煤层裂隙系统及其对煤层气产出的影响
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煤中裂隙特征摘要裂隙系统构成了煤层的渗流系统, 对煤层气的开发有着重要的影响。
本文将论述裂隙的特征。
裂隙的主要特征有:1、裂隙的级别划分;2、裂隙的空间组构特征;3、裂隙发育程度特征;4、裂隙的组合关系。
裂隙几何形态参数是渗透率大小的量级;裂隙的发育程度不但受变质程度的影响,而且还受宏观煤岩类型的制约;裂隙的组合关系反映了空间连通性能。
可见了解裂隙的特征具有一定意义。
关键词裂隙、空间组构、煤层渗透性、发育程度、煤岩类型、镜煤、亮煤、裂隙组合。
正文煤层是具有裂隙系统和孔隙系统的多孔介质。
而裂隙系统构成了煤层的渗流系统, 对煤层气的开发有着重要的影响。
因此研究煤储层中裂隙具有重要意义。
煤体中裂隙纵横交错, 将煤体切割成大小不同, 形状各异的块体, 煤体中不同成因的裂隙, 其几何结构状和导水特性各有其特点,按其成因、存在状态和分布情况, 可将煤层中的裂隙分为内生裂隙和外生裂隙两大类。
内生裂隙又叫割理, 一般认为是在煤化作用过程中古构造应力场的影响下, 由垂向差异压实作用、收缩作用或这两种作用在一定程度上重叠而产生的。
煤中发育两组大致互相垂直的割理, 较发育的一组为面割理, 延伸距离远, 发育在两条面割理之间的另一组为端割理, 两组割理与层理面正交或以陡角相交, 从而把煤层分割成一个个矩形的基岩块体。
一般而言, 割理密度愈大, 块体愈小, 煤渗透性愈高,但割理往往在煤层中的暗煤条带或夹矸底面终止;外生裂隙又称节理, 指在割理形成之后的各种地质因素作用下形成的大裂隙, 主要与构造应力作用有关, 其发育位置不受煤岩分层限制, 还可能穿透煤层的顶底板。
上述割理和节理发育程度是煤层渗透性的决定因素。
在煤层发育的各种裂隙中, 内生裂隙是基础。
由于外生裂隙受构造应力影响, 其发育位置、几何形态、发育密度常发生改变,它主要起到沟通内生裂隙的作用, 在发育密度较高时, 将会大幅度提高煤层中裂隙与井筒的连通性。
下面将以内生裂隙为主,说明裂隙的特征。
煤储层含水性及其对煤层气产出的控制机理摘要:在煤层气勘探开发领域,一般假设原始煤储层的孔隙(裂隙和孔隙)中充满了水,这一方面证实了现实中煤层气井需要排水降压,另一方面也为煤层气开发过程中“临界解吸压力”的存在提供了支持。
如果煤储层富含游离气,游离气和吸附气始终处于动态平衡,临界解吸压力可能不存在,煤层气含量的计算可能是错误的。
但如果储集空间充满水,煤层气几乎以吸附气的形式存在,煤储层的吸附由“固-气”体系变为“固-液”体系,这将改变煤层气吸附成藏的理论基础——郎方程。
同时,在矿井瓦斯领域,大多数煤层一般被认为是“干层”。
在煤矿瓦斯含量计算中,不考虑水的影响,往往留设防水煤柱以防止矿井突水。
关键词:煤层气;储层含水性;煤润湿性;临界解吸压力;产出机理引言煤层气开发是一个“没有理由不做”的多功能产业——它不仅能有效防治瓦斯事故,保障煤矿安全生产,还能提供大量优质清洁能源,丰富我国贫乏的天然气资源。
更重要的是,在“碳中和”的愿景下,开采和利用好煤层气可以大大减少碳排放,为中国早日实现“二氧化碳排放峰值”做出贡献。
但2020年我国煤层气地面产量只有60亿立方米左右,比“十二五”末增加16亿立方米,与“十三五”目标相差多达40亿立方米,所以给低分。
可见,我国煤层气资源虽然丰富,但要实现有效开采并不容易。
由于资源利用率低、单井产量低、作业效率低等因素,煤层气产业发展仍面临着难以逾越的技术“堵点”。
1、不同学科煤中水的概念以煤中水的赋存和分布为目标,从不同角度对煤层甲烷地质、煤化工和矿井地质进行了相应的探讨和阐述。
当前,煤层气学中的水研究主要集中于水对煤层气吸附能力和煤层气水两相渗流的影响。
煤炭地质和煤炭化学主要关注煤炭中的水对煤炭运输、储存和加热价值等原材料属性的影响。
山区气象学和采矿技术主要从矿井防尘和防治瓦斯突出两个方面考虑水库蓄水的影响。
上述所有学科都涉及煤炭中水的发生或迁移,但其概念和重点各不相同。
煤储层孔裂隙及对煤层气控气地质意义作者:陈岩宏王义海温文富来源:《现代企业文化·理论版》2009年第03期摘要:不同于石油、天然气等流、塑性极强的地质产物,由于煤储层组成物质特殊的物理性质以及在地质演化史中对构造、岩浆等运动的反应较为明显,因此煤储层中存在着大量的孔裂隙,而孔裂隙对煤储层的控气量产生制约因素。
文章通过对煤储层的发展史进行简要介绍分析孔裂隙的地质成因以及分析要素,以此为基准讨论它对煤层气控气量的影响。
关键词:煤储层;孔裂隙;控气中图分类号:P61文献标识码:A文章编号:1674-1145(2009)05-0167-01经过煤层气事业近几十年来的迅速发展,基础理论的研究已经进入与成熟阶段,在中国沁水盆地南部地区煤层气已经进入初等商业开发阶段。
一、煤储层孔裂隙(一)煤储层孔裂隙系统煤储层是由煤基质块(被裂隙切割的最小基质单元)、气、水(油)三相物质组成的三维地质体,而关于煤储层中孔裂隙的分类不同学者给出的分类不同,其区分主要在于二元与三元的区别,本文按照中国矿业大学三元分类:煤储层系由宏观裂隙、显微裂隙和孔隙组成的三元孔、裂隙系统。
(二)煤储层孔裂隙的成因煤储层孔裂隙的形成主要受控于煤层的应力分布及其变化状况。
因此讨论其成因则可以从内外应力结合来解释:内应力,主要指的是煤化作用过程中由于垂向压实作用以及脱水作用引起的煤基质收缩,煤化作用中凝胶化物质受温度、压实影响体积收缩产生的内张力,这些内应力主要对煤储层中孔隙以及显微裂隙产生巨大促进作用。
外部应力场的作用,在地质发展史中煤储层伴随着板块运动必然处于古构造应力场的作用下,而且经过掩埋受到上覆岩层重力作用以及由于地热或者岩浆运动产生的热应力作用、以及近代的地下水作用等产生的各种应力使之产生以打中裂隙为主的裂缝,同时可以产生显微裂隙。
二、煤储层有机化学变化煤层相对于其他的无机岩层,既在应力的承受与分布等物理性质上存在固相介质的共性,又有别于它们,在地质发展的过程中伴随着各种外力以及热等的作用其有机组分发生相应的有机化学变化,产生大量的气体其中受控于成煤物质的化学性质,必然会生成大量烃类物质,也就是我们常说的煤型气,其中赋存与煤储层孔裂隙中的烃类气体定义为煤层气。
煤层气储层裂缝特征及三维地震裂缝预测应用分析袁兴赋;熊强青;王宾【摘要】煤储层中存在的裂缝既是煤层气产量的决定因素,又是地震波传播特征的重要诱因.认识煤层中裂缝的成因和类型,根据地震勘探原理,指出地震可识别的煤层裂缝类型,对裂缝进行预测和评价具有重要的意义.首先利用叠后三维地震的多种裂缝预测方法,提取目标层不同类型的裂缝预测数据,然后通过数值处理,精细划定裂缝发育范围和裂缝级别,将层属性、体属性裂缝发育区分划分成四个等级.最后在此基础上对其进行评价.这为煤层气的开发和提高煤层气产量提供了很好的指导依据.【期刊名称】《工程地球物理学报》【年(卷),期】2019(016)002【总页数】6页(P138-143)【关键词】煤层裂缝;裂缝预测;裂缝评价【作者】袁兴赋;熊强青;王宾【作者单位】安徽省勘查技术院,安徽合肥230031;安徽省勘查技术院,安徽合肥230031;安徽省勘查技术院,安徽合肥230031【正文语种】中文【中图分类】P631.41 引言我国煤层气勘探开发虽然取得了总产气量突破,但由于作为煤层气储层的煤层具有强烈的非均质性,其富集程度并不均匀。
要使产量进一步提升,首先必须克服煤本身的低渗性和强吸附性带来的不利影响。
以煤层气三维地震勘探理论为指导,做好煤层气选区的评价和加强对煤层气储层三维地震裂缝的特征研究,是寻找高产高渗区并取得产量突破的关键[1]。
煤作为一种不具渗透性的介质,煤储层的渗透性决于了煤层中裂隙(缝)系统的发育成度。
某种意义上煤储层中裂隙(缝)的发育成度是决定煤层气含气量的关键因素,因此利用三维地震对煤储层裂缝特征的研究尤其重要。
在煤层中,煤层气富集和裂缝的存在不仅会引起煤的体积密度减小,还对弹性模量、泊松比、弹性波速度、频谱特征、衰减系数、品质因子等弹性力学参数和弹性波特征有显著的影响[2,3]。
这为利用丰富地质信息的地震资料对煤层气及煤层裂缝特征的研究奠定了基础。
比如在付晓龙等人对沁水盆地煤层裂缝预测研究中[4],使用弹性力学理论对裂缝参数进行计算;刘军等人利用叠前地震方向各向异性技术对裂缝进行预测[5];王保才等人则采用频谱分析技术对储层进行预测[6]。
煤层气储集层裂缝特征分析与预测方法研究煤层气是一种天然气资源,也是一种具有高能效、低排放的清洁化石能源。
而煤层气的开发利用离不开煤层气储集层的特征分析与预测方法。
本文将重点探讨煤层气储集层裂缝特征分析与预测方法,希望能够为煤层气的开发利用提供一定的指导。
一、煤层气储集层裂缝特征分析方法煤层气储集层的裂缝特征分析是煤层气勘探与开发利用的重要环节。
一方面,裂缝对煤层气的储存和运移有着重要影响;另一方面,裂缝的分布规律、孔隙结构等特征也是判断煤层气成藏及开发潜力的重要指标。
1.地震勘探方法地震勘探是一种通过地震波传播的特点来获取地下地质信息的方法。
在煤层气储集层的裂缝特征分析中,地震勘探可以通过分析地震波在煤层内的传播路径和振幅变化来判断煤层的断裂状况、裂缝分布等特征。
在地震勘探中,应重点关注地震波速度、振幅以及地震反射的特征,以获取更准确的地下信息。
2.孔隙度与渗透率测定方法孔隙度和渗透率是煤层气储集层裂缝特征分析中的重要参数。
孔隙度是指煤层中毛细孔和介孔的空隙比例,而渗透率是指煤层中流体通过孔隙的能力。
测定孔隙度与渗透率的方法有多种,例如测定气体吸附法、水分解脱法、压汞法等。
这些方法可以通过对孔隙度与渗透率的测定,进一步分析裂缝的分布规律与连通性。
二、煤层气储集层裂缝特征预测方法煤层气储集层的裂缝特征预测是开展煤层气勘探与开发利用的重要任务。
通过裂缝特征的预测,可以有效地确定煤层气的成藏条件与开发潜力,并为煤层气的钻井和抽采工艺设计提供依据。
1.岩石力学模型与数值模拟方法岩石力学模型与数值模拟是一种通过数学模型与计算机模拟来预测煤层气储集层裂缝特征的方法。
通过建立煤层气储集层的岩石力学模型,并利用数值模拟方法进行模拟计算,可以分析不同地质参数对煤层的变形和破裂特征的影响,预测煤层气储集层的裂缝特征。
2.地质地球化学方法地质地球化学方法是一种通过煤层气储集层的地质特征和地球化学特征来预测裂缝特征的方法。
221煤层孔裂隙系统可谓是煤层气吸附赋存以及运营的主要空间,它不仅直接影响煤层内部资源的开发以及利用,不仅如此,煤层孔裂隙系统也具有双重孔隙结构,值得一提的是,基质孔隙主要负责为煤层气提供存储空间,而宏观间隙则主要负责为煤层气的运营提供有效的通道,显微裂隙则负责衔接孔隙与宏观裂隙,煤层气勘探开发的储存需要在不同孔径段的孔隙内部有效发育,同时处于均匀分布的状态,在对煤储层进行研究时,需要将宏观裂隙系统以及孔隙作为整体的研究对象加以分析。
可有效利用地表构造裂隙填图技术,明确外生裂隙与内生裂隙的发育特点,在此基础上将孔隙、微裂隙和宏观裂隙作为一个有机的整体来进行研究。
接下来本文主要针对区域范围内的地质条件进行分析。
1 区域内的地质条件库拜煤田东至库车县,西至拜城,其总面积约为1500平方千米,行政区规划属于新疆阿克苏地区,库拜煤田属于典型的单斜构造,地形由东向西延伸,倾斜角度为30度至85度,同时局部区域为直立倒转的形态。
煤田主要构造为南部正断层,北部逆断层,而煤田的南部区域主要为乌迪克相携与乌迪克背斜,属于大型褶皱。
户外煤田的煤层类型有克子努尔组以及塔里奇克组含煤地层。
2 研究方法第一,采取室内研究的方式。
本次研究主要采集了煤田内的部分样品,在样品采集的过程中系统的分析了区块内的煤田分布形式以及发育层次,煤质资源受不同埋深以及煤层的影响,其煤质特性也有所不同。
在采集时要注意对不同煤层的进行分别采集。
对所采集的样品进行测试,分别通过镜质组反射率测试、压泵孔隙测试以及液氮比表面积测试,又对其进行工业分析以及纤维组分分析,过程中有效运用了全自动压泵仪以及温吸附仪等等,测量过程中严谨参照各类的规范标准,尽可能保证测量精度以及准度。
第二,野外研究。
通过矿井下煤储层进行精细对比,而后再运用野外构造裂隙填涂的方式,探讨煤储层内生裂隙的发育特点以及中外生裂隙的分布规律。
经过分析以及研究后发现区域范围内的煤储层地表露头良好,又观测了没储存路途中的外生裂隙以及内生裂隙,观测正在开采的煤矿工程,这样的观测方式更加有力、精准且全面,在观测的过程中要求技术人员有效设置观测点,并通过煤储层精细解剖技术,进一步研究煤储层中的外生裂隙以及内生裂隙。
七元煤矿煤层气井产量影响因素及优化建议韩军昌徐文军李贵川王海侨(中联煤层气有限责任公司,北京100011)摘要:结合七元煤矿区域煤层气生产井的地质条件、工程实施及排采控制特征,分析影响该区块煤层气排采的因素。
结果表明构造复杂易造成直井压裂裂缝、水平井水平段等与断层沟通干扰排采;生产煤层渗透率低、解吸压力低是该区煤层气排采的不利条件;压裂施工应控制裂缝形态、水平井水平段施工应避开断层,避开区域灰岩含水层对煤层补给;合理控制流压降幅,减少停排,对扩大煤层气控制面积,提高单井产气量十分重要。
关键词:七元煤矿煤层气产量Qiyuan factors influencing coal mine of coalbed methane well production and optimization SuggestionsHAN junchangXU wenjunLIguichuanWANG haiqiao(China united coalbed methane co., LTD., Beijing 100011)Abstract:Combined with Qiyuan coal mining area geological conditions of the coalbed methane production Wells, projectimplementation and control characteristics, analyze the factors affecting the block high rank CBM. Results showed that the complex structure of the vertical well fracturing cracks, horizontal section and fault communication interference rank; Production of low permeability, low pressure desorption of coal seam is the high rank CBM this disadvantage; Fracturing construction should be controlled fracture morphology, horizontal segment construction should avoid fault, avoid area of limestone aquifer of coal supply; Reasonable control flow pressure drop, reduce stop row, to expand the coalbed methane control area, it is very important to improve the single well gas production. Keywords: seven yuan coal mine; coal bed methane; production引言煤层气在煤层中的赋存主要依赖于吸附作用[1-2],煤储层既是生层又是储层,具有低渗、低压的特点[3-5],影响煤层气井产量的主控因素为地质条件及排采控制[6]。