“煤层气与非常规天然气勘探开发技术”专题

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“煤层气与非常规天然气勘探开发技术”专题

来源：煤田地质与勘探

专题来自于《煤田地质与勘探》2022年第3期和2022年第9期。徐凤银教授任客座主编。

专题主要涵盖行业技术发展述评、煤系气富集成藏机理、关键开发技术、先导试验及进展、典型区块工程示范效果及行业科技发展方向思考等内容。专题栏目概化为综述与进展、基础理论与评价、关键技术与示范。

行业视野: 煤层气
类别; 187个
关键词; 230位
专家; 40篇
论文; 6674IP
点击量; 4202次
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大面积高丰度海相页岩气富集理论及地质评价技术进展与应用

作者(Author)：王红岩, 刘德勋, 蔚远江, 赵群, 邱振, 董大忠, 施振生, 孙莎莎, 姜振学, 刘洪林, 周尚文, 拜文华

摘要：海相页岩气富集特征及主控因素、地质评价及综合选区是四川盆地及周缘页岩气勘探开发研究的核心内容与突破的关键。基于勘探开发地质与地球物理多学科联合研究、现场调研、重点露头野外踏勘与取样分析、关键探井岩心观察与精细描述等方面的深入研究，阐述了大面积高丰度页岩气富集理论和地质评价技术内涵，及其在川南地区五峰–龙马溪组的最新进展、现场应用及成效。大面积高丰度页岩气富集理论进展包括：厘定了大面积、高丰度页岩气指标含义及其各自相应的地质内涵，认为硫化缺氧陆棚环境发育控制了川南富有机质沉积与富有机质页岩展布，富硅富钙海洋生物勃发控制了页岩气高有机质丰度分布，多地质事件沉积耦合作用控制富有机质页岩甜点段和高资源丰度分布；提出优质储层纹层与有机质纳米孔喉发育，条带状粉砂纹层优质页岩储层高含气性、高脆性、网状裂缝和岩性、电性、物性、地化特性、含气性、可压性“六性”最佳，建立了页岩气4个阶段过程的超压聚集、差异富集演化模式。大面积高丰度超压页岩气地质评价技术进展包括：建立了基于“层序地层、化学地层、生物地层”的黑色笔石页岩地层小层对比与评价技术，研发了5台/套页岩储层表征关键参数测试装置与分析技术，形成了页岩气储层定量表征与评价技术，“双厚度、多参数”甜点区优选评价技术，在四川盆地优选出36个有利目标区，页岩气总地质资源量10.35×1012 m3。应用表明，该套理论与技术有效指导和支撑了中国石油页岩气资源评价、地质选区、储量发现、示范区综合评价与建设，为海相页岩气规模开发与产建部署、推动页岩气产业发展提供了重要支撑和决策依据。

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煤田地质与勘探

2022年第03期

130

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我国高阶煤煤层气疏导式高效开发理论基础——以沁水盆地为例

作者(Author)：朱庆忠

摘要：我国高阶煤煤层气资源储量丰富，目前产量已占到我国煤层气总产量的90%以上，高阶煤煤层气资源的高效开发利用对于保障国家能源战略安全、助力实现“碳达峰、碳中和”战略目标具有重要的现实意义。我国煤层气产业总体呈现出勘探开发程度低、主体技术适应性低、投资回报率低、发展规模小的“三低一小”的不足，煤层气的规模化高效开发面临着巨大挑战。通过深度解剖勘探开发中出现的问题，认为制约煤层气产业高效开发的核心问题均源于对煤储层特征，特别是原始气水赋存、运移、产出规律认识不清，未形成与之相匹配的开发理论和配套工程技术。针对这一问题，开展煤层气水赋存–产出规律研究，将室内试验与现场实践相结合，形成煤层气疏导式高效开发理论及配套工程技术。结果表明：（1）我国煤层气储层成藏过程复杂、气藏类型多样、非均质性强的客观条件与顶层设计支撑不足、主体技术工艺适应性不明确的主观因素是影响煤层气高效开发的重要原因；（2）煤层孔隙–裂隙复杂双重孔隙结构及固有的气水赋存和产出运移规律决定了必须以“疏通”和“引导”为主导思想，以实现储层与井筒的充分沟通和流体的高效率产出；（3）以沁水盆地高阶煤为例，运用疏导式开发理论形成的配套开发技术，实现高效规模建产，显著提升煤层气开发效果。

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煤田地质与勘探

2022年第03期

99

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富（含）CO2煤层气多源多阶成因研究进展及勘探开发启示

作者(Author)：唐淑玲, 汤达祯, 孙斌, 陶树, 张泰源, 蒲一帆, 张奥博, 支元昊

摘要：富（含）CO2煤层气承载着煤层气成因成藏的重要地质信息，与煤层气资源勘探及评价密切相关。在系统总结现阶段煤层气成因研究进展的基础上，通过解剖准噶尔盆地南缘富CO2煤层气藏特殊地质范例，科学分析富（含）CO2煤层气成因机制研究现状，全面梳理煤层气成因研究过程中存在的问题。结果表明，煤层气生成具有多源多阶段性，不同成因煤层气地球化学特征差异显著；现有煤层气成因判识图版及标准存在局限性，有必要建立煤层气成因多因素综合判识方法体系，结合区域地质条件及母质继承性差异，综合解释煤层气成因起源及伴生地质作用过程；富（含）CO2煤层气藏含气构成、同位素组成及成藏过程，与早期煤化作用CO2生成积聚、地下水参与下的CO2差异溶解消耗、运移分馏、微生物后期改造等地球化学和生物地球化学作用息息相关；针对不同成因类型的煤层气藏应建立相应的资源评价指标体系，有效圈定甜点区与甜点层，对富含CO2的煤层气藏需科学建立风氧化带深度界定标准，开展煤层气资源有效性评价。

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煤田地质与勘探

2022年第03期

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120
鄂尔多斯盆地东缘煤层气勘探开发历程与启示

作者(Author)：杨秀春, 徐凤银, 王虹雅, 李曙光, 林文姬, 王伟, 郝帅

摘要：鄂尔多斯盆地东缘煤层埋深变化较大，不同埋深的煤层气成藏特征及储层改造方式差别较大。目前煤层气勘探开发深度逐渐从1 000 m以浅延伸到2 000 m以深，为了研究不同埋深条件下煤层气资源高效勘探开发理论技术，系统梳理回顾了鄂尔多斯盆地东缘近30年的勘探开发实践，按照地质认识转变、技术发展、勘探工作量、勘探成果和产气量变化，将鄂尔多斯盆地东缘煤层气勘探开发历程分为3个阶段：浅层煤层气勘探阶段，在“浅层富煤区构造高点富集”理论指导下，寻找“煤层埋深小于800 m、煤层厚度大、高含气量、构造高点”目标，发现韩城WL1井区气田；浅–中深层煤层气规模勘探阶段，以“水动力控气–构造调整–缓坡单斜”成藏理论指导，优选“埋深小于1 500 m、水动力封闭条件好、煤层厚度大、高含气量、缓坡单斜及正向构造”甜点，发现保德、临汾煤层气田，转变储层改造理念，实现韩城构造煤有效增产改造；深层煤层气勘探突破阶段，提出“温压控气、高饱和”成藏模式，指导2 000 m以深煤层气的勘探突破。在此基础上，重点剖析了典型区块的煤层气赋存、富集特征和目标方向，总结了鄂尔多斯盆地东缘煤层气勘探开发获得的3点启示：保存条件是保德区块浅层煤层气富集成藏的重要因素；3类顶板间接压裂射孔模式支撑了韩城构造煤增产改造；“地质–工程”甜点评价助推了大宁-吉县深层煤层气勘探突破。

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煤田地质与勘探

2022年第03期

168

213
煤层气合采地质研究进展述评

作者(Author)：郭晨, 秦勇, 易同生, 马东民, 王生全, 师庆民, 鲍园, 陈跃, 乔军伟, 卢玲玲

摘要：煤层气合采是提高多煤层区煤层气开发效率的重要途径，但成藏作用的特殊性决定合采方式与产能效果复杂多变，高效开发面临较大挑战。我国煤层气地质工作者围绕多煤层煤层气成藏与合采可行性开展大量基础研究与工程实践，取得丰富的阶段性成果，为深化煤层气开发地质理论、推动产业发展提供有力支撑。从叠置煤层气系统成藏机理、合采地质约束条件、合采可行性判识方法、合采储层伤害4个方面，系统分析评述我国煤层气合采地质领域的最新研究进展，以期为后续研究开展、工程实施与产业建设提供参考。主要认识可概括为：（1）深化了叠置煤层气系统成藏的层序控气机理以及成岩作用与地应力的后期改造效应；构建了煤系地下水环境化学封闭指数，为判识含气系统叠置性及流体动力条件提供了新的参数，结合流体压力剖面识别出3类含气系统叠置地质模式（增长型、衰减型和稳定型）；进一步将叠置煤层气系统理念扩展到煤系气范畴，提出煤系复合储层叠置含气系统“共采兼容性”理论与方法体系，并应用于煤系气合采先导示范工程，取得初步应用成效；（2）华北石炭-二叠系（太原-山西组）与黔西-滇东上二叠统（长兴-龙潭组）是煤层气合采研究与工程实践的热点区域（层域），压力系统及渗透性差异是合采中最受关注的地质因素。华北山西组、太原组的水动力系统与供液能力差异是制约合采效果的重要因素，黔西-滇东地区合采煤层的最大层间跨度、累计煤厚、煤体结构受到更多关注，表层水干扰是制约织金区块煤层气合采效率的关键；（3）产能分析、物理模拟、数值模拟、产出水地球化学分析是煤层气合采可行性与干扰判识的重要方法，提出了基于产出水地球化学解析合采井产出水源和判识干扰程度的基本思路、技术图版和评价流程及基于产能曲线分峰剥离的产层贡献分析方法，技术方法的不断成熟、创新为煤层气合采方案、工艺优化与效率提升提供了有力支撑；（4）煤层气合采对地质条件与工程扰动更为敏感，易诱发储层伤害，涉及产层暴露诱发的贾敏效应与气锁伤害，压力系统与渗透性差异诱发的应力与速度敏感伤害。均一化储层改造、分压力系统开采（分时间或分空间）、精细化排采设计与管控是降低储层伤害的有效途径。

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煤田地质与勘探

2022年第03期

240

122
我国煤层气高效开发关键技术研究进展与发展方向

作者(Author)：徐凤银, 闫霞, 林振盘, 李曙光, 熊先钺, 严德天, 王虹雅, 张双源, 徐博瑞, 马信缘, 白楠, 梅永贵

摘要：“十三五”期间，围绕“突破煤层气单井产量低”这一制约我国煤层气高效开发的重大难题，借助国家科技重大专项和其他技术攻关研究，煤层气勘探开发理论认识和工程技术都取得明显进展，表现在4个方面：（1）勘探理念从寻找富集甜点区向高产甜点区转变,开发部署由平铺式到精细化调整转变。（2）围绕高效增产技术方面，在实现由二维地震向三维地震、由直井（丛式井）向水平井实践拓展的同时，创新形成以储层改造为主的系列压裂技术，包括碎软煤间接压裂、方解石填充深部（层）煤层气水平井少段多簇体积酸化压裂、特低渗深部（层）煤层气水平井超大规模极限压裂等技术，初步解决了构造煤煤层气效益开发难题，突破了2 000 m以深部（层）压裂改造技术瓶颈，推动了煤层气开发从中浅层向深部（层）的延伸；（3）围绕排采技术方面，创新形成定量化排采多目标优化设计、煤层气井无杆举升、负压排采等关键技术，推动煤层气排采控制由定性向半定量、定量转变，解决了丛式井组集成化排采和水平井下倾排采难题，有效提高了单井产量和煤层气采收率；（4）围绕稳产增产储备技术方面，创新提出包括大直径水平井应力释放采气、煤层气可控温注氮驱替增产等技术，为实现煤层气二次开发提供了技术储备。针对我国煤层气产业处于“爬坡期”和“战略机遇期”的阶段特点，围绕“碳达峰碳中和”目标背景，在系统梳理目前亟需解决的技术难题基础上，提出我国煤层气产业“两步走”发展战略：到2025年实现理论与技术新突破，达到国家“十四五”规划年产100×108 m3目标，坚定产业发展信心；到2030年形成针对我国不同地质条件的适用性技术，达到年产300×108 m3目标，成为天然气总产量的重要组成部分。相应对策是：从技术和管理2个维度，按照资源、技术、人才、政策和投资等五大要素，遵循“技术突破为核心、五位一体、协同创新”原则，研究制定并落实配套保障措施，并从高效开发和提高单井产量两方面，提出关系煤层气产业未来发展9方面的理论研究及技术攻关方向，以满足实现煤层气产业高质量发展的目标。

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煤田地质与勘探

2022年第03期

153

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“十三五”期间我国煤层气勘探开发进展及下一步勘探方向

作者(Author)：叶建平, 侯淞译, 张守仁

摘要：基于我国煤层气勘探开发项目、煤层气田生产现状以及科研技术成果的调研资料，分析了煤层气田稳产、提产综合治理技术措施，深层煤层气取得勘探突破的地质条件和潜力，支撑上述两方面进展的煤层气水平井技术以及相配套的井网优化、排采技术。结果认为，我国煤层气田稳产、低产井提产综合治理最有效的技术措施有四类，包括增加新层、调整开发方案扩大产量规模、水平井嵌入加密井网、老井增产改造技术。提出了“煤层气水平井+技术体系”概念，即水平井钻完井+套管分段压裂+无杆泵排采技术组合体系，强调在井网优化部署、钻完井、压裂工艺和排采技术设备等各个环节的相互匹配。界定了深层煤层气涵义，深层煤储层一般存在游离气，临界深度受地层温度梯度和压力影响。指出深层煤层气、低阶煤煤层气是下一步煤层气勘探重点领域和方向。

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煤田地质与勘探

2022年第03期

119

83
新疆煤层气产业发展现状与思考

作者(Author)：李瑞明, 周梓欣

摘要：经过近10年的快速发展，新疆煤层气勘查开发取得较大突破，适用新疆地质特点的煤层气勘查开发理论和钻压排工艺技术体系进一步明确和完善，建成了多个煤层气地面开发先导试验工程，实现了小规模商业开发利用。从资源量潜力、产气效果、市场需求等几方面分析，新疆煤层气开发利用具有以下优势：一是煤层气资源丰富，约占全国煤层气资源总量的25.0%；二是煤层气勘查与开发中涌现了一批高产井，证实了新疆煤层气的开采价值；三是新疆作为我国重要的能源基地和陆上能源大通道，煤层气开发利用不仅可以补充新疆内外日益增大的天然气供需缺口，助力碳达峰碳中和目标的实现，还可以从根本上保障煤矿安全生产。为了促进新疆煤层气产业发展，主要从政策需求、矿权设置、效益开发、勘查开发投入及资金来源等方面分析其对新疆煤层气的制约并提出了创新政策支持机制和方式、以煤炭最低开采高程为界解决矿权重叠、攻克高效规模开发技术、设立煤层气专项基金和鼓励多元化资本进入煤层气勘查开发领域等对策建议。最后，提出了“十四五”期间新疆煤层气发展思路建议：1 500 m以浅区域是重点勘查和产能建设区域，1 500 m以深区域积极开展研究探索和先导试验，指出了准噶尔盆地南缘、塔里木盆地北缘是新疆煤层气重点勘探开发区域，并从地质理论体系、高效规模开发工艺技术体系、煤系三气共采等方面提出了实现新疆煤层气规模开发需重点攻关的技术方向。

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煤田地质与勘探

2022年第03期

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