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基于三维地质建模技术的煤层气抽采效果评价

姜在炳 杨建超 李勇 庞涛

姜在炳,杨建超,李勇,等.基于三维地质建模技术的煤层气抽采效果评价−以晋城寺河煤矿为例[J].煤田地质与勘探,2022,50(2):55−64. doi: 10.12363/issn.1001-1986.21.07.0362
引用本文: 姜在炳,杨建超,李勇,等.基于三维地质建模技术的煤层气抽采效果评价−以晋城寺河煤矿为例[J].煤田地质与勘探,2022,50(2):55−64. doi: 10.12363/issn.1001-1986.21.07.0362
JIANG Zaibing,YANG Jianchao,LI Yong,et al.Evaluation of coalbed methane extraction effect based on 3D geological modeling technology: An example of Sihe Mine in Jincheng City[J].Coal Geology & Exploration,2022,50(2):55−64. doi: 10.12363/issn.1001-1986.21.07.0362
Citation: JIANG Zaibing,YANG Jianchao,LI Yong,et al.Evaluation of coalbed methane extraction effect based on 3D geological modeling technology: An example of Sihe Mine in Jincheng City[J].Coal Geology & Exploration,2022,50(2):55−64. doi: 10.12363/issn.1001-1986.21.07.0362

基于三维地质建模技术的煤层气抽采效果评价—以晋城寺河煤矿为例

doi: 10.12363/issn.1001-1986.21.07.0362
基金项目: 国家科技重大专项课题(2016ZX05045-002);陕西省创新能力支撑计划项目(2018TD-039)
详细信息
    第一作者:

    姜在炳,1970年生,男,重庆人,博士,研究员,博士生导师,从事煤田地质与煤层气地质研究工作. E-mail:jiangzaibing@cctegxian.com

    通信作者:

    杨建超,1989年生,男,陕西咸阳人,硕士,助理工程师,从事煤层气地质与勘探开发研究工作. E-mail:18710801926@163.com

  • 中图分类号: TD712

Evaluation of coalbed methane extraction effect based on 3D geological modeling technology: An example of Sihe Mine in Jincheng City

  • 摘要: 三维地质建模可直观、可视化评价煤层气动态抽采效果,为后续开发方案调整提供指导。借助三维地质建模软件,以晋城寺河煤矿西二盘区3号煤层为研究对象,基于寺河煤矿地质、产能数据分析和数值模拟,建立能反映煤层空间几何形态变化、构造特征及煤储层属性参数动态变化的地质模型,实现研究区煤层气抽采效果动态评价。利用构建的三维地质模型开展产气量、储层压力分布、剩余含气量等重要参数的预测,结果表明:寺河煤矿煤层气井不同排采周期预测的平均日产气量逐渐降低,影响范围逐渐扩大;研究区平均储层压力从2010年的1.31 MPa降至2022年的0.60 MPa,较2010年下降54%;研究区平均剩余含气量从2010年的15.70 m3/t降至2022年5.65 m3/t。研究结果可真实、客观地为三维地质模型在煤层气抽采效果评价中的应用提供科学依据。

     

  • 图  煤层气井产气量拟合曲线

    Fig. 1  Fitting curves of gas production

    图  断层模型

    Fig. 2  Fault model

    图  层面模型

    Fig. 3  Layer model

    图  模型网格设计

    Fig. 4  Model grid design

    图  3号煤层原始含气量模拟空间展布

    Fig. 5  Simulated spatial distribution of original gas content of No. 3 Coal Seam

    图  3号煤储层压力动态变化模拟空间展布

    Fig. 6  Simulated spatial distribution of reservoir pressure dynamic changes of No.3 Coal Seam

    西二盘区产气量动态变化模拟空间展布

    7  Simulated spatial distribution of gas production dynamic changes in west-second panel

    图  西二盘区剩余含气量动态变化模拟空间展布

    Fig. 8  Simulation space distribution of the dynamic change of the remaining gas content in west-second panel

    表  1  寺河煤矿西二盘区及相邻区块3号煤储层压力

    Table  1  Reservoir pressure of No. 3 Coal Seam in west-second panel of Sihe Mine and adjacent blocks

    井号储层压力/
    MPa
    压力梯度/
    (kPa·m−1)
    地应力梯度/
    (kPa·m−1)
    SHX-2920.852.3518.10
    SHX-2950.782.4718.70
    YH0912.114.8320.30
    YH0932.268.2229.90
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    表  2  寺河煤矿西二盘区3号煤原始含气量实测结果

    Table  2  Measured results of original gas content of No. 3 Coal Seam in west-second panel of Sihe Mine

    编号含气量/(m3·t−1)采样时间编号含气量/(m3·t−1)采样时间
    1 22.40 2005-07 18 19.88
    2 26.33 2005-07 19 20.03
    3 24.28 2005-07 20 19.50
    4 24.92 2005-07 21 22.53
    5 20.30 2005-07 22 22.65
    6 22.17 2005-07 23 20.21
    7 19.64 24 23.80
    8 19.97 25 22.69
    9 22.15 26 21.52 2008-03
    10 27.79 2005-07 27 24.24 2008-12
    11 22.53 28 11.04 2008-12
    12 23.28 2005-07 29 26.18 2008-07
    13 19.65 30 25.90 2007-12
    14 23.15 2005-07 31 23.96 2007-11
    15 19.73 32 22.62 2008-08
    16 20.03 33 21.52 2008-03
    17 19.50
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    表  3  寺河煤矿西二盘区数值模拟参数

    Table  3  Numerical simulation parameters in west-second panel of Sihe Mine

    参数数值
    煤厚/m5.03~7.48
    埋深/m214~460
    高程/m254~347
    储层压力/MPa3.26
    渗透率/10−3 μm20.8
    孔隙率/%2.0
    含气量/(m3·t−1)15~28
    CH4体积分数/%97
    VL/(m3·t−1)59
    pL/MPa2.63
    吸附时间/d11.0
    煤密度/(t·m−3)1.46
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    表  4  煤层气井排采第10—第15年间预测日平均产气量

    Table  4  Predicted daily average gas production of CBM well drainage during the 10th to 15th years

    井号第10—第15年
    平均产气量/(m3·d−1)
    井号第10—第15年
    平均产气量/(m3·d−1)
    井号第10—第15年平均产气量/(m3·d−1)
    SHX150 1 141 SHJM-29 945 SHX115 441
    SHX190 939 SHX135 297 SHJM-26 316
    SHX191 1 492 SHX136 315 SHJM-30 648
    SHX193 961 SHX137 1 162 SHX104 297
    SHX194 1 904 SHX138 609 SHX104-1 331
    SHX195 1 501 SHX139 502 SHX120 747
    SHX236 2 258 SHX130 790 SHX254 804
    SHX228 2 045 SHX230 1 914 SHX101 1 180
    SH299 859 SHJM-27 971 SHX102 173
    SH13-31 1 193 SHJM-23 933 SHX103 771
    SHX146 645 SHJM-31 697 SHX105 908
    SHX148 1 080 SHX123 734 SHX106 999
    SHX227 2 167 SHX124 590 SHX107 212
    SHX240 882 SHX125 432 SHX108 0
    SHX131 853 SHX126 771 SHX109 1 636
    SHX144 1 248 SHX128 745 SHX110 1720
    SHX147 610 SHX129 391 SHX111 339
    SHX142 560 SH293 247 SH288 617
    SHX143 596 SHX122 956 YH092 347
    SHX234 2 352 SHJM-24 359 YH024 508
    SHX145 699 SHX127 804 YH093 342
    SHX249 1 148 SHX257 570 YH089 963
    SHX140 333 SHX113 311 SHX252 953
    SHX141 656 SHX116-1 586 SH287 599
    SHX226 1 477 SHX118 478 YH084 0
    SHX132 1 179 SHX119 983 YH085 960
    SHX133 605 SH291 1 207 YH086 1 198
    SHJM-28 642 SHX112 568 YH087 10
    SHX134 391 SHX114 599
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    表  5  寺河矿西二盘区抽采效果评价

    Table  5  Evaluation of drainage effect in west-second panel of Sihe Mine

    参数井原始含气量/(m3·t−1)检验井预测剩余含气量/(m3·t−1)降低率/%
    SHX-12622.53ZX-X2JY-017.3567.38
    SHX-12721.9466.50
    SHX-14622.69ZX-X2JY-024.6379.59
    SHX-14420.21ZX-X2JY-035.1674.47
    SHX-14523.878.32
    SHX-12819.65ZX-X2JY-043.9479.95
    SHX-12921.6281.78
    SHX-13822.53ZX-X2JY-057.7565.60
    SHX-13922.6565.78
    平均21.965.7773.26
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    表  6  三维地质模型预测剩余含气量与实测剩余含气量对比

    Table  6  Comparison of the remaining gas content predicted by the 3D geological model and the measured remaining gas content

    检验井实测剩余含气量/(m3·t−1)三维模型预测剩余含气量/(m3·t−1)绝对误差/(m3·t−1)相对误差/%
    ZX-X2JY-017.857.35−0.506.37
    ZX-X2JY-026.204.63−1.5725.32
    ZX-X2JY-035.025.160.142.79
    ZX-X2JY-043.703.940.246.49
    ZX-X2JY-054.077.753.6890.42
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-07-06
  • 修回日期:  2021-11-16
  • 发布日期:  2022-02-01
  • 网络出版日期:  2022-02-16

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