1.资料收集与分析
系统收集研究区区域地质资料、煤炭地质资料、煤层气地质资料、煤层气生产开发资料(钻井、测井、煤岩、压裂、排采等相关资料)及研究成果。通过资料分析,为研究区内煤田构造、含煤地层与煤层特征、煤变形与构造煤、煤岩煤质以及煤层气井煤粉产出影响因素研究提供资料基础。
图1-1 技术路线图
2.矿井调查及煤岩样品采集
充分利用地质学研究方法,开展野外地质调查和矿井地质调查,运用煤田地质学、构造地质学、沉积学的野外工作方法,观察研究区的煤层宏观结构构造特征,研究煤田构造、含煤沉积与煤层特征、煤变形与构造煤、煤岩等,系统采集煤岩样品,为煤岩测试分析和煤粉产出物理模拟实验提供样品。
3.现场监测及煤粉样品采集
选择不同井型、不同排采工艺、不同排采条件的典型煤层气生产井,对煤粉产出液进行长期、连续地观察、描述和监测煤粉产出情况及特征,获得煤层气生产井排采工艺、排采参数和煤粉产出的实际资料,用煤粉浓度测试仪测试煤粉液样中煤粉浓度,系统采集煤粉样品,为煤粉测试分析提供原始样品。
4.室内测试分析
对研究区的煤岩样品和煤粉样品进行室内测试分析,包括煤岩的工业分析和元素分析,用显微光度计测定煤岩样品的反射率,用光学显微镜对煤岩样品和煤粉样品进行煤岩显微组分定量分析,用扫描电镜对煤岩样品和煤粉样品进行形态特征和结构构造分析,用X射线衍射仪对煤粉样品进行无机矿物成分分析,采用激光粒度分析仪对煤粉粒度进行分析等。研究产出的煤粉与煤岩之间的关系,从煤粉的粒度、形态、成分等方面描述煤粉产出特征,研究煤粉的来源和成因。
5.物理模拟实验研究
针对不同煤岩样品,在不同排采条件下,进行煤粉产出的物理模拟实验。模拟煤层气生产过程中不同排采条件下围压和驱替流速的改变对煤粉产出的影响。模拟相同排采条件下,具有不同煤岩组分和不同煤体结构的煤岩样品对煤粉产出的影响。模拟不同粒度和不同成分的煤粉在不同流速下的运移情况,揭示煤层气排采过程中煤粉在煤储层、井筒和排采系统中的运移规律。
6.测井资料分析与煤体结构解释
利用煤田地质勘探钻孔和煤层气井的测井资料,分析不同煤体结构煤在不同类型的测井曲线上的响应特征,利用测井曲线组合特征解释研究区内煤层气井主采煤层的煤体结构,揭示煤层气井煤层特性及不同煤体结构煤的分布情况。
7.图件编制
利用排采日报中的数据,结合监测煤粉浓度数据,绘制煤粉浓度与排采参数关系的曲线图,分析煤粉产出与排采参数之间的关系。运用测井曲线对煤层的煤体结构进行识别,统计各个煤层的煤体结构解释结果,编制各煤层煤体结构类型分布图,结合现场煤层气井煤粉产出情况,分析煤体结构对煤粉产出的影响,预测煤层气井煤粉的产出情况。
8.综合分析
综合分析煤矿井下观察到的煤层现象、测井解释结果、室内测试数据、物理模拟实验数据及现场监测数据,从煤层自身特征和工程扰动及其耦合效应入手,分析韩城区块煤层气井煤粉产出的影响因素,研究煤粉的成因机制,查明煤粉产出的主控因素,揭示煤粉产出规律,提出合理的管控措施。