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一、成果概況

1.背景

新疆2000米以淺煤層氣資源量為9.51×1012m3，占全國(guó)煤層氣資源總量的26%。煤層氣地質(zhì)資源量大于1×1012m3的含氣盆地有9個(gè)，新疆北部就占了3個(gè)。盡管新疆北部煤層氣資源豐富，但煤層氣工業(yè)化進(jìn)程緩慢。

2.研究結(jié)論

通過(guò)對(duì)準(zhǔn)南、吐哈、三塘湖等煤田沉積相古地理的研究，提出了新疆北部聚煤規(guī)律；通過(guò)煤儲(chǔ)層的儲(chǔ)層特征研究、成藏地質(zhì)條件研究、煤層氣富集規(guī)律研究，提出了新疆特有的煤層氣成藏模式；結(jié)合基礎(chǔ)地質(zhì)研究，綜合國(guó)內(nèi)外研究成果，對(duì)低階煤層氣勘探開發(fā)技術(shù)進(jìn)行了優(yōu)化與創(chuàng)新。揭示了急傾斜煤層火燒區(qū)滯水層對(duì)煤層氣成藏的控制作用

二、技術(shù)先進(jìn)性及取得成果

與當(dāng)前國(guó)內(nèi)外同類研究、同類技術(shù)綜合比較，本項(xiàng)目在理論研究與技術(shù)評(píng)價(jià)等方面達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。

1.揭示了新疆北部煤儲(chǔ)層主要發(fā)育在辮狀河三角洲平原環(huán)境中，在三角洲平原-前緣過(guò)渡帶的分流間灣中煤層厚度大，在壩后沼澤中煤層厚度較小且連續(xù)性差。

2.提出了新疆北部煤體結(jié)構(gòu)對(duì)煤甲烷吸附性能具有重要影響的觀點(diǎn)，揭示了不同溫壓條件下強(qiáng)韌性構(gòu)造煤甲烷吸附性能明顯高于脆性構(gòu)造煤，同時(shí)指出隨著溫度的增加，溫度對(duì)煤吸附甲烷能力影響起主導(dǎo)作用，煤體結(jié)構(gòu)的影響不再明顯。揭示出新疆北部煤層隨變質(zhì)程度增強(qiáng)，煤微觀表面平均粗糙度逐漸減小，納米級(jí)變質(zhì)氣孔更加發(fā)育；隨構(gòu)造變形強(qiáng)度的增加，煤表面形貌中凸起逐漸被擠壓磨平，納米級(jí)表面網(wǎng)狀柵格結(jié)構(gòu)向蠕動(dòng)狀結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化。煤中封閉孔隙體積隨變形程度增大而增大，但其占總孔隙體積的比例逐漸減小，同時(shí)封閉孔體積主要分布在10納米到50納米之間。

3.識(shí)別出雙側(cè)向測(cè)井顯示為負(fù)異常、補(bǔ)償中子平均值較高、井徑測(cè)井幅度差較小為新疆北部煤層氣高產(chǎn)井測(cè)井響應(yīng)標(biāo)志，建立了高產(chǎn)井測(cè)井評(píng)價(jià)模型，優(yōu)選出煤層氣井的壓裂改造層段。揭示了急傾斜煤層火燒區(qū)滯水層、煤儲(chǔ)層非均質(zhì)性、煤儲(chǔ)層超壓對(duì)煤層氣成藏的控制作用，建立了新疆北部急傾斜煤層火燒區(qū)滯水層煤層氣成藏模式。

4.利用地質(zhì)塊段法、體積法和豐度法，預(yù)測(cè)了新疆北部1000米以淺煤層氣資源量約為2.28×1012m3，2000米以淺煤層氣資源量約為7.12×1012m3。

5.形成了順傾向鉆進(jìn)的順煤層L型井鉆完井技術(shù)和超大排量、高砂比、低摩阻壓裂液壓裂技術(shù)，解決了新疆北部大傾角煤層的增產(chǎn)問(wèn)題。此外為提高單井壓裂改造效率，縮短壓裂周期，形成了連續(xù)油管底封分層+噴砂射孔+油套環(huán)空壓裂技術(shù)。

6.開展了煤儲(chǔ)層應(yīng)力敏感性研究，形成了新疆北部負(fù)壓抽采增產(chǎn)技術(shù)和激勵(lì)性排采模式。項(xiàng)目查新報(bào)告：國(guó)內(nèi)外未見有與本項(xiàng)目查新點(diǎn)綜合研究?jī)?nèi)容及研究成果相同的文獻(xiàn)報(bào)道。本項(xiàng)目在《煤炭學(xué)報(bào)》《Energy&Fuels》《Fuel》等學(xué)術(shù)雜志以及國(guó)內(nèi)外會(huì)議上發(fā)表99篇研究成果，其中SCI收錄17篇（共被引254次，他引207次，單篇最高他引45次），在學(xué)術(shù)界產(chǎn)生了較大影響。研究成果共獲得專利5個(gè)，其中發(fā)明專利2個(gè)，實(shí)用新型專利1個(gè)，軟件著作權(quán)2個(gè)。在以上成果的綜合指導(dǎo)下，新疆煤田地質(zhì)局一五六隊(duì)在準(zhǔn)南阜康白楊河區(qū)塊建設(shè)生產(chǎn)井80余口，單井最高日產(chǎn)氣量6426立方米，年產(chǎn)量3000萬(wàn)立方米，使該區(qū)塊成為國(guó)內(nèi)首個(gè)在低煤階煤層氣取得工業(yè)化突破的區(qū)塊。

三、推廣應(yīng)用

人民網(wǎng)、新疆網(wǎng)對(duì)新疆首個(gè)煤層氣開發(fā)利用示范工程進(jìn)行了報(bào)道，ECF國(guó)際頁(yè)巖氣論壇對(duì)成果給予高度評(píng)價(jià)。新疆煤層氣示范工程榮獲“中國(guó)地質(zhì)學(xué)會(huì)2016年度十大地質(zhì)科技進(jìn)展”，新疆“358”地質(zhì)找礦項(xiàng)目?jī)?yōu)秀成果一等獎(jiǎng)。

四、經(jīng)濟(jì)效益

本項(xiàng)目屬于產(chǎn)、學(xué)、研密切結(jié)合的集成創(chuàng)新成果，科技攻關(guān)與工程實(shí)施同步進(jìn)行，進(jìn)一步補(bǔ)充和完善了中-低煤階煤層氣勘探開發(fā)理論和技術(shù)。該項(xiàng)研究成果在新疆北部應(yīng)用以來(lái)，取得了一系列新認(rèn)識(shí)和新突破，相繼發(fā)現(xiàn)和落實(shí)了阜康、米東、呼圖壁、瑪納斯、后峽、三塘湖及艾維爾溝等一批有利區(qū)塊，圈定了新疆北部煤層氣下一步的勘探開發(fā)有利區(qū)。一五六隊(duì)基于本項(xiàng)目研究成果，2014—2017年共承擔(dān)國(guó)家下發(fā)勘探開發(fā)研究項(xiàng)目5個(gè)，科研基金共計(jì)2.69億元。通過(guò)本成果的指導(dǎo)，基于排采試驗(yàn)工作，遵循“先抽后采”、采煤采氣一體的瓦斯治理模式，優(yōu)派能源（新疆）礦業(yè)有限公司及新疆焦煤（集團(tuán)）有限公司生產(chǎn)作業(yè)區(qū)瓦斯突出的風(fēng)險(xiǎn)有效降低，累計(jì)節(jié)約安全成本2000萬(wàn)元。300余人直接參與了項(xiàng)目課題研究，項(xiàng)目推動(dòng)了新疆煤層氣行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步，取得了巨大經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)價(jià)值。項(xiàng)目提出了適合新疆北部的煤層氣后備資源開發(fā)的可行性建議和一套較為成熟的煤層氣勘探開發(fā)理論及技術(shù)體系，為新疆煤層氣科技工作作出了理論指導(dǎo)。這一整套技術(shù)理論的應(yīng)用，為新疆“十三五”期間煤層氣工業(yè)跨越式發(fā)展提供了有力的技術(shù)支撐。