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煤储层水力压裂裂缝中支撑剂特征及研究意义
王生维1,2,熊章凯1,吕帅锋1,高超11.中国地质大学(武汉)资源学院;2.煤与煤层气共采国家重点实验室摘要：煤层水力压裂后支撑剂的展布形态及内部特征在很大程度上决定压裂效果的优劣。以煤矿井下巷道中揭露的煤层气井压裂裂缝内的支撑剂为研究对象，重点观察并分析支撑剂的形貌和堆积特征及其与堆积过程的关系。再以压裂裂缝典型部位获取的支撑剂为实例，描述支撑剂的形貌与堆积特征，还原支撑剂的堆积过程。结果表明：在水平缝内，距井筒距离增加，支撑剂粒径逐渐变细，其中软煤带内的支撑剂颗粒在沉积前经历了强烈的碰撞和复杂的水动力环境，并形成支撑剂带-支撑剂与煤粉混合带-煤粉带的三带铺砂特征；裂缝延伸形式转变易导致支撑剂提前沉积，不利于裂缝延伸；不同裂缝部位内支撑剂颗粒的分选性、完整性、煤粉附着状况以及裂缝壁面痕迹往往不同，对支撑剂的堆积过程和压裂流体的流动特征具有指示意义。本研究认识成果和分析能够为仿真模拟实验的参数设定提供科学依据和实验结果提供有力验证。同时，对现场同类型压裂施工设计及压裂效果预测具有一定的借鉴意义。
煤岩类型对煤储层吸附/解吸特征影响
及其实践意义——以保德区块为例
侯伟1,2，徐凤银1,2，张雷1,2，张伟2，孟艳军3，刘其虎2，李永臣2，樊洪波2，王虹雅1,2，张双源1,2，张文21.中联煤层气国家工程研究中心有限责任公司2.中石油煤层气有限责任公司3.太原理工大学矿业工程学院摘要：宏观煤岩类型差异是影响煤层气吸附/解吸特征及煤层气井产能的重要因素之一。针对保德区块BX-2井8+9号煤4种不同宏观煤岩类型样品，开展工业分析、显微组分、润湿性及等温吸附/解吸实验研究，探讨了煤岩类型对煤层气吸附/解吸特征的影响及其机制。结果表明：暗淡煤、半暗煤、半亮煤和光亮煤的镜质组含量逐渐增大，水分和灰分含量逐渐降低，亲水性逐渐减弱，Langmuir体积逐渐增大；光亮煤和半亮煤具有更强的吸附能力，同时具有更高的启动压力、转折压力和敏感压力，解吸过程中对应的有效阶段区间宽度更大，更有利于煤层气开发。宏观煤岩类型对吸附/解吸特征的影响机制主要体现在不同煤岩类型煤组分和润湿性的差异。基于宏观煤岩类型分层厚度占比参数，对BX-2井解吸特征参数进行了加权平均计算，并将该井煤层气解吸阶段划分为缓慢解吸、快速解吸和敏感解吸3个阶段，将排采阶段划分为排水降压、不稳定产气、稳定产气和产气衰减4个阶段。排水降压阶段应控制排水速度，减少应力敏感效应对渗透性的伤害；不稳定产气阶段应适当控制套压，尽量扩大解吸半径；稳定产气和产气衰减阶段应适当增大生产压差，利用解吸效率高的优势延长产气高峰期和稳产期。
煤炭地下气化地质可行性和
工艺适用性研究现状与进展
蒋秀明1,2，吴财芳1,21.中国矿业大学煤层气资源与成藏过程教育部重点实验室2.中国矿业大学资源与地球科学学院摘要：煤炭地下气化技术（UCG）是一种潜在的煤炭利用新方法，对于缓解我国能源危机，保障国家能源安全，实现碳中和、碳达峰的“双碳”目标具有重大意义，其探索研究一直受到世界各国的重视。针对UCG资源条件的适宜性、工艺技术的可行性、环境影响的可控性三个方面，综述了煤炭地下气化技术的发展现状，阐明了适合UCG技术的煤炭资源储量情况、地质选区选址技术的不同标准、气化工艺的发展历程与适用条件、影响气化实施的工程与环境因素。分析认为，UCG的地质选区技术多为定性分析特定地质条件下的有利区，缺乏定量化的指标体系和方法，并且主要针对浅部和中部煤层，评价体系有待完善，特别是多煤层地区和深部煤层的开发；环境因素对于UCG产业化发展的影响越来越大，将是未来研究的主要方向之一。
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
朱庆忠中国石油华北油田分公司摘要：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。
煤与瓦斯突出煤粉在巷道内运移分布规律
张超林，王奕博，王恩元，曾伟，王培仲中国矿业大学安全工程学院摘要：煤与瓦斯突出是严重威胁煤矿安全生产的地质灾害之一，主要表现为瓦斯窒息和煤粉冲击、掩埋。本文利用自主研制的多功能煤与瓦斯突出模拟试验系统，开展了不同瓦斯压力条件下煤与瓦斯突出模拟试验。结果表明，突出启动后，瓦斯气体携带煤粉以射流状喷向巷道。在0.35MPa低瓦斯压力条件下，瓦斯膨胀能低，突出煤粉初始加速度小，受重力和阻力影响显著，运移形态以沙丘流和分层流为主，并出现多次“加速-减速”过程，最大速度为34.2m/s；而在2.0MPa高瓦斯压力条件下，瓦斯膨胀能高，突出煤粉初始加速度大，能有效克服重力和阻力，运移形态以栓流为主，运移速度降低不明显，最大为71.2m/s。同时，当瓦斯压力从0.35MPa增加至0.85MPa和2.0MPa时，相对突出强度由36.13%增大至52.39%和63.7%，且煤层瓦斯压力越高，突出煤粉运移距离越远，巷道末端集尘袋内煤粉质量占比越高，分别为65.21%、75.05%和87.17%。此外，突出结束后，突出煤粉粉碎率随瓦斯压力增加依次增大，分别为8.1%、21.5%和28.0%，但是粉碎到临界粒径0.mm以下的煤粉较少。最后，计算得到不同瓦斯压力条件下突出煤粉破碎指数分别为0.19、0.44和0.56，与相对突出强度具有较好的线性拟合关系。研究结果对揭示突出致灾机制、制定防灾减灾措施具有一定指导意义。
鄂尔多斯盆地东缘煤层气勘探开发历程与启示
杨秀春1,2，徐凤银1,2，王虹雅2，李曙光1,2，林文姬2，王伟1，郝帅11.中石油煤层气有限责任公司2.中联煤层气国家工程研究中心有限责任公司摘要：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m以浅延伸到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，本文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，转变储层改造理念，发现保德、临汾煤层气田，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緣煤层气勘探开发获得的三点启示：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层增产改造；“地质–工程”甜点评价助推了大宁-吉县深层煤层气勘探突破。
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
王红岩1,2，刘德勋1,2，蔚远江1,2，赵群1,2，邱振1,2，董大忠1,2，施振生1,2，孙莎莎1,2，姜振学3，刘洪林1,2，周尚文1,2，拜文华1,2，王玉满1,21.中国石油勘探开发研究院2.国家能源页岩气研发(实验)中心3.中国石油大学(北京)非常规油气科学技术研究院摘要：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×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。
基于混合网格有限元电阻率法三维正演研究
王新宇1,2，王程3，毛玉蓉1,2，严良俊1,2，周磊1,2，高文龙1,21.长江大学油气资源与勘探技术教育部重点实验室2.非常规油气省部共建协同创新中心3.中煤科工集团西安研究院有限公司摘要：在地井、井地电阻率法勘探过程中，井眼因素会影响视电阻率资料处理及其合理解释。为研究井眼参数（井液电阻率和井径大小等）对电阻率法视电阻率曲线的影响程度，基于有限元法，结合异常电位法，采用三棱柱和四面体混合网格实现了电阻率法三维正演；文中推导了四面体和正三棱柱的形函数表达式，采用SSOR-PCG算法求解了大型稀疏矩阵组成的线性方程组，得到各观测点的响应。在保证混合网格算法计算精度的前提下，分析了考虑井眼参数时，井地观测方式的视电阻率响应特征，结果表明当发射源与测点较近时，井眼的影响是不可忽略的；在地井观测方式下对比了不同井液电阻率、井径大小下视电阻率曲线响应特征，结果表明井眼参数对发射源较近测点的视电阻率影响较大，且井眼的影响在实际电阻率法的资料处理中不可忽略。
往期回顾：
1.网络首发
《煤田地质与勘探》年2月（下）
2.网络首发
《煤田地质与勘探》年2月（上）
3.特约来稿
马丽，王双明，段中会，等：陕西省富油煤资源潜力及开发建议
4.专栏征稿
矿山灾害生命保障救援通道快速安全构建关键技术与装备
5.《煤田地质与勘探》年第2期目录
审核：郭东琼
图文编辑：金茂
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