煤系氦气富集机理与资源潜力-以鄂尔多斯盆地东缘为例

【背景】氦气因其化学性质稳定、导热性能好等优势,被广泛应用于国防、军工、航空、航天等高科技领域,具有不可替代的作用。目前我国氦气主要源于进口,对外依存度高,氦气资源安全问题突出。前人对氦气的研究主要集中在常规天然气,对煤系氦气的关注较少。【目的和方法】为了明确煤系中氦气资源分布及资源潜力,对鄂尔多斯盆地东缘(鄂东缘)煤系气进行取样分析,系统研究氦气分布规律及其控制因素。并结合沁水盆地煤层气中氦气测试结果,对比这两大盆地煤系中氦气富集机理,深入研究煤系中氦气资源潜力。【结果和结论】结果表明:鄂东缘韩城和大宁–吉县深部煤层气中氦气含量高于中浅部煤层气,其中,韩城深部和中浅部煤层中氦气平均体积分数分别为0.0428%和0.0130%,大宁–吉县深部和中浅部煤层中氦气平均体积分数分别为0.0307%和0.0121%;煤系致密气和深部煤层气中氦气含量相当,其中,韩城和大宁–吉县致密气中氦气平均体积分数分别为0.0467%和0.0355%,但都属于贫氦煤层气;三交北区块煤系气中氦气含量较高,平均0.0930%,近一半的井可以达到富氦煤系气标准。鄂东缘煤系中原位自生氦气极少,主要来源于深部基底岩石、铝土岩和紫金山岩体,氦源岩的分布决定了煤系中氦气的分布。鄂东缘断裂系统是深部氦源和紫金山岩体中氦气的有利运移通道,断裂系统的发育强度和位置是氦气运移、聚集的关键,有效的盖层和封闭的水体环境是氦气保存的必要条件。沁水盆地原位自生氦气较少,成藏后期剧烈构造抬升是煤层氦气散失近90%的主要原因。深部煤层气和煤系致密气中氦气浓度相对较低,但是资源量巨大,应加大煤系氦气资源勘查力度。同时,应加强对贫氦–含氦煤系天然气的提氦技术攻关,有效利用煤系天然气中的低浓度氦气,以保障国家的氦气资源安全。

鄂尔多斯盆地东缘煤系富氦资源的发现及其资源潜力与勘探开发对策

中国氦气利用对外依存度高,资源安全问题突出,寻找氦气资源、明确氦气富集机理、寻找勘探开发对策是目前面临的紧迫任务。鄂尔多斯盆地煤系气资源十分丰富,目前的勘探开发成效显著。为查明鄂尔多斯盆地煤系氦气资源潜力及分布,在对鄂尔多斯盆地东缘(简称鄂东缘)煤系气系统取样检测的基础上,对鄂尔多斯盆地煤系氦气资源分布展开了研究。结果表明:鄂东缘三交北地区煤系气整体可以达到富氦天然气的标准,按2020年底的探明储量折算氦气探明储量约4000×10^(4) m^(3),因此,鄂尔多斯盆地煤系地层中或存在氦气富集区。大宁—吉县地区按2021年提交的深层煤层气探明地质储量1121.62×10^(8) m^(3)测算,折算深层煤层氦气探明储量约3400×10^(4) m^(3),因此,鄂尔多斯盆地具备建设煤系氦气战略储备基地的基础,建议加快三交北区块煤系氦气的分离开发,避免氦气资源的浪费。氦同位素比值揭示鄂东缘煤系氦气以壳源成因为主,三交北地区煤系地层具备良好的氦气富集条件,是煤系氦气资源勘查的重点地区,在开展煤系氦气资源普查的同时,应加强对煤系氦气资源勘查技术与富集规律研究,为有效利用煤系氦气提供技术支撑,以保障国家的氦气资源安全。

储层综合分类评价研究思路与方法

根据文献调研,总结国内外储层综合分类评价的研究成果。明确了储层综合分类评价“确定合理评价参数、选取适当评价方法、确定评价参数权重系数、综合分类评价指标、综合分类评价”的整体研究思路。总结储层综合分类评价方法,总的趋势是从定性到定量,从单因素到多因素综合,从宏观到微观与宏观相结合;发展总体上经历三个阶段“单因素或多因素综合的定性分类评价阶段,多因素综合的半定量分类评价阶段,多因素综合定量分类评价阶段”,现阶段以多因素综合定量分类评价方法最为适用。提出了不同研究情况储层的综合分类评价方法:对未开展过储层综合分类评价,且储层综合特征主控因素不明确的研究区,可以采用层次分析和灰色关联法经行基于最优化标准的综合分类评价方法;对未开展过储层综合分类评价,但储层综合特征主控因素能够明确的研究区,可以采用层次分析或灰色关联法求取不同评价参数的权重系数开展综合分类评价方法;对以开展过储层综合分类评价,并形成了不同类型储层评价参数分类标准的地区对其他待评价储层的综合分类评价可以借组模糊判别法或灰聚类判别法开展储层综合分类评价。

碎屑岩低渗透储层矿物岩石与储集空间特征及演化关系

通过国内外碎屑岩低渗透储层矿物岩石与储集空间特征相关研究调研,总结了低渗透储层矿物岩石组成的相似性及其储集空间特征的对应性,明确了不同矿物岩石组成低渗透储层的成因。不同研究区低渗透储层根据原始沉积矿物组分的相似性,可分为石英砂岩、长石/岩屑质长石砂岩、岩屑/长石质岩屑砂岩低渗透储层3类;成岩自生矿物是原始沉积矿物与成岩环境综合作用的产物,在3种不同原始沉积组合的储层之间存在一定的差异性;储集空间表现出低渗储层的共性均为喉道细小的储集空间。成岩自生矿物及储集空间的演化是低渗透储层原始沉积作用与后期成岩作用耦合演化的动态过程,在沉积作用的基础上以原始沉积的储层矿物和储层原始孔隙为起点,伴随成岩环境的演化发生对应的成岩作用,形成成岩自生矿物,改造储集空间,形成现今的低渗透储层组构形貌。明确了3种低渗透储层的低渗成因机制,以石英砂岩为主的低渗透储层压实作用主控、硅质胶结主导、晚期碳酸盐胶结强化;以长石/岩屑质长石砂岩为主的低渗透储层压实作用主控,早期碳酸盐胶结主导,晚期粘土矿物保护;以岩屑/长石质岩屑砂岩为主的低渗透储层强压实、早期碳酸盐胶结主控,后期酸性溶蚀主导的低渗成因机制。

SJB7-45井台井口增压措施效果评价

SJB7-45井台是SJB区块一个丛式井组平台,平台处于集输管线支线末端,管网汇压较高,随着地层能量的衰减,井口压力接近或与汇压持平,气井产气“无法入干”,气井产能发挥受到制约,气井低产低效。2021年该平台首次尝试采用井口增压工艺,通过降低井口压力、增加外输压力来恢复气井产能,在“地质工程一体化”指导原则下,优化方案设计,精选设备,制订合理工作制度,措施增产试验取得成功,增产效果明显。本文旨在总结该平台实施井口增压措施过程中,从技术思路到施工方案设计取得的经验及认识,分析工艺特点及措施效果,为该工艺技术在相似区块的推广应用提供借鉴。