多煤层区不同含气系统产气潜力及单井高效开采模式研究

Taking Bide-santang syncline of the multi-seam district in Zhina Coalfield as research object, on the basis of sedimentology and sequence stratigraphy, refined the standard of gas-bearing system on the multi-seam districts and divided the types of gas-bearing system according to the preliminary results that predecessors had studied on the gas-bearing system. Combining with lots of data collected from the original geological exploration, CBM well testing and physical simulation in the lab, analyzed characteristics of coal reservoir, gas potential, reservoir pressure, adsorption and disadsorption and permeability in different gas-bearing systems, explained the main controlling factors of different CBM geologic feature. According to the test result of isotope (C、H、O) and actual production data of CBM wells, analyzed the real gas production rule and rate, revealed the formation mechanism of disturbances which happened among wells and multi-seams in different gas bearing system. On that basis, we can get relevant parameter and simulate gas production potential and contribution of different gas-bearing systems, decide the mining order among them. With all the achievements mentioned above, put forward the optimal case of fracture/ producing and establish effect development model of single well in multi-seam districts.

以多煤层区织纳煤田比德-三塘向斜为研究对象，在层序地层学和沉积学基础上，依据前人对含气系统的初步研究成果，进一步完善多煤层区层域上含气系统的厘定标准，划分含气系统类型。结合大量煤田地质勘探资料、煤层气试井资料以及实验室物理模拟，分析不同含气系统中煤储层特征、含气性特征、储层压力特征、吸附解吸特征及渗透性特征，阐明不同煤层气地质特征的主要控制因素。依据水样地球化学分析、气样C、H、O同位素测试结果和煤层气井实际生产数据，分析不同含气系统实际产气规律和产气量，揭示不同含气系统中层间干扰和井间干扰形成机制；在此基础上，获取相关参数，数值模拟不同含气系统产气潜力和产能贡献，判识多个含气系统的开采次序。综合上述研究成果，提出不同含气系统压裂/排采最优方案，建立多煤层区煤层气单井高效开采模式。

以织纳煤田比德-三塘向斜少普井田和文家坝井田为研究对象，完善了多煤层区层域上含气系统厘定标准，结合前人研究成果，将两个研究区分别划分为多层叠置独立含气系统和多层统一含气系统；从煤储层特征、含气性特征、储层压力特征、吸附解吸特征、渗透性特征以及储层能量特征等方面，阐明了不同含气系统中煤层气地质特征的层域变化规律以及主要控制因素；依据煤岩样、气样、水样等的实验室测试数据，结合数值模拟方法，分析了不同影响因素下不同含气系统的产气规律，探讨了不同含气系统煤层气排采的层间干扰机理；结合压裂物理模拟实验和数值模拟，合理优化了多煤层条件下不同含气系统的压裂方式及工艺参数，厘定了多煤层区煤层气单井压裂/排采次序；综合上述成果，提出了不同含气系统压裂/排采最优方案，建立了多煤层区煤层气单井高效开采压裂/排采模式。研究认为，少普井田可划分出6个含气系统，文家坝井田可划分出3个煤层段。渗透率、储层压力梯度、地层供液能力与煤层埋深差影响着储层压降的传播速度，临储压力比对合采产能的影响体现在见气时间和有效解吸区域面积。多煤层区煤层气单井合层压裂应避开跨含气系统，且需有效减少射孔层厚度、降低射孔比例以及适当增加间隔，同时避开煤体较为破碎的煤层；前置液量为压裂液量的40%，选取粒径较小的支撑剂，采用低砂比逐级增加的加砂程序。结合各含气系统及煤层组段产能模拟结果，筛选出了两个井田的有利子系统与有利煤层段；根据储层压力高低，厘定了各有利子系统或煤层段排采次序，并进一步提出了不同含气系统压裂/排采最优方案，建立了多煤层区煤层气单井递进排采模式。. 发表论文28篇，其中SCI收录7篇、EI收录6篇；出版专著1部；部分成果与他人联合，获部级奖励2项；获国家发明专利3项，实用新型专利2项；培养研究生26名，含博士生6名、硕士生20名。