基于压力恢复曲线的沁水盆地东北部太原组煤层气赋存规律研究

论文摘要

本文详细的分析了沁水盆地煤层气地质赋存背景,根据盆地内煤层气赋存和分布的宏观特性,针对盆地一级的煤层气富集状况进行了解析,综合了各方面条件对东北部斜坡带煤层气富集机理进行了深入的研究。煤层气赋存参数是掌握煤层气赋存与涌出规律、产能预测、灾害治理以及清洁利用等的基础,因此,煤层气赋存压力、透气性系数等渗流参数的准确测定就成为了煤层气资源化开采的一项必不可少的基础性工作。压力恢复曲线应用技术是基于油田地下水动力学理论推导而来的,这一方法在油、气田的开发中已经成为常用的、不可缺少的手段。把应用于油井的一套分析方法和推断用于煤层气井时,在基本原理是和油井一致的。基于此研究了适用于煤矿井下煤层气渗流参数测定的煤层气压力恢复曲线方法和技术,本文利用研制的配套测定装置,采用压力恢复曲线测定方法对典型煤矿的不同测压钻孔的煤层气渗流参数进行了测定,主要针对煤层渗透性、产能等特征的煤层气赋存数据,结果表明提出的煤层气渗流参数测定方法适用于煤层气赋存参数的测试。采用煤层气压力恢复曲线测定渗流参数与常规法测量煤层气渗流参数结果一致,但压力恢复曲线法实现了煤层气渗流参数快速自动测定,还将测定时间缩短到四分之一,作为新型测定技术应用于煤矿井下,证明了试井理论能在煤矿井下使用,可以准确测定出煤层气压力、渗透性等渗流参数。结合新的煤层气渗流参数测定方法,在沁水盆地东北部开展15号煤层气的赋存规律研究,对研究区太原组15号煤层进行了大量煤层样品的a、b值测试、孔裂率测定及矿井煤储层参数测定(煤层厚度、煤的工业分析等),并在煤矿井下施工62个测试钻孔,利用压力恢复曲线法对31座煤矿15号煤层测定了煤层气渗流参数,总结出渗流参数在研究区的地质分布曲线,研究结论和沁水盆地东北部气井的实测渗透率的变化规律基本一致。煤样气体渗透率与有效应力呈负指数函数关系,与煤层埋深之间也呈负指数函数关系,随有效应力和埋深的增加,煤层气储层渗透率按负指数函数规律降低,裂隙系统的渗透率与有效应力和埋藏深度均呈半对数直线关系,说明二者的影响机制相同,即上覆地层的重力对裂隙的压迫作用。地应力是随深度增加而增大的,煤层埋藏深度对渗透率的影响实质是地应力对渗透率的影响,煤储层渗透性与煤层气埋藏深度的关系,也证明了地应力对煤储层渗透率的控制作用。当煤储层压力随煤层埋藏深度线性增大的同时,煤储层的渗透率按照指数函数规律快速降低,储层压力对渗透率的影响是作为有效应力的一部分来影响煤储层渗透性,作用远小于埋深对渗透率的控制。通过煤层气赋存规律以及埋深、水文地质、地质构造等保存条件,展开了研究区煤层气开采理论评价,利用测定的煤层气渗流参数结合地质构造影响因素,采用多层次分析法、模糊评判法对研究区煤层气开发进行了综合评价。煤层气开发评价包括的基本地质要素主要是指煤储层地质条件、煤储层物性、煤层气开采条件。研究区煤层气开发综合评价和有利区块的预测采用“多层次模糊综合评价”实现,评价结果将沁水盆地东北部15号煤层气划分为四类。研究区内第一类为有利区块,其综合评价系数为≥0.65,大部分分布在昔阳平定开采较深矿井和阳泉的中深部矿区。第二类为中等有利区块,其综合评价系数在0.55~0.65之间,昔阳平定开采较浅矿井与和左矿区开采较深矿井分布在该类内。第三类为不利区块,其综合评价系数在0.45~0.55之间,寿阳晋中大部分矿井属于该类,和左矿区亦有一部分属于该类。第四类<0.45,主要为研究区15号煤层赋存标高较高的矿井,煤层埋深较浅,一般处于沁水盆地边缘地带,在矿井内有煤层露头,或者矿井内存在甲烷风化带,在煤层气演化生产过程中,盖层厚度较薄,生成的煤层气受构造作用逸散,此类区域不适合进行煤层气开发。根据上述研究规律,得出了研究区矿井煤层气开发难易程度的定性和定量结果,提出了沁水盆地东北部的15号煤层气开采最优区域。

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第1章绪论

1.1 研究目的及意义

1.2 研究现状及拟解决问题

1.2.1 研究现状

1.2.2 拟解决的关键问题

1.3 研究基础、方法及技术路线

1.3.1 研究基础

1.3.2 研究方法

1.3.3 技术路线

1.4 研究内容及主要工作量

1.4.1 研究内容

1.4.2 完成工作量

1.4.3 论文创新点

第2章沁水盆地东北部地块煤层气基础地质条件

2.1 沁水盆地地质构造特征

2.1.1 沁水盆地概况

2.1.2 沁水盆地的形成和构造演化

2.2 沁水盆地煤层气成藏机理

2.2.1 气藏形成的地质基础

2.2.2 煤层气富集条件

2.2.3 沁水盆地气藏特点

2.3 研究区概括

2.4 研究区煤层气目标区域及目标煤层

2.5 地质构造对煤层气的控制作用

第3章新型煤层气参数测定技术在研究区的应用

3.1 基于渗流模型的煤层气快速测定技术

3.1.1 理论基础

3.1.2 压力恢复曲线应用于煤层气研究

3.1.3 压力恢复曲线测定煤层气渗流参数方法

3.2 新型煤层气参数测定装置

3.3 压力恢复曲线法测定研究区煤层气储层参数

3.3.1 研究区测试地点煤层气参数条件

3.3.2 实验室测定研究区煤层气储层参数

3.3.3 煤矿井下测定测定研究区煤层气储层参数

3.3.4 压力恢复曲线法测定研究区煤层气赋存参数

3.4 研究区所测煤层气渗流数据准确性分析

第4章沁水盆地东北部15号煤层气赋存规律

4.1 压力恢复曲线法影响因素分析

4.2 研究区15号煤层气渗流参数分布规律

4.2.1 利用surfer绘制渗透性系数、储层压力等值线图

4.2.2 煤层气渗流参数规律分析

4.2.3 沁水盆地东北部煤层气赋存主控因素分析

4.3 研究区15号煤层气赋存规律的理论分析

第5章沁水盆地东北部15号煤层气开发潜力综合评价

5.1 模糊评判的思想与基本模型

5.1.1 单因素模糊评价

5.1.2 多层次模糊评判

5.1.3 多层次综合模糊评价模型

5.2 煤层气开采模糊评价模型

5.2.1 各个因素隶属度函数的确定

5.2.2 对评价参数相对重要性排序权重

5.2.3 建立整体的模糊评价指标模型

5.3 研究区煤层气开发潜力综合评价

第6章结论

6.1 结论

6.2 创新点

6.3 存在问题

参考文献

作者简介及科研成果

致谢

文章来源

类型: 博士论文

作者: 傅永帅

导师: 刘正宏

关键词: 煤层气地质,压力恢复曲线,沁水盆地东北部,渗流参数,地质构造演化

来源: 吉林大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 地质学,石油天然气工业

单位: 吉林大学

基金: 十一五国家科技重大专项“大型油气田及煤层气开发”任务项目“矿区煤层气开发产能预测技术及装备(2008ZX05040-004)”,十二五国家科技重大专项“大型油气田及煤层气开发”任务项目“煤矿区煤层气抽采产能预测技术(2011ZX05040-003)”,中国煤炭科工集团有限公司科技创新基金面上项目(2012MS014)

分类号: P618.13

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