CN109577933B - 一种微生物增产煤层气井位选择方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种微生物增产煤层气井位选择方法，是通过对若干区块或井位出水依次进行采样、参数测定、参数合并、参数分类、计算参数作用区间、计算表征煤炭微生物气化潜力的参数值、参数值排序的步骤方法来选择适宜采用微生物增产煤层气技术开采的井位，排序后参数值越大的井位，越适宜采用微生物增产煤层技术开采。通过本发明方法能在结合煤层气井水文地质条件的基础上，对不同井位采用微生物增产煤层气技术的适宜性进行排序、判断。
Description
技术领域
本发明涉及一种微生物增产煤层气井位选择方法，尤其是能在结合煤层气井水文地质条件的基础上，对不同井位采用微生物增产煤层气技术的适宜性进行排序、判断。
背景技术
煤炭生物成气技术是近年来煤层气研究的一个热点领域。其技术核心是向煤层注入微生物种群和营养物质，以强化煤层中的微生物的生长，促进煤层甲烷产出量。由于该技术有望解决煤层气井产量的急速衰减问题，延长煤层气井的寿命，因而引起了世界各国的重视。但在进行现场单井试验时，如何判断一个区块甚至是一口井是否能适用于煤炭生物成气，尚无很好的方法。
基于对煤炭生物气化过程中底物以及中间产物研究结果，结合煤层水的化学成分对微生物活性的影响，煤与煤层气共采国家重点实验室提出了采用对煤层水中的各种成分进行分析，以判断区块煤层气井的地下环境是否适宜于微生物生长以实现煤炭地下气化的方法。
发明内容
本发明为为了解决如何判断一个区块甚至是一口井是否能适用于煤炭生物成气，进而提供了一种微生物增产煤层气井位选择方法。
本发明采用如下技术方案：
一种微生物增产煤层气井位选择方法，其特征在于，是通过对若干区块或井位出水依次进行采样、参数测定、参数合并、参数分类、计算参数作用区间、计算表征煤炭微生物气化潜力的参数值、参数值排序的步骤方法来选择适宜采用微生物增产煤层气技术开采的井位，排序后参数值越大的井位，越适宜采用微生物增产煤层技术开采；
煤层气井口出水中的参数分类包括有利于煤炭微生物气化因素和不利于煤炭微生物气化因素两类；
参数的测定内容包括浓度范围、平均值A和标准偏差SD；
参数平均值A±0.5SD构成作用区间，小于“平均值A-0.5SD”为低值区，大于“平均值A-0.5SD”小于“平均值A+0.5SD”为中值区，大于“平均值A+0.5SD”为高值区；
计算表征煤炭微生物气化潜力的参数值是指：定义表征煤炭微生物气化潜力的参数为Cp，对于有利于生物成气的因素在低值区间，则Cp-10；中值区间，则Cp值不变；高值区间，则Cp+10；对于不利于生物成气的因素在低值区间，则Cp+10；中值区间，则Cp值不变；高值区间，则Cp-10；
将不同井位内所测得的所有参数分别进行求和，并对所有井位的求和值进行排序，求和值最大的井位最适宜采用微生物增产煤层气技术。
共设置TOC、F-、Cl-、SO42-、总酚、总萘、有益元素和有害元素8个参数，TOC、酚类、萘类和有益元素为利于煤炭微生物气化的因素，F-、Cl-、SO42-和有害元素为不利于煤炭微生物气化的因素；酚类包括苯酚、甲基酚和2，6-二叔丁基酚，萘类包括萘和甲基萘。
所述有益元素是指金属离子Mn、Fe、Zn、Cu、Ni、Se和Cr，有害元素是指金属离子Cd、As和Pb。
各井位出口水的采样量不少于5L，且样品采集后采用定性滤纸和0.25 μm 微孔滤膜过滤并避光保存。
本发明基于对煤炭生物气化过程中底物以及中间产物研究结果，结合煤层水的化学成分对微生物活性的影响，针对微生物增产煤层气技术实际应用中的井位选择问题，初步建立了煤炭地下微生物成气潜力的预估模型，以综合判断煤层气井的地下环境是否适宜于微生物生长以实现微生物增产煤层气。取煤层气井口出水，对煤层水中的总有机碳（TOC)、典型阴离子(F-、Cl-、SO4 2-)、典型金属离子(Cr、Mn、Ni、Cu、Zn、As、Se、Cd、Pb）以及典型有机物（萘、甲基萘、苯酚、甲基酚和2，6-二叔丁基酚）等参数进行测定，将参数分为总有机碳（TOC）、F-、Cl-、SO4 2-、酚类（苯酚、甲基酚和2，6-二叔丁基酚）、奈类（萘、甲基萘）、有益元素（Mn、Fe、Zn、Cu、Ni、Se，三价的Cr）、有益元素（Cd、As、Pb）等8类，统计各类参数的浓度范围、平均值/A、标准偏差/SD，根据8个参数的平均值A±0.5SD定义8个参数的作用区间，小于“平均值A-0.5SD”为低值区，大于“平均值A-0.5SD”小于“平均值A+0.5SD”为中值区，大于“平均值A+0.5SD”为高值区。定义表征煤炭微生物气化潜力的参数为Cp，初始值设定为50。对于有利于生物成气的因素：TOC、酚类、萘类和有益元素，在低值区间，Cp-10；中值区间，Cp值不变；高值区间，Cp+10。对于不利于生物成气的因素：F-、Cl-、SO42-和有害元素，在低值区间，Cp+10；中值区间，Cp值不变；高值区间，Cp-10。将不同井位的Cp值排序，值越大越适宜采用微生物增产煤层气技术，在结合水文地质条件，对井位选择做出综合判断。
附图说明
图1为微生物增产煤层气井位选择方法流程。
具体实施方式
本发明是通过选择TOC、F-、Cl-、SO42-、典型有机物（萘、甲基萘、酚、甲基酚、叔丁基酚）、有益微量元素（Mn、Fe、Zn、Cu、Ni、Se和Cr）和有害微量元素（Cd、As和Pb）等7个参数对区块和气井进行微生物成气环境分析，进而判定相应的区块或井位是否适宜采用微生物增产煤层技术开采，相应参数的选择原理如表1：
表1评价参数参数选择
本发明的选择工艺流程如图1所示，主要包括采样、参数测定、参数合并、参数分类、计算参数作用区间、计算表征煤炭微生物气化潜力的参数值、参数值排序的步骤。
下面以沁水盆地5个区块共40口煤层气井口为例，对本发明的具体实施方式作进一步说明：
1)采样。如图所示，采集5个区块共40口煤层气井口出水各5L，样品采集回来后，依次采用定性滤纸和0.25 μm 微孔滤膜过滤，分装避光保存待用。
2）参数测定。对分装好的水样分别测定了下列参数：采用离子色谱检测阴离子（F-、Cl-、SO42-）、用TOC分析仪检测总有机碳（TOC）、用ICP-MS检测金属离子（Cr、Mn、Ni、Cu、Zn、As、Se、Cd和Pb）、有机物（萘、甲基萘、苯酚、甲基酚和2，6-二叔丁基酚）采用固相萃取后，气相色谱-质谱检测。井号用数字代替，测定结果如表2。
表2 40口井各参数测定结果
3）参数合并。合并测定数据中的苯酚、甲基酚和叔丁基酚为总酚，合并萘、甲基萘为总萘，共设置TOC、F-、Cl-、SO42-、总酚、总萘、有益元素和有害元素8个参数。
4）参数分类。将8个参数分为有利于煤炭微生物气化和不利于煤炭微生物气化两个方面。其中，有利于煤炭微生物气化的因素有：TOC、酚类、萘类和有益元素；不利于煤炭微生物气化的因素有F-、Cl-、SO42-和有害元素。
5）计算参数作用区间。统计出各个参数的浓度范围、均值、标准偏差（表3）根据8个参数的平均值A±0.5SD定义8个参数的作用区间（表4），小于“平均值A-0.5SD”为低值区，大于“平均值A-0.5SD”小于“平均值A+0.5SD”为中值区，大于“平均值A+0.5SD”为高值区。表3为各个参数的浓度范围、均值、标准偏差；表4为8个参数的作用区间。
表 3 各个参数的浓度范围、均值、标准偏差
表4 8个参数的作用区间
6）计算表征煤炭微生物气化潜力的参数值。为书写方便，定义表征煤炭微生物气化潜力的参数为Cp，初始值Cp设定为50。对于有利于生物成气的因素在低值区间，Cp-10；中值区间，Cp值不变；高值区间，Cp+10。对于不利于生物成气的因素在低值区间，Cp+10；中值区间，Cp值不变；高值区间，Cp-10，具体结果见表5。
表5 40口井Cp值的计算
7）参数排序。根据Cp对不同井位采用微生物增产煤层气技术的适宜性进行排序，值越大越适宜采用微生物增产煤层气技术。本例所选的40口井中，Cp值由高到低排序如表6。同时结合煤层气井的水文地质条件等做出综合判断得出，第27号井最适宜采用微生物增产煤层技术开采。
表6 40口井Cp值的排序
Claims (2)
1.一种微生物增产煤层气井位选择方法，其特征在于，是通过对若干井位出水依次进行采样、参数测定、参数合并、参数分类、计算参数作用区间、计算表征煤炭微生物气化潜力的参数值、参数值排序的步骤方法来选择适宜采用微生物增产煤层气技术开采的井位，排序后参数值越大的井位，越适宜采用微生物增产煤层技术开采；
煤层气井口出水中的参数分类包括有利于煤炭微生物气化因素和不利于煤炭微生物气化因素两类；
参数的测定内容包括浓度范围、平均值A和标准偏差SD；参数平均值A±0.5SD构成作用区间，小于“平均值A-0.5SD”为低值区，大于“平均值A-0.5SD”小于“平均值A+0.5SD”为中值区，大于“平均值A+0.5SD”为高值区；计算表征煤炭微生物气化潜力的参数值是指：定义表征煤炭微生物气化潜力的参数为Cp，对于有利于生物成气的因素在低值区间，则Cp-10；中值区间，则Cp值不变；高值区间，则Cp+10；对于不利于生物成气的因素在低值区间，则Cp+10；中值区间，则Cp值不变；高值区间，则Cp-10；将不同井位内所测得的所有参数分别进行求和，并对所有井位的求和值进行排序，求和值最大的井位最适宜采用微生物增产煤层气技术；
所述的因素共设置TOC、F-、Cl-、SO4 2-、总酚、总萘、有益元素和有害元素8个参数，
TOC、酚类、萘类和有益元素为利于煤炭微生物气化的因素，F-、Cl-、SO4 2-和有害元素为不利于煤炭微生物气化的因素；
酚类包括苯酚、甲基酚和2，6-二叔丁基酚，萘类包括萘和甲基萘，所述有益元素是指金属离子Mn、Fe、Zn、Cu、Ni、Se和Cr，有害元素是指金属离子Cd、As和Pb。
2.根据权利要求1所述的微生物增产煤层气井位选择方法，其特征在于，各井位出口水的采样量不少于5L，且样品采集后采用定性滤纸和0.25 μm 微孔滤膜过滤并避光保存。
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