细信息

煤层气多层合采成功与否的关键在于对各产层产水来源与产气贡献的精确判识.现有排采水来源判识方法的不足,给多煤层合采井的产层组合优化及排采工作制度制定带来较大挑战.为此,本文以保德区块85口煤层气井勘探开发与水化学测试资料为基础,确定了含水层层位,阐述了排采水类型划分依据.应用主成分分析法(PCA)与Bayes判别法,构建了多煤层排采水来源判识模型,形成了“含水层判识、排采水类型划分、排采水来源判识”的多煤层合采水来源判识系列方法.基于27个排采水样的应用,验证了该模型的准确性,解析了合层排采水来源不同情况下的层间干扰强弱.结果表明:4+5号煤层顶板与8+9号煤层顶底板含水层发育稳定、厚度大,对煤层气井生产影响较大.排采水类型划分与排采水来源判识模型均能够进行排采水来源分析.其中排采水类型划分是基于地质工程背景特征,初步定性划分排采水来源,适用于煤层气井全生命周期补给水来源判识;而排采水来源判识模型是结合产出水常规离子特征来进一步动态识别排采水来源,对合层排采层间干扰强弱分析具有一定指示意义.合层开发井排采水来源若为单一煤层水,层间干扰剧烈,产气效果差;若为合采煤层与含水层混合水,层间干扰较强,产气效果一般;若为合采煤层水,层间干扰弱,产气效果较好.该研究为合层排采水来源判识提供了一种可行方法,为多煤层合采层间干扰程度评价、排采设备及排采工作制度调整提供依据.

关键词：煤层气排采水来源判识主成分分析法 Bayes判别法层间干扰

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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

煤储层流体特征、聚气主控因素及富气模式——以鄂尔多斯盆地中东部上古生界为例

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石油勘探与开发 2025年

作者：陈世达汤达祯侯伟黄道军李永州虎建玲许浩陶树李松唐淑玲中国地质大学(北京)能源学院国家煤层气工程中心煤储层物性实验室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长庆油田分公司勘探开发研究院

基于鄂尔多斯盆地中东部探井岩心的测试化验资料，结合构造、埋深及流体地球化学分析，揭示煤储层流体特征、聚气主控因素及富气模式。研究表明：（1）1 500～1 800 m深度段为中浅层开放型流体系统和深层封闭型流体系统的临界转换深度带... 详细信息

基于鄂尔多斯盆地中东部探井岩心的测试化验资料，结合构造、埋深及流体地球化学分析，揭示煤储层流体特征、聚气主控因素及富气模式。研究表明：（1）1 500～1 800 m深度段为中浅层开放型流体系统和深层封闭型流体系统的临界转换深度带，1 500 m以浅水侵改造强度大，储层压力梯度分布离散，甲烷气存在不同程度的次生生物成因气混入，整体呈富含水、吸附气欠饱和特征；1 800 m以深极低渗储层自封闭，水动力侧向封堵和致密盖层围限共同作用形成封闭型流体系统，系统内地表径流入渗微弱，流体次生改造程度低，压力梯度相对统一，大部分层段吸附气含气饱和度超过100%，游离气含量主要为1～8 m3/t，个别层段可超过10 m3/t;（2）在深部地层温压环境约束下，煤储层聚气能力受控于煤岩煤质、储盖组合和构造位置主导的储集性、润湿性和封闭性，高变质程度、低灰分产率煤和灰岩、泥岩盖层聚气优势明显，正向构造高点和负向构造低点是有利的富气场所，两翼陡坡含气量相对较低。研究成果有助于深化煤储层聚气机理，可为深部资源精准选区评价和适应性增产技术创新发展提供有效指导。

关键词：煤岩气煤层气流体系统封闭性吸附气游离气上古生界鄂尔多斯盆地

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深部煤层气压裂水平井产气预测模型

中国海上油气 2025年第1期37卷 176-183页

作者：贾焰然石军太曹运兴徐凤银熊先钺陈明黄红星王伟中国石油大学(北京)油气资源与工程全国重点实验室北京102249 河南省非常规能源与开发国际联合实验室河南焦作454003 中国石油学会北京100724 中石油煤层气有限责任公司北京100028 中石油煤层气有限责任公司临汾分公司山西临汾042200 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勘探开发建设分公司山西临汾041400

尽管压裂水平井开发深部煤层气藏取得重大突破,但煤层气井产气规律认识不清,产气快速预测方法欠缺,为了保障深部煤层气长期稳定高效开发,亟需开展产气预测方法研究。基于深部煤层气压裂水平井改造区内外双线性流的渗流特征,通过耦合考... 详细信息

尽管压裂水平井开发深部煤层气藏取得重大突破,但煤层气井产气规律认识不清,产气快速预测方法欠缺,为了保障深部煤层气长期稳定高效开发,亟需开展产气预测方法研究。基于深部煤层气压裂水平井改造区内外双线性流的渗流特征,通过耦合考虑开关井变化影响的压力传播模型,考虑应力敏感、基质收缩和煤粉堵塞综合影响的渗透率动态变化机理的水平井气水两相流产能方程,以及煤层气藏压裂改造区-未改造区物质平衡方程,建立了煤层气压裂水平井产气预测模型,并对模型进行了求解;通过与商业数值模拟软件CMG模型、鄂东盆地大吉区块典型深部煤层气井A实测数据的拟合对比分析,验证了本文提出的深部煤层气压裂水平井产气预测模型的可行性。结果表明:本文模型更好地表征了实际井从压裂液返排阶段开始到产量递减阶段的全周期产水动态特征,所拟合得到的井底流压路径与实测值的平均误差低于7%,即建立的深部煤层气压裂水平井产气预测模型更符合现场实际。研究结果可为深部煤层气藏压裂水平井生产动态分析和开发方案设计提供参考,为深部煤层气井长期稳定高效开发奠定基础。

关键词：深部煤层气压裂水平井双线性流动态渗透率产气预测模型

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25MW级高空风电用摩擦卷扬机设计及优化

南方能源建设 2025年第1期12卷 12-21页

作者：牛力钊尹阔雷崇晖北京电力设备总厂有限公司北京102401 广东石化有限责任公司广东揭阳515200

[目的]摩擦卷扬机是高空风能发电(Airborne Wind Energy Systems,AWES)的主要做功设备,为克服其工作过程中所受缆绳拉力大、线速度高、工况复杂的难点,同时满足长寿命、高可靠性、高安全性的需求。[方法]提出一种基于承压轮的浮动双卷... 详细信息

[目的]摩擦卷扬机是高空风能发电(Airborne Wind Energy Systems,AWES)的主要做功设备,为克服其工作过程中所受缆绳拉力大、线速度高、工况复杂的难点,同时满足长寿命、高可靠性、高安全性的需求。[方法]提出一种基于承压轮的浮动双卷筒摩擦卷扬机构型。通过有限元分析软件对关键部件承压轮和卷筒进行优化设计,建立摩擦卷扬机受力分析模型并进行力学分析,采用变密度法,对承压轮内部支撑体进行拓扑优化;对卷筒参数化建模,进行灵敏度分析,筛选出对最大应力、平均应力和几何质量的灵敏度较大的结构参数,采用中心复合试验设计法,建立了卷筒应力、质量与主要设计结构参数的响应面模型。[结果]通过以应变能最小为目标,以承压轮内部支撑体体积为约束条件,实现了承压轮结构质量下降36%的优化效果,并通过在不同部位施加载荷验证了其强度符合要求;使用灵敏度分析法筛选卷筒结构参数,以此建立卷筒响应面模型并进行多目标优化,得到卷筒优化方案,在满足强度要求的前提下实现质量减轻16.6%的优化效果。[结论]基于有限元分析仿真软件对摩擦卷扬机关键部件进行优化并验证了以上构型的可行性,同时降低了制造成本,兼具经济性,并解决了高速重载卷扬机的轴承选型、振动和热膨胀等难题。

关键词：摩擦卷扬机高空风能发电系统承压轮灵敏度分析响应面模型拓扑优化

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平台经济促进农村产业融合发展机制与路径

农业经济 2025年第1期 130-132页

作者：蒋鑫栾治华中共云南省委党校(云南行政学院) 北京中绿华夏有机产品认证中心有限责任公司

农村产业融合发展是促进乡村振兴，实现农村农业现代化的重要推手。平台经济的崛起通过其技术应用与市场拓展、协作与共享、教育与服务支持机制大大促进了农村产业的融合。但由于农村产业单一、产业链不完整，信息网络服务覆盖不足、物... 详细信息

农村产业融合发展是促进乡村振兴，实现农村农业现代化的重要推手。平台经济的崛起通过其技术应用与市场拓展、协作与共享、教育与服务支持机制大大促进了农村产业的融合。但由于农村产业单一、产业链不完整，信息网络服务覆盖不足、物流体系落后，市场监管、产品品质不均一等问题，制约了平台经济的效能作用。本文基于平台经济的经济效能探讨了平台经济促进农村产业融合发展的机制与存在的问题，并在此基础上提出平台经济驱动农村产业融合发展的路径。

关键词：农村产业融合平台经济乡村振兴

电力市场化改革背景下电蓄热供热项目最佳蓄热率分析

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暖通空调 2025年第1期55卷 154-160页

作者：赵永良辛升李远钊北京京能能源技术研究有限责任公司北京100010 国家节能中心北京

蓄热率是电蓄热供热项目设计的关键指标,影响系统设备配置、电力增容需求及运行成本。随着全国加快电力市场化改革,电力价格波动增大,此类项目早期的相关边界条件与经验已不适用。为剔除电力低谷时段热负荷对蓄热率的影响,本文定义了用... 详细信息

蓄热率是电蓄热供热项目设计的关键指标,影响系统设备配置、电力增容需求及运行成本。随着全国加快电力市场化改革,电力价格波动增大,此类项目早期的相关边界条件与经验已不适用。为剔除电力低谷时段热负荷对蓄热率的影响,本文定义了用热量转移率,介绍了电蓄热供热项目最佳用热量转移率分析方法,并结合案例项目进行了说明。同时分析了用热量转移率对蓄热装置利用率和高峰、低谷、平时段用电量的影响,以及峰谷电价差及电力增容费对最佳用热量转移率的影响,可为该类项目提供参考。

关键词：电蓄热蓄热率用热量转移率经济性分析蓄冷率供热

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