主管单位：中国科协主办单位：中国技术经济研究会主编：明廷华ISSN：1671-1815CN：11-4688/T地址：北京学院南路86号邮政编码：100081 科学论文科技简报科学学论坛 中文核心期刊要目总览统计源期刊（中文核心期刊）中国科技论文统计源期刊(科技类核心期刊）中国知识资源总库CNKI源期刊CEPS中文电子期刊服务全文收录期刊中文科技期刊数据库（全文版）统计刊中国学术期刊文摘（中国科协主办）源期刊中国学术期刊综合评价数据库CAJCED统计期刊 1 文稿要求(1) 文稿应未在其他刊物上发表过，译文稿件须附上原作者的书面许可证明。内容要有科学性、创新性和实用性；论点明确、数据可靠、说理严谨、数学推导简明；语言流畅、文字简练、层次分明、重点突出。(2) 学术论文请按GB7713—1987《科学技术报告、学位论文和学术论文的编写格式》书写，篇幅以版面不超过6 000字（包括图表所占篇幅）为宜。请在稿件上注明下列几项内容：a) 作者单位、地址、电话、E-mail 信箱和邮政编码；b) 论文题目和作者单位英译文，作者姓名的汉语拼音；c) 作者的简历，包括姓名、出生年、性别、职称、学位、当前从事的研究工作等项；d) 200字左右的中文摘要，3~8个关键词，以及摘要和关键词相应的英文文本。摘要采用第三人称写法，应是一篇独立的短文，内容包括论文的目的、方法、结果和结论四要素。若为国家基金资助项目或部、省级重大科研攻关项目，请提供项目号，并且注明。2 书写格式(1) 要求文稿正文字号为5号，汉字字体为宋体，英数字体为Times New Roman，希腊字体为Symbol。(2) 计量单位采用国家法定计量单位和符号，不能用“大气压”、“kg/cm2”、“卡”、“ppm”……等已废除的计量单位。(3) 文中和公式中容易混淆的字符请用红字注清文种（希文、英文、罗马字等）、大小写、上下标及上下标字母含义，表示向量及矩阵的字母要特别注明。(4) 文稿标题中不宜用缩略词（化学符号和公知公用者除外）；摘要和正文中的缩略词在第一次出现时都必须写出全称，后加括号附缩略词。3 表格、插图及参考文献(1) 表格尽量采用“三线表”。表格的上方写表序和表名。表名应有自明性且中文、英文表名并列。表注放在表底，缩2个字以“注：”起头排版。(2) 插图的下方应有图序和图名。图名应有自明性且中文、英文图名并列。工程图、电气图和函数图采用AutoCAD、Adobe Illustrator或Corel DRAW软件绘制，工程图和电气图要符合国家标准规定，函数图要标明曲线序号及其注释，坐标轴上要有标值，坐标轴外侧居中处应有标目，注明物理量和单位；照片图要求层次分明，图像逼真；数码照片图宜具备200万像素以上。(3) 图表中文字、变量、单位和数字要标注清楚。(4) 参考文献应尽量选用公开发表的资料，按在正文中出现的先后次序列表于文后，以1、2…标识序号，且与正文中的指示序号对应。按《文后参考文献著录规则，GB/T 7714—2005》和《中国学术期刊（光盘版）检索与评价数据规范，CAJ-CD B/T 1—2006修订版试行稿》的要求著录文后参考文献。中文参考文献后要并列其英文译文。 数学复合Rayleigh分布模型尺度参数的Bayes估计----王琪(69)力学突扩管流动形态的数值模拟----周再东(73)物理学基于FLOTRAN的管道中流动气体时间延迟的仿真分析*----庄会东,张晓东(64)回归分析在F-P标准具测量实验中的应用----刘松江(41)最大熵原理导出理想气体分子的速度和速率分布----晋宏营(50)城市小区移动通信基站电磁辐射场强的计算机仿真----陈习权,孙杰(48)化学6-甲酰基香豆素的合成及提纯----孔祥文(74)地球科学苏里格气田西区上古生界低阻气层成因分析----徐静(56)增湿-除湿太阳能海水淡化装置实验研究----邵理堂,刘学东,刘卿龙(42)基于改进Dix公式层速度求取方法应用研究----朱四新(73)拓频地震数据在测井约束反演中应用的效果分析----张秀丽,姜岩,秦月霜(48)云南ZC金矿床地质特征及其外围物化探找矿实践----陈进超,王绪本,王丽坤,李晶(49)浅析铬钒钙铝榴石的颜色成因----向亭译(33)高密度电法在探测煤矿采空区赋水情况的应用研究----肖川,张义平(43)医药卫生盐酸托烷司琼片溶出度方法的研究----高立军(35)一般工程技术基于满意滤波的自适应阈值算法----缑林峰,牛瑞芳,韩冰洁(49)考虑节点与边失效的网络全端可靠性上界拓展算法----陈默(43)矿冶技术基于改进操作模式的锌冶炼过程参数优化----伍铁斌(35)变焦距小径管射线探伤曝光参数的选择----胡玉华,郑强,杨坪(35)石油技术高渗油藏注凝析气吞吐增产机理研究----马翠玉,刘月田(52)修井作业浮动式井口防溅保护器的研制----张方圆(40)川南硬脆性页岩井壁失稳机理实验研究----汪传磊(47)井楼油田一区核三段Ⅲ5-11小层隔夹层的研究----甘宁(46)北小湖油田八道湾组储层四性关系研究----王允霞(37)射孔完井水平井筒单相流动压降的改进模型----张权(43)煤层气采收率影响因素分析----张骞(54)井间地层压力分布预测方法及应用----姚君波(49)王府凹陷青山口组地层超压及油气运移深度研究----王文文,卢双舫,陈方文(43)一种能有效监测稠油出砂信号的室内实验装置设计----韩金良(47)仪表技术速度调节阀两种节流方式调速效果的分析与研究----廖理(39)动力技术应用多孔消能墙改善直接空冷系统换热效率的数值模拟研究----李福林,王琦峰,宋婧婧(46)机电技术风机盘管用永磁电机控制器IPM模块散热的研究----薛晓明(40)云南电网无功优化配置方案----吕秋萍(35)通信技术扩频测控信号固有抗干扰性能的评价方法研究----朱诗兵,童菲,孟生云(39)一种改进的LDPC码最小和译码算法----郭军军(35)基于CPLD和Verilog的高精度线阵CCD驱动电路设计----黄文林(32)基于Aurora协议的光传输方案验证----胡谨贤(37)基于ZigBee和GPRS的远程无线抄表系统设计与实现----刘颖,王再英,彭倩,陈媛(46)一种基于FPGA的高精度数字鉴相器----贺为婷,裴广利,刘继勇(40)带电沙尘对微波传播特性的影响----董群锋(29)一种新的模拟电路故障诊断方法研究----邱世卉(19)计算机技术特征点提取算法性能分析研究----江铁(67)船载测控雷达天伺馈仿真训练系统关键技术研究----石启亮,李林泽,雷国建(40)运动模糊图像复原技术研究----彭娟(47)基于优化模型的类级测试数据自动生成研究----屈迟文(39)结合示例空间概念权重的多示例核学习方法?----潘强,张钢,王春茹(42)采用SN和CFAR优化的模板匹配方法的动态目标监控----林雯(34)基于泛函序列的模糊C均值算法----杨攀,闫仁武(52)基于模拟退火PSO-BP算法的钢铁生产能耗预测研究----黄文燕(38)一种应用于电子地图道路特征点提取的新方法----刘文强(39)基于PC并行口的FLASH卡测试系统设计与实现----李振华(38)基于全局最优-局部最优粒子群算法的PID 控制----刘琪(41)加工轨迹C2连续优化算法研究----赵崇光,王清辉(32)一种优化COMET请求调度策略的应用研究----姚敦红(40)一种基于最小费用最大流理论的Ad hoc路由协议----王军(73)建筑技术矿物成分强度对岩石单轴抗压强度的影响----张威(30)排水预压法处理软基固结沉降计算方法的改进研究----曲晓帆(34)深基坑工程中预应力锚索受力机制的研究----白荣林,秦刚(53)剪胀角对粗糙条形基础地基极限承载力的影响----郑锋勇,秦会来,沈炳林(33)交通运输船艇推进轴系的扭转——纵向耦合振动的建模与仿真----邱云明,田宇中,熊庭(35)一种修正格型自适应陷波器在科氏流量计上的应用----乌伟(31)基于模糊贴近度的故障诊断----黄小龙(35)路面类型对能耗和排放影响研究----王陆峰,王俊峰,李树杰(31)基于神经网络的车道偏移自动检测的研究----马兆敏,齐保谦,廖凤依,王洋佳(33)供求不确定条件下配送中心选址研究----罗海星(37)航空航天一种非匀速连续旋转寻北的新方法----王荣荣(45)基于贝叶斯网络的机场航班延误因素分析----邵荃(40)导弹分离发动机盖板的设计研究----王博哲,吴竞峰,范开春,陈伟(42)滑动时间窗算法关键参数研究----张毅(36)股票价格心理关口实证研究----雷力君(36)目标跟踪中飞机无坡度转弯操纵方法研究----耿建中,武虎子,段卓毅(38)复合固体推进剂/衬层粘接界面细观结构数值建模及脱粘过程模拟----王广,赵奇国(37)基于系统辨识的滑油试验台油温智能控制----石宏,李昂,张帅,张维亮(37) (9137)相对论BCS-BEC渡越热力学 傅永平 杨海涛 郗勤(9140)三聚氰胺的密度泛函理论研究 刘存海 张勇 江炎兰 柳叶(9144)约束层速度反演方法及其处理系统的Qt研发 周洪生 程冰洁 张薇 高妍 梁群(9150)夹层板系统压缩力学性能试验研究 田阿利 沈超明 徐超(9154)欠平衡钻井直井段岩屑运移规律研究 靳鹏菠 黄欣 宋巍(9158)敖古拉中高温油田微生物驱油可行性分析 乐建君 陈星宏 王蕊 柏璐璐 乐世豪(9163)低渗气藏多层合采层间干扰系数的确定 王渊 何志雄 李嘉瑞 李成福 李闽(9167)基于响应曲面法的新型阻尼器特性分析 朱龙英 朱德帅(9173)基于CFD的空化喷嘴结构参数研究 马超群(9178)基于小波变换的电网畸变信号检测的研究 胡智宏 杜晓冉(9182)一比特压缩传感的贪婪重构算法 肖涛 马社祥(9186)一种基于单幅图像双消失点的摄像机标定方法 崔灿 张国华(9191)双机编队闪烁干扰研究 朱莹 高其娜 孙文芳(9196)装载机工作装置的模型与自适应迭代学习控制 朱龙英 鲁迎波 洪松(9203)变论域模糊PID算法在供热控制中的应用 葛楠 李铁鹰 王宇慧(9207)基于RBF核函数的集成分类AdaBoost算法研究 娄生超(9211)基于并行协同演化的差分进化算法 李俊州(9215)基于运动矢量分散度的增强型MVFAST搜索算法张子敬 张志华 霍家道(9221)情境相关的RBAC策略研究张丹(9225)基于双通道脉冲耦合神经网络的应用研究郭新榀 段先华 夏加星(9234)采用特征分辨率和等价类相关矩阵的特征选择符红霞 黄成兵(9238)蚁群算法优化RBF神经网络的网络流量预测廖金权(9243)邻氨基酚分子印迹聚合物的制备及识别性能研究罗汝新 霍景娥 程亚群 范顺利(9247)一种新型高效率振冲器结构的设计及动态性能研究韩兵兵 张功学(9250)降雨对公路边坡稳定性影响的有限元分析火映霞 王旭东(9256)重型汽车驱动桥轮毂轴承配合失效分析杨英 雷刚 征小梅(9260)传感器/执行器失效的电动汽车EPS鲁棒容错控制周冰 刘海妹 冯俊萍(9265)机匣安装边螺栓联接结构的优化设计艾延廷 陈勇 陈潮龙(9270)基于PBN的中小机场终端区飞行程序优化研究戴福青 李解(9275)一种涡轮泵故障阈值检测算法胡汉文 牛志嘉 向洋 石明全(9280)星载图像传感器电路系统可靠性优化设计曾议 赵欣 王煜 司福祺说明：杂志目录每期都会更新有一定的时效性，仅供参考
《中国煤炭地质》共发表各类稿件3300多篇，许多有影响的如《中国东部煤田滑脱构造与找煤研究》、《华北晚古生代聚煤规律与找煤研究》、《鄂尔多斯盆地聚煤规律及煤炭资源评价》、《全国煤层气资源评价》、《采区高分辨率三维地震勘探》、《绳索取心钻探技术研究与推广应用》、《中国煤炭能源有效供给能力态势分析》等地质理论研究与创新成果先后在《中国煤田地质》上发表，在行业内引起巨大反响。本刊积极探索办刊思路，先后为有关单位及研讨会出版专刊或增刊，为造就一批煤炭地质科技精英提供了充分展示才华的舞台，使一批有才华的科技工作者脱颖而出。其中不乏李四光地质科学奖、孙越崎科技教育基金“优秀青年科技奖”、中国地质学会青年地质金锤奖、全国煤田地质优秀科技工作奖等获得者。随着杂志质量水平的提高，逐步得到全国期刊界特别科技期刊界的关注。目前《中国煤炭地质》杂志不仅是《中国核心期刊（遴选）数据库》收录期刊，还是《地质文摘》、《矿业文摘》核心收录检索期刊。本刊自创刊以来发表的所有文章，已先后被“中文科技期刊数据库”、“万方数据-数字化期刊群”、“中国学术期刊综合评价数据库”、“中国期刊全文数据库（CJFD）、“中国期刊网”等媒介全文收录”，期刊的传播空间和影响力日益扩大。由于期刊的整体质量不断提升，新闻主管部门及期刊组织先后授予《中国煤田地质》优秀煤炭科技期刊二等奖、河北省第三届科技期刊评比印刷装订优秀奖、河北省科技期刊编校质量优秀奖，河北省1997年度、2000年度、2005年度优秀期刊奖，“CAJ—CD规范”优秀奖、“中国能源期刊协会”二等奖等奖项。2011年评为中国科技核心期刊。《中国煤炭地质》将珍惜已有的荣耀，一如既往的继续为广大煤炭（田）地质科技人员服务，在栏目设置上除保持如煤田地质、煤层气、水文地质、工程地质、环境地质、地球物理勘探、钻探、测量、管理等优势栏目外，将根据广大读者和作者的需要，增设新的栏目，衷心希望广大煤炭地质科技工作者发挥主人翁意识，继续关注《中国煤炭地质》的成长，踊跃赐稿，以更好地发挥其桥梁与纽带作用，推动煤炭地质科技事业的发展与进步。
煤层气产业发展前景
目前，除了井下瓦斯抽放利用已形成一定规模并获相应效益外，地面煤层气勘探开发仍处于探索阶段，尚未进入工业性规模开发阶段。但是，展望未来，我国煤层气产业具有良好的发展前景。
根据最新的预测结果，我国烟煤和无烟煤煤田中，在埋深300～2000 m范围内煤层气资源量为×1012m3。在世界上，前苏联煤层气资源量为（～）×1012m3，美国为（～）×1012m3（据Boyer，et al.，1998），我国煤层气资源量位居世界第二位。由石油天然气系统进行的全国第二轮油气资源评价结果显示，我国有38×1012m3的常规天然气资源量，其中陆地有30×1012m3、海域有8×1012m3（据陈永武，2000）；可见，在我国陆地范围内，煤层气资源量比常规天然气还要大。值得指出的是，在计算煤层气资源量时，褐煤、不可采煤层和煤层围岩等均未参与计算。但事实上，褐煤中含有一定量的煤层气，如我国沈北矿区褐煤的气含量Cdaf达，美国鲍德河盆地褐煤的气含量（Cdaf）虽只有～，由于煤层单层厚度达67 m之巨，因而同样实现了商业性开发；我国褐煤广泛分布，大多煤层厚度都很大，故其中的煤层气资源潜力是不小的；另根据煤矿通风和井下瓦斯抽放实践，在不可采煤层和围岩中的煤层气资源量通常是可采煤层的10%～20%。若将上述3个范畴都包括在内，我国煤层气资源量将会更加巨大。
丰富的资源量为我国煤层气产业的形成和发展提供了雄厚的物质基础和资源保证。
国家能源战略和煤矿安全的需要
随着社会的进步和发展，在21世纪，人们将更加重视可持续发展战略。为实现国民经济持续、快速发展，必须坚持保护和建设生态环境、净化家园，节约和有效地利用能源资源。为此国家将大力推进开发和使用天然气等洁净能源。另外，从国家石油安全战略考虑，必须减少国民经济和人民生活对石油资源的依赖程度，开拓替代能源。我国人均拥有天然气产量不足20 m3，相对发达国家（如英国人均达1300 m3以上）差距很大，天然气消费量在一次能源消费结构中比例小，仅占2%左右，这种局面远远不能适应国民经济的发展和人民生活水平提高的需要。要改变这种被动局面，只靠常规天然气是不能解决问题的，国家在大力加强常规天然气开发的同时，十分重视煤层气这种非常规天然气的开发利用问题。因此，煤层气在未来我国的能源构成中将具有广阔的发展空间。
从煤矿安全生产角度看，煤层气（俗称煤层瓦斯）是煤矿安全生产的最大隐患，常常造成惨重的灾害事故，而且随着矿井的延伸，问题会变得更加严重。在采煤前及采煤过程中，如果从地面预先将煤层气开采出来，就会大大减少矿井瓦斯灾害的隐患；同时还大大降低了采煤过程中甲烷（CH4）这种强烈温室效应气体的排放量，对保护大气环境具有重要作用。
因此，利用地面采气技术开发利用煤层气资源，是解决矿井瓦斯灾害的一条有效途径，特别是对矿井深部，意义更为突出。
国家重视煤层气的开发利用
国家对煤层气资源的开发利用工作十分重视。江泽民总书记为煤层气开发题词：“依靠科技进步，发展煤层气产业，造福人民。”代表了国家和人民对煤层气产业化的殷切期望和高度重视。
1999年，由国土资源部、国家计委等5部委联合下发的《矿产资源储量评审认定办法》文件中，将煤层气与石油、天然气和放射性矿产同样对待，列为由国家统一管理的矿种。自20世纪80年代以来，国家在煤层气管理、产业政策、资源综合利用、价格政策及对外合作勘探开发等方面先后制定并实施了一系列措施和优惠政策（孙茂远，1998），扶持和鼓励煤层气产业的发展。
为了集中各方面的力量，加速我国煤层气资源的开发利用，经国务院批准，于1996年5月组建了中联煤层气有限责任公司。这是一个跨地区、跨行业，集煤层气开采、利用和输送于一体的主干公司，并被授予对外合作进行煤层气勘探、开发和生产的专营权。中联公司的成立，标志着我国煤层气勘探开发已进入了有序发展的全新历史阶段，也为我国煤层气产业的形成和发展提供了强有力的组织保证。
1990年，沈阳市煤气总公司引进美国技术，在辽宁省红阳矿区施工红阳一号煤层气井，进行煤层气资源风险勘探，开创了我国利用现代煤层气技术之先河。此后，国内煤炭、石油、地矿系统各有关单位和中联公司与联合国开发计划署（UNDP）、美国和澳大利亚的有关公司等，在我国各地进行煤层气勘探开发试验工作，先后在柳林、石楼、潘庄及晋城、潘庄及大城建成了6个小型煤层气试验开发井网，均获得工业性气流；由中联公司在枣园地区施工的TL-007 井，单井最高产气量达16000 m3/d。另外，正在建设中的还有新集、淮北、临兴、盘江和丰城等小型试验开发井网。这些小型开发井网起到了试验和示范作用。
小型开发井网显示出在中国利用地面技术开采煤层气的可行性，并积累了大量生产资料和丰富的实践经验，特别是在晋城矿区高变质无烟煤中利用地面垂直井技术采气获得成功，大大拓展了人们的视野。所有这些都为今后大规模工业性开发进行了有效的技术储备。
我国进行地面煤层气勘探开发试验工作已有10余年的历史，但至今仍停留在打勘探井和小型试验开发井网的水平上，未能进入大规模工业性开发利用阶段。究其原因，主要是投入不足和下游工程（特别是输气管道）不配套。美国至1995年底共有6700口煤层气生产井，年产气量达270×108m3；而我国截至1999年底，共打各类煤层气井156口，其中进行过采气试验的井（包括地面垂直井和采动区井）只有99 口；采出的气体全部排空，故煤层气产量为“零”。相比之下，我国煤层气井数量很少，相应的投入就更少。在这种状况下，很难实现煤层气开发利用的实质性突破。
天然气输送管道缺乏是制约我国煤层气发展的重要外部条件。在已有的和正在建设的小型煤层气试验开发井网范围内，除大城地区有地域性的天然气输气管道外，其他地区都没有。这种局面严重地抑制着对煤层气进一步投入和勘探的热情。若能解决煤层气远距离输送的通道问题，必将大大激发人们对煤层气勘探开发投资的热情。
伴随着国家实施西部大开发战略，由塔里木盆地至上海的“西气东输”工程已全面开工。这条长4200 km的输气管道，将经过榆林、长治和淮南等地，这些地区都是煤层气资源条件很好的地区，也是目前我国煤层气勘探开发的热点区域。“西气东输”工程的建设，为相关地区煤层气开发利用提供了一个大发展的良好契机。
开发前景评价
在对各主要地区分别评价和全国总体认识的基础上，按照分层次、分阶段和综合评价的原则，以煤层发育富集程度、煤层气资源量规模、地理位置及市场条件、煤层气勘探开发程度为依据，以含气带为单位，对于开发前景进行了分类评价。
Ⅰ类：指资源条件和经济地理位置俱佳，目前煤层气勘探效果显著，作为优先开发的含气带。此类含气带有沁水、鄂尔多斯盆地东缘、渭北、徐淮和淮南等5个含气带。这5个含气带的煤层气资源量为×1012m3，占全国总资源量的。
Ⅱ类：指资源量丰富，但地区经济发展相对滞后，或地形条件不利，煤层气勘探工作很少，或煤层气勘探工作尚未开展的含气带，可作为长远规划考虑。这类含气带包括华蓥山、川南、黔北、六盘水、吐-哈、准噶尔南和伊犁等6个含气带。这6个含气带的煤层气资源量为×1012m3，占全国总资源量的。
Ⅲ类：指资源条件一般，但经济地理位置优势明显，市场需求旺盛，煤层气勘探具有一定基础，煤层气开发利用已取得一定成效的含气带，可根据需要和可能性开展工作。这类含气带包括三江-穆棱河、浑江-辽阳、抚顺、辽西、京唐、冀中平原、豫西、萍乐、湘中、黄陇、鄂尔多斯盆地北部、鄂尔多斯盆地西部、桌-贺和准噶尔东14个含气带。这14个含气带的煤层气资源量为×1012m3，占全国煤层气总资源量的。
Ⅳ类：为上述各类以外的含气带，资源条件和外部条件较差，在当前技术经济条件下可暂不考虑开发利用其煤层气资源。
在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类含气带中，优选出沁水盆地北部的阳泉-寿阳地区、沁水盆地南部地区、鄂尔多斯盆地东缘、渭北煤田东段、铁法盆地、大城地区、淮北矿区、淮南矿区、丰城矿区和盘江矿区等有利区块，作为煤层气地面开发的重点工作对象。
建议进一步阅读
1.程裕淇主编.1994.中国区域地质概论.北京：地质出版社
2.赵庆波.2004.中国煤层气地质特征及其勘探新领域.天然气工业，24（5）：4～8
3.朱杰，车长波等.2006.我国煤层气产业发展趋势预测.中国矿业，15（11）：5～8
4.张新民等.2002.中国煤层气地质与资源评价.北京：科学出版社，65～137、202～219、224～276
本刊传僠煤层气相关技术、经济和政策信息，交流煤层气勘探、开发理论和实践经验，传播国外相关技术、探讨经济评价方法，促进煤层气产业发展；贯彻“发展煤层气，造福人民”，对于改善煤矿安全，保护全球环境，增加能源供应等也有重要意义。
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石油天然气、煤层气的刊物有：《石油勘探与开发》《天然气工业》《石油与天然气地质》《煤炭技术》中文核心刊物 你若详细了解或是发表 可以加百度空间QQ或是电话 了解 ，对于文章的质量，我们可以免费给你修稿
《中国煤炭地质》共发表各类稿件3300多篇，许多有影响的如《中国东部煤田滑脱构造与找煤研究》、《华北晚古生代聚煤规律与找煤研究》、《鄂尔多斯盆地聚煤规律及煤炭资源评价》、《全国煤层气资源评价》、《采区高分辨率三维地震勘探》、《绳索取心钻探技术研究与推广应用》、《中国煤炭能源有效供给能力态势分析》等地质理论研究与创新成果先后在《中国煤田地质》上发表，在行业内引起巨大反响。本刊积极探索办刊思路，先后为有关单位及研讨会出版专刊或增刊，为造就一批煤炭地质科技精英提供了充分展示才华的舞台，使一批有才华的科技工作者脱颖而出。其中不乏李四光地质科学奖、孙越崎科技教育基金“优秀青年科技奖”、中国地质学会青年地质金锤奖、全国煤田地质优秀科技工作奖等获得者。随着杂志质量水平的提高，逐步得到全国期刊界特别科技期刊界的关注。目前《中国煤炭地质》杂志不仅是《中国核心期刊（遴选）数据库》收录期刊，还是《地质文摘》、《矿业文摘》核心收录检索期刊。本刊自创刊以来发表的所有文章，已先后被“中文科技期刊数据库”、“万方数据-数字化期刊群”、“中国学术期刊综合评价数据库”、“中国期刊全文数据库（CJFD）、“中国期刊网”等媒介全文收录”，期刊的传播空间和影响力日益扩大。由于期刊的整体质量不断提升，新闻主管部门及期刊组织先后授予《中国煤田地质》优秀煤炭科技期刊二等奖、河北省第三届科技期刊评比印刷装订优秀奖、河北省科技期刊编校质量优秀奖，河北省1997年度、2000年度、2005年度优秀期刊奖，“CAJ—CD规范”优秀奖、“中国能源期刊协会”二等奖等奖项。2011年评为中国科技核心期刊。《中国煤炭地质》将珍惜已有的荣耀，一如既往的继续为广大煤炭（田）地质科技人员服务，在栏目设置上除保持如煤田地质、煤层气、水文地质、工程地质、环境地质、地球物理勘探、钻探、测量、管理等优势栏目外，将根据广大读者和作者的需要，增设新的栏目，衷心希望广大煤炭地质科技工作者发挥主人翁意识，继续关注《中国煤炭地质》的成长，踊跃赐稿，以更好地发挥其桥梁与纽带作用，推动煤炭地质科技事业的发展与进步。
2002年以来，中国矿业大学学生参加省级以上国内外科技竞赛获得3500余项奖励，先后有16篇博士论文入选全国百篇优秀博士论文。 2005年至2015年间，中国矿业大学共承担包括国家“863计划”、“973计划”、国家科技发展重大专项、国家自然科学基金重大项目等国家级科研项目889项，省部级科研项目707项；获得国家级科技奖励34项，何梁何利基金科技进步奖1项，获国家级科技奖励数位居全国高校前列、江苏省高校第一位；获省部级科技奖励331项、授权专利3452项（其中发明专利578项）。研究与发展经费快速增长，年均科研经费超过5亿元。 重大科研项目 “973计划”项目深部危险煤层无人采掘装备关键基础研究、西部煤炭高强度开采下地质灾害防治与环境保护基础研究、低品质煤大规模提质利用的基础研究、煤矿突水机理与防治基础理论研究、深部煤炭开发中煤与瓦斯共采理论“863计划”项目薄煤层开采关键技术与装备科技基础性工作专项西部重点矿区土地退化因素调查国家重大科研仪器研制项目 揭示煤与瓦斯突出机理与规律的模拟试验仪器 截至2015年10月，中国矿业大学拥有2个国家重点实验室，2个国家工程技术研究中心，3个国家工程实验室，4个教育部重点实验室、2个教育部工程研究中心、17个其他省部级重点实验室、工程（技术）研究中心（含研究基地）和协同创新中心以及低碳能源研究院和物联网（感知矿山）研究中心，建成了1个国家大学科技园。 中国矿业大学还与8个地级市建立了全面合作关系，与14家国有大型企业共建了研究机构。中国矿业大学国家大学科技园被评为江苏省唯一的“A类（优秀）国家大学科技园”称号；中德能源与矿区生态环境研究中心被誉为“中德科技合作的典范”。 协同创新中心 序号类别名称1国家级（2011计划）煤炭安全绿色开采协同创新中心2省级矿山智能采掘装备协同创新中心科研机构 序号类别 名称 立项时间 主管部门 1国家级 煤炭资源与安全开采国家重点实验室 2005年12月 科技部 2国家级 深部岩土力学与地下工程国家重点实验室 2007年4月 科技部 3国家级 中国矿业大学国家大学科技园 2006年1月 科技部 4国家级国家煤加工与洁净化工程技术研究中心2011年7月科技部5国家级 煤矿瓦斯治理国家工程研究中心 2005年1月 发改委 6国家级 矿山物联网应用技术国家地方联合工程实验室 2011年11月 发改委 1部级 煤炭资源教育部重点实验室 2000年8月 教育部 2部级 矿山开采与安全教育部重点实验室 2003年6月 教育部 3部级 煤炭加工与高效洁净利用教育部重点实验室 2005年12月 教育部 4部级 煤层气资源与成藏过程教育部重点实验室 2009年4月 教育部 5部级 煤矿瓦斯与火灾防治教育部重点实验室 2010年4月 教育部 6部级 深部煤炭资源开采教育部重点实验室 2011年6月 教育部 7部级 矿山生态修复教育部工程研究中心 2006年6月 教育部 8部级 矿山数字化教育部工程研究中心 2007年9月 教育部 9部级 国土环境与灾害监测国家测绘局重点实验室 2009年3月 测绘局 10部级 国家能源煤矿采掘机械装备研发中心 2010年7月 能源局 11部级 国家环境保护清洁煤炭与矿区生态恢复工程技术中心 2006年3月 环保部 12部级 矿山瓦斯粉尘灾害技术基础研究国家级专业中心实验室 2005年12月 发改委 13部级 矿山水害防治技术基础研究国家级专业中心实验室 2005年12月 发改委 14部级 工业安全工程技术研究中心 2003年6月 安监局 15部级页岩气重点实验室2013年8月煤炭地质总局16省级 江苏省资源环境信息工程重点实验室 2007年9月 江苏省科技厅 17省级 江苏省煤基CO2捕集与地质储存重点实验室 2010年9月 江苏省科技厅 18省级 江苏省土木工程环境灾变与结构可靠性重点实验室 2010年11月 江苏省科技厅 19省级 江苏省电力传动与自动控制工程技术研究中心 2005年7月 江苏省科技厅 20省级 江苏省物联网感知矿山工程实验室 2010年6月 江苏省科技厅 21省级 江苏省煤加工与洁净化工程技术研究中心 2011年12月 江苏省科技厅 22省级 江苏省大型钢结构腐蚀防护工程技术研究中心 2011年12月 江苏省科技厅 23省级 江苏省综采综掘智能化装备工程技术研究中心 2012年12月 江苏省科技厅 24省级江苏省煤矿电气与自动化工程实验室 2013年12月江苏省科技厅1校级 中国矿业大学低碳能源研究院 2010年6月 中国矿业大学 2校级 中国矿业大学苏轼研究院 2011年5月 中国矿业大学 3校级 中国矿业大学淮海文化传媒研究院 2012年4月 中国矿业大学 4校级 中国矿业大学物联网（感知矿山）研究中心 2010年3月 中国矿业大学 5校级 中德能源与矿区生态环境研究中心 2008年9月 中国矿业大学 6校级 中澳矿业研究中心 2008年12月 中国矿业大学 7校级 中国矿业大学国际煤炭能源政策研究中心 2011年4月 中国矿业大学 8校级 中国煤矿史研究所 2010年8月 中国矿业大学 9校级 国家体育总局体育文化发展中心体育文化研究基地 2009年11月 中国矿业大学 国际矿业、能源与环境高等教育联盟成立于2009年10月。在中国矿业大学举行的中外大学校长论坛上，学校与莫斯科国立矿业大学、德国亚琛工业大学、德国波鸿工业技术大学、德国杜伊斯堡·埃森大学、美国肯塔基大学、美国西弗吉尼亚大学、澳大利亚昆士兰大学、澳大利亚西澳大学、日本群马大学、越南河内地矿大学等矿业、能源、环境领域的11所世界知名高校共同发起并签署《国际矿业、能源与环境高等教育联盟宣言》。联盟成员以人才培养、科学研究和知识转化为载体，在一次能源的绿色开采、洁净高效利用、新能源开发、环境保护、气候变化等方面开展广泛国际合作。中德能源与矿区生态环境研究中心，简称“中德中心”，成立于2008年9月。经德国前总理施罗德和中国前驻德大使卢秋田的积极倡导，中国矿业大学与德国Bochum工业大学、DMT、DBT等知名企业联合成立“中德能源与矿区生态环境研究中心”，施罗德先生出任中心名誉主任，葛世荣校长担任理事长。中德中心被誉为“中德科技合作的典范”，旨在加强中德两国在新能源、矿区生态环境、先进制造业、节能减排、煤矿安全开采技术与装备等领域合作。中澳矿业研究中心成立于2011年4月。该中心是中国矿业大学与西澳大学、昆士兰大学三校联合共建的研究机构，中心在地质勘探、采矿与安全、选矿、煤基合成燃料、新能源、生态环境修复、矿业经济与环境法等领域开展合作研究，并努力其打造成集人才培训、技术研发、成果转化与产品制造为一体的产、学、研、经相结合的国际化合作平台。中美清洁能源联合研究中心成立于2009年7月。联合研究中心旨在促进中美两国的科学家和工程师在清洁能源技术领域开展联合研究，首批优先领域有三个，即节能建筑、清洁煤、清洁能源汽车。华中科技大学、清华大学、中国矿业大学等15家单位为中方清洁煤技术联盟团队，美方团队主要包括西弗吉尼亚大学、怀俄明大学、肯塔基大学等18家单位。 学术期刊 《中国矿业大学学报》（自然科学版） EI index 核心收录期刊，中文核心期刊，Abstracts Journal (Russian), Chemical Abstract, Cambridge Scientific Abstracts, Coal Abstracts，中国科技论文统计源期刊（中国科技核心期刊）、江苏省一级期刊、《CAJ-CD规范》执行优秀期刊、《中国科技论文在线》优秀期刊、中国学术期刊综合评价数据库来源期刊。EI收录率100%《采矿与安全工程学报》EI index 核心收录期刊，中文核心期刊，中国科技论文统计源的期刊（中国科技核心期刊）、江苏省的一级期刊、《CAJ-CD规范》执行优秀期刊、《中国科技论文在线》的优秀期刊、中国学术期刊综合评价数据库来源期刊。EI收录率100%Mining Science and Technology(Published by Elsevier )The journal has been indexed and/or abstracted by Ei Compendex, Abstracts Journal (Russian), Chemical Abstract, Cambridge Scientific Abstracts, Coal Abstracts 图书馆藏 截至2015年10月，中国矿业大学图书馆藏书230万册，数字图书90万册。截止2014年底，图书馆纸质藏书累计205万册，电子图书230万册；中文数据库75个，外文数据库65个。中外文纸质期刊2800余种，中文电子期刊 10800种，外文电子期刊13160种。自建有“矿业工程数字图书馆”、“矿业工程数据库”和“低碳新能源数据库”等特色数据库。 中国矿业大学图书馆是教育部科技查新工作站和煤炭信息研究院科技查新代理单位，CALIS成员馆之一和JALIS的苏北地区文献中心。 中国矿业大学多次成功举办国际矿业科学与技术大会、中国工程院冶金材料学部学术年会等国际性学术会议，历年举办重要学术会议有： 1985年至2009年，六届国际矿业科学与技术大会；2004年，混凝土与结构新进展国际会议（ICACS）；2007年，第八届国际“不连续变形分析及其在采矿和土木工程的应用”(ICADD-8)（北京校区）；2008年，第四届中国二次离子质谱学会议暨2008北京二次离子质谱学国际研讨会（北京校区）；2009年，亚洲城市环境学会第六届国际会议(The 6th International Symposium of Asia Institute of Urban Environment)；2009年，亚洲太平洋国际煤层气会议(2009 Asia Pacific Coalbed Methane Symposium)；2009年，第十届中国MBA发展论坛；2010年，第二届中国能源科学家论坛；2010年，第二十二届中国控制与决策会议；2011年，第二届中国测绘科学技术论坛。2015年，第七届国际矿业科学与技术大会。
秦勇
（中国矿业大学 江苏徐州 221008）
作者简介：秦勇，1957年生，男，博士，教授，煤田与煤层气地质，yongqin＠。
基金项目：国家973计划项目（2002CB211704）及国家自然科学基金项目（40572095）资助。
摘要 基于CNKI中国期刊全文数据库，系统检索和统计了我国煤层气论文的分布特点。以此为基础，分析了我国煤层气论文分布与产业发展特征之间的关系，讨论了产业发展对科学技术的需求趋势。结果显示：分别以1999年和2002年为界，论文分布体现出我国煤层气产业发展经历了三个历史阶段，每一阶段对科技需求的特点在论文分布特征上都有所体现。由此，作者认为：煤层气资源评价及其方法仍是今后研究的主题，进一步深化地质选区理论与方法将有助于选区成功率的提高，开发技术适应性是今后需致力于探讨的重要方向之一，煤层气井产能、采收率及其影响因素的研究应该引起足够重视，全方位探索深部煤层气资源与开发潜力将有可能拓展我国煤层气开发的新领域，研发环境保护、高附加值转化利用和小型化利用储运技术将有助于推进我国煤层气产业健康发展。
关键词 煤层气 论文 分布 产业 发展
CBM Publication Occurrence and Industrial Development in China
Qin Yong
（China University of Mining and Technology，Xuzhou 221008）
Abstract：The occurrence of the coalbed methane（CBM）papers written by Chinese authors from 1994 to 2005 was systematically indexed and analyzed form the CNKI's China Journal Full Database（CJFD）.Based up the data or information，the correlation of the paper distribution to the development of Chinese CBM industry was construed and the requirements of the industry to science and technology for the future were was shown that，respectively taking the 1999 and 2002 as a borderline，three developmental stages of the Chinese CBM industry as well as the scientific and technologic requirements of the industry in each stage were unfolded through the distribution of the was farther suggested that the evaluation and methodology of the CBM resources should be taken as one of the subjects in future research，the deep research of the target-selecting theory and method would help to improve the reliability of the CBM target selection，the adaptability of the exploiting technology to the CBM geological conditions should be one of the key aspects which should be engaged in the researches，the CBM-well productivity and CBM recovery ration should be laid much store by investigation，the omni-directional exploration for the potential of the deep CBM resources and development would be helpful to the deploitation of new CBM field in the industry，and the technological advances on the CBM environmental protection，high-additional-value utilization and miniaturized storage and transportation equipment should conduce to promote the benign development of the industry.
Keywords：CBM；paper；occurrence；industry；development
在现代科学技术背景下，新兴产业的发展均与该领域学术技术研究状况密切相关。换言之，一个产业领域内基础、应用基础与技术研究论文的分布状况，蕴涵着该产业发展历程的丰富信息，并在一定程度上可预示产业的发展趋势。我国煤层气产业目前处于商业化生产的启动阶段[1]，分析煤层气论文产出特点及其与产业发展的关系，对回顾我国煤层气产业发展历史、展望其发展趋势均有所裨益。为此，本文作者利用中国国家知识基础设施（CNKI）中国期刊全文数据库[2]，对1994～2005年期间煤层气论文进行了系统检索。以此为依据，分析了我国煤层气论文在时间和研究方向上分布特点，讨论了产业发展所需注重的主要科学技术问题。
1 CNKI 煤层气论文总体分布
系统检索结果显示，CNKI中国期刊全文数据库收录1994年至2005年煤层气论文1465篇，年均约122篇。
分析检索结果（图1），获得如下总体认识：
第一，我国煤层气论文连年增长，但不同历史阶段的增长速率明显不同。这一特点，与中国煤层气产业的艰难探索过程一致，反映出产业从起始到目前产业化经历了阶段性的发展历程。
第二，不同类别论文的分布特点，揭示出我国煤层气产业当前所处的阶段性特征。在论文总量中，地质与勘探类论文所占比例为，开发技术类论文占，利用与储运类论文占，经济与政策类论文占，环境保护类论文占。以地质勘探类论文为主的分布特点，折射出我国煤层气产业总体上处于发展的初始时期。
第三，各类论文在时间上的分布呈规律性起伏，这正是产业不同发展阶段对科学技术的需求有所不同的集中反映。
图1 CNKI中国期刊全文数据库煤层气论文类别及年度分布
值得注意的是，1994年至2005年期间，CNKI 煤层气论文篇数增长了倍，年均增长率约106%。进一步分析，论文数量呈三阶段式的非线性增长，指示中国煤层气产业发展历程至今经历了三个阶段（图2）。其中：第一阶段论文447篇，年均产出约75篇；第二阶段论文390篇，年均产出130篇；第三阶段论文628篇，年均产出约209篇。同时，不同阶段中各类论文互为消长的状况，与每一阶段对地质研究、勘探评价、开发试验等的不同需求高度对应。
图2 CNKI论文总数时序分布及其展现的中国煤层气产业发展阶段
2 CNKI 论文分布与中国煤层气产业发展阶段
第一阶段：寻证-找气-摸索阶段
该阶段可上溯至20世纪80年代前半期，结束于1999年，历时四个“五年”计划。在此期间，煤层气论文数量从1994年的20篇增加到1999年的129篇，在时间序列上呈线性增加，阶段总增长率545%，阶段年均增长率约91%，作者和单位的数量明显增多（图1）。
从论文类别分布来看：地质与勘探类论文居绝对优势，占阶段论文总数的60%，年均约45篇；开发技术类论文不足8%，年均约6篇；利用与储运、经济与政策、环境保护等类别论文的比例很低，年均都在2篇左右（图1，图2）。这种分布，是各国煤层气产业发展初期的典型特征，即研究和生产都是以寻找“证据”、框定资源、选择区域和验证目标为主。
在地质与勘探类论文中（图3）：多数报道的是关于煤层气资源评价与地质选区（42%，年均约19篇）、储层物性和吸附性（34%，年均约15篇）的研究成果，反映出积累资料、摸索经验的特点；成藏条件与过程、煤层气可采性论文年均分别只有2篇和1篇，该方面研究没有得到重视，在一定程度上显示出基础研究不足而致使煤层气地质选区和“找气”具有盲目性，这也是该阶段我国煤层气地质选区成功率较低的一个重要原因[3]。
在该阶段，开发技术类论文多是对国外技术的消化和应用。其中，钻井、试井和完井论文占了较大比例（35%，年均约6篇），排采与增产措施得到了应有重视（24%，年均约4篇），对解吸-扩散-渗流这一煤层气开采的基础有所关注（6%，年均约1篇），但几乎未见关于煤层气井产能和采收率方面研究成果的报道（图4）。此外，综述性论文也多以介绍国外煤层气勘探开发理论和技术为主。
图3 CNKI煤层气地质与勘探类不同研究方向论文分布
图4 CNKI煤层气开发技术不同研究方向论文分布
上述特征揭示：本阶段的研究是针对我国煤层气产业的起始过程而开展的，在煤层气地质研究上表现为寻证，在勘探上表现为找气，在开发试验上表现为摸索，总体上试图通过引进和消化国外相关理论与技术来解决中国的煤层气地质问题，积累了较为丰富的煤层气地质基本条件信息，对全国煤层气资源及其分布规律取得了基本认识，煤储层特性这一煤层气地质核心问题得到应有的重视，开展了适合于中国煤层气地质特点开发技术的试验与探索，并从区域上开始了对全国或区域煤层气产业发展战略的思考。
第二阶段：探因-普查-彷徨阶段
该阶段历时3年，从2000年开始，至2002年结束。在此阶段，每年的煤层气论文稳定在130篇左右，年均论文数量比第一阶段增加了73%，但论文类别构成变化明显（图1）。
从论文类别来看：地质与勘探类论文209篇，占该阶段论文总数的54%，年均篇数（约70篇）比第一阶段显著增加，但从1999年至2001年论文篇数显著递减，在后期有重新增加的趋势；开发技术类论文显著增多，占论文总数的比例比第一阶段增长了10个百分点；经济与政策、利用和储运的研究得到更多的关注，论文比例均上升了5～6个百分点（图1，图2）。
与第一阶段相比：该阶段地质与勘探论文中煤储层物性与吸附性研究成果的数量和比例显著增高（105篇，50%），构成了研究的主题；资源评价与地质选区尽管仍得到较多关注，但比例明显降低（29%）；成藏条件与过程论文的比例基本不变（10%），但年均论文篇数（7篇）明显增多（图3）。由此表明，这一阶段常规评价与选区方法趋于成熟，研究的注意力更多地转向与开采地质条件密切相关的煤储层特性，转向了成藏效应等深层次的控制机理问题。
就开发技术而言：钻井、完井、试井论文17篇，年均约8篇，远高于第一阶段，但在阶段论文总数中的比例（25%）有所降低；排采与增产措施论文18篇，比例（27%）有所提高；产能与采收率论文11篇，比例从零增至约16%；解吸-渗流-扩散论文14篇，占阶段论文总数的21%，比例显著增长（图4）。排采与增产措施、产能与采收率的研究得到加强，开采基础和应用基础研究受到高度重视，研究重点向开发技术的中—下游移动，这是为解决我国煤层气产业发展“瓶颈”问题而做出的努力，也是产业逐渐走向成熟的标志之一。
在此阶段：除了进一步拓展勘探选区继续找气之外，更多的力量集中于第一阶段已有一定勘探工程的地区，以进一步缩小勘探靶区，为开发试验提供更为可靠的基地；同时，尽管在近20个地区进行了排采试验，但多未取得理想的效果，致使开发试验徘徊不前，业界信心受到冲击。然而，这一时期煤层气开发基础与技术研究得到了较大发展，尤其是在开采方法与增产措施、煤层气解吸扩散渗流机理、产能与采收率分析等方面取得较多成果，为中国煤层气产业化时代的到来奠定了重要技术基础。
上述论文分布特征，指示我国煤层气产业发展过程由于进入了一个新的阶段而对科学技术的需求发生了较大变化，在煤层气地质研究上表现为探因，勘探上表现为普查，开发试验上表现为访徨，总体上处于为催生中国煤层气产业化时代到来的“阵痛”阶段。
第三阶段：求源-详查-商业阶段
自2003年以来，我国煤层气产业发展进入了一个新的历史时期，即商业化生产阶段。其主要标志为：煤层气地质研究进入了求源，勘探实践进入了详查，开发上步入了商业化生产，中国煤层气产业的雏形已经形成，并呈现出快速发展的势头，这些标志在煤层气论文的数量和结构上均有体现。
在2003～2005年的三年期间，CNKI煤层气论文总数大幅度增加，达到628篇，年均论文约209篇，与第二阶段相比增长了61%，接近第一阶段论文总量的一半（图1，图2）。开发技术类论文的比例有所提高，利用和储运技术研究得到进一步重视，基础研究明显加强，研究重点进一步向煤层气产业的中—下游移动，更加适应于商业化生产阶段对科学技术的需求。
地质与勘探类论文占阶段论文数的比例约51%，仍有较大比重，这是我国煤层气产业目前总体上处于初期阶段的必然特征。其中：煤储层物性与吸附性仍是研究重点，但论文比例下降至39%左右；资源评价与地质选区仍是产业的科技需求，论文比例（27%）与上一阶段基本持平；成藏条件与过程研究得到高度关注，论文比例比上一阶段提高了约9个百分点（图3）。
本阶段开发技术类论文数量的比例为19%，比上一阶段略有提升，显示我国煤层气产业中游领域的研究得到进一步重视。其中：钻井、完井、试井论文（25篇）多于第一阶段，但比例继续下降（约21%）；排采与增产措施论文34篇，数量显著增加，比例（29%）略有提高；产能与采收率论文12篇，数量和比例（约10%）均比上一阶段显著减少；解吸-渗流-扩散论文25篇，数量明显增加，比例与上一阶段基本持平（图4）。钻井、完井、试井论文比例相对降低，排采与增产措施论文比例显著提高，解吸-渗流扩散论文数量明显增多，尤其是2005年开发技术类论文数量大幅度跃升（图1，图2），显示出我国煤层气商业性生产、示范工程等对新技术开发和相关基础研究的强烈需求。
在此阶段：新增了一批国家批准的煤层气储量，煤层气成藏条件与机制探索在国家层面上全面展开，标志着中国煤层气地质研究从资源与基本地质条件调查阶段转入了资源“详查”阶段和成藏作用探索过程；大井网煤层气勘探开发试验取得新的突破，水平羽状井、丛式井等技术在煤层气开发中得到初步应用，对二氧化碳注入等新的增产技术进行了现场试验，晋城地区开始了煤层气商业化生产，标志着中国煤层气产业从开发试验阶段转入了商业化生产启动阶段。
3 CNKI 论文分布特点与产业发展需注重的科学技术问题
进一步分析C N KI论文分布特点，发现存在某些问题，而解决这些问题正是发展中国煤层气产业所需要继续努力的方向。
首先，煤层气资源评价始终是20余年研究探讨的主题，尤其是对全国和某些区域的煤层气资源量及其构成众说纷纭，且国家批准的煤层气储量所占比例极低。究其原因，主要在于三个方面：一是评价方法缺乏规范性要求；二是资源估算尚存重大基础问题未能解决；三是资源勘探和探明程度很低。为此，煤层气资源评价及其方法仍是今后相当长一段时期内所要研究的主题，而在国家层面上制定评价方法和要求的规范性文件，加强以吸附机理为核心的基础研究[3]，加大勘探和开发试验的力度，将有助于推进这一问题的解决。
其次，文献中涉及的煤层气地质选区多达50余个，但目前实现商业性开发或具有可见前景的地区不超过5个，且某些选区已上过多轮勘探和开发试验工程。造成这种状况的原因是多方面的，包括选区理论和方法在科学性和适应性上的缺陷、早期勘探与开发试验技术发展水平和认识的局限、钻井/完井/排采技术管理经验不足等[3]。因此，在深化研究选区理论与方法的基础上，通过资料复查和新技术应用，总结开发技术上的经验和教训，可能会使我国煤层气地质选区成功率得到一定的提高。
第三，国外几乎所有的传统和先进煤层气开发技术在我国都有引用，但多数情况下的应用效果都不甚理想。正视这一状况，似应考虑如下三个问题：一是所有先进技术是否都适合我国特定选区的煤层气地质条件？二是传统技术在特定选区的开发效果是否就不如先进技术？三是我国自主研究开发出了哪些适合于我国煤层气地质条件的开发技术？对于前两个问题，答案当然是否定的。至于后一个问题，目前尚未见到关于自主研发的关键技术的报道。这三个问题的关键，在于各种开发技术的适应性，这也正是今后需致力于研究的重要方向之一。
第四，见诸报道的煤层气井产能、煤层气采收率及其影响因素的研究成果较少，与煤层气商业性生产阶段的技术需求之间存在较大差距。原因在于，我国前期实践多为开发试验，对此没有太多的需求，积累的资料也十分有限，难以满足开展这一研究的要求。但在进入商业化开发且追求经济效益的现今阶段，该方面的研究应该引起足够重视，包括系统追踪和分析排采动态、注重不同煤层气地质条件的对比分析、深化煤层气解吸-渗流规律与机理的研究、开发科学性更强的数值模拟技术等。
第五，尚未充分注意到深部煤层气开发这一潜在新领域，深部资源及其与常规油气共采可行性的研究成果鲜见报道。我国深部煤层气资源量巨大[4]，多数大—中型沉积盆地中煤层气都与常规油气共生，前期少数研究显示了深部煤层气与常规油气共采的可能性[5]。为此，从资源潜力、成藏作用与过程、地质选区、勘探与开发试验等方面，对深部煤层气资源潜力开展全方位的研究探讨，将有助于拓展我国煤层气开发的新视野。
第六，煤层气开采可能诱发的环境保护以及煤层气利用与储运技术问题，应该得到应有重视。在1994年以来的1465篇CNKI煤层气论文中：环境保护方面的论文只有19篇，几乎全为哲学意义上的讨论或介绍国外相关技术；利用与储运方面的论文逐年增长（图1），但多是关于煤层气发电和管网输送技术的探讨。这种状况，可能会影响到我国煤层气产业的健康发展。针对我国煤层气地质和开发特点，开展环境保护技术研究或实例分析，研究开发具有更高附加值的煤层气转化利用技术和适应矿区煤层气分布式开发特点的小型化利用储运技术与装置，将有助于弥补我国煤层气产业在此方面的不足。
参考文献
[1]秦勇.2006.中国煤层气产业化面临的形势与挑战（Ⅰ）：当前所处的发展阶段.天然气工业，26（1）：4～7
[2]中国期刊全文数据库.
[3]秦勇.2006.中国煤层气产业化面临的形势与挑战（Ⅱ）：关键科学技术问题.天然气工业，26（2）：6～10
[4]秦勇.2006.中国煤层气产业化面临的形势与挑战（Ⅲ）：走向与前瞻性探索.天然气工业，26（3）：1～5
[5]秦勇，宋全友，傅雪海.2005.煤层气与常规油气共采可行性探讨.天然气地球科学，16（4）：492～498
长期从事天然气地质研究和地质勘探工作，是我国最早从事天然气研究工作的学术创始人之一，2002年被国家科技部聘为国家973项目“中国煤层气成藏机制及经济开采基础研究”的首席科学家。先后主持过7项国家重大科研项目，多年来，在天然气地球化学特征及其成因类型、无机成因天然气及其气藏形成、中国大中型气田成藏模式与分布规律、我国天然气聚集区带划分、特征及预测、天然气运聚动力学、异常压力与天然气成藏、前陆盆地天然气成藏特征及主控因素、煤层气藏形成条件等研究方面取得重大成果。多项研究成果填补了我国天然气地质理论的空白，同时为我国天然气储产量的大发展和“西气东输”的资源保障做出了突出贡献。2001年被国家科技部评为国家科技攻关先进个人；2004年被评为国家西气东输工程建设先进个人。 在《Journal of Petroleum Science and Engineering》、《AAPG》、《China Oil and Gas》、《中国科学》、《科学通报》、《石油学报》、《天然气工业》、《石油勘探与开发》等杂志发表论文105篇，其中SCI文章11篇，第一作者48篇，第二作者33篇。出版专着12部，其中第一作者5部，第二作者4部。研究方向：天然气（包括煤层气）地质、地球化学。
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您好，本人也是采矿工作者。采矿方面的论文可以发表到以下期刊：采矿与安全工程学报矿业安全与环保金属矿山矿冶工程煤矿机械矿业研究与开发煤矿安全煤炭学报煤炭工程煤炭科学技术中国矿业大学学报中国矿业有色金属中国煤炭矿山机械西安科技大学学报湖南科技大学学报中南大学学报辽宁工程技术大学学报中国煤炭露天采矿技术河北煤炭建井技术采矿技术矿冶矿业工程江西煤炭科技煤矿爆破煤矿机电煤煤矿现代化中国矿业大学学报：英文版煤矿开采煤炭科技煤炭学报：英文版煤炭技术山东煤炭科技山西焦煤科技能源技术与管理陕西煤炭水力采煤与管道运输广东有色金属学报中国煤层气有色矿山有色金属：矿山部分中国矿山工程中州煤炭黑龙江科技学院学报山东科技大学学报华北科技学院学报太原理工大学学报安徽理工大学学报以上比较详细了，望采纳。
秦勇
（中国矿业大学 江苏徐州 221008）
作者简介：秦勇，1957年生，男，博士，教授，煤田与煤层气地质，yongqin＠。
基金项目：国家973计划项目（2002CB211704）及国家自然科学基金项目（40572095）资助。
摘要 基于CNKI中国期刊全文数据库，系统检索和统计了我国煤层气论文的分布特点。以此为基础，分析了我国煤层气论文分布与产业发展特征之间的关系，讨论了产业发展对科学技术的需求趋势。结果显示：分别以1999年和2002年为界，论文分布体现出我国煤层气产业发展经历了三个历史阶段，每一阶段对科技需求的特点在论文分布特征上都有所体现。由此，作者认为：煤层气资源评价及其方法仍是今后研究的主题，进一步深化地质选区理论与方法将有助于选区成功率的提高，开发技术适应性是今后需致力于探讨的重要方向之一，煤层气井产能、采收率及其影响因素的研究应该引起足够重视，全方位探索深部煤层气资源与开发潜力将有可能拓展我国煤层气开发的新领域，研发环境保护、高附加值转化利用和小型化利用储运技术将有助于推进我国煤层气产业健康发展。
关键词 煤层气 论文 分布 产业 发展
CBM Publication Occurrence and Industrial Development in China
Qin Yong
（China University of Mining and Technology，Xuzhou 221008）
Abstract：The occurrence of the coalbed methane（CBM）papers written by Chinese authors from 1994 to 2005 was systematically indexed and analyzed form the CNKI's China Journal Full Database（CJFD）.Based up the data or information，the correlation of the paper distribution to the development of Chinese CBM industry was construed and the requirements of the industry to science and technology for the future were was shown that，respectively taking the 1999 and 2002 as a borderline，three developmental stages of the Chinese CBM industry as well as the scientific and technologic requirements of the industry in each stage were unfolded through the distribution of the was farther suggested that the evaluation and methodology of the CBM resources should be taken as one of the subjects in future research，the deep research of the target-selecting theory and method would help to improve the reliability of the CBM target selection，the adaptability of the exploiting technology to the CBM geological conditions should be one of the key aspects which should be engaged in the researches，the CBM-well productivity and CBM recovery ration should be laid much store by investigation，the omni-directional exploration for the potential of the deep CBM resources and development would be helpful to the deploitation of new CBM field in the industry，and the technological advances on the CBM environmental protection，high-additional-value utilization and miniaturized storage and transportation equipment should conduce to promote the benign development of the industry.
Keywords：CBM；paper；occurrence；industry；development
在现代科学技术背景下，新兴产业的发展均与该领域学术技术研究状况密切相关。换言之，一个产业领域内基础、应用基础与技术研究论文的分布状况，蕴涵着该产业发展历程的丰富信息，并在一定程度上可预示产业的发展趋势。我国煤层气产业目前处于商业化生产的启动阶段[1]，分析煤层气论文产出特点及其与产业发展的关系，对回顾我国煤层气产业发展历史、展望其发展趋势均有所裨益。为此，本文作者利用中国国家知识基础设施（CNKI）中国期刊全文数据库[2]，对1994～2005年期间煤层气论文进行了系统检索。以此为依据，分析了我国煤层气论文在时间和研究方向上分布特点，讨论了产业发展所需注重的主要科学技术问题。
1 CNKI 煤层气论文总体分布
系统检索结果显示，CNKI中国期刊全文数据库收录1994年至2005年煤层气论文1465篇，年均约122篇。
分析检索结果（图1），获得如下总体认识：
第一，我国煤层气论文连年增长，但不同历史阶段的增长速率明显不同。这一特点，与中国煤层气产业的艰难探索过程一致，反映出产业从起始到目前产业化经历了阶段性的发展历程。
第二，不同类别论文的分布特点，揭示出我国煤层气产业当前所处的阶段性特征。在论文总量中，地质与勘探类论文所占比例为，开发技术类论文占，利用与储运类论文占，经济与政策类论文占，环境保护类论文占。以地质勘探类论文为主的分布特点，折射出我国煤层气产业总体上处于发展的初始时期。
第三，各类论文在时间上的分布呈规律性起伏，这正是产业不同发展阶段对科学技术的需求有所不同的集中反映。
图1 CNKI中国期刊全文数据库煤层气论文类别及年度分布
值得注意的是，1994年至2005年期间，CNKI 煤层气论文篇数增长了倍，年均增长率约106%。进一步分析，论文数量呈三阶段式的非线性增长，指示中国煤层气产业发展历程至今经历了三个阶段（图2）。其中：第一阶段论文447篇，年均产出约75篇；第二阶段论文390篇，年均产出130篇；第三阶段论文628篇，年均产出约209篇。同时，不同阶段中各类论文互为消长的状况，与每一阶段对地质研究、勘探评价、开发试验等的不同需求高度对应。
图2 CNKI论文总数时序分布及其展现的中国煤层气产业发展阶段
2 CNKI 论文分布与中国煤层气产业发展阶段
第一阶段：寻证-找气-摸索阶段
该阶段可上溯至20世纪80年代前半期，结束于1999年，历时四个“五年”计划。在此期间，煤层气论文数量从1994年的20篇增加到1999年的129篇，在时间序列上呈线性增加，阶段总增长率545%，阶段年均增长率约91%，作者和单位的数量明显增多（图1）。
从论文类别分布来看：地质与勘探类论文居绝对优势，占阶段论文总数的60%，年均约45篇；开发技术类论文不足8%，年均约6篇；利用与储运、经济与政策、环境保护等类别论文的比例很低，年均都在2篇左右（图1，图2）。这种分布，是各国煤层气产业发展初期的典型特征，即研究和生产都是以寻找“证据”、框定资源、选择区域和验证目标为主。
在地质与勘探类论文中（图3）：多数报道的是关于煤层气资源评价与地质选区（42%，年均约19篇）、储层物性和吸附性（34%，年均约15篇）的研究成果，反映出积累资料、摸索经验的特点；成藏条件与过程、煤层气可采性论文年均分别只有2篇和1篇，该方面研究没有得到重视，在一定程度上显示出基础研究不足而致使煤层气地质选区和“找气”具有盲目性，这也是该阶段我国煤层气地质选区成功率较低的一个重要原因[3]。
在该阶段，开发技术类论文多是对国外技术的消化和应用。其中，钻井、试井和完井论文占了较大比例（35%，年均约6篇），排采与增产措施得到了应有重视（24%，年均约4篇），对解吸-扩散-渗流这一煤层气开采的基础有所关注（6%，年均约1篇），但几乎未见关于煤层气井产能和采收率方面研究成果的报道（图4）。此外，综述性论文也多以介绍国外煤层气勘探开发理论和技术为主。
图3 CNKI煤层气地质与勘探类不同研究方向论文分布
图4 CNKI煤层气开发技术不同研究方向论文分布
上述特征揭示：本阶段的研究是针对我国煤层气产业的起始过程而开展的，在煤层气地质研究上表现为寻证，在勘探上表现为找气，在开发试验上表现为摸索，总体上试图通过引进和消化国外相关理论与技术来解决中国的煤层气地质问题，积累了较为丰富的煤层气地质基本条件信息，对全国煤层气资源及其分布规律取得了基本认识，煤储层特性这一煤层气地质核心问题得到应有的重视，开展了适合于中国煤层气地质特点开发技术的试验与探索，并从区域上开始了对全国或区域煤层气产业发展战略的思考。
第二阶段：探因-普查-彷徨阶段
该阶段历时3年，从2000年开始，至2002年结束。在此阶段，每年的煤层气论文稳定在130篇左右，年均论文数量比第一阶段增加了73%，但论文类别构成变化明显（图1）。
从论文类别来看：地质与勘探类论文209篇，占该阶段论文总数的54%，年均篇数（约70篇）比第一阶段显著增加，但从1999年至2001年论文篇数显著递减，在后期有重新增加的趋势；开发技术类论文显著增多，占论文总数的比例比第一阶段增长了10个百分点；经济与政策、利用和储运的研究得到更多的关注，论文比例均上升了5～6个百分点（图1，图2）。
与第一阶段相比：该阶段地质与勘探论文中煤储层物性与吸附性研究成果的数量和比例显著增高（105篇，50%），构成了研究的主题；资源评价与地质选区尽管仍得到较多关注，但比例明显降低（29%）；成藏条件与过程论文的比例基本不变（10%），但年均论文篇数（7篇）明显增多（图3）。由此表明，这一阶段常规评价与选区方法趋于成熟，研究的注意力更多地转向与开采地质条件密切相关的煤储层特性，转向了成藏效应等深层次的控制机理问题。
就开发技术而言：钻井、完井、试井论文17篇，年均约8篇，远高于第一阶段，但在阶段论文总数中的比例（25%）有所降低；排采与增产措施论文18篇，比例（27%）有所提高；产能与采收率论文11篇，比例从零增至约16%；解吸-渗流-扩散论文14篇，占阶段论文总数的21%，比例显著增长（图4）。排采与增产措施、产能与采收率的研究得到加强，开采基础和应用基础研究受到高度重视，研究重点向开发技术的中—下游移动，这是为解决我国煤层气产业发展“瓶颈”问题而做出的努力，也是产业逐渐走向成熟的标志之一。
在此阶段：除了进一步拓展勘探选区继续找气之外，更多的力量集中于第一阶段已有一定勘探工程的地区，以进一步缩小勘探靶区，为开发试验提供更为可靠的基地；同时，尽管在近20个地区进行了排采试验，但多未取得理想的效果，致使开发试验徘徊不前，业界信心受到冲击。然而，这一时期煤层气开发基础与技术研究得到了较大发展，尤其是在开采方法与增产措施、煤层气解吸扩散渗流机理、产能与采收率分析等方面取得较多成果，为中国煤层气产业化时代的到来奠定了重要技术基础。
上述论文分布特征，指示我国煤层气产业发展过程由于进入了一个新的阶段而对科学技术的需求发生了较大变化，在煤层气地质研究上表现为探因，勘探上表现为普查，开发试验上表现为访徨，总体上处于为催生中国煤层气产业化时代到来的“阵痛”阶段。
第三阶段：求源-详查-商业阶段
自2003年以来，我国煤层气产业发展进入了一个新的历史时期，即商业化生产阶段。其主要标志为：煤层气地质研究进入了求源，勘探实践进入了详查，开发上步入了商业化生产，中国煤层气产业的雏形已经形成，并呈现出快速发展的势头，这些标志在煤层气论文的数量和结构上均有体现。
在2003～2005年的三年期间，CNKI煤层气论文总数大幅度增加，达到628篇，年均论文约209篇，与第二阶段相比增长了61%，接近第一阶段论文总量的一半（图1，图2）。开发技术类论文的比例有所提高，利用和储运技术研究得到进一步重视，基础研究明显加强，研究重点进一步向煤层气产业的中—下游移动，更加适应于商业化生产阶段对科学技术的需求。
地质与勘探类论文占阶段论文数的比例约51%，仍有较大比重，这是我国煤层气产业目前总体上处于初期阶段的必然特征。其中：煤储层物性与吸附性仍是研究重点，但论文比例下降至39%左右；资源评价与地质选区仍是产业的科技需求，论文比例（27%）与上一阶段基本持平；成藏条件与过程研究得到高度关注，论文比例比上一阶段提高了约9个百分点（图3）。
本阶段开发技术类论文数量的比例为19%，比上一阶段略有提升，显示我国煤层气产业中游领域的研究得到进一步重视。其中：钻井、完井、试井论文（25篇）多于第一阶段，但比例继续下降（约21%）；排采与增产措施论文34篇，数量显著增加，比例（29%）略有提高；产能与采收率论文12篇，数量和比例（约10%）均比上一阶段显著减少；解吸-渗流-扩散论文25篇，数量明显增加，比例与上一阶段基本持平（图4）。钻井、完井、试井论文比例相对降低，排采与增产措施论文比例显著提高，解吸-渗流扩散论文数量明显增多，尤其是2005年开发技术类论文数量大幅度跃升（图1，图2），显示出我国煤层气商业性生产、示范工程等对新技术开发和相关基础研究的强烈需求。
在此阶段：新增了一批国家批准的煤层气储量，煤层气成藏条件与机制探索在国家层面上全面展开，标志着中国煤层气地质研究从资源与基本地质条件调查阶段转入了资源“详查”阶段和成藏作用探索过程；大井网煤层气勘探开发试验取得新的突破，水平羽状井、丛式井等技术在煤层气开发中得到初步应用，对二氧化碳注入等新的增产技术进行了现场试验，晋城地区开始了煤层气商业化生产，标志着中国煤层气产业从开发试验阶段转入了商业化生产启动阶段。
3 CNKI 论文分布特点与产业发展需注重的科学技术问题
进一步分析C N KI论文分布特点，发现存在某些问题，而解决这些问题正是发展中国煤层气产业所需要继续努力的方向。
首先，煤层气资源评价始终是20余年研究探讨的主题，尤其是对全国和某些区域的煤层气资源量及其构成众说纷纭，且国家批准的煤层气储量所占比例极低。究其原因，主要在于三个方面：一是评价方法缺乏规范性要求；二是资源估算尚存重大基础问题未能解决；三是资源勘探和探明程度很低。为此，煤层气资源评价及其方法仍是今后相当长一段时期内所要研究的主题，而在国家层面上制定评价方法和要求的规范性文件，加强以吸附机理为核心的基础研究[3]，加大勘探和开发试验的力度，将有助于推进这一问题的解决。
其次，文献中涉及的煤层气地质选区多达50余个，但目前实现商业性开发或具有可见前景的地区不超过5个，且某些选区已上过多轮勘探和开发试验工程。造成这种状况的原因是多方面的，包括选区理论和方法在科学性和适应性上的缺陷、早期勘探与开发试验技术发展水平和认识的局限、钻井/完井/排采技术管理经验不足等[3]。因此，在深化研究选区理论与方法的基础上，通过资料复查和新技术应用，总结开发技术上的经验和教训，可能会使我国煤层气地质选区成功率得到一定的提高。
第三，国外几乎所有的传统和先进煤层气开发技术在我国都有引用，但多数情况下的应用效果都不甚理想。正视这一状况，似应考虑如下三个问题：一是所有先进技术是否都适合我国特定选区的煤层气地质条件？二是传统技术在特定选区的开发效果是否就不如先进技术？三是我国自主研究开发出了哪些适合于我国煤层气地质条件的开发技术？对于前两个问题，答案当然是否定的。至于后一个问题，目前尚未见到关于自主研发的关键技术的报道。这三个问题的关键，在于各种开发技术的适应性，这也正是今后需致力于研究的重要方向之一。
第四，见诸报道的煤层气井产能、煤层气采收率及其影响因素的研究成果较少，与煤层气商业性生产阶段的技术需求之间存在较大差距。原因在于，我国前期实践多为开发试验，对此没有太多的需求，积累的资料也十分有限，难以满足开展这一研究的要求。但在进入商业化开发且追求经济效益的现今阶段，该方面的研究应该引起足够重视，包括系统追踪和分析排采动态、注重不同煤层气地质条件的对比分析、深化煤层气解吸-渗流规律与机理的研究、开发科学性更强的数值模拟技术等。
第五，尚未充分注意到深部煤层气开发这一潜在新领域，深部资源及其与常规油气共采可行性的研究成果鲜见报道。我国深部煤层气资源量巨大[4]，多数大—中型沉积盆地中煤层气都与常规油气共生，前期少数研究显示了深部煤层气与常规油气共采的可能性[5]。为此，从资源潜力、成藏作用与过程、地质选区、勘探与开发试验等方面，对深部煤层气资源潜力开展全方位的研究探讨，将有助于拓展我国煤层气开发的新视野。
第六，煤层气开采可能诱发的环境保护以及煤层气利用与储运技术问题，应该得到应有重视。在1994年以来的1465篇CNKI煤层气论文中：环境保护方面的论文只有19篇，几乎全为哲学意义上的讨论或介绍国外相关技术；利用与储运方面的论文逐年增长（图1），但多是关于煤层气发电和管网输送技术的探讨。这种状况，可能会影响到我国煤层气产业的健康发展。针对我国煤层气地质和开发特点，开展环境保护技术研究或实例分析，研究开发具有更高附加值的煤层气转化利用技术和适应矿区煤层气分布式开发特点的小型化利用储运技术与装置，将有助于弥补我国煤层气产业在此方面的不足。
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赵庆波 孙粉锦 李五忠 李贵中 孙 斌 王 勃 孙钦平 陈 刚 孔祥文
( 中国石油勘探开发研究院廊坊分院 廊坊 065007)
摘 要: 煤层气成藏模式可划分为自生自储吸附型、自生自储游离型、内生外储型; 煤层气成藏期可划分为早期成藏、后期构造改造成藏和开采中二次成藏，特别指出了开采中二次成藏的条件。利用沉积相分析厚煤层的层内微旋回，细划分出优质煤层富含气段; 进一步利用沉积相探索成煤母质类型及其对煤层气高产富集控制作用; 阐述了构造应力场及水动力对煤层气成藏的作用机理。总结了煤层气开采特征: 指出了煤层气井开采中的阻碍、畅通、欠饱和三个开采阶段，并认为欠饱和阶段可划分为多个阶梯状递减阶段; 由构造部位和层内非均质性的差异形成自给型、外输型和输入型三类开采特征。根据地质条件分析了二维地震 AVO、定向羽状水平井、超短半径水力喷射、U 型井、V 型井钻井技术的适用性及国内应用效果。
关键词: 煤层气 成藏模式 成煤母质 高产富集 开采特征; 适用技术
作者简介: 赵庆波，1950 年生，教授级高级工程师，中国石油天然气集团公司高级技术专家，中国地质大学( 武汉) 兼职教授; 中国石油学会煤层气学组副组长; 主要从事煤层气勘探开发工作，编写专著 17 部，发表学术论文 50 余篇。地址: 河北省廊坊市万庄 44 号信箱煤层气所。电话: ( 。E mail: zhqib@ petrochi-na. com. cn
Coalbed Methane Accumulation Conditions，Production Characteristics and Applicable Technology Analysis
ZHAO Qingbo SUN Fenjin LI Wuzhong LI Guizhong SUN Bin WANG Bo SUN Qinping CHEN Gang KONG Xiangwen
( Reserch Institute of Petroleum Exploration and Development，PetroChina，Langfang Branch， Langfang 065007 China)
Abstract: Accumulation model of coalbed methane can be divided into three types: authigenic reservoir with adsorbed gas，authigenic reservoir with free gas and authigenic source rock with external reservoir. Three accumu- lation stages are indicated as early stage accumulation，late stage accumulation with tectonic reworking and second- ary accumulation during development. Conditions for secondary accumulation during development are specially in- dicated. Micro-cycle in thick coal are analyzed using sedimentary facies. Coalbed interval with high gas content is classified，and further more，coal-forming sources type and its controling on coalbed methane productive and en- richment is explored. Mechanism of tectonic stess field and hydrodynamic force on coalbed methane accumulation is elaborated. Production characteristics of coalbed methane wells is concluded as follows: blocked，unblocked and unsaturated production stages are indicated，and unsaturated stage is considered to be divided into several deple- tion stages; structure localization and inner layer heterogeneity result in three production characteristics-self-sup- porting，exporting and importing types. According to geological setting，the applicability and its effect of 2 dimen- tional seismic AVO ( Amplitude versus Offset) ，pinnate horizontal multilateral well，ultrashort radius hyraulic jet- ting，U and V type well drilling technique is analyzed.
Keywords: Coalbed methane; accumulation model; coal-forming sources; productive and enrichment; pro- duction characteristics; applicable technology
1 煤层气成藏条件分析
煤层气成藏模式和成藏期
煤层气成藏模式划分为三类
自生自储吸附型:煤层气大部分以吸附态存在于煤层中，构造相对稳定的斜坡带富集。如沁水盆地南部潘庄水平井单井平均日产气3万m3;郑试60井3#煤埋深1337m，日产气2000m3。
自生自储游离型:煤层吸附气与游离气多少是相对的，多为同源共生互动，煤层气一部分以游离态存在于煤层中，有的局部构造高点占主体，早期煤层埋藏深、生气量高，后期抬升煤层变浅压实弱，次生割理发育渗透性好，两翼又是烃类供给指向，在有利封盖层条件下局部高点形成高渗透的高产富集区。准噶尔盆地彩南地区彩504井，构造发育的断块高点煤层次生割理裂隙发育物性好，游离气与吸附气同源共储，煤层深2575m，日产气6500m3。
内生外储型:煤层作为烃源岩，生成的气体向上部或围岩运移，在有利的圈闭条件下在砂岩、灰岩中形成游离气藏，使吸附气、游离气具有同源共生性、伴生性、转换性和叠置性，可在平面上叠加成大面积分布。鄂尔多斯盆地东缘韩城地区WL2015井山西组煤层顶板砂岩厚，压裂后井口压力为，日产气2400m3。
图 1 煤层气成藏模式图
煤层气成藏期划分为三类
早期成藏:随着沉积作用的进行，煤层埋深逐渐增加，大量气体持续生成。充分的生气环境，良好的运聚势能，足够的吸附作用，有利的可封闭、高饱和、高渗透成藏条件，为早期成藏奠定了基础。这类气藏δ13C1相对重(表1)，表现为原生气藏特征。
构造改造后期成藏:系统的动平衡一旦被构造断裂活动打破，即煤层气藏将被水打开，煤层割理被方解石脉充填，则能量将再调整、烃类再分配，古煤层气藏遭受破坏，新的高产富集区块开始形成(图2)。
受构造抬升后在局部出现断裂背斜构造，抬升使煤层压力降低，气体发生解吸，构造运动产生的裂隙又沟通了低部位的气体，使之向局部构造高点运移聚集。当盆地沉降接受沉积时，压力逐渐增大，再次生气，背斜翼部气体再吸附聚集，这类气藏多为次生型，δ13C1相对轻(表1)。
表 1 不同类型气藏 CH4含量及 δ13C1分布表
图 2 煤层气运聚成藏过程
开采中二次成藏:煤层气原始状态为吸附态，开采中压力降至临界点后打破原平衡状态转变为游离态，气水将重新分配，解吸气窜层或窜位，从而形成煤层气开采中的二次成藏，这是常规油气不具备的条件。煤矿区这类气藏由于邻近采空区CH4含量较低。
(1)煤层气二次成藏中的窜位
窜位是指煤层气开采中气向高处或高渗区运移，水向低部位运移，形成煤粉、气、水三相流，再开发几年进入残余态，微小孔隙、深部气大量产出。煤层气开采过程中，在同一地区，有些井高产，有些井低产，这与他们所处的构造部位有关，解吸气向构造顶部或高渗通道差异流向或“游离成藏”，煤层气发生窜位，使得高点气大水少，甚至后期自喷，向斜水大气少。如蒲池背斜煤层气的开发实例(图3，表2)。
该地区早期整体排水降压单相流，中期气、水、煤粉三相流，后期低部位降压，高部位自喷高产气井单相流，4年后基本保持现状。区块中477口直井和57口水平井已开采4年多，目前产气不产水直井、水平井分别为29%、11%，产水不产气分别为12%、19%。
(2)煤层气二次成藏中的窜层
窜层是指煤层气开采中或煤层采空区上部塌陷中解吸气沿断层裂隙或后期开发中形成的通道等向上再聚集到其他层位。主要有五种情况:①原断层早期是封闭的，压力下降到临界点后是开启的;②水平井穿透顶底板和断层;③压裂压开顶底板;④开采应力释放产生裂缝使解吸气穿透顶底板进入砂岩、灰岩形成游离气;⑤煤层采空后顶板坍塌应力释放，底部出现裂隙带。
典型实例分析:
①阜新煤矿区开采应力释放导致二次成藏
采动、采空区:阜新钻井7口，采空区坍塌后在煤层顶部砂岩裂隙带单井日产气万～万m3，CH4含量大于50%。生产1年，单井累计产气折纯最高260万m3;阳泉年产气亿m3，90%是邻层抽采;铁法70%煤层气是采动区采出(图4)。
图3 蒲池背斜煤层气开发特征图
表 2 蒲池背斜开发井开采情况
注: 日产气及日产水两栏中分子为四年前产量，分母为目前产量。
图 4 采动、采空区煤层气开采示意图
②直井压裂窜层
蒲南38井压裂显示超低破裂压力，为，低于邻井10MPa以上，初期日产水62m3，4年后目前为，累计产气仅有万m3。
③水平井窜层
FZP031井煤层进尺4084m，钻遇率81%，主、分支共钻遇断层4条，明显钻入下部水层，开发效果差(图5):最高间歇日产气1366m3，累计产气29万m3，累计产水万m3，目前日产气392m3，日产水28m3;原水层的构造高点被解吸气占据。而比该井浅75m的FZP03-3井日产气3783m3，日产水5m3。
在煤层气的勘探开发中应形成一次开发井网找煤层吸附气，二次开发井网找生产中由于开采中压力下降，烃类由吸附态变游离态使气水重新分配，打破原始平衡状态，解吸气窜层或窜位形成二次成藏的游离气藏的勘探开发思路。
有利的成煤环境和煤层气高产富集旋回段
以往油气勘探上用沉积相分析砂体变化特征，通过对大量煤层粘土矿物分析、植物鉴定、测井特征，特别是全煤层取心观察，以及煤质和含气性分析认为:沉积环境对煤层气的生成、储集、保存和渗透性能的影响是通过控制储层物质组成来实现的，层内的非均质性和煤质的微旋回性受控于沉积环境，并控制层内含气性和渗透性的非均质变化。
平面上:河间湾相煤层厚、煤质好、含气量高、单井产量高，河边高地和湖洼潟湖相相反(表3)。
图5 FZP03 1、FZP03 3 水平井轨迹示意图
表3 鄂东气田 C—P 不同煤岩相带煤质与产量数据表
纵向上: 受沉积环境影响，厚煤层往往纵向上形成夹矸、暗煤、亮煤几个沉积旋回，亮煤镜质组含量高、渗透率高、含气量高。不同的煤岩组分受成煤母质类型的控制，高等植物丰富，经凝胶化作用形成的亮煤，灰分低、镜质组高、割理发育、含气量高; 碎屑物质、水溶解离子携入或草本成煤环境的暗煤相反。
武试 1 井 9#煤可划分为 4 个层内微旋回 ( 图 6) 。灰分含量: 暗煤 14% ～15%，亮煤3. 7% ～ 5. 1% ; 镜质组含量: 暗煤 23% ～ 49% ，亮煤 66% ～ 79% 。
构造应力场对煤层气成藏的控制作用
古应力场高值区断裂发育，水动力活跃，煤层矿化严重，含气量低; 低值区则煤层割理发育，处于承压水封闭环境，煤层气保存条件好，含气量高。局部构造高点也往往是应力场相对低值区，并且煤层渗透率高、单井产量高，煤层气保存条件好，煤层没被水洗刷，含气量高。
热演化作用对煤层气孔隙结构的控制作用
高煤阶以小于 0. 01μm 的微孔和 0. 01 ～1μm 中孔为主，一般在 80% 以上，中、微孔是煤层气主要吸附空间，靠次生割理、裂隙疏通运移;
图6 武试1井9#煤沉积旋回图
低煤阶以>1μm大孔和中孔为主，演化程度低，裂隙不发育，大孔是吸附气、游离气主要储集空间和扩散、渗流和产出通道;
中煤阶以中、大孔为主，中、大孔是煤层气扩散、渗流通道。
核磁共振:煤层气藏储层的T2弛豫时间谱，为特征的双峰结构，与常规低渗透储层T2弛豫时间谱相对照，煤层气储层的两个峰之间有明显的间隔，这说明对于煤层气储层，束缚水与可动流体并不能有效沟通。然而不同煤阶煤储层T2谱的结构不同，这源于不同的孔隙结构(图7、图8)，低煤阶以大孔为主、高煤阶以微孔小孔为主，高煤阶曲线峰值煤层左峰高右峰低，峰值中间零值，低煤阶相反，左峰为不可流动孔隙，右峰为可流动的次生割理裂隙储集体;高煤阶右峰可流动峰值越高(割理发育)，气井产量越高(图9)。
水动力场对煤层气藏的控制作用
图7 高、低煤阶孔隙结构特征
局部构造高点滞留水区低产水高产气，向斜承压区高产水。地下水一般在斜坡沟谷活跃，符合水往低处流、气向高处运移的机理。樊庄区块滞流—弱径流区域多为>2500m3/d高产井;东部地下水补给区含气量<10m3/t、含气饱和度55%，见气慢，单井产量200～500m3/d(图10)。
图8 不同煤阶孔隙分布特征图
图9 不同煤阶煤储层T2弛豫时间谱
2 煤层气开采特征
对于中国中低渗透性煤层，煤层气井一般为300m×300m井距，单井产量稳产期4～6年，水平井更短，开采中划分为上升期、稳产期、递减期三个阶段，递减期又可划分为多个阶梯状递减阶段。
构造部位和层内非均质性的差异形成三类开采特征
自给型:往往位于构造平缓、均质性强的地区。气产量为本井降压半径之内解吸的气从本井产出。排采井一般处于构造平缓部位，层内均质性强。日产气上升—稳产—递减三个阶段，这类井多低产(图11)。
图10 樊庄区块地下水与含气量、煤层气高产区关系图
图11 煤层气单井开采特征图
外输型:位于构造翼部、非均质性强的地区。气产量一部分通过本井降压解吸半径内从本井产出，而大部分通过高渗通道或沿上倾部位扩散到其他井内产出。排采井一般处于构造翼部、非均质性强。日产气低产或不产—上升—缓慢递减，这类井多低产，并且产量递减快。
蒲池背斜的P111、PN11、PN25、HP110、HP2113井位于背斜的翼部，属于构造的相对低部位，基本上没有气产出，而产水量较大，分析由于降压而解吸出来的气体向构造高部位运移而没有产出，具有输出型的开采特征。
输入型:多位于构造高点。初期本井降压解吸气随降压漏斗从本井产出，后期构造下倾部位解吸气又运移到本井产出。排采井处于构造高点，这类井一般高产、稳产期长。日产气上升—稳产—上升—递减。
蒲池背斜中位于构造高点的PN14、P13、PN27、P15井产气量高而产水量低，这与低部位气体的扩散输入有关，具有典型的输入型开采特征。
降压速率不同形成三类开采效果
畅通型解吸
抽排液面控制合理，降压速率接近解吸速率，有效应力引起的负效应小于基质收缩引起的正效应，渗透率随开采的束缚水、气产出上升—稳定，气泡带出部分束缚水，产量理想(图12Ⅰ)。以固X1井为例，该井排采制度合理，经半年的排水降压后液面基本保持稳定，日产气稳定在4320m3/d以上，目前还保持稳产高产。
图12 不同措施煤层气井产气影响特征曲线
超临界型解吸
解吸速率小于降压速率，降压液面下降速度太快，煤层裂缝、割理产生应力闭合，日产气急剧上升—急剧下降，渗透率下降—稳定，产气效果差(图12Ⅱ)。以固Y2井为例，该井经30余天的排水降压，液面降至煤层以下，由于抽排速度过快，前期产气效果差，2010年7月二次压裂及排采制度调整后，气体日产气量最高达4000m3/d，后期稳定在1600m3/d以上;PzP03井在产气高峰期日降液面63～87m，造成该井初期是全国单井产量最高(万)而目前是该区单井产量最低的井。
阻碍型解吸
降液速率过慢，解吸速率大于降压速率，有效应力引起的负效应大于基质收缩的正效应，气泡变形解吸困难，降压早期受煤粉堵塞，液面阻力作用解吸不畅通，日产气不稳定，开发效果差(图12Ⅲ)。FzP03-3井开采770天关井26次以上，开发效果很差。
煤层水类型及其开采特征
煤层水可划分为层内水、层间水和外源水;高产气区为层内、层间水，有外源水区为低产气区。
(1)层内水:煤层割理、裂隙中的水。日产水小，开采中后期高部位几乎不产，低部位递减。层内水又可进一步划分为可动水(洞缝)、吸附水(煤粒面)、湿存水(<10－5cm毛管内)、结晶水(碳酸钙)四类。
(2)层间水:薄夹层水渗入煤层。开采中产水量明显递减，可控制。
有层间水的气井连续降压可控制水产量，提高开发效果。沁水樊庄FzP111井煤层总进尺4710m。2009年4月投产，最高日产水175m3，目前日产气21436m3，日产水，套压，液面4m，累计产水万m3，累计采气814万m3。可以看出，对有层间水进入煤层气井的情况，短期加大排水量，后期日产气持续上升，开发效果较好。
(3)外源水:断层或裂缝沟通高渗奥灰水及其他水层。产水大，难控制。
3 煤层气勘探开发适用技术分析
地震AVO技术预测高产富集区
煤层与围岩波阻抗差大，煤层本身是强反射。其内含气、含水的差异在局部异常突出:高含气后振幅随偏移距增大而减少产生AVO异常(亮点)，这与常规天然气高阻抗振幅随偏移距增大而增大出现的亮点概念不同，具有以下特征:高产井强AVO异常(高含气量低含水)，煤层段为大截距、大梯度异常，即亮点中的强点;低产井弱AVO异常(低含气量高含水)为低含气、低饱和、低渗透特征。
煤层气高产区强AVO异常区的吉试1井5#煤含气量21m3/t，日产气2847m3(图13);低产区弱AVO异常的吉试4井5#煤含气量12m3，日产气64m3，产水90m3。据此理论，可用地震AVO技术预测高产富集区。
图13 吉试1井5#煤AVO特征图
定向羽状水平井钻井适用地质条件
全国已钻定向羽状水平井160余口，单井最高日产气万m3。定向羽状水平井技术适合于开采较低渗透储层的煤层气，集钻井、完井与增产措施于一体，能够最大限度地沟通煤层中的天然裂缝系统，使同一个地区单井产量可提高5～10倍，适用地质条件有以下10点:
(1)构造稳定无较大断层:FzP031钻遇4条断层，日产气最高1366m3，目前687m3，日产水32～75m3;韩城04、07、09井日产水20～48m3，日产气小于60m3。
(2)远离水层封盖条件好:三交顶板泥岩厚<2m，水大气少，SJ61井9#煤厚，顶板灰岩，煤层进尺4137m，钻遇率100%，最高日产水465m3，19个月产水万m3，不产气。
(3)软煤构造煤不发育:韩城、和顺12口井单井平均日产气720m3。
(4)煤层埋深小于1000m:煤层深800～1000m的武m11、Fz151井日产气<500m3。
(5)煤厚>5m:柳林CL3井煤层厚4m，最高日产气万m3，稳产160天递减，日产气2807m3，累计121万m3。
(6)含气量>15m3/t:潘庄东部8m3/t(盖层厚2～5m)，北部15～22m3/t(盖层厚>10m)，尽管东部比北部浅100～200m，而北部6口井单井平均日产气万m3，东部7口为1869m3，最高3697m3，相距6km单井产量差20倍。
(7)主分支平行煤层或上倾:单井平均日产气、阶段累计和地层下降1MPa采气效果分析，水平井轨迹:平行煤层产状最好，其次上倾，下倾差;“凸”“凹”型最差。
(8)煤层有效进尺>3000m:水平段煤层进尺<2000m的单井最高日产气<800m3，阶段累计采气<万m3。
(9)分支展布合理:主支长1000m左右，分支间距200～300m，夹角10°～20°。
(10)煤层有效钻遇率>85%:10口井煤层钻遇率<85%，并投产1年以上，单井平均日产气800m3，最高<2000m3，阶段平均累计采气27万m3。
超短半径水力喷射钻井适用条件
我国利用该技术已钻煤层气井23口以上，效果均不理想。主要原因为低渗透，喷孔直径小、弯曲大，前喷后堵;水力喷射开窗直径28mm，孔径小，排采中易被煤粉和水堵塞。可进行旋转式大口径喷咀和裸眼喷射试验。
“山”型井、U型井、V型井钻井适用条件
由于中国煤层气藏具有低渗透的特点，且多属断块气藏，U型水平井沟通煤层面积小，应用效果较差。我国钻U型水平井16口以上，增产效果不明显。
SJ12-1井分段压裂日产气稳产1750m3，累计产气万m3，开采3个半月后已递减。水平段下油管、玻璃钢管都取得成功，低渗透气藏效果差。较高渗透区［(～)×10－3μm2］效果好:彬长、寺河单井日产气万～万m3。
今后可进行1口水平井穿多个直井的“山”字型井组试验，目前国外利用该技术开发盐岩已成功。
4 结论
(1)根据中国煤层气勘探开发实践认识将煤层气成藏模式划分为自生自储吸附型、自生自储游离型、内生外储型三类;同时，认为煤层气成藏期划分早期成藏、后期构造改造成藏和开采中二次成藏三类，开采中二次成藏将是煤层气开发二次井网的主要产量接替领域。
(2)利用沉积相分析厚煤层、优质煤层和高产富集区;分析厚煤层的层内微旋回，成煤母质控制煤岩组分和单井产量，高等植物丰富，经凝胶化作用形成的亮煤，灰分低、镜质组高、割理发育、含气量高，是高产富集段;碎屑物质、水溶解离子携入或草本成煤环境的暗煤相反。
(3)古应力场低值区则煤层割理发育，处于承压水封闭环境，煤层气保存条件好，含气量高;滞留水区低产水高产气，向斜承压区高产水。
(4)由构造部位和层内非均质性的差异形成自给型、外输型和输入型三类开采特征，由降压速率不同形成畅通型、阻碍型和超临界型三类开采效果。
(5)高产井强AVO异常，即亮点中的强点;低产井弱AVO异常，为低含气、低饱和、低渗透特征。定向羽状水平井在适用的地质条件和钻井方式下才能取得较好的开发效果;超短半径水力喷射应首选渗透率较高、煤层构造相对稳定、含气量和饱和度较高煤层应用;U型、V型水平井钻井技术在低渗透气藏中效果差，高渗透区效果好。
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翟雨阳1 胡爱梅1 王芝银2 段品佳2 张冬玲3
基金项目:“十一五”国家科技重大专项项目38——煤层气排采工艺及数值模拟技术(2009ZX05038)资助。
作者简介:翟雨阳,男,1973年生,博士,主要从事常规油气、煤层气排采及数值模拟研究工作,通讯地址:北京市海淀区地锦路5号中关村环保科技示范园7号楼,E-mail:
(1.中联煤层气国家工程研究中心有限责任公司 北京 1000952.中国石油大学城市油气输配技术北京市重点实验室 北京 1022493.中石油煤层气有限责任公司 北京 100028)
摘要:韩城地区煤层属低渗透率煤层气藏,且地质条件复杂,煤岩结构及力学性能差。在煤层气开采初期,井筒内的液柱重力在井底流压中占很大的比例,而井底流压与井周煤岩的应力状态变化规律密切相关。排采降压过程中,过小的动液面高度使煤层处于进一步压密状态,并导致渗透率降低,而过大的动液面高度使井底压力过大进而引起井周岩石产生较大软化破碎区,形成煤粉堵塞渗流通道。因此,研究煤层气动液面高度的合理区间及降低速率对开采过程中有效保持井周应力的合理分布,维持或提高储层渗透率,具有十分重要的意义。本文以韩城示范区为例,利用韩城3#,5#煤层的岩石力学试验,分析了煤岩应力状态与渗透率的关系,通过井周弹塑性应力分析,建立了不同应力状态下保持或提高绝对渗透性的合理动液面高度区间和降低速率。利用所建立的模型对韩城地区WL1,WL2井组进行计算分析,获得了韩城煤层气井开采过程中动液面高度的合理变化区间和排采速率的合理值。本论文研究成果为韩城煤层气井排采强度定量化控制提供了重要的指导意义和借鉴方法。
关键词:煤岩 应力 动液面 渗透率 排采速率
Discussion on Control Method to Reasonable Height of Dynamic Liquid Level for CBM Well
ZHAI Yuyang1, HU Aimei1, WANG Zhiyin2, DUAN Pi njia2, ZHANG Dongling3
( United Coalbed Methane National Engineering Research Center .; KeyLaboratory of Urban Oil and Gas Distribution Technology, China University of Petroleum, Beijing 102249, China; CBM Company Limited, Beijing, 100028, China)
Abstract: In China, Coal is of low permeability, complex geological conditions, and weak petrographical structure and mechanical the initial stage of the recovery, the gravity of the liquid column takes a large proportion in bottom-hole pressure (BHP), and the stress state of surrounding rock are closely related with , in the process of recovery, too small height of the dynamic liquid level makes coal seam be further compacted and leads to permeability reducing; reversely, too much height of dynamic liquid level easily causes BHP too large and induces the surrounding rock breaking in soften, and produces the coal powder and blocks the seepage , the study on the rational range of dynamic liquid level and the reducing rate have the vital significance to effectively maintain the reasonable distribution of stress state of surrounding rock and increase reservoir on the 3#, 5# coal rock mechanical experiments in Han-cheng, this paper analyses the relationship of the stress state and permeability of coal the elastic-plastic stress analysis to the surrounding rock of well, the mathematical model is established, which is about the reasonable range and depres- surization rate of dynamic liquid level to maintain and improve the absolutely established models are applied to calculate and analyze the field data of WL1 and WL2 Wells in . the reasonable variations of dynamic liquid level are researching results provide important instructions and refer- ences to the reasonable recovery control of the coal bed methane in Han-cheng.
Keywords: coal rock; stress; dynamic liquid level; permeability; depressurization rate
引言
煤层气作为非常规能源,对其有效的开采不但可以缓解我国能源短缺的问题,还可以提高煤炭资源的开采效益,并且能够减少对环境(温室效应)的影响。煤层气的有效开采受多种因素的影响,如地质构造特征、煤岩结构、煤阶、渗透率、含气量、解吸吸附特征和开采工艺等[1~5]。因此,煤层气的开采与常规油气开采相比既有相似之处,同时又存在着较大的差异。其中,应力敏感性问题在煤层气工程中表现的尤为显著[6~7]。煤岩储层的渗流能力受孔隙压力变化、煤层气解吸引起的基质收缩作用和滑脱效应的综合影响[8~10]。加载速率和加载方式的不同对煤岩的力学特性和破坏特征有较大的影响,如果加载速率较快,煤岩将呈脆性粉碎性破坏,抗压强度略有提高;相反若加载速率较低,则煤岩抗压强度偏低,延性增大。在煤层气工程实际中,煤岩结构复杂,裂隙(面割理和端割理)十分发育,随着排采的进行煤岩的应力状态将不断发生变化,导致煤岩的裂隙开始发生闭合,然后产生开裂,最终会发生破碎的过程,进而引起储层的渗流系统发生改变,而排采过程中渗透率的变化规律决定着煤层气是否能够高效的开采[1~2]。目前国内外煤层气行业在制定排采工作制度方面主要依靠经验及井筒液面变化来定性确定,这往往导致排采制度不合理,对储层造成伤害,影响开发效益。本文探讨如何通过排采过程中控制煤层气井的合理动液面高度变化规律提高煤层气效益,为煤层气排采强度定量控制提供了科学的理论依据。
1 韩城地区煤岩物理力学特性
试验测试
煤岩力学特性是反映和研究储层力学行为和应力敏感性的基础数据。利用RW-2000岩石三轴压缩试验机对高径比为2:1的煤岩心试件进行实验,测定了韩城3#,5#和11#煤岩的抗压强度和抗拉强度等参数。其中,抗压强度、弹性模量、泊松比由单轴压缩试验测得;抗拉强度由劈裂试验测得;内摩擦角、粘聚力、残余粘聚力和残余内摩擦角通过三轴压缩强度试验获得,试验结果见表1和表2。
表1 韩城煤岩单轴抗压抗拉强度及变形参数
表2 韩城煤岩三轴抗压强度试验结果
由表1和表2中的实验测试资料可见,韩城煤岩力学特性较差,抗压强度均在10MPa以下。三类煤岩比较而言,3#和5#煤的物理力学特性要比11#煤强,11#煤的残余强度非常低。因此,在煤层气工程中必须注意煤岩力学特性对排采强度控制的影响。
煤岩应力状态影响渗透率变化机理
基于对韩城主力产气煤层煤岩(3#,5#和11#煤)进行的室内试验和应力应变全曲线下煤岩应力状态对渗流能力影响关系研究表明,煤岩的绝对渗透率在初始弹性变形阶段是随有效应力的增加而减小,但减小的幅度并不大;当有效应力接近煤岩的峰值强度时,由于原有裂隙的开裂和新裂隙的出现导致渗透率缓慢增加当超过峰值强度后,渗透率迅速增大;但当有效应力接近煤岩的残余强度时,渗透率逐渐趋于稳定。
其中,煤岩弹性极限点为原生裂隙开裂、新裂纹开始萌生的临界点。
2 合理动液面高度的确定
在煤层气开采过程中,随着动液面的降低,储层煤岩应力状态不断发生变化,导致煤岩的结构特征和孔隙率等物理力学特性发生改变,因而影响了储层的渗流能力。在此过程中,储层渗透率的变化规律与煤岩的力学特性和煤岩的应力状态变化规律密切相关。根据煤岩应力状态对绝对渗透率的影响关系,考虑煤层气井井周具有破碎区的弹塑性应力状态,则可以通过对井周围岩进行应力状态变化规律分析,另由煤层气生产不同阶段井周应力分布与井底流压及套压和液柱高度之间的关系,忽略气柱摩擦阻力,推导得出保持储层处于塑性裂隙发育阶段的液柱高度合理区间为
中国煤层气技术进展:2011年煤层气学术研讨会论文集
则,动液面高度为h′w=H-hw
另由工程实际分析可知,井底流压的上限值不超过储层原始压力pe。
式中:H为储层埋深;pe,pc,p0分别表示为储层压力,套管压力和原岩平均水平应力;c,φ,cr,φr,St分别表示煤岩的粘聚力,内摩擦角,残余粘聚力,残余摩擦角和抗拉强度;ρg表示液柱重度。
因此,要想提高渗透率,应控制合理的动液面高度变化范围,以保持井周应力状态为弹塑性状态,以在井周形成割理或裂隙贯通的流体运移通道,且随着开采过程中塑性区的发展,在井周出现塑性软化区或破碎区,但需防止井周出现过大塑性软化区。
合理的动液面高度变化范围与煤岩的力学性质、储层埋深密切相关,尤其是受内摩擦角影响较大。由于储层的软化区受煤粉的影响会使渗透率受到抑制,因此,在煤层气开采过程中需根据储层的力学特性及埋深来合理控制动液面高度,尽量避免软化区大范围产生,以免造成储层伤害而影响煤层气的进一步开采。
3 动液面合理降低速率
由煤岩的加载速率效应可知,加载速率对煤岩的强度呈正相关影响,同时煤岩脆性亦增强。对于各向异性的煤岩介质,过快的加载速率不利于煤岩中的原始裂隙裂缝的稳定扩展和煤层气的渗透的提高。同理,对于煤层气工程排采过程中的动液面降低速率对井周储层煤岩具有类似的影响机理,如果动液面降低速率过快,将会使储层煤岩有效应力快速增大,最终不合理的动液面降低速率导致煤岩出现脆性破碎并有大量煤粉产生,对储层造成巨大的伤害。所以,煤层气开采不同阶段需控制动液面降低速率在合理值域内。
当储层煤岩处于初始弹性应力状态下时,
中国煤层气技术进展:2011年煤层气学术研讨会论文集
当储层煤岩处于裂隙扩展的塑性阶段,即动液面高度满足(1)式时,
中国煤层气技术进展:2011年煤层气学术研讨会论文集
式中:h′w表示动液面降低速率;ωcr、ωce为塑性软化阶段和弹性阶段的动液面降压速率上限值,可通过试验和现场数据综合分析确定。
4 韩城地区工程应用
韩城地区煤层气为多煤层储层联合排采,煤岩力学特性较差,合理的动液面变化规律对煤层气的高效排采具有很大的意义。根据韩城煤岩的试验力学参数和合理动液面高度变化规律的确定方法(见式1~3),对韩城地区WL1和WL2的3#和5#煤联合开采的典型煤层气井排采数据进行了统计计算分析,结果见表3。
表3 合理动液面高度降低速率上限值
通过拟合分析可得:
在开采初期的弹性阶段,3#、5#煤联合开采井的动液面近似合理降低速率上限值h′w(m/d)随储层埋深h(m)的变化规律分别为:h′w≤;当井周煤岩处于塑性阶段,3#,5#煤联合开采井的动液面合理降低速率上限值h′w(m/d)随储层埋深h(m)的变化规律为:hw≤。
开采过程中无论是初始弹性阶段或塑性破坏阶段,动液面降低速率上限值与储层埋深均近似呈线性递增的规律。煤岩力学特性对开采过程中降液速率影响较大,因此对于力学特性较差的储层,需控制好降液速率才能维持较高的排采能力。初始弹性阶段的降液速率比中期塑性阶段的降液速率一般高4~5倍,这也恰好与室内强度实验曲线峰值前后稳定加载的速率值相同。考虑到工程实际中的安全因素,建议取的安全系数。
5 结论
(1)本文基于煤岩试验揭示了煤层气开采过程中井周煤岩应力状态对渗透率影响的力学机理;储层有效应力随着压降漏斗不断扩展而不断增大,煤岩从原岩区到井壁处,由原始的弹性状态进入塑性状态,在井壁处出现张拉破坏区,此时裂隙开裂积累,日产能达到最大。
(2)以韩城地区煤层气工程数据为依托,探讨提出了生产过程中为提高储层的渗流能力,合理动液面高度变化规律的控制范围及降低速率上限值,对煤层气井的合理排采具有借鉴意义。
(3)煤层气开采受多种因素的综合影响,还需考虑表皮效应(储层伤害)和压裂效果的影响,有待进一步考虑研究。
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