2016年主要研究成果

 

　　一、深部煤层气资源是中国煤层气产业规模性发展的重要基础,但目前关于"深部"的含义、定义、特殊性等基本地质问题尚无明确表述。前期探索成果显示,深部煤储层地质条件的特殊性起源于较高的地应力和地层温度,由此导致深部煤层可压缩性高、渗透性低和弹性低。研究认为:在科学层面,煤层气领域的"深部"不仅是一种深度,更重要的是一种状态,这种状态取决于地应力、温度及煤(有机)储层三重地层状态;在操作层面,定义深部与浅部之间的临界深度,需要考虑地应力状态转换、煤吸附性(含气量)和煤岩力学性质三重地质因素。近期研究进展为解决本领域基本地质问题提供了新的启示,阐释游离气量在深部低阶煤储层含气量中的重要性,探讨深部煤层气可解吸性与产出阶段敏感性之间关系,分析变孔隙压缩系数对深部低阶煤储层渗透率的深刻影响,建立基于成藏效应的深部煤层气有利区优选方法。今后几年期间,深部煤层气勘探开发仍需解决4方面地质问题:1深部煤层气资源潜力深化评价与再认识;2深部煤储层可改造性及其与深部基本地质特点的耦合效应;3深部应力场、温度场、化学场作用下煤层气高效开采技术原理的地质控制;4深部煤系"三气"共生特性、共探方法与共采有效性地质评价。问题的实质,在于发展出一套适应于深部地层条件的煤层气勘探与开发地质技术方法。

 

　　二、以煤层气、致密砂岩气和页岩气共生为特征的煤系"三气"是一类重要的非常规天然气资源,但我国目前尚未实现规模性共采。煤系"三气"地质条件客观存在的六大基本特点,一方面提供了优越的气源及其保存条件,另一方面造成多套流体压力系统叠置共生,共采兼容性问题突出,常规措施难以解决这一技术难题。控制叠置含气系统共采兼容性的核心地质条件在于2个方面:一是流体能量差异影响到含气系统之间的兼容性;二是不同储层力学性质和孔渗条件差异影响到系统内部共采兼容性。研究认为,层序地层格架、流体能量系统和岩石力学性质是影响叠置含气系统兼容性的3个关键地质要素;实现煤系"三气"共探与共采的基础是对相关地质问题的深刻理解,对共生特性及其共采地质动态的深入阐释则是贯穿煤系"三气"共采工艺优化和技术创新的主线。煤系"三气"共采工艺技术优化和创新的途径,需要以充分释放产能为目标,以叠置含气系统共采兼容性为约束条件。为此,叠置含气系统共采兼容性未来探索方向,集中在关键层高分辨识别、地层流体及能量高分辨识别、共采兼容性定量表征、开发地质单元与开发方式4个方面。

 

　　三、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。

 

题名	来源	发表时间
叠置含气系统共采兼容性——煤系“三气”及深部煤层气开采中的共性地质问题	煤炭学报	2016
我国煤层气勘探与开发技术现状及发展方向	煤炭科学技术	2012
国外煤层气成因与储层物性研究进展与分析	地学前缘	2005
煤层气与常规油气共采可行性探讨——深部煤储层平衡水条件下的吸附效应	天然气地球科学	2005
论多层叠置独立含煤层气系统——以贵州织金—纳雍煤田水公河向斜为例	地质论评	2008
沁水盆地煤层气构造动力条件耦合控藏效应	地质学报	2008
中国煤层气产业化面临的形势与挑战(Ⅰ)——当前所处的发展阶段	天然气工业	2006
中国煤层气产业化面临的形势与挑战(Ⅱ)——关键科学技术问题	天然气工业	2006
中国煤层气产业化面临的形势与挑战(Ⅲ)——走向与前瞻性探索	天然气工业	2006
中国煤层气产业发展所面临的若干科学问题	中国科学基金	2006
深部煤层气成藏效应及其耦合关系	石油学报	2012
中国煤层气勘探开发的进展与趋势	中国煤田地质	2007
山西平朔矿区上石炭统太原组11号煤层沉积地球化学特征及成煤微环境	古地理学报	2005
高煤级煤储层弹性自调节作用及其成藏效应	科学通报	2005
中国煤层气成藏作用研究进展与述评	高校地质学报	2012
煤储层开发动态地质评价理论与技术进展	煤炭科学技术	2014