内蒙古桌子山煤田苦草洼矿区中煤阶煤层气资源勘探潜力

为评价内蒙古桌子山煤田苦草洼矿区中煤阶煤层气资源勘探潜力,对矿区内主力煤层的煤岩煤质特征、煤层厚度、含气性、储层物性、构造条件、盖层因素、水文地质条件进行了分析研究。结果表明矿区含煤地层为石炭系上统太原组和二叠系下统山西组,其中9、16煤层发育稳定,平均厚度约11.37 m,埋深在1000~1500 m。煤层孔裂隙发育,渗透性较好,煤炭勘查阶段显示含气性较好。矿区构造多为封闭性正断层,煤层顶底板泥岩发育,封盖条件较好,有利于煤层气富集成藏。综合苦草洼矿区煤层气成藏条件,建立了该区中煤阶煤层气资源选区评价标准,优选出Ⅰ类目标区1处,面积约0.66 km^(2),Ⅱ类目标区4处,面积约2.28 km^(2)。矿区中部和东部为煤层气勘探有利区,建议优先开展煤层气勘探开发工作。

内蒙古地区典型煤储层吸附特征

为研究内蒙古地区不同煤阶的典型煤储层吸附性特征,采集鄂尔多斯盆地北部地区、二连盆地白音华煤田、海拉尔盆地牙克石-五九煤田3个代表性地区的煤样,进行不同温度和压力条件下的平衡水法等温吸附测试。结果表明:①在各自储层温度条件下,牙克石-五九煤田长焰煤吸附能力最强,鄂尔多斯盆地北部高阶煤次之,白音华煤田褐煤吸附能力最小。②3个煤样吸附性均随温度的升高而下降,且存在一个吸附性影响大的敏感温度,其敏感温度由高到低依次为鄂尔多斯盆地北部、牙克石五九煤田、白音华煤田。③煤化过程中羟基和羧基官能团数量的变化及应力压实作用是煤储层吸附能力差异的主要因素。④敏感温度的差异与煤变质程度、孔隙结构紧密相关。鄂尔多斯盆地北部,煤变质达到贫煤阶段,煤储层为连通性差、纳米级孔隙优势发育型储层,其吸附性敏感温度高;牙克石-五九煤田,煤变质达到长焰煤阶段,煤储层为连通性较好、纳米级优势发育型储层,其吸附性敏感温度中等;白音华煤田,煤未变质,处于褐煤阶段,煤储层为连通性好、纳米级-微米级孔隙均等发育型储层,其吸附性敏感温度低。该研究成果为探索煤储层改造提供了其他的可能性,不再局限于压裂改造的技术手段。

内蒙古黑城子矿区煤层气资源条件分析

为了评价内蒙古自治区黑城子矿区煤层气成藏条件、初步估算其煤层气资源潜力、给该矿区煤层气资源勘探开发部署提供地质依据,以黑城子矿区主力煤层为研究对象,分析了矿区煤层空间发育、煤岩类型、灰分、煤变质程度、顶底板岩性分布和水文地质条件等特征。研究结果表明:①黑城子矿区含煤性好,5煤组和6煤组煤层厚度大、分布稳定,煤岩类型以半亮煤为主,腐殖组含量高,灰分较低,为煤层气成藏提供了良好的生气基础;②主力煤层顶板岩性以泥岩、粉砂岩为主,厚度一般大于10 m,有很强的封盖性能,并且具备水力封堵条件,有利于煤层气的保存;③矿区西部煤层埋深500~1000 m的区域为煤层气有利区,通过类比霍林河煤田的煤层气基础地质条件,估算其潜在煤层气资源量为8.0×10^(8)m^(3),资源丰度约为1.82×10^(8)m^(3)/km^(2)。结论认为:①黑城子矿区煤层气资源条件良好,具备进一步勘探开发工作的前景;②下一步应优先在矿区西部进行工作部署,以获取实测含气量、煤储层吸附性、煤体结构、储层压力、压力系数、渗透性等参数。

内蒙古黑山煤田煤层气资源潜力评价

为了推进内蒙古黑山煤田煤层气资源勘查开发工作、尽快取得煤层气资源勘查突破,以该煤田主力煤层为研究对象,分析了黑山煤田煤层气的基础地质条件,主要包括煤层厚度和埋藏深度、煤岩煤质特征、煤储层物性特征及保存条件等;进而根据煤层气勘查规范及前人的研究成果,制定了黑山煤田煤层气资源选区评价标准。研究结果表明:①黑山煤田主力煤层厚度大,分布广,煤变质程度合适,宏观煤岩类型以光亮—半亮型为主,镜质组含量高,有良好的生烃潜力;②整体处于相对滞留的水动力环境中,煤层顶底板岩性以泥岩、粉砂岩为主,厚度大,封盖能力强,有利于煤层气的富集和保存;③煤层埋深一般在600~1 000 m,并且孔隙性较好,裂隙系统较发育,有利于煤层气的经济开发;④依据评价标准确定了黑山煤田煤层气资源远景区、有利区、目标区位置和范围,预测煤层气资源量约810×10~8m^3,资源丰度约0.98×108m^3/km^2。建议在优选目标区内部署参数井,以进一步获得实测含气量、储层压力、压力梯度、含气饱和度、煤储层渗透性等关键参数。

二连盆地富气凹陷低阶煤煤层气成因及成藏机制

内蒙古低阶煤煤层气资源丰富,煤层气成因与成藏机制研究对低阶煤煤层气资源选区评价至关重要。以二连盆地重点富气凹陷低阶煤煤层气为研究目标,利用煤层气组分、碳/氢同位素、煤层水水质、氢/氧同位素及放射性同位素^(3)H和^(14)C测试等多种实验手段,分析煤层气、水地球化学特征,揭示低阶煤煤层气成因来源及成藏机制。结果表明,二连盆地煤层气组分以甲烷为主,均为干气,其中甲烷体积分数随埋深增加而增大,CO_(2)体积分数随埋深增加呈先增加后降低趋势,在300~500 m范围出现高值区。甲烷碳、氢同位素普遍偏轻,δ^(13)C(CH_(4))分布在-70.3‰~-48.0‰,δD(CH_(4))分布在-285.5‰~-189.0‰,δ^(13)C(CO_(2))在-37.6‰~1.94‰变化。煤层水化学类型主要为HCO_(3)-Na型和Cl·HCO_(3)-Na型,现今煤层水体环境较为稳定,水动力较弱,煤层水表观年龄在1020~47490 a,主要来源于第四纪大气降水,没有或较少有现今地表水补给。二连盆地煤层气主要为原生生物成因气,混有少量早期热成因气,随着埋深加大,地层环境和产甲烷古菌类型发生变化,生物甲烷生成途径发生转变。其中吉尔嘎朗图凹陷早期以乙酸发酵产气为主,晚期转变为CO_(2)还原产气为主,并混有少量低熟热成因气;巴彦花和霍林河凹陷微生物产气途径均以乙酸发酵为主,其中霍林河凹陷还混有少量甲基发酵型生物气。研究区具有适合生物气生成的低地温、低矿化度和低热演化程度的“三低”煤层条件,其中,吉尔嘎朗图凹陷属于地堑式浅部厚煤层生物气成藏模式,巴彦花和霍林河凹陷属于半地堑式中深部承压区水力封堵生物气成藏模式。寻找适合生物成因气形成和富集的有利目标区,应是二连盆地煤层气未来勘探开发的重点方向,也是二连盆地低阶煤煤层气增储上产的现实保障。

二连盆地巴彦花凹陷煤层气成因类型及生气潜力

二连盆地巴彦花凹陷是内蒙古低阶煤煤层气重点开发试验区,但勘探程度相对较低,对煤层气成因认识不足,在一定程度制约了勘探开发进度。通过对巴彦花凹陷煤层气井气样水样开展气体组分、稳定同位素、水化学及放射性同位素定年等测试,并结合经典天然气成因判识图版厘清气体成因,进一步剖析生气潜力,明确生气关键要素。结果显示:C_(1)/C_(1)—5>0.99,CO_(2)-CH_(4)系数[CDMI=φ(CO_(2))/φ(CO_(2)+CH_(4))×100%]基本小于5%,干燥系数(C_(1)/C_(2+))介于104~5540,CH_(4)含量高、重烃及CO_(2)含量低。δ^(13)C(CH_(4))介于-51.80‰~-67.70‰、δD(CH_(4))介于-226.20‰~-291.00‰,δ^(13)C(CO_(2))介于-20.30‰~-37.60‰,为陆相生物成因气特征;判识图版中大部分煤层气样品落在生物成因气区域,甲烷产气途径为乙酸发酵和甲基发酵,CO_(2)主要是微生物产甲烷活动伴生产物。煤层水来源于大气降水,主要为NaHCO_(3)型弱碱性水,δ^(13)C_(DIC)为-2.6‰,δ^(18)O(H_(2)O)为-16.4‰,结合14C定年表明水为第四纪水,非原生水,为现代混合水。结合全区构造和水文地质条件分析认为,巴彦花凹陷径流区利于乙酸发酵产气,弱径流区利于生物气富集成藏。区内低阶煤储层孔渗性较好,地温适宜,水文地质条件优越,利于生物气的生成,承压区水力封堵型生物气藏发育。水文地质条件是本区生物气形成关键,在煤层气勘探选区中应重点关注。

海拉尔盆地伊敏凹陷煤层气成藏条件及成藏模式

为明确海拉尔盆地伊敏凹陷中低煤阶煤层气成藏富集条件,研究主力煤组的煤岩煤质、厚度、埋深、煤储层物性、含气性、顶板封盖性,以及水文地质条件,类比国内外中低煤阶成熟勘探区成藏地质条件,综合构造、煤储层分布、含气性、保存条件和水文地质条件,建立煤层气成藏模式,提出勘探选区建议。结果表明:伊敏凹陷西南部和中南部主力煤组(16号煤组、27号煤组)煤层厚度大,埋深适中,储层物性较好,顶板封闭性强,水文地质条件处于缓流区,适合煤层气富集成藏;研究区成藏条件与国内外中低煤阶成熟勘探区对比具有一定相似性,具备良好煤层气富集成藏基础,建立断层-地层封盖型热成因气和缓坡带晚期生物气型或混合型两种成藏模式,且前者优于后者;五牧场等地埋藏较深的大磨拐河组为煤层气勘探首选目标区,西南部埋藏较浅的大磨拐河组和伊敏组为煤层气勘探的第二选择。

基于低温氮吸附的煤孔隙分布多重分形表征

基于低温氮吸附曲线,采用多重分形理论分析了低挥发分烟煤孔隙分布的非均质性,探讨了显微组分对煤孔隙非均质性分布的影响。结果表明:广义分形维数Dq随着阶数q的增大而减小,说明煤的低温氮孔隙分布具多重分形特征,但不同显微组分含量的煤孔隙分布的多重分形程度存在差异;相比富镜质组煤,富惰质组煤的Dq谱左锋宽度D-5-D0变小,但信息维数D1和长程相关指数H增大。上述结果表明随着惰质组含量的升高,煤孔隙结构趋于简单,孔隙团聚特征减弱,孔隙连通性增强,导致孔隙分布非均质性减弱;对于同一煤阶,D1、H和D-5-D0是区分不同显微组分含量的煤孔隙非均质性差异演化的主要指标。

二连盆地低阶煤储层物性特征及评价体系研究

为了对二连盆地煤储层物性特征及评价体系的建立开展系统性研究,通过大量试验测试分析资料,对该区煤样岩石学特征、煤相、不同级别孔裂隙成因及结构分布、孔渗性、孔隙分形维数进行研究。系统总结了低阶煤储层特征评价参数,首次建立了二连盆地低阶煤储层评价体系,结果表明:二连盆地发育三类煤储层,以大中孔为主,孔隙结构复杂。该评价体系对煤层气勘探开发程度低、储层物性数据较少的二连盆地具有较强的应用性,为该区煤层气有利层位优选和勘探开发提供地质依据。

二连盆地霍林河凹陷低煤阶煤层气储层特征

为了揭示二连盆地霍林河凹陷低煤阶煤层气储层特征,在对地质背景进行研究的基础上,以霍林河凹陷下白垩统大磨拐河组低阶煤为研究对象,利用低温液氮吸附实验、光学显微以及孔渗测试等方法,分析了低阶煤的孔隙结构、裂隙结构、渗透率和孔渗主控因素,明确了大磨拐河组低煤阶煤层气储层性质和主控因素。研究结果表明:①大磨拐河组低煤阶煤层气储层主要以微小孔(孔径小于100 nm)为主,占比在90%以上,孔隙形态以一端封闭的不透气孔为主,孔隙度介于11.33%~26.32%、平均值为18.62%,属于中等孔隙度;②裂隙类型以Ⅱ类为主,裂隙宽度大于5μm,长度小于10 mm;③储层渗透率介于0.067~38.550 mD、平均值为5.440 mD,一般介于0.067~1.830 mD,渗透率整体较低;④孔隙度、渗透率主要受显微组分、灰分产率和裂隙发育程度的影响。结论认为,该研究成果可以给二连盆地霍林河凹陷及其他地区的低煤阶煤层气勘探开发工作提供借鉴。

地应力对煤层气井水力压裂裂缝发育的影响

依据煤层的地应力及力学性质数据,应用数值模拟方法分析在不同地应力条件下煤层气井水力压裂裂缝发育的具体情况。结果表明,起裂压力和起裂的具体位置取决于地应力的方位和大小。水平主应力差系数超过标准范围时,比较容易产生平直的水力主缝。起裂方位还与天然裂缝的分布有密切关系,通过分析起裂方位的水平主应力差系数,可以对起裂方位进行有效的判断。

气测录井在低煤阶煤层气勘探中的应用

为了探讨低煤阶煤层气勘探中气测录井的分析方法及其应用,以褐煤发育区内蒙古二连盆地巴彦花凹陷X井为研究对象,分析了该井全烃增量、烃基比等气测录井资料,运用图解、计算“Q”值、参数解释等方法,对含煤层段进行了流体判断、气层评价和分类。研究结果表明:①气测发现20个含气层段,包括15个含煤气层和5个非煤气层,并进行了评价,优选出4个煤层气资源目标层;②气测响应特征与储层岩性、厚度密切相关,通常情况下煤层段的全烃含量峰值高于非煤层,厚煤层段的气测曲线形态多呈箱形、阶梯形,而薄煤层段的气测曲线常见尖峰状,结构复杂、含多层夹矸的煤层段气测曲线常以“耳朵状”为特征;③X井全烃增量、烃基比与实测含气量大小均没有表现出明显的正相关关系,采用图解和“Q”值法将气测异常段解释为气层,该解释结果符合实际情况。结论认为:①低煤阶煤层气录井中,气测参数有重要的指示意义,利用图解和“Q”值法判断流体性质比较有效;②基于X井气测成果和经济性考虑,建议采用5-2、5-3煤层合采,5-4、5-5煤层合采的开发方案。

沉积体系与煤层气储盖特征之关系探索

从沉积作用、煤层气保存条件之间的关系来看,沉积体系与煤层气储盖特征之间存在耦合性关系,而这种耦合关系不仅会影响特定矿区的煤储层含气量,还会使特定煤矿聚集区出现区域展布特征。本文就此展开讨论,通过分析6种沉积体系,结合实例探讨沉积体系与煤层气储盖特征之间的关系。

胡列也吐煤田煤层气开发利用经济性研究

为了推进内蒙古东部地区低煤阶煤层气商业化开发利用进程,开展了海拉尔地区胡列也吐煤田煤层气开发利用经济性研究。研究结果表明:煤田内煤层气资源丰富,开发条件较好,有利于煤层气开发利用工程部署;以菱形井网、200~300m井距部署工程,单井平均产量为1129m^(3)/d,单井累计产气量372.57×10^(4)m^(3),采收率约53.89%;项目资本金净利润率高达16.37%,税后静态投资回收期为8.07年,项目盈利能力较强,开发利用前景广阔。