Evaluación geológica del metano de capas de carbón
La evaluación geológica integral del metano de yacimientos de carbón se divide en preevaluación regional, evaluación geológica de la etapa de exploración y evaluación de la etapa de desarrollo. Debido a la diferente confiabilidad y nivel de detalle de los datos basados en diferentes etapas de evaluación, existen diferencias en el contenido específico y los resultados de la evaluación.
7.1.1 Los principales contenidos de la evaluación geológica del metano de yacimientos de carbón
La evaluación geológica integral del metano de yacimientos de carbón involucra todo el contenido de la geología del metano de yacimientos de carbón y debe describir sistemáticamente los factores geológicos y los reservorios. que controlan la existencia de la capa de metano en el lecho de carbón. Hay seis factores clave que controlan la explotabilidad del metano de las capas de carbón: (1) Sistema sedimentario y distribución espacial de las vetas de carbón; (2) Calidad del carbón; (4) Permeabilidad (5) Condiciones dinámicas del agua subterránea; 6) ) construye el fondo. La interacción y combinación de estos seis factores determinan la capacidad de desarrollo del metano de yacimientos de carbón. La evaluación geológica integral en realidad se basa en el estudio de seis factores principales y sus interrelaciones, teniendo en cuenta otros factores. Por lo tanto, se puede realizar una evaluación geológica integral desde los dos aspectos siguientes.
7.1.1.1 Antecedentes geológicos
Comprender los antecedentes geológicos regionales y locales del metano de yacimientos de carbón a través de datos de investigación científica y de producción existentes y trabajos preliminares de campo e interiores es la clave para una evaluación geológica integral de Trabajo básico de metano en yacimientos de carbón.
1) Investigación estratigráfica: la investigación estratigráfica es un estudio detallado de la secuencia estratigráfica y el entorno de depósito de series de rocas que contienen carbón a través de la geología, el registro de pozos y los datos sísmicos, y la identificación y división de secuencias estratigráficas, sustratos. Secuencias y tractos del sistema. El propósito de la investigación estratigráfica es realizar comparaciones finas entre vetas de carbón y formaciones rocosas, e identificar los factores de control y los patrones de distribución espaciotemporal de las vetas de carbón.
2) Investigación estructural: la estructura controla el ambiente de depósito, el clima local y las divisiones biológicas, controlando así directa o indirectamente la formación y acumulación de metano en yacimientos de carbón, y es el principal factor de control para la existencia y producción de metano en yacimientos de carbón. metano. Su contenido de investigación incluye principalmente la ocurrencia de estratos; la naturaleza, ubicación, tamaño, ocurrencia, grado de cierre y período de formación de fallas; la forma, ocurrencia y período de formación de pliegues; las características de los sistemas de fractura, como las juntas y los cortes; de cuerpos de carbón. Tipos tectónicos y sus reglas de distribución espacial, etc. La dirección y el tamaño de los campos de tensión tectónicos modernos están estrechamente relacionados con los depósitos de metano de las capas de carbón. Si la dirección de la tensión principal máxima del campo de tensiones tectónicas moderno es consistente con la dirección de la grieta, la permeabilidad en esta dirección será mayor si la dirección de la tensión principal máxima es perpendicular a la dirección de la grieta; la permeabilidad caerá bruscamente.
3) Investigación hidrogeológica: a diferencia del desarrollo convencional de petróleo y gas, el desarrollo de metano en capas de carbón primero debe drenarse y despresurizarse. Por lo tanto, comprender el estado y la distribución del agua subterránea afecta directamente el éxito o el fracaso del desarrollo de metano en capas de carbón. Los contenidos de investigación de la hidrogeología incluyen: la distribución y contenido de agua de los acuíferos, la recarga de aguas subterráneas y distribución de presión, la mineralización del agua y sus características hidroquímicas. La migración de aguas subterráneas tiene dos efectos sobre el almacenamiento de metano de las capas de carbón: primero, la migración hidráulica hace que el metano de las capas de carbón se escape. El más común es la existencia de fallas de conducción de agua entre las vetas de carbón y los acuíferos, lo que provoca la dispersión del metano de las capas de carbón. mi país Este es el caso en las estribaciones y en el suroeste de la provincia de Shandong; en segundo lugar, la migración de aguas subterráneas provocará el enriquecimiento y el bloqueo del metano de las capas de carbón, como es el caso en la zona de alta permeabilidad y alta presión de la Formación Fritland en el Cuenca de San Juan en Estados Unidos. Este es el caso de la zona de alta permeabilidad y alta presión de la Formación Fritland en la Cuenca de San Juan, EE.UU.
4) Otros estudios: incluyendo la historia de la evolución sedimentaria, la historia de los entierros, la historia de la evolución estructural (historia de la evolución térmica del carbón) y la influencia de las rocas ígneas.
En resumen, el estudio de antecedentes geológicos regionales es un estudio integral que involucra múltiples disciplinas y múltiples métodos, con el objetivo de identificar los factores que controlan la generación, existencia, migración y producción de metano de yacimientos de carbón, optimizando así el potencial de exploración. área.
7.1.1.2 Descripción del yacimiento
La descripción del yacimiento consiste en describir cualitativa y cuantitativamente el yacimiento a través de una serie de parámetros, conocer las características de distribución espacial del yacimiento y utilizar el yacimiento. Simular y comprender el estado de migración y producción de gas y agua en las vetas de carbón para proporcionar una base para la exploración y el desarrollo.
1) Características de adsorción y desorción del carbón: La ecuación de Langmuir se usa generalmente para describir las características de adsorción del carbón, a través de la isoterma de adsorción y el volumen de Langmuir, la presión de Langmuir, la presión crítica de desorción y la saturación de gas para describir .
2) Características de los poros: descritas por parámetros como porosidad, compresibilidad del volumen de poros y estructura de los poros.
3) Permeabilidad: La permeabilidad es un parámetro clave que determina el éxito o el fracaso del desarrollo de metano en yacimientos de carbón. Los patrones de variación espacial de la permeabilidad absoluta y la permeabilidad relativa son parámetros que deben obtenerse para la exploración y el desarrollo de metano en yacimientos de carbón. Estos parámetros se pueden obtener mediante pruebas de laboratorio, registros de pozos o simulación de yacimientos, pero la permeabilidad obtenida a partir del registro de pozos es la más confiable.
4) Presión y temperatura del yacimiento: La presión y la temperatura del yacimiento son parámetros importantes para controlar el transporte y la producción de metano en yacimientos de carbón, y generalmente se obtienen mediante el registro de pozos.
5) Simulación numérica de yacimientos: la simulación numérica de yacimientos utiliza software de simulación de yacimientos de metano en capas de carbón para simular la migración y producción de gas y agua en vetas de carbón en su estado original para comprender completamente las propiedades y el desarrollo del yacimiento. Una tecnología dinámica , incluido el cotejo histórico, el análisis de sensibilidad y la previsión de producción.
7.1.2 Contenido y principios de la evaluación geológica
La etapa de evaluación geológica regional se basa en datos de producción e investigación científica existentes para evaluar el potencial de desarrollo de metano en capas de carbón de cuencas carboníferas o cinturones carboníferos. Realizar una evaluación preliminar para optimizar las áreas de inversión favorables.
7.1.2.1 Contenido de la evaluación geológica regional
1) Recolección de datos e investigación de campo: recopile de manera integral datos reales sobre la cuenca carbonífera o el área carbonífera en estudio, incluyendo principalmente Datos de geología básica, datos de recursos de carbón, datos de recursos de gas, datos de características del yacimiento, cuatro aspectos. Los estudios de campo incluyen observación real y muestreo de afloramientos y secciones geológicas de fondo de pozo.
2) Recopilación y análisis de datos en interiores: extraiga parámetros geológicos útiles de varios aspectos de los datos recopilados y medidos, y establezca un modelo de predicción y evaluación que sea consistente con las condiciones reales del área de estudio, es decir, la aplicabilidad de varios parámetros de evaluación, principios de evaluación y criterios de evaluación.
3) Evaluación preliminar: con base en el modelo de evaluación establecido, realizar una evaluación integral del potencial de desarrollo de metano de yacimientos de carbón y seleccionar perspectivas de exploración y áreas de desarrollo de metano de yacimientos de carbón favorables.
4) Determinación de áreas de exploración prospectivas: A través del análisis de varios mapas (mapas de contorno de espesor de carbón, mapas de contorno de contenido de gas, mapas de ley de carbón, mapas de profundidad de entierro, etc.), se determinan los bloques favorables óptimos en el El área prospectiva será explorada más a fondo. La selección de bloques exploratorios favorables se basa principalmente en los siguientes aspectos:
a. Contenido de metano del lecho de carbón: determine las vetas de carbón ricas en metano del lecho de carbón y su espesor, determine el contenido de metano del lecho de carbón y el patrón de distribución a través de experimentos de desorción, delinee la zona de erosión del metano del lecho de carbón, determine el alcance de posibles depósitos de gas y calcule la cantidad de recursos potenciales .
b. Determinar yacimientos permeables: determinar yacimientos con buena permeabilidad basándose en la descripción de fisuras de la veta de carbón, datos de registro de pozos, análisis de curvatura estructural, análisis de tensión estructural, etc.
c.Análisis de las condiciones hidrogeológicas: Descubra el contenido de agua de las vetas de carbón y formaciones rocosas, las condiciones de escorrentía, las conexiones hidráulicas entre las vetas de carbón y las formaciones rocosas, y obtenga parámetros hidrogeológicos. En algunas áreas, las condiciones hidrogeológicas pueden ser el factor principal que controla el desarrollo de metano de yacimientos de carbón, porque la migración de agua subterránea no solo provocará el escape de metano de yacimientos de carbón, sino, lo que es más importante, conducirá a su enriquecimiento.
5) Evaluación integral: Determinar bloques de exploración y vetas de carbón favorables, y proponer ubicaciones de pozos de exploración.
7.1.2.2 Principios de evaluación
La evaluación geológica regional del metano de yacimientos de carbón debe seguir los principios de alta abundancia de recursos y fuerte permeabilidad. Específicamente:
1) Espesor de la veta de carbón y contenido de gas: cuanto más gruesa es la veta de carbón, más capas hay y cuanto mayor es el contenido de gas, más propicio es para la exploración y el desarrollo de metano de yacimientos de carbón. .
2) Desarrollo de fisuras: la permeabilidad al aire es alta y baja, y se desarrollan grietas y sistema de perforaciones, lo que indica una buena permeabilidad al aire. El carbón estructural primario y el carbón de fisuras tienen la mejor permeabilidad al gas.
3) Efectos tectónicos posteriores: cuanto más fuertes sean los efectos tectónicos posteriores, más grave será el daño a la estructura del carbón, lo que es menos propicio para la exploración y el desarrollo de metano en las capas de carbón.
7.1.3 Evaluación geológica en la etapa de exploración
Desplegar pozos exploratorios en las áreas prospectivas proporcionadas por la evaluación geológica regional, y obtener parámetros de yacimiento más confiables a través de operaciones de perforación y prueba, y La evaluación geológica del área de exploración durante la fase de exploración se realiza con base en estos parámetros. Comprender mejor el potencial de desarrollo del metano de yacimientos de carbón en el área de exploración y seleccionar el mejor bloque. La fase de exploración generalmente incluye el siguiente trabajo:
1) Tomar núcleos de carbón de toda la veta de carbón objetivo: contenido de gas de conducción, isoterma de adsorción, reflectancia de vitrinita, análisis industrial, análisis elemental, porosidad del núcleo de carbón, permeabilidad y compresibilidad del volumen de poros y otras pruebas.
2) Registro de pozos: se deben realizar al menos registros de densidad, gamma, resistividad, microelectrodos y potencial natural para identificar con precisión la veta de carbón y su espesor, profundidad, densidad, porosidad y contenido de cenizas.
3) Registro de pozos: se pueden obtener parámetros como la permeabilidad de prueba del pozo y la tensión original in situ.
Los parámetros anteriores pueden hacer una evaluación más confiable del potencial de desarrollo del metano de yacimientos de carbón. El software de simulación de yacimientos también se puede utilizar para realizar análisis de sensibilidad de los principales parámetros para determinar los principales factores de control que afectan la producción de metano de yacimientos de carbón. proporcionar orientación. El siguiente paso del trabajo de exploración y desarrollo.
7.1.4 Evaluación geológica en la etapa de prueba de desarrollo inicial
A diferencia del petróleo y el gas convencionales, después de las dos etapas de evaluación anteriores, el potencial de desarrollo del metano de capas de carbón no se puede comprender completamente. Debe ser formalmente Realizar un desarrollo de pruebas a pequeña escala antes del desarrollo, es decir, las pruebas de desarrollo iniciales. Esta etapa tiene como objetivo realizar operaciones experimentales de desarrollo de pequeñas redes de pozos en las áreas más favorables. Por lo tanto, la tarea principal de la fase de prueba de desarrollo inicial es establecer la relación entre la producción de gas y agua y los perfiles de presión y tiempo a través de operaciones de drenaje continuo a largo plazo ② Crear interferencia entre pozos y comprender la permeabilidad y la permeabilidad del yacimiento en; heterogeneidad en todas las direcciones; ③Utilizar tecnología de simulación de yacimientos para optimizar el espaciado de los pozos y los métodos de terminación; ④Realizar análisis económicos.
Con la finalización y producción de prueba de los pozos de desarrollo, parámetros de evaluación cada vez más completos nos han brindado una mejor comprensión del yacimiento y los fluidos en el yacimiento. Por lo tanto, la evaluación geológica en la fase de prueba de desarrollo inicial ya no se trata de la selección de bloques favorables en la fase de evaluación regional y la descripción detallada de los yacimientos en la fase de exploración, sino más bien de la predicción de las capacidades de producción. El principal parámetro de evaluación es la tasa de producción de pozos de metano en lechos de carbón obtenida después de un tratamiento mejorado. Debido a las limitaciones del precio de mercado del metano de capas de carbón, el nivel de proceso y el costo de producción, diferentes países y regiones tienen diferentes estándares de evaluación para la tasa de producción. el GBN270-88 (estándar de la industria del gas natural) de mi país estipula que cuando la capa productora de gas tiene menos de 500 m de profundidad, el límite inferior de producción de gas es de 500 m3/d cuando la capa productora de gas tiene una profundidad de 500 ~ 1000 m; , el límite inferior de producción de gas es de 1000 m3/d. De acuerdo con las normas extranjeras y combinado con los costos de producción de metano de yacimientos de carbón, el límite inferior de la tasa de producción de metano de yacimientos de carbón se determina inicialmente como: cuando la profundidad de enterramiento poco profunda es de 500 m, la tasa de producción es de 1000 m3/(pozo). 1000 m3/(pozo-d); cuando la profundidad del enterramiento es de 500-1000 m, la tasa de producción de gas es de 2000 m3/(pozo-d).
El segundo es la previsión de capacidad de producción. Con base en los datos de producción reales y la simulación del software de simulación de yacimientos, se predice la producción futura de gas y agua y la distribución de presión, y se evalúa exhaustivamente todo el campo de gas.