煤层气评价和发展潜力甜点预测分析的基础上开发地质条件Yangjiapo块,鄂尔多斯盆地东部,中国

文摘

的评价和预测有利煤层气(CBM)甜点发挥重要作用在井位部署和恢复煤层气区块的预测。这项工作对煤层气地质学和积累特征的。( )在石炭系太原组煤Yangjiapo基于数据块从14煤层气井。解吸指标提出了用于研究煤层气解吸Yangjiapo块的潜力,降低水位的参数采用CBM流体动力学的研究。此外,分析层次模糊评价方法用于评价和预测煤层气开发的Yangjiapo块。结果表明,埋深的没有。( )煤层Yangjiapo块变化从693.20到1213.20 m,煤厚度从5.40到13.10 m,气体含量从5.89到10.55米³/ t)和最小水平主应力从9.80到20.82 MPa。解吸潜力更好的东南部和中西部块的一部分。发现有一个积极的煤层气含量和水动力学之间的关系,指出煤层气容易集中在低水位面积减少。煤层气有利发展的预测是位于东南部,中西部地区和东北Yangjiapo块的一部分。

1。介绍

煤层气(CBM)在中国资源非常丰富,尤其是在鄂尔多斯盆地(1]。根据先前的研究,这个盆地的煤层气资源 来 ,占1/4以上的已知在中国煤层气资源(2]。因此,研究煤层气在这个盆地的地质条件具有重要的经济意义在中国煤层气的发展。

Yangjiapo块位于东部的Linxing区域,河东煤田,鄂尔多斯盆地东部边缘(图1)。它占地约150公里²和石炭二叠纪煤炭和煤层气资源丰富。在1998年到2018年,17个生产煤层气井钻中联煤层气公司的公司,平均天然气生产1150 - 1900³/天。

到目前为止,只有少数文献出版Linxing地区煤层气地质研究。大多数研究煤层气Linxing地区重点是煤层气储层的地质背景和一些主要评估(3- - - - - -8]。这些资料还不足以评价煤层气开发潜力,选择甜点区在Yangjiapo块。摘要煤层气领域的数据和实验室研究综合评价地质控制和煤层气开发潜力Yangjiapo块,使用层次分析法(AHP)的数学模型。

2。地质背景

2.1。构造背景

鄂尔多斯盆地,也称为边区盆地是一个大型位于华北克拉通盆地面积约371000公里²(9)(图1)。东部盆地抬升和提升的一部分,在西部消退。盆地进一步分为六个多个子结构单元和河东煤田位于锦西弯曲褶皱(10,11]。Yangjiapo块Linxing东北部地区位于华北的山西西部背斜平台,鄂尔多斯盆地东缘,河东煤田北部。地质构造相对简单稳定Yangjiapo块。地层趋势通常是南北,倾向于西方,地层相对温和的(图1)。

2.2。含煤岩层和煤层

上石炭系太原组(C₃t二叠系山西形成(P)和低₁年代)的主要含煤地层Yangjiapo块。山西形成总厚度的134 - 153米第一,2,3,4,5煤层。山西形成的总厚度为110 - 149米和6号,7,8,9煤层(图2)。8号和9号煤层,通常合并在一起作为一个单元没有。( ),是本研究的重点,也是主要的可开采的煤层。类似的现象发生在4号和5号煤层。太原形成于泻湖、潮滩相沉积的海相沉积,而山西大陆形成于三角洲相沉积,沉积环境(12,13]。

3所示。样品和方法

3.1。样品和实验

在这项研究中使用的数据,如煤炭埋藏深度、煤层厚度、气体含量、原岩应力,和水动力数据,得到的测量和测试的结果。( )煤炭从14煤层气井Yangjiapo块。

甲烷吸附等温线实验后,中国的国家标准GB / t19560 - 2004。气体的测量内容是中国国家标准GB / t19559 - 2004和储层压力从注入/下降好测试后获得中国国家标准GB / t24504 - 2009。

3.2。AHP模型评价煤层气开发潜力

层次分析法(AHP)是基于数学和心理学的一个结构化的方法来组织和分析复杂的决策。模糊评价对象精确的数学手段,研究了模糊信息是评估科学、合理和现实。该方法可以将复杂的问题分解成多层次、多元素,计算,判断相同级别的元素。每个元素和它的重要性,选择最优方案提供决策依据。的详细信息的过程和原理的建立AHP模型和可能的不确定性已经在前一篇文章中详细讨论(14- - - - - -18]。AHP评价模型在本文旨在建立煤层气开发潜力评价。( )煤层在Yangjiapo块和对其他领域可能不再有效或煤层。

AHP评价模型(图的目的3)是确定一个全面的海拔得分(良好的索引值0 - 100),这决定了煤层气开发的有利程度。越高第一级分数,更有利煤层气开发潜力。第二个层次代表了三种不同类型的评估标准:煤层气的富集与重量为0.4 ( ),高收益的重量0.3 ( ),和修改重量为0.3 ( )。这三个标准被分解成8技术替代参数(subcriteria)(图3)。确定隶属度的计算参数是另一个重要的过程的评价。会员的细节确定节中讨论4.2在这篇文章中。

4所示。结果和讨论

4.1。开发煤层气储层地质条件的分析

以下4.4.1。煤厚度和埋深

Yangjiapo块,主要煤层煤层气勘探和开发都没有。( )也没有。( )煤层(19,20.]。基于煤层气开采井的数据(表1),没有的等值线图。( )煤层图所示4。没有。( )已探明可开采煤层总厚度5.40到13.10 m (avg 9.84米)。煤层通常是更好的发展向北部和东部,与最厚煤层(13.10米)在L4位于北部Yangjiapo区域(图4和表1)。和厚煤层Yangjiapo北部地区面积有利于水平井multibranched CBM(图的发展4),因为煤层厚煤层地区一般具有良好的横向连续性,资源丰度高,稳定煤炭结构。这些优势可以减少multibranched水平井的钻井难度和风险有效(21]。

煤炭埋藏深度影响储层压力、渗透率、吸附容量和瓦斯含量是一个非常重要的地质因素对煤层气开发(22,23]。煤炭埋藏深度范围从693.20到1213.20 m (avg。918.35米)(表1)。探讨保护煤层,煤的埋藏深度。( )seam使用等值线图(图评估5)。煤的埋藏深度。( )从东到西煤通常增加(图5)。

4.1.2。气体含量

气体含量起着重要的作用在煤层气勘探和开发可以获得的直接方法和间接方法(日志分析、经验相关性等)(24]。没有的气体含量。( )煤在Yangjiapo块范围从5.89到10.55米³/ t(表1)。根据瓦斯含量数据,瓦斯含量等值线图的绘制。因此,气体含量通常会增加从东向西(图6在中南部部分(18井地级附近和L10)的区域,没有。( )煤具有相对较高的气体含量(> 7.5³/ t),而东部地区的块,气体含量较低(< 5.5米³(图/ t)6)。

4.1.3。解吸能力

朗缪尔等温线模型是最常用来研究甲烷在煤储层的吸附和解吸。2014年,孟等人提出了解吸效率定量描述煤层气的解吸率在不同压力下基于朗缪尔等温线模型(25]。解吸效率,反映煤层气井的产气量,与煤层气井的生产力呈正相关。在临界解吸压力下,解吸效率的计算公式如下: 在哪里是朗缪尔卷(厘米³/ g),是朗缪尔(MPa)的压力,临界解吸压力(MPa),η解吸效率(m³/ (t MPa))。

2017年,康等人提出了desorption-abandonment差异反映煤层气的解吸潜力(26]。desorption-abandonment值差异越大,越大解吸煤层气井的潜力。desorption-abandonment差的计算公式如下: 在哪里临界解吸压力(MPa),废弃压力(MPa),desorption-abandonment区别(MPa)。

本文基于解吸效率差异和desorption-abandonment差异,我们建议解吸指标全面反映气体突破的时候,解吸量和解吸煤层气井的潜力。解吸指标差的计算公式如下:

在哪里临界解吸压力(MPa),储层压力(MPa),η解吸效率(m³/ (t MPa)),desorption-abandonment区别(MPa),然后呢解吸指数(m³/ t)。

解吸指数可以反映煤层气开发潜力,以及计算结果如表所示2。根据计算结果,没有解吸指数的等值线图。( )煤层(图绘制7)。如结果所示,东南部的解吸指数(不断化解)附近地区和中西部地区(靠近L5)块较高,有利于煤层气的开发。

4.1.4。流体动力学和煤层气积累

基于煤层气储层压力测量的数据在生产实践中,一个等效水位降低。( )煤层在Yangjiapo块减少了水资源计算使用公式(27,28]。 在哪里

在这个公式,相当于降低了水位(m),是储层压力的绝对高程(m),的高程基准面(m),是减压(MPa),储层压力(MPa),地下水是相对密度(公斤/米³),的功能是不同的深度。

在实际的计算中,海平面作为基准面,即 。此外,煤层气井的埋藏深度Yangjiapo都少于1300米。在这个范围的深度,地下水的密度只有微小的变化。因此,将水位的计算公式可以简化如下(28]:

计算结果如表所示3。根据水位下降(表的数据3),降低水位的等值线图。( )煤是画(图8)。地下水流动从地区高水位降低到较低的水位下降(28]。可以从图,减少该地区水位下降从东到西,这反映出该地区的地下水流动方向主要从东到西。一般来说,地下水的西部块充电的东部。在东部的补给区,地下水活动降低煤层气含量。深层地下水的滞留区西块的一部分,相对封闭的地下水环境有利于煤层气的富集27,29日]。这通常是与瓦斯含量的分布(图一致6在没有)。( )在该地区煤层。

4.1.5。原岩应力

原位应力,其中最重要的地质因素影响煤层气开发,影响渗透率、裂缝光圈、形态、和传播(方向和倾角)的煤储层(30.]。原位应力测量通常采用水力压裂方法,也适合煤的地应力测量。讨论了这种方法的细节在前面的文献[31日,32]。最小水平主应力有重要影响压裂压力及其梯度和控制液压骨折的扩张。这压力对煤层气开发的一个关键参数(33]。最小水平主应力等值线图的获得的数据(表1)。的最小水平主应力。( )从东到西煤通常增加(图9)。

4.1.6。煤炭身体结构指数

压裂是一项重要的措施来提高煤层气井的生产,和煤炭的身体结构是确定压裂效果的关键因素之一(34]。根据煤体破坏的程度,可分为煤主要煤炭、支离破碎的煤、碎粒煤和糜棱状煤(35,36]。主要煤炭和支离破碎的煤具有良好的稳定性和可塑性差,和人工裂缝的流导很容易通过压裂形成的,它可以提高煤层的渗透率提高煤层气的生产。碎粒煤和糜棱状煤可靠性差和很强的可塑性。很难形成主要在压裂过程中裂缝。人工骨折形成快速减少流导和压裂有效期短,不利于煤层气井产能的增加(35]。摘要参数煤炭身体结构指数用于定量描述煤的破坏程度。煤炭身体结构指数被定义如下: 在哪里主要煤的厚度,支离破碎的煤的厚度,煤的厚度,是煤炭身体结构指数。

重要的是要注意,当使用存在不确定性估计煤炭身体结构指数。一方面,primary-fractured煤的厚度由人工观察测量,这是不确定的。另一方面,煤炭的身体结构和厚度的样品可能受到影响,因为手动取心。

尽管不确定性,煤炭身体结构指数可以用来定量描述煤结构。更大的价值更完整的煤结构,和压裂效果越好,这有利于提高煤层气井的生产效率。煤炭的身体结构指数。( )煤炭Yangjiapo块计算公式(7)(表1)。根据煤结构指数数据,煤面等值线图的身体结构指数(图绘制10)。东北地区(L1井附近和L3),中部地区(L5)附近,和南部地区(靠近威尔斯L10,不断化解,L12),。( )煤炭的煤炭身体结构指数比较高(> 55%),而在中南部部分(地级井附近月16日、18和L9)和西北地区(井附近L2和L4)的块,煤炭身体结构指数较低(< 30%)(图10)。

4.2。评估和预测煤层气开发的甜点

4.2.1。准备地质影响因素及其成员

隶属函数是模糊评价的基本环节。隶属函数确定的质量模糊评价的准确性。通过建立各评价指标的隶属函数,每个评价指标研究地区的会员可以确定,为了客观、全面评价的评价参数和目标层。

成员函数值连续在[0100]的范围,即对任何元素在宇宙中 ,有一个号码相应的[0100]。会员接近100,学位属于更高。相反,隶属度接近0,学位属于低。

(1)气体含量( )。煤层气主要存在于煤的微孔表面吸附的形式,内容和天然气是一种主要的参数来描述煤层气的富集。没有的气体含量。( )煤在Yangjiapo块范围从5.89到10.55米³/ t(表1)。为评价、煤厚的上下阈值设定为4和8米³分别/ t。气体含量的参数可以通过下面的评价和评分功能。

(2)煤厚度( )。这里使用的煤厚度是累积净煤厚度,将所有可开采的煤层的厚度,但忽略了发达国家和废弃的煤层的厚度。煤的厚度。( )煤在Yangjiapo块范围从5.40到13.10 m(表1)。评价煤厚度的函数如下:

(3)结构类型( )。结构类型使用数量指标难以确定,因此,使用定性方法来处理它,和结构条件分为四层。

(4)解吸指数( )。解吸指标能全面反映了在煤层气井气体突破时间和解吸潜在天然气突破。没有的解吸指标。( )煤炭范围从0.57到1.32米³/ t(表2)。解吸指标的参数可以由以下函数:

(5)流体动力学( )。AHP评价本文使用降低水位的水动力评价参数,从787.63到871.22米(表3)。考虑不同的重要性降低水位煤层气生产和保存潜力,一个线性分段连续隶属函数(11)用于评价和评分降低水位的参数。

(6)埋深( )。埋藏深度有重要影响煤层气的积累和发展。太大埋深不利于煤层气的解吸和太小埋深将很难保持CBM。煤的埋藏深度。( )煤炭块范围从693.20 to1213.20 m(表1)。煤炭埋藏深度的评估函数如下:

(7)原位压力( )。AHP评价本文使用最小水平主应力作为地壳应力评价参数,从9.80到20.82 MPa(表4)。最小水平主应力的参数可以指定下列功能:

(8)煤炭身体结构指数( )。根据讨论部分4.1.6煤的身体结构指数越大,煤层气的发展越有利。煤炭的身体结构指数。( )煤在Yangjiapo块范围从7%到74%(表1)。煤炭埋藏深度的评估函数如下:

4.2.2。煤层气的分布没有尝到甜头。( )煤层Yangjiapo块

根据部分的评估过程3所示。2,煤层气开发没有尝到甜头。( )煤层Yangjiapo块如图11(为了使评估结果更清晰的比较,评价分数相同比例放大)。高综合指数通常是分布式的东北部和东南部地区。东南地区(井不断化解和L12附近),东北地区(L1井附近和L3)和中西部部分(L5)附近的街区是最好的发展评价综合指数最高的地区(> 80)。然而,中南部地区(18井附近月16日和L9),保证金(井L13附近和L14),西南和西北(井附近L2和L4)是穷人评价区域发展综合指数较低(< 70),主要是由于断层系统转换和低煤层气解吸的影响指数。

一般来说,煤层气有利发展甜点位于东南部地区,中西部和东北地区Yangjiapo块。此外,实验误差和相对较小的数据集可能会对评价结果的影响。尽管如此,本文提供的数据和信息可以提供一阶指导Yangjiapo块进一步煤层气勘探和开发。

5。结论

(1)有一个从没有煤层气开发潜力巨大。( )煤在Yangjiapo块,可开采的煤层的厚度范围从5.40到13.10 m,煤层的埋藏深度范围从693.20到1213.20 m,而且气体含量从5.89到10.55米³/ t。这些地质条件在Yangjiapo块有利于煤层气开发(2)拟议的新参数解吸指标能全面反映煤层气的一次突破,解吸量和解吸Yangjiapo区块的煤层气井的潜力。结果表明,解吸指数没有。( )煤炭范围从0.57到1.32米³/ t,解吸潜力更好的东南部和中西部块的一部分(3)Yangjiapo块的流体动力学是研究使用的参数降低水位。发现煤层气气体含量有一个积极的关系和流体动力学表明,CBM很容易集中在低水位面积减少(4)层次分析法(AHP)模型是用来评估的煤层气开发潜力。( )煤炭在Yangjiapo块。结果表明:煤层气有利发展甜点位于东南部地区,东北部和中西部地区的Yangjiapo块。

数据可用性

煤层气地质学和发展的所有数据都来自中国煤层气井煤层气有限公司联合有限公司,鉴于本文中描述和确认。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

我们非常感激中国煤层气有限公司联合有限公司帮助煤炭采样和为本研究提供一些有用的数据和建议。这项工作由国家自然科学基金资助项目(国家自然科学基金委)(41702175,41902178)和中国联合研究项目煤层气有限公司有限公司”研究集成方案的中产阶煤层气Yangjiapo块,Linxing东部地区”(zzgssayjpyth2020 - 300)。

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