沁水盆地南部中深部煤层气储层特征及开发技术对策 被引量：8

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作者 张聪 李梦溪 +4 位作者 胡秋嘉 贾慧敏 李可心 王琪 杨瑞强 《煤田地质与勘探》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期122-133,共12页

为了实现沁水盆地南部中深部煤层气高效开发,以郑庄北-沁南西区块为研究对象,基于参数井取心分析测试、注入/压降测试、地应力循环测试结果和大量动静态数据,通过与浅部对比,阐述了中深部煤储层特征,分析了从浅部到中深部煤层直井压裂... 为了实现沁水盆地南部中深部煤层气高效开发,以郑庄北-沁南西区块为研究对象,基于参数井取心分析测试、注入/压降测试、地应力循环测试结果和大量动静态数据,通过与浅部对比,阐述了中深部煤储层特征,分析了从浅部到中深部煤层直井压裂和水平井分段压裂两种开发技术的改进,进而提出了中深部煤层气主体开发技术。结果表明,郑庄北-沁南西区块3号煤平均埋深1200 m左右,为中深部煤层气储层。随着埋深增加,研究区含气量和吸附时间均先增加后降低,含气量和吸附时间峰值分别位于埋深1100~1200 m和800~1000 m;随着埋深增加,研究区地应力场类型发生了2次转换,埋深小于600 m时,为逆断层型地应力场类型,水力压裂易形成水平缝,利于造长缝;埋深大于1000 m时为走滑断层型地应力场类型,水力压裂易形成垂直缝,裂缝延伸较短;埋深为600~1000 m时,地应力场由逆断层型向走滑断层型转换阶段,水力压裂形成的裂缝系统较为复杂。与浅层相比,中深部储层含气量、解吸效率和应力场发生明显转变。随着埋深增加,无论是直井(定向井)还是水平井,均应采用更大的压裂规模才能获得较好的效果。对于直井,埋深大于800 m后,压裂液量达到1500 m^(3)以上、排量12~15 m^(3)/min以上、砂比10%~14%以上,单井日产气量可以达到1000 m^(3)以上;对于水平井,埋深大于800 m后,压裂段间距控制在70~90 m以下,单段液量、砂量分别达到2000、150 m^(3)以上,排量达到15 m^(3)/min以上开发效果较好,单井产量突破18000 m^(3)。随着埋深增加,水平井开发方式明显优于直井,以二开全通径水平井井型结构、优质层段识别技术和大规模、大排量缝网压裂为核心的水平井开发方式是适用于沁水盆地南部中深部煤层气高效开发的主体工艺技术。 展开更多

关键词 沁水盆地南部 郑庄北-沁南西区块 中深部煤层气 储层特征 大规模压裂 水平井 煤层气开发

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山西省沁水盆地南部4~#煤薄煤层试采获得煤层气工业气流 被引量：1

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作者 贾慧敏 胡秋嘉 +6 位作者 张聪 张建国 张文胜 吴定泉 刘春春 马辉 张武昌 《中国地质》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期1447-1448,共2页

1研究目的(Objective)沁水盆地是中国重要的煤层气生产基地之一,位于山西省中南部。研究区位于沁水盆地南部寺头断层西侧,行政区域隶属于晋城市沁水县、阳城县。研究区煤系地层厚度63~145 m,平均92 m,其中煤层厚度4.1~17.4 m,平均7.9 m。

关键词 寺头断层 煤层厚度 沁水盆地 煤系地层 沁水县 晋城市 薄煤层 行政区域

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沁水盆地南部郑庄区块中北部煤层气直井增产新技术研究与应用 被引量：1

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作者 胡秋嘉 张聪 +6 位作者 贾慧敏 张建国 张文胜 乔茂坡 吴定泉 刘春春 王青川 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期1518-1529,共12页

为提高沁水盆地郑庄区块中北部煤层气直井产量,基于研究区评价井地应力测试资料、压裂裂缝监测资料,分析了研究区直井增产效果差的原因,提出了针对性增产技术,开展了现场对比试验,并对结果进行了分析,结果表明郑庄中北部直井产量低、措... 为提高沁水盆地郑庄区块中北部煤层气直井产量,基于研究区评价井地应力测试资料、压裂裂缝监测资料,分析了研究区直井增产效果差的原因,提出了针对性增产技术,开展了现场对比试验,并对结果进行了分析,结果表明郑庄中北部直井产量低、措施增产效果差的主因为:①研究区以垂直裂缝为主、压裂缝长较短,且随着埋深增加,相同压裂规模形成的裂缝尺寸减小;②随着埋深增加,支撑剂嵌入深度增加,裂缝闭合加快,导致稳产时间短,产气曲线主体形态为“单峰型”;③经初次压裂后煤体结构更加破碎,新裂缝容易进入初次压裂裂缝,造新缝难度增加。针对上述原因,创新提出的充填预堵+大规模压裂+远端支撑增产技术,“充填预堵”即先采用相对较低的排量、砂比、规模充填初次压裂裂缝,然后再进行大规模重复压裂,实现堵老缝、造新缝。“大规模”压裂即大排量、大液量、高砂比压裂,将压裂液量由600~800 m^(3)提高至1300~2000 m^(3)以上,增加改造体积;将排量由6~8 m^(3)/min提高至10~14 m^(3)/min以上,增加裂缝长度和携砂性能;采用低黏压裂液体系配合低密度支撑剂,将砂比由7%~8%提高至10%~15%以上,提高铺砂强度,降低裂缝闭合程度。“远端支撑”即采用自悬浮支撑剂与大排量相结合,增长支撑剂运移距离,提高支撑裂缝比例。充填预堵+大规模压裂+远端支撑增产技术实施后平均单井日产量达到1380 m^(3),比措施前增产1190 m^(3),比邻井稳产气量增加近1000 m^(3),实现了郑庄中北部中深储层连片低产区直井产量突破。现场对比试验表明:实施“充填预堵”后再进行大规模压裂,平均净施工压力比初次压裂增加了3.3 MPa,形成了新裂缝,比直接进行大规模压裂增量提高1000 m^(3)。总体上,充填预堵+大规模压裂+远端支撑增产技术关键参数数值越大,增产效果越好。 展开更多

关键词 高煤阶煤层气 郑庄区块中北部 中深层煤层气 增产技术 充填预堵+大规模压裂+远端支撑重复压裂

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沁水盆地南部煤层气地质工程一体化关键技术

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作者 张聪 胡秋嘉 +6 位作者 冯树仁 乔茂坡 毛崇昊 王琪 李俊 关济朋 贾慧敏 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2024年第2期19-26,共8页

沁水盆地南部煤层气资源丰富,但地质、工程条件复杂,樊庄成熟工艺技术推广邻区适应性较差,煤层气规模效益开发面临严峻挑战。为了解决沁水盆地南部煤层气“井位部署难度大、钻井周期长、裸眼井井眼易垮塌、单井产量低”等问题,开展了地... 沁水盆地南部煤层气资源丰富,但地质、工程条件复杂,樊庄成熟工艺技术推广邻区适应性较差,煤层气规模效益开发面临严峻挑战。为了解决沁水盆地南部煤层气“井位部署难度大、钻井周期长、裸眼井井眼易垮塌、单井产量低”等问题,开展了地质工程一体化技术攻关,形成了“三性”煤储层评价、可控水平井钻完井、分段压裂及疏导式排采等多项关键技术,并开展现场试验与推广。研究结果表明:通过地质与工程有机结合,实现了地质模型为工程技术优化提供技术支撑,工程实践不断校正地质模型,施工精度提高;水平井煤层钻遇率95%,单井钻井复杂平均减少40%,产能到位率达90%,单井平均日产量超过8000 m^(3)。 展开更多

关键词 煤层气 地质工程一体化 可控水平井 地质导向 煤储层评价

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无烟煤储层煤层水的相变传质过程及其煤层气开发的工程启示

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作者 刘世奇 王鹤 +3 位作者 桑树勋 胡秋嘉 贾慧敏 毛崇昊 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第8期3138-3150,共13页

科学认识煤层孔裂隙中流体流动与传质机理是实现煤层气高效产出的治本之策。煤层气开发过程中,煤层水的赋存和运移产出特征不仅决定了煤层气井疏水降压效果,同时显著影响了CH4解吸、运移、产出过程,对煤层气井高效排采管控至关重要。以... 科学认识煤层孔裂隙中流体流动与传质机理是实现煤层气高效产出的治本之策。煤层气开发过程中,煤层水的赋存和运移产出特征不仅决定了煤层气井疏水降压效果,同时显著影响了CH4解吸、运移、产出过程,对煤层气井高效排采管控至关重要。以沁水盆地南部樊庄区块为例,基于煤层水赋存形式、产出过程和流动形态的认识,开展了煤层水相变传质机制的研究,并量化了工程背景下无烟煤储层煤层水相变传质的阈值孔径,探讨了其对煤层气开发的工程启示。结果表明:煤层水的赋存状态可动态转变,流体压差是发生动态转变的主要机制。水的单相流动阶段,可动水的运移主要受表面张力作用;工程背景下,大孔(孔径>50 nm)尺度孔裂隙中可动水的运移产出是煤层压力整体释放的前提,并奠定了煤层气井高产稳产的基础。气水两相流条件下,束缚水(毛管水)向可动水的转变受煤岩润湿性以及气水之间的界面性质与相互作用的重要影响,并因毛管效应发生而压力条件要求增加。其中,泡状流和气团流为主的阶段,CH4的解吸产出促进了部分介孔(2~50 nm)尺度孔裂隙中束缚水(毛管水)向可动水的转变,并决定了煤层压力的整体释放效果;指示了见套压后,煤层压力的整体释放是气水两相共同作用的结果,排水阶段向降压采气阶段缓慢过渡对煤层气井高产是必需,持续憋压可能造成介孔尺度孔裂隙中过早形成段塞流,不利于煤层气井高产稳产。随煤层压力降低,等效孔径>40 nm的孔裂隙中的液态水可汽化脱离形成气态水自由水,与吸附态CH4形成竞争吸附/解吸,而等效孔径<40 nm的孔裂隙中的煤层水则以液态形式保存或进行润湿迁移,对气水两相流阶段束缚水(毛管水)向可动水的转变影响较小。 展开更多

关键词 煤层气井 相变传质 毛管效应 气水两相流 无烟煤 樊庄区块

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沁水盆地南部高煤阶煤层气水平井地质适应性探讨 被引量：33

6

作者 胡秋嘉 李梦溪 +6 位作者 贾慧敏 刘春春 崔新瑞 李玲玉 彭鹤 张光波 毛崇昊 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期1178-1187,共10页

沁水盆地南部煤层气水平井开发10 a实践表明,相同地质条件下不同类型水平井开发效果存在较大差异,亟需就水平井开发地质适应性进行深入研究。基于樊庄一郑庄区块水平井开发现状,通过生产数据统计分析,结合煤矿井下观察和室内实验,研究... 沁水盆地南部煤层气水平井开发10 a实践表明,相同地质条件下不同类型水平井开发效果存在较大差异,亟需就水平井开发地质适应性进行深入研究。基于樊庄一郑庄区块水平井开发现状,通过生产数据统计分析,结合煤矿井下观察和室内实验,研究了水平井完井方式、储层改造方式的地质适应性。结果表明,地应力大小、方向和煤体结构决定水平井完井方式。水平井完井方式主要包括裸眼完井、套管或筛管完井等,在保证水平井井眼稳定的前提下采用裸眼完井经济效益最好。但埋深超过600 m时,煤岩承受的垂向应力大于抗压强度,裸眼水平井易垮塌,应使用筛管、套管完井;当埋深为600～700 m时,筛管水平井产量可达3 000 m^3/d以上,可用筛管完井;当埋深大于700 m,需要进行压裂,用套管完井。水平井井眼走向与煤层最大水平主应力方向之间夹角越小,井眼受到的有效应力越大,裸眼井眼越容易变形垮塌,应采用筛管、套管完井,当水平井井眼走向垂直于煤层最大水平主应力方向时,裸眼水平井产量最高,可以采用裸眼水平井完井。水平井井眼穿过碎粒、糜棱煤发育区,裸眼井眼易垮塌,裸眼水平井平均单井产气量仅1 000 m^3/d左右,而筛管水平井可以达到4 500 m^3/d左右,应采用筛管完井。煤层微观裂缝发育程度和垂向非均质性决定水平井是否需要压裂,微观裂缝发育程度可以用裂缝指数定量表征。当裂缝指数高于100时,筛管水平井产量一般高于3 000 m^3/d,开发效果较好;当裂缝指数低于100时,储层渗透性差,单井控制面积小,筛管水平井产量低于1 000 m^3/d,分段压裂后储层渗透率提高,产量达到7 000 m^3/d以上。煤层垂向上存在局部裂缝指数小于100的低渗层时,气体垂向渗流阻力大,筛管井产气效果差,需进行分段压裂,分段压裂水平井产量可达到8 000 m^3/d以上。 展开更多

关键词 高煤阶煤层气 水平井 井眼稳定性 完井方式 分段压裂 地质适应性

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高煤阶煤层气富集机理的深化研究 被引量：27

7

作者 桑树勋 韩思杰 +4 位作者 刘世奇 周效志 李梦溪 胡秋嘉 张聪 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第1期388-403,共16页

高煤阶煤层气资源相对丰富是中国煤层气资源的重要禀赋之一,实现高煤阶煤层气大规模商业化开发突破是中国煤层气产业的世界贡献。以沁水盆地为代表的高煤阶煤层气生产基地是目前中国煤层气产量的主体来源,基于沁水盆地等高煤阶煤层气勘... 高煤阶煤层气资源相对丰富是中国煤层气资源的重要禀赋之一,实现高煤阶煤层气大规模商业化开发突破是中国煤层气产业的世界贡献。以沁水盆地为代表的高煤阶煤层气生产基地是目前中国煤层气产量的主体来源,基于沁水盆地等高煤阶煤层气勘探开发工程实践数据和大量研究工作积累,开展了高煤阶煤层气富集机理的系统深化研究。研究工作表明:区域岩浆热变质作用成因高阶煤是高煤阶煤层气富集的基本地质背景,沁水盆地南部(晋城)、鄂尔多斯盆地东南缘(韩城—延川南)、沁水盆地北端(寿阳—阳泉)、黔北—川南(织金—筠连)等中国高煤阶煤层气富集区煤储层均以区域岩浆热变质成因为主;高煤阶煤层气富集规律是煤层含气量和渗透率在不同埋深和构造条件下耦合配置的结果,在沁水盆地高煤阶煤层气向斜富集模式、褶曲翼部斜坡带富集模式、构造高位富集模式分别对应于煤层埋深约500 m以浅、500~800 m埋深、约800 m以深;决定高阶煤储层渗透率的主控地质因素构成高煤阶煤层气富集关键主控地质因素,主要为煤层埋深、地质构造(含构造应力场)、煤体结构等;煤层渗透率随埋深呈负指数关系减小,煤层拉张裂隙发育且与现今最大主应力方向一致的构造部位煤层渗透率高,不同煤体结构高阶煤中碎裂煤渗透率最高;埋深、地质构造、煤体结构等关键主控地质因素通过煤储层地应力变化、裂隙发育与应变破坏等方式控制高阶煤储层渗透性,这是高煤阶煤层气富集的主要机理,在地应力场作用下煤岩应变破坏过程对煤层中裂隙发育的自然改造作用是高阶煤储层原始渗透率变化的根本原因。 展开更多

关键词 高煤阶煤层气 富集区 基本地质背景 关键主控地质因素 富集机理

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沁水盆地深煤层注入CO_2提高煤层气采收率可行性分析 被引量：40

8

作者 申建 秦勇 +2 位作者 张春杰 胡秋嘉 陈伟 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第1期156-161,共6页

探讨CO2注入深煤层提高煤层气采收率可行性对于解放我国丰富深部煤层气资源具有积极意义。分析了沁水盆地不同深度条件下储层参数的变化规律,开展了CO2注入煤层增产效应的数值模拟研究。结果显示,煤储层参数随埋深呈非线性变化且各参数... 探讨CO2注入深煤层提高煤层气采收率可行性对于解放我国丰富深部煤层气资源具有积极意义。分析了沁水盆地不同深度条件下储层参数的变化规律,开展了CO2注入煤层增产效应的数值模拟研究。结果显示,煤储层参数随埋深呈非线性变化且各参数显著变化深度具有较好的对应性,存在500～600 m,950～1 150 m两个关键转折界限,据此将煤层划分为浅部、过渡、深部三带。随着埋深增加煤储层强非均质向均质转换,即所有参数在浅部较为离散而深部收敛。通过不同深度煤层的CO2注入生产效果模拟显示,注入CO2后煤层气采收率均得到不同幅度提高;注入CO2提高煤层气采收率效果由过渡带、浅部、深部逐步递减;注入时间越早和越长,提高采收率效果越显著;要实现深部煤层气采收率显著增加必须保证一定的CO2注入量;深部CO2封存优势显著。 展开更多

关键词 沁水盆地 深煤层 CO2注入 采收率 封存

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基于随机森林算法的煤层气直井产气量模型 被引量：22

9

作者 朱庆忠 胡秋嘉 +6 位作者 杜海为 樊彬 祝捷 张斌 赵雨寒 刘斌 唐俊 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第8期2846-2855,共10页

煤层气产量评价和预测是煤层气开发工程决策的关键基础。随机森林算法具有计算量小、精确度高的优点。影响煤层气井产能的参数包含地质参数、工程措施和排采工艺参数。煤储层地质参数分为动态参数和静态参数两个部分。静态地质参数由煤... 煤层气产量评价和预测是煤层气开发工程决策的关键基础。随机森林算法具有计算量小、精确度高的优点。影响煤层气井产能的参数包含地质参数、工程措施和排采工艺参数。煤储层地质参数分为动态参数和静态参数两个部分。静态地质参数由煤层的本质属性决定,如:煤层埋深、煤层厚度、地应力等;动态地质参数在排采过程中发生动态变化,如储层压力、渗透率等。排采工艺参数多为动态参数,主要受人为调控,如井底流压、套压、动液面深度、冲次、冲程等。当煤层气井完成选址、钻井、水力压裂等条件进入生产阶段,排采工艺参数对其产量影响至关重要。基于随机森林算法,分析了沁水盆地郑村区块15号煤层8口煤层气井的地质参数和排采工艺参数对产气量的影响,计算得到了排采工艺参数对煤层气井产气量影响的重要性指标排序,即流压>套压>动液面>冲次>冲程>埋深。将煤层气井最近60 d的生产数据作为产气量预测的测试样本,其余历史生产数据作为学习样本。学习样本经过缺失值处理、异常数据处理后,输入至R语言中,利用随机森林算法对历史产气量进行拟合分析。综合考虑排采工艺参数和历史产气量的动态变化对煤层气井后续日产气量的影响,建立了煤层气井的产量模型。依据随机森林算法的分枝优度准则,预测了不同排采方案下的煤层气井日产气量,将预测值与测试样本进行对比分析。结果显示,日产气量预测值中95%以上的数据与实际产量数据(测试样本)的误差小于5%,这说明基于随机森林算法的煤层气直井产量模型具有较高的拟合及预测精度,为煤层气井产能评价和预测提供了借鉴。 展开更多

关键词 煤层气井 产气量模型 随机森林算法 历史拟合 产量预测

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高阶煤煤层气直井低产原因分析及增产措施 被引量：26

10

作者 贾慧敏 胡秋嘉 +3 位作者 祁空军 刘春春 樊彬 何军 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2019年第5期104-110,共7页

我国煤层气井普遍产量低、开发效果差,主要原因是增产改造措施与地质条件匹配性差。通过分析沁水盆地南部郑庄区块直井的低产原因,提出针对性增产措施,并分析相关措施的增产机理及地质适应性,优化增产措施施工参数,并开展实践验证。研... 我国煤层气井普遍产量低、开发效果差,主要原因是增产改造措施与地质条件匹配性差。通过分析沁水盆地南部郑庄区块直井的低产原因,提出针对性增产措施,并分析相关措施的增产机理及地质适应性,优化增产措施施工参数,并开展实践验证。研究和实践结果表明,埋深大的地区,裂缝开启困难,实施重复压裂可使裂缝转向并增加裂缝长度,增产效果较好。为了充分释放应力,实现裂缝偏转,重复压裂前排采时间至少应在1 000 d以上,重复压裂施工应降低支撑剂用量,且细砂应分段加入;碎裂煤–碎粒煤整体发育的煤层,直接压裂时裂缝延伸较短,实施间接顶板压裂可获得高产,压裂层位顶界至煤层顶板间隔距离为0.5~1.5 m,压裂液排量为5.0~5.5 m^3/min,射孔段长度为1.5~2.0 m,单位射孔层段压裂液量为200~300 m^3/m时增产效果最好;天然裂缝发育区,实施投球压裂实现裂缝转向,可大幅提高产量,该工艺适应于施工压力下降且低于15 MPa、日产水量为2~5 m^3的低产井,其增产措施为先实施以细砂为主的小型预压裂封堵原裂缝,然后投球封堵部分原射孔孔眼,双重封堵可大幅提高重复压裂时的施工压力,形成新裂缝。研究成果对高煤阶煤层气井低产原因分析及增产治理具有指导和借鉴作用。 展开更多

关键词 高阶煤 煤层气 直井 低产原因 增产措施 地质适应性 沁水盆地郑庄区块

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煤层气井排采液面-套压协同管控——以沁水盆地樊庄区块为例 被引量：31

11

作者 刘世奇 赵贤正 +4 位作者 桑树勋 杨延辉 李梦溪 胡秋嘉 杨艳磊 《石油学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第B11期97-108,共12页

以樊庄区块煤层气开发直井排采管控为研究实例，以排采工程数据为主要依据，探讨各排采控制阶段流体流动形态与煤储层伤害机制，揭示排采液面一套压协同控制过程，并基于煤层气井排采曲线分析和高产气井排采参数统计，获得排采液面-套... 以樊庄区块煤层气开发直井排采管控为研究实例，以排采工程数据为主要依据，探讨各排采控制阶段流体流动形态与煤储层伤害机制，揭示排采液面一套压协同控制过程，并基于煤层气井排采曲线分析和高产气井排采参数统计，获得排采液面-套压协同控制指标。研究结果表明，樊庄区块煤层气井需经历“以液为主-气、液混合-以气为主”的排采控制过程以及排水降液面阶段、憋压阶段、产气量上升阶段、稳产阶段和产气量衰减阶段5个排采控制阶段，其中，排水降液面阶段、憋压阶段、产气量上升阶段是流体流动形态转变和储层伤害的易发阶段，也是排采管控的关键阶段。排水降液面阶段以日产水量为控制参数，以井底流压为评判指标，采取缓慢、长期的排采原则；憋压阶段以日产水量和套压为控制参数，以憋压、稳定动液面的方式实施管控；产气量上升阶段采取适当憋压、提升动液面的控制原则，保持套压高于0．2MPa，控制日产水量缓慢降至0．2～0．5m。，使动液面深度回升至煤层中部以上10~50m；稳产阶段需适当憋压，稳定动液面在煤层以上，并维持排采作业稳定；产气量衰减阶段尽量避免较大幅度的排采制度调整，使产气量、产水量平稳下降。 展开更多

关键词 煤层气井 排采 动液面 套压 协同管控 樊庄区块

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沁水盆地安泽区块3号煤层煤体结构及其控气作用 被引量：7

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作者 熊波 张遂安 +6 位作者 李晓友 赵洋 王玫珠 胡秋嘉 刘忠 曹海霄 王潇祎 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2016年第3期40-45,共6页

沁水盆地安泽区块煤层形成后经历多期构造运动,致使煤体结构遭受不同程度的破坏,煤体结构的分布规律制约本区煤层气的开发。基于此,利用该区的测井资料,提出测井判识煤体结构的方法,将研究区单井3号煤层结构分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三种煤体结构... 沁水盆地安泽区块煤层形成后经历多期构造运动,致使煤体结构遭受不同程度的破坏,煤体结构的分布规律制约本区煤层气的开发。基于此,利用该区的测井资料,提出测井判识煤体结构的方法,将研究区单井3号煤层结构分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三种煤体结构类型组合,对比分析3号煤层不同煤体结构煤空间展布与煤层含气量、煤层埋深的相关性。结果表明:安泽地区碎裂-碎粒煤较原生结构煤、糜棱煤发育,南部碎裂-碎粒煤发育较厚,北部以糜棱煤发育相对较薄;煤层含气量随埋深有明显增加的趋势,但在同等埋深条件下,煤层含气量受不同煤体结构展布的影响较大,南部碎裂-碎粒煤发育较厚煤层吸附量大,出现煤层含气量的高值区。 展开更多

关键词 安泽区块 煤体结构 煤层含气量

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沁水盆地南部高阶煤煤层气井压裂效果关键地质因素分析 被引量：38

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作者 胡秋嘉 李梦溪 +5 位作者 乔茂坡 刘春春 刘世奇 樊彬 桑广杰 闫玲 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第6期1506-1516,共11页

地质条件是影响煤层气井压裂人工裂缝的关键,弄清其对压裂效果的控制对提高改造工艺适应性至关重要。以压裂裂缝扩展试验为基础,分析了压裂施工曲线形态、裂缝监测数据等资料,总结了人工裂缝扩展规律,探讨了人工裂缝与煤体结构、地应力... 地质条件是影响煤层气井压裂人工裂缝的关键,弄清其对压裂效果的控制对提高改造工艺适应性至关重要。以压裂裂缝扩展试验为基础,分析了压裂施工曲线形态、裂缝监测数据等资料,总结了人工裂缝扩展规律,探讨了人工裂缝与煤体结构、地应力和力学性质的关系及其对产量的影响,提出了压裂工艺优化方向及改进措施。研究表明:煤体结构影响人工主裂缝长度及其复杂程度,地应力控制裂缝的开启及长度、走向,力学参数主要决定了压裂施工的难易程度;上述关键地质因素的差异性导致常规压裂工艺存在局限性。根据不同地质条件优化工艺技术,实施针对性的改造措施,可以改善增产效果。 展开更多

关键词 高阶煤 压裂效果 煤体结构 地应力 力学参数

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沁水盆地郑庄区块北部煤层气直井低产原因及高效开发技术 被引量：17

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作者 贾慧敏 胡秋嘉 +2 位作者 樊彬 毛崇昊 张庆 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2021年第2期34-42,共9页

为了实现沁水盆地郑庄区块北部深部煤层气高效开发,通过深入分析煤储层地质条件和开发资料,并对比浅部煤层气开发数据,以含气量评价资源为基础,综合储层渗透性、地解压差,煤体结构和地应力状态等评价煤层气采出难易程度,明确郑庄区块北... 为了实现沁水盆地郑庄区块北部深部煤层气高效开发,通过深入分析煤储层地质条件和开发资料,并对比浅部煤层气开发数据,以含气量评价资源为基础,综合储层渗透性、地解压差,煤体结构和地应力状态等评价煤层气采出难易程度,明确郑庄区块北部煤层气井低产原因,并提出高效开发的适应技术。结果表明,郑庄北部煤层含气量整体较高,在20 m^(3)/t以上;郑庄北部绝大部分地区裂隙发育指数均小于140,渗透率极低;绝大部分地区地解压差大于6 MPa,导致煤层气井有效解吸范围小,宏观解吸效率低;绝大部分地区煤层中碎煤比例在0.7以上,导致水力压裂裂缝较短;垂向应力大于水平应力,为大地静力场形地应力,水力压裂易形成垂直裂缝,裂缝延伸较短。极低的渗透率、相对较高的地解压差、高碎煤占比和大地静力场形地应力状态耦合导致郑庄北部煤层气开发效果较差。仿树形水平井采用人工井眼实现煤层密切割,缩短了煤层气、水渗流距离,利于实现协同降压增产,有力克服了高地解压差的不利影响;同时采用人工井眼代替压裂裂缝,解决研究区水力压裂造缝短的难题,取得了产量突破,但存在不利于排水降压和井眼易垮塌的风险,且其成本高、收效低。L形水平井密切割分段压裂技术克服了仿树形水平井不利因素。与直井相比,L形水平井成本增加2倍,但煤层气产量增加近100倍;且L形水平井与仿树形水平井产量相当,但其成本仅是后者的40%。由此可知,L形水平井可以实现郑庄北部深部煤层气的高效开发。 展开更多

关键词 深部煤层气 低产原因 裂隙发育指数 地解压差 仿树形水平井 L形水平井 郑庄区块北部

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沁水盆地石炭-二叠煤系地层烃源岩特征及生烃有利区评价 被引量：11

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作者 尹帅 丁文龙 +3 位作者 胡秋嘉 刘建军 梅永贵 刘忠 《成都理工大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2016年第2期163-176,共14页

对山西沁水盆地石炭-二叠煤系地层烃源岩的有机地化资料进行分析总结。结果表明,山西组和太原组煤岩样品显微组分以镜质组为主,其次为惰质组,稳定组分(壳质组+腐泥组)的质量分数一般低于11.2%;干酪根H/C原子比主要集中在0.20~0.85,O/C... 对山西沁水盆地石炭-二叠煤系地层烃源岩的有机地化资料进行分析总结。结果表明,山西组和太原组煤岩样品显微组分以镜质组为主,其次为惰质组,稳定组分(壳质组+腐泥组)的质量分数一般低于11.2%;干酪根H/C原子比主要集中在0.20~0.85,O/C原子比主要集中在0.02~0.10,属高演化Ⅲ型有机质;煤岩碳同位素普遍偏重,为-23‰^-25.6‰;沥青"A"中,饱和烃的质量分数大多数<25%,芳烃为11%~58%,饱/芳比值一般为<0.4。煤系泥岩显微组分以镜质组为主,其次是惰质组,壳质组较低;H/C原子比主要在0.25~0.75,O/C原子比主要在0.03~0.20,属高演化Ⅲ型有机质,小部分属于Ⅱ2型有机质;碳同位素偏重,为-23.5‰^-25.9‰,饱和烃质量分数<25%,大部分<20%。太原组灰岩以Ⅱ2型干酪根为主,碳同位素轻于山西组及太原组煤岩及泥岩,主要在-26.0‰^-30.0‰。制定了适合沁水盆地煤系地层中煤岩和泥岩的生烃潜力评价标准,对烃源岩有利生烃区进行评价。综合认为,沁水盆地山西组煤岩总体上是中等-好烃源岩,以盆地两翼为好,中部和南部为中等-差烃源岩;太原组煤岩总体上为中等-好烃源岩,两翼大部分为好烃源岩,沁县-祁县-榆次-榆社一带以及南部地区为差-中等烃源岩;沁水盆地山西组泥岩总体上为中等偏差的烃源岩,只有西部部分地区为好烃源岩,盆地中部地区烃源岩生烃潜力比两翼差;太原组泥岩总体上为中等偏差的烃源岩,西部局部地区为好烃源岩,盆地边缘比盆地中央的生烃潜力稍大一些。 展开更多

关键词 沁水盆地 煤系地层 山西组 太原组 烃源岩 生烃有利区 评价

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考虑吸附滞后效应的煤层气藏物质平衡方程建立及应用 被引量：6

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作者 张先敏 冯其红 +2 位作者 张纪远 胡秋嘉 樊彬 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第10期2662-2669,共8页

目前的煤层气藏物质平衡方程忽略了煤层气吸附-解吸实验中的吸附滞后现象,大多基于煤层气吸附与解吸过程完全可逆的认识所建立的,与实际煤层气藏的排水—降压—解吸开采过程明显不符,从而无法有效指导煤层气藏的开发规划决策或后续开发... 目前的煤层气藏物质平衡方程忽略了煤层气吸附-解吸实验中的吸附滞后现象,大多基于煤层气吸附与解吸过程完全可逆的认识所建立的,与实际煤层气藏的排水—降压—解吸开采过程明显不符,从而无法有效指导煤层气藏的开发规划决策或后续开发方案调整。基于煤层气的吸附滞后现象分析,提出了吸附滞后效应概念,进而建立考虑吸附滞后效应影响的煤层气藏物质平衡方程,并将其应用于某煤层气藏的原始地质储量、可采储量和采收率等评价指标预测。实例应用表明,采用物质平衡方法确定煤层气藏地质储量时,若忽略煤层气的吸附滞后效应,采用吸附等温曲线参数将可能会低估煤层气藏的地质储量值却高估采收率值,造成巨大的预测误差;与之相反,采用考虑吸附滞后效应的煤层气藏物质平衡方程确定的气藏地质储量值及平均含水饱和度变化值与实际值之间的误差较小,说明了所构建的煤层气藏物质平衡方程的有效性和正确性,可准确地评价煤层气藏的可采储量和采收率评价指标,对于煤层气藏后续开发规划实施和开发方案调整具有积极的指导作用。 展开更多

关键词 煤层气 物质平衡方程 吸附滞后 可采储量 采收率

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沁水盆地南部煤层气直井合层排采产气效果数值模拟 被引量：10

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作者 刘世奇 方辉煌 +4 位作者 桑树勋 胡秋嘉 段卫英 贾慧敏 毛崇昊 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2022年第6期20-31,共12页

随着煤层气勘探开发的深入,多煤层合层排采受到广泛关注。合层排采管控工艺是确保煤层气合采井高产稳产的关键,而多煤层组合条件下复杂的地质条件增加了合层排采管控的难度。数值模拟技术是研究煤层气井合层排采管控工艺的有效手段,科... 随着煤层气勘探开发的深入,多煤层合层排采受到广泛关注。合层排采管控工艺是确保煤层气合采井高产稳产的关键,而多煤层组合条件下复杂的地质条件增加了合层排采管控的难度。数值模拟技术是研究煤层气井合层排采管控工艺的有效手段,科学、可靠的模拟结果可为合采井排采管控提供依据。考虑温度效应、煤基质收缩效应、有效应力作用对煤层流体运移规律以及渗透率等煤层物性参数的影响,建立煤层气直井合层排采生产动态过程多物理场耦合数学模型,并进行有限元法的多物理场耦合求解。通过对沁水盆地南部郑庄区块煤层气合采井组的模拟,探讨不同排采速率下煤层气直井合层排采产气效果及渗透率等煤层物性参数动态演化特征,提出煤层气直井合层排采工程建议。模拟结果显示,郑庄区块3号、15号煤层整体含气量较高,煤层气合采井组具有较大增产潜力,提高排采速率对提高煤层气采收率的效果不显著;排采过程中,煤基质收缩效应对渗透率的影响强于有效应力作用,是提高煤层气井排采速率的保障,在确保排采速率不超过煤层渗流能力上限的基础上,适当提高排采速率可实现煤层气井增产。基于模拟结果,建议排采速率的调整以控制动液面或液柱压力为主;以3号、15号煤层气合采井增产为目标,产水阶段和憋压阶段,郑庄区块煤层气直井合层排采速率以液柱压力降幅0.12~0.20 MPa/d或动液面降幅12~20 m/d为宜,既可实现煤层气增产,又可避免储层伤害。 展开更多

关键词 合层排采效果 煤层气直井 排采速率 动液面 合采井 日产气量 渗透率 沁水盆地郑庄区块

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高阶煤煤层气井稳产时间预测方法及应用——以沁水盆地南部樊庄-郑庄为例 被引量：2

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作者 胡秋嘉 贾慧敏 +3 位作者 张聪 樊彬 毛崇昊 张庆 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2022年第9期137-144,共8页

煤层气井稳产时间预测对煤层气井合理稳产气量预测与排采制度优化具有重要意义。基于沁水盆地南部樊庄-郑庄区块不同井型的大量生产数据,明确煤层气井稳产阶段及稳产时间的基本概念,提出稳产时间预测经验公式并分析其影响因素。结果表明... 煤层气井稳产时间预测对煤层气井合理稳产气量预测与排采制度优化具有重要意义。基于沁水盆地南部樊庄-郑庄区块不同井型的大量生产数据,明确煤层气井稳产阶段及稳产时间的基本概念,提出稳产时间预测经验公式并分析其影响因素。结果表明,煤层气井依靠持续降低井底流压保持稳产,稳产时间为开始稳产时刻的井底流压降至集气管线压力所用的时间。提出能够有效表征直井、L型筛管水平井、L型套管压裂水平井稳产阶段累积稳产时间与井底流压关系的经验公式,基于经验公式得到的最终稳产时间计算公式能够准确预测各井型的稳产时间,误差仅为-8.30%~8.03%。稳产时间的影响因素较多,第一,稳产流压损耗系数越大稳产时间越短,稳产流压损耗系数与解吸压力成反比,与提产流压损耗系数成正比,提产流压损耗系数控制在0.0065 d^(-1)以下利于长期稳产;第二,开始稳产时刻,井底流压越高、稳产时间越长,应该高压提产、高压稳产;第三,对不同的煤层气井,稳产气量高,稳产时间不一定短,需确定合理的稳产气量。提出的稳产时间计算方法可实现不同稳产气量下稳产段累积产气量的预测,进而可确定合理的稳产气量。 展开更多

关键词 稳产时间 预测方法 高阶煤 煤层气井 合理稳产气量 应用 沁水盆地

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沁水盆地南部郑庄区块15号煤与3号煤储层物性及产气差异研究 被引量：3

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作者 张聪 李梦溪 +5 位作者 冯树仁 胡秋嘉 乔茂坡 吴定泉 于家盛 李可心 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2022年第9期145-153,共9页

随着煤层气勘探开发的深入,同一区域不同层系开发差异逐步呈现,深化储层认识对开发策略的制定显得尤为重要,以沁水盆地南部郑庄区块为例,以往重点关注主力层3号煤资源,根据区块增产需求,需要逐步多层系开采。本研究重点剖析15号煤层气资... 随着煤层气勘探开发的深入,同一区域不同层系开发差异逐步呈现,深化储层认识对开发策略的制定显得尤为重要,以沁水盆地南部郑庄区块为例,以往重点关注主力层3号煤资源,根据区块增产需求,需要逐步多层系开采。本研究重点剖析15号煤层气资源,采取与开发较为成熟的3号煤层气资源对比分析的方法,得出储层差异和分区差异,并推测其成因机制,指导针对性开发策略的制定。通过钻井岩心描述及镜下观察,结合分析化验、地震勘探、测井及生产等资料,对比研究了郑庄区块15号煤层与3号煤层在煤厚、物性和含气性等方面的差异。结果表明:与3号煤层相比,15号煤层厚度较薄,且平面分布不稳定,存在局部分叉现象;总体上,15号煤层含气量与3号煤层相当,一般为10~29 m^(3)/t,但在区块内部呈现出具有一定规律的分区差异;15号煤层的吸附时间较3号煤层明显缩短,表明其较为有利的开发潜力。研究认为,沉积环境差异和构造影响程度不同是导致两套煤储层物性和含气性差异的主要原因,太原组障壁海相沉积环境水体变化大导致15号煤层沉积厚度平面变化大,强还原沉积环境造成15号煤层镜质组分含量较高;相比于3号煤层,局部地段太原组15号煤层受基底构造、断层、褶皱等地质构造影响更为明显。根据煤储层参数特征,将15号煤有利区划分为三类,指出开发“甜点区”;试采结果表明,I类区15号煤层套管压裂水平井日产气量突破10000 m^(3),3号、15号煤层直井合采较单采3号煤层产量翻番;Ⅱ类区15号煤层套管压裂水平井获得高产,为区域增产、规模扩建起到技术支撑作用。 展开更多

关键词 煤层气 物性特征 含气性 产气特征 沁水盆地郑庄区块

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基于X-ray CT与FIB-SEM的无烟煤孔裂隙发育特征 被引量：4

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作者 胡秋嘉 刘世奇 +4 位作者 毛崇昊 贾慧敏 闫玲 王鹤 高德燚 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2021年第9期10-15,21,共7页

以沁水盆地南部无烟煤为研究对象,基于X-ray CT和FIB-SEM扫描成像试验,构建了无烟煤孔裂隙网络结构模型并提取了关键特征参数,进而对无烟煤孔裂隙发育特征与连通关系开展了定量研究。结果表明:沁水盆地南部无烟煤以孔径小于50 nm的中孔... 以沁水盆地南部无烟煤为研究对象,基于X-ray CT和FIB-SEM扫描成像试验,构建了无烟煤孔裂隙网络结构模型并提取了关键特征参数,进而对无烟煤孔裂隙发育特征与连通关系开展了定量研究。结果表明:沁水盆地南部无烟煤以孔径小于50 nm的中孔为主,大孔数量较低,显微裂隙和割理对孔隙体积具有较高的贡献;孔隙截面以不规则形状为主,毛管阻力较大;孔隙具有较好的连通性,连通路径较丰富,有利于气体运移和产出;随孔裂隙发育尺度的减小,孔裂隙连通性和渗透率随之降低;对连通性起主要作用的是中孔、显微裂隙和割理;显微裂隙和割理提高了无烟煤微米尺度、毫米尺度孔裂隙的连通性和渗透性,无烟煤纳米尺度以中孔连通为主,限制了无烟煤整体连通性。 展开更多

关键词 煤层割理 显微裂隙 连通性 孔裂隙网络模型 沁水盆地南部

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